DE102012107135A1 - Turbinenschaufel mit sich axial erstreckender Nut - Google Patents

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Varanasi Bhaskar Ram
Fred Thomas Willett jr.
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General Electric Co
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Abstract

Eine Turbinenschaufel (2) und entsprechende Turbinen werden hierin offengelegt. In einem ersten Aspekt enthält die Turbinenschaufel (2): ein Laufschaufelelement (4); und ein an dem Laufschaufelelement (4) befestigtes Fußelement (6), wobei das Fußelement (6) zur Befestigung an einem Turbinenrotor (32) radial innerhalb des Laufschaufelelementes (4) ausgebildet ist, und wobei das Fußelement (6) eine erste halbelliptische Nut (10) enthält, die sich im Wesentlichen über eine axiale Länge des Fußelementes (6) erstreckt.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Der hier beschriebene Erfindungsgegenstand betrifft eine Turbinenschaufel und zugehörige Turbinen. Insbesondere betrifft der hier beschriebene Erfindungsgegenstand einen Turbinenschaufelfuß (oder Schaft), der einen halb elliptischen Kanal enthält, der dafür ausgebildet ist, einen axialen Fluidstrom eines Kühlfluids durch eine Turbine bereitzustellen.
  • Einige Kraftwerksysteme, wie z.B. bestimmte Kern-, Einfachzyklus- und Kombinationszyklus-Kraftwerksysteme verwenden Turbinen zum Antreiben von Generatoren und zum Erzeugen von Elektrizität. Einige von diesen Turbinen (z.B. Dampfturbinen) werden von einem Strom von Hochtemperaturdampf angetrieben, welcher durch Sätze feststehender Leitapparate (oder Leitschaufeln) und über die Vorderseite von Turbinenlaufschaufeln geführt wird und dabei eine Drehung dieser Laufschaufeln zusammen mit dem Turbinenrotor erzwingt. Dieser Hochtemperaturdampf kann bestimmte Komponenten in der Turbine, wie z.B. einem Trommelrotor, negativ beeinflussen. Eine längere Aussetzung des Trommelrotors an Hochtemperaturdampf kann zu einem ineffizienten Betrieb, Korrosion, Systembeschädigung und einer Notwendigkeit von Rotorreparaturen und/oder eines Rotoraustausches führen.
  • Einige Systeme versuchen, den vorstehend erwähnten durch Hochtemperaturdampf bewirkten Beeinträchtigungen durch Herstellen des Turbinenrotors aus nachgiebigeren Materialien entgegenzuwirken. Jedoch kann die Einführung dieser nachgiebigeren Materialien in die Turbinenrotorherstellung die Gesamtkosten erhöhen. Zusätzlich können diese Materialien die Komplexität des Turbinenauslegungs- und Herstellungsprozesses vergrößern.
  • Kurzbeschreibung der Erfindung
  • Eine Turbinenschaufel und entsprechende Turbinen werden hierin offengelegt. Nach einem Aspekt enthält die Turbinenschaufel: ein Laufschaufelelement und ein an dem Laufschaufelelement befestigtes Fußelement, wobei das Fußelement zur Befestigung an einem Turbinenrotor radial innerhalb des Laufschaufelelementes ausgebildet ist, wobei das Fußelement eine erste halbelliptische Nut enthält, die sich im Wesentlichen über eine axiale Länge des Fußelementes erstreckt.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung beinhaltet eine Turbinenschaufel mit: einem Laufschaufelelement; und einem an dem Laufschaufelelement befestigten Fußelement, wobei das Fußelement zur Befestigung an einem Turbinenrotor radial innerhalb des Laufschaufelelementes ausgebildet ist, wobei das Fußelement eine erste halbelliptische Nut enthält, die sich im Wesentlichen über eine axiale Länge des Fußelementes erstreckt.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung beinhaltet eine Turbine mit: einem Stator, einer Zwischentrennwand, die wenigstens teilweise in dem Stator untergebracht ist, und einem im Wesentlichen von der Zwischentrennwand umgebenden Rotor, wobei der Rotor enthält: eine Turbinenschaufel mit: einem Laufschaufelelement und einem an dem Laufschaufelelement befestigten Fußelement, wobei das Fußelement zur Befestigung an dem Turbinenrotor radial innerhalb des Laufschaufelelementes ausgebildet ist, wobei das Fußelement eine erste halbelliptische Nut enthält, die sich im Wesentlichen über eine axiale Länge des Fußelementes erstreckt.
  • Ein dritter Aspekt der Erfindung beinhaltet eine Turbine mit: einem Stator, der einen sich dadurch hindurch erstreckenden Kühlungspfad enthält; und einen im Wesentlichen von dem Stator umgebenen und fluidmäßig mit dem Kühlungspfad verbundenen Rotor, wobei der Rotor enthält: mehrere Turbinenschaufeln, wobei jede von den mehreren Turbinenschaufeln enthält: ein Laufschaufelelement; und ein an dem Laufschaufelelement befestigtes Fußelement, wobei das Fußelement an dem Rotor radial innerhalb des Laufschaufelelementes angebracht ist, wobei das Fußelement eine druckseitige halbelliptische Nut enthält, die sich im Wesentlichen über eine axiale Länge des Fußelementes erstreckt, wobei die druckseitige halbelliptische Nut mit der saugseitigen halbelliptischen Nut in einer benachbarten von den mehreren Turbinenschaufeln zusammenwirkt, um einen sich axial entlang des Laufschaufelelementes erstreckenden Durchtritt zu erzeugen.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Diese und weitere Merkmale dieser Erfindung werden aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung der verschiedenen Aspekte der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen leichter verständlich, die verschiedene Ausführungsformen der Erfindung darstellen, in welchen:
  • 1 eine vergrößerte dreidimensionale perspektivische Ansicht einer Turbinenschaufel gemäß Ausführungsformen der Erfindung darstellt;
  • 2 eine dreidimensionale Vorderseitenansicht von mehreren teilweise in einer Umfangsrichtung ausgerichteten Turbinenschaufeln gemäß Ausführungsformen der Erfindung darstellt.
  • 3 eine Schnittansicht eines Abschnittes einer Turbine gemäß Ausführungsformen der Erfindung darstellt.
  • Es sei angemerkt, dass die Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstäblich sind. Die Zeichnungen sollen nur typische Aspekte der Erfindung darstellen und dürfen daher nicht als Einschränkung des Schutzumfangs der Erfindung betrachtet werden. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente in den Zeichnungen.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Aspekte der Erfindung stellen eine Turbinenschaufel bereit. Insbesondere betreffen hierin offengelegte Aspekte der Erfindung einen Turbinenschaufelfuß (oder Schaft) mit einem halbelliptischen Kanal, der für die Erzeugung eines axialen Fluidstroms eines Kühlfluids durch eine Turbine ausgebildet ist.
  • Wie hierin angegeben, haben einige Turbinenkonstrukteure versucht, den durch Hochtemperaturdampf auf Turbinenrotorkomponenten bewirkten schädlichen Beeinträchtigungen durch Herstellen des Turbinenrotors aus nachgiebigeren Materialien entgegenzuwirken. Jedoch kann die Einführung dieser nachgiebigeren Materialien in die Turbinenrotorherstellung die Gesamtkosten erhöhen. Zusätzlich können diese Materialien die Komplexität des Turbinenauslegungs- und Herstellungsprozesses vergrößern.
  • Im Gegensatz zu herkömmlichen Lösungsansätzen beinhalten Aspekt der Erfindung die Einführung eines Kühlkreises mit einem axialen Fluidstromkanal in einer Turbine, um die Kühlung von Turbinenkomponenten (z.B. Rotorkomponenten) zu ermöglichen. Insbesondere beinhalten Aspekte der Erfindung eine Turbinenschaufel mit einer halbelliptischen Nut, die dafür ausgebildet ist, einen axialen Fluidstrom eines Kühlfluids durch Abschnitte eines Turbinenrotors zum Kühlen des Rotors (z.B. der Trommel) zu ermöglichen.
  • In 1 ist eine vergrößerte dreidimensionale perspektivische Ansicht einer Turbinenschaufel gemäß Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. In einem Aspekt der Erfindung enthält die Turbinenschaufel 2: ein Laufschaufelelement 4 und ein an dem Laufschaufelelement 4 befestigtes Fußelement 6. Das Fußelement 6 und das Laufschaufelelement 4 können aneinander mittels herkömmlicher Mittel befestigt sein, wie z.B. mittels Schweißung, Hartlötung oder anderer herkömmlicher Befestigungsmittel. Es dürfte sich verstehen, dass das Fußelement 6 und das Laufschaufelelement 4 im Wesentlichen aus Metall (z.B. Stahl) hergestellt sein können, und getrennt (z.B. mittels getrennter Gieß- und/oder Schmiedeverfahren) oder zusammen (z.B. als in einem Stück hergestellte Elemente) hergestellt sein können. In jedem Falle können das Laufschaufelelement 4 und das Fußelement 6 aneinander befestigt sein, und im Einsatz ist das Fußelement 6 dafür ausgebildet, mit einem Schlitz in einem (in dieser Ansicht nicht dargestellten) Turbinenrotor in Wechselwirkung zu stehen. Das Fußelement 6 ist zur Befestigung an dem Turbinenrotor radial innerhalb (dargestellt durch den Richtungspfeil "r") des Laufschaufelelementes, unter Verwendung seiner (mit den schwalbenschwanzförmigen Abschnitten 8 bezeichneten) Schwalbenschwanzform ausgebildet. Die Wechselwirkung zwischen den schwalbenschwanzförmigen Abschnitten 8 der Turbinenschaufel 12 wird hierin unter Bezugnahme auf die zusätzlichen Figuren weiter erläutert.
  • Wie ebenfalls in 1 dargestellt, enthält das Fußelement 6 eine erste halbelliptische Nut 10, die sich im Wesentlichen über eine axiale Länge (L) des Fußelementes erstreckt. In einer Ausführungsform kann sich die erste halbelliptische Nut 10 über eine die axialen Längen der schwalbenschwanzförmigen Abschnitte ausschließende axiale Länge L des Fußelementes erstrecken. Wie es hierin weiter beschrieben und dargestellt wird, kann dort, wo sich die erste halbelliptische Nut 10 im Wesentlichen über die axiale Länge L des Fußelementes 6 erstreckt, und wenn sie dafür ausgebildet ist, in Wechselwirkung mit (hierin weiter beschriebenen) benachbarten elliptischen Nuten zu treten, sie zur Unterstützung bei der Bereitstellung einer effektiven axialen Fluidleitung als Teil eines Kühlkreises beitragen, der ein Kühlmittel axial stromabwärts durch den Rotor liefert. Gemäß Darstellung kann die erste halbelliptische Nut 10 ein Segment 12 des Fußes 6 definieren, das sich wenigstens teilweise im rechten Winkel in Bezug auf eine Hauptachse (ab) der Turbinenschaufel 2 erstreckt (wobei die Hauptachse (ab) der Turbinenschaufel 2 im Wesentlichen zu der radialen Achse (R) ausgerichtet ist. In einigen Ausführungsformen kann die erste halbelliptische Nut 10 einen Hauptbogenradius (Ra) von ca. 2,03 mm (0,08 Inches) bis ca. 2,54 mm (0,1 Inches) haben. Es dürfte sich verstehen, dass der Hauptbogenradius durch die Dicke des die halbelliptische Nut 10 ausformenden Fußelementes 6 beschränkt ist. Wie es weiter hierin beschrieben wird, kann sich der Hauptbogenradius (ra) der ersten halbelliptischen Nut 10 von dem Nebenbogenradius (rb) der zweiten halbelliptischen Nut 14 unterscheiden, wobei, wie der Name impliziert, der Nebenbogenradius (rb) kleiner als der Hauptbogenradius (ra) ist. D.h., die Druckseite der Turbinenschaufel 2 kann eine halbelliptische Nut mit einem bestimmten Bogenradius von einem Bogenradius der Saugseite der Turbinenschaufel 2 enthalten. Zusätzlich dürfte es sich verstehen, dass jeder entsprechende Bogenradius (Haupt- und/oder Nebenradius) im Wesentlichen über die axiale Länge L des Fußelementes 6 nicht-gleichmäßig sein kann. D.h., in einigen Ausführungsformen können einer oder mehrere von den Bogenradien (ra) oder (rb) über der axialen Länge L dergestalt variieren, dass sich die Nut 10 aus einer axialen perspektivischen Sicht zu erweitern oder zu verengen scheint. In einigen Fällen können benachbarte Fußelemente 6 benachbarte Nuten haben, die sich verengende oder auseinanderlaufende Radien haben, welche miteinander verbunden sein können, um sich erweiternde oder verengende Kanäle zu erzeugen.
  • In einer alternativen Ausführungsform kann eine Nut in dem Fußelement 6 mit einer von der dargestellten halbelliptischen Ausbildung abweichenden Form ausgebildet sein. Beispielsweise können Winkel verwendende Ausgestaltungen (z.B. teilweise sechseckig, achteckig, rautenförmig, usw.) ebenfalls verwendet werden, um einen Abschnitt eines sich axial erstreckenden Kanals wie hierin beschrieben auszubilden. Es dürfte sich verstehen, dass diese alternativen Ausführungsformen erhöhte Belastungskräfte unmittelbar an den Nuten mit sich bringen, während die Ellipsenausbildung für die Aufnahme größerer Belastung ausgelegt ist. In jedem Falle kann das Fußelement 6 so ausgebildet sein, dass es mit einem komplementären Fußelement 6 mit einer Nutstruktur zusammenwirkt, die dafür ausgebildet ist, wenigstens einen sich axial erstreckenden Kühlkanal auszubilden.
  • Gemäß Darstellung in 1 kann das Fußelement 6 ferner eine zweite halbelliptische Nut 14 enthalten, die sich im Wesentlichen über die axiale Länge L des Fußelementes erstreckt. Diese zweite halbelliptische Nut 14 kann sich in einer entgegengesetzten Richtung von dem Fußelement 6 wie die erste halbelliptische Nut 10 erstrecken. Beispielsweise kann sich dort, wo sie in einer (hierin dargestellten) Turbine ausgerichtet ist, die erste halbelliptische Nut 10 auf einer Druckseite 11 des Fußelementes 6 befinden, während sich die zweite halbelliptische Nut 14 auf einer Umfangssaugseite 15 des Fußelementes 6 befinden kann. Wenn sie wie mehrere im Wesentlichen ähnliche Fußelemente 6 ausgerichtet ist, kann die vordere Nut 10 eines ersten Fußelementes 6 mit der Druckseitennut 14 eines benachbarten Fußelementes 6 in Wechselwirkung stehen, um einen Kanal (12) zuerzeugen und um im Wesentlichen fluidmäßig einen Abschnitt dieses Kanals gegenüber dem Laufschaufelelement 4 abzudichten.
  • In einer bestimmten Ausführungsform können die erste halbelliptische Nut 10 (und in einigen Fällen die zweite halbelliptische Nut 14) aus einer im Wesentlichen identischen Zusammensetzung wie der Rest des Fußelementes 6 aufgebaut sein. Beispielsweise können in einigen Fällen sowohl das Fußelement 6 als auch die Nuten 10, 14 im Wesentlichen aus Stahl, z.B. aus martensitischem rostfreien Stahl ausgebildet sein. Es dürfte sich verstehen, dass einige Aspekte der Erfindung die Verwendung von relativ preiswerteren Materialien im Vergleich zu herkömmlichen Rotorfußelementen zulassen, da die hierin dargestellten und beschriebenen Fußelemente (z.B. das Fußelement 6) eine erhöhte Kühlung aufgrund ihrer mit Nuten versehenen Ausgestaltung im Vergleich zu herkömmlichen Rotorfußelementen haben. In einem Falle können das Fußelement 6 und die Nuten 10, 14 aus einem Stück gegossen oder geschmiedet sein. In einem weiteren Fall kann das Fußelement 6 und die Nuten 10, 14 aus einem oder mehreren angrenzenden Materialstücken (z.B. Stahl) herausgearbeitet (z.B. gefräst) sein. Es dürfte sich verstehen, dass auch zusätzliche Ausführungen in Hinblick auf die verschiedenen Aspekte der hierin beschriebenen Erfindung möglich sind, und dass in einigen Fällen Abschnitte der Nuten 10, 14 (z.B. ein Segment 12 und ein entsprechendes Segment auf der Nut 14) getrennt von dem Fußelement 6 hergestellt und später (z.B. mittels Schweißen, Hartlötung, usw.) verbunden werden.
  • In 2 ist eine dreidimensionale Vorderseitenansicht von mehreren teilweise in einer Umfangsrichtung ausgerichteten Turbinenschaufeln 2 gemäß Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Gemäß Darstellung sind die mehreren Turbinenschaufeln 2 im Wesentlichen in Umfangsrichtung um eine Achse (a, in die Seite hinein) eines Turbinenrotors (Rotor in dieser Ansicht weggelassen) angeordnet. Wie es ebenfalls in 2 ersichtlich ist, können benachbarte Turbinenschaufeln 2, und insbesondere benachbarte halbelliptische Nuten 10 einen Abschnitt eines Fluidkreislaufs (z.B. eines Füllkreislaufs) 16 erzeugen, der für die Aufnahme von Kühlfluid ausgebildet ist, wie es hierin weiter erläutert wird. Es dürfte sich verstehen, dass in einigen Ausführungsformen benachbarte Sätze von vorderen Nuten und hinteren Nuten (z.B. die erste halbelliptische Nut 10 und die zweite halbelliptische Nut 14) (entweder einfach durch Kontakt- und Druckkräfte, oder mittels Schweißung, Hartverlötung oder andere Befestigungsmittel) verbunden sein können, um einen Teil des Fluidkreislaufs 16 auszubilden.
  • In 3 enthält eine Schnittansicht eines Abschnittes einer Turbine 20 einen Stator 22, der wenigstens teilweise eine Zwischentrennwand 24 einschließlich mehrerer statischer Leitapparatstufen 26 (mit Leitapparatleitschaufeln 28) beherbergt. Wie im Fachgebiet bekannt, wird ein Arbeitsfluid (z.B. Dampf) (von einer nicht dargestellten Dampfquelle) über die Vorderseiten der Leitapparatleitschaufeln 28 geleitet, welche dadurch das Arbeitsfluid über die Laufschaufelelemente 4 jeder Turbinenstufe 30 führen. Wie im Fachgebiet bekannt, umgibt die Zwischentrennwand 24 im Wesentlichen einen Rotor 32, wobei der Rotor mehrere Schwalbenschwanzschlitze 34 zum Aufnehmen der schwalbenschwanzförmigen Abschnitte 8 des Fußelementes 6 hat. Wie es ebenfalls im Fachgebiet bekannt ist, kann sich der Rotor 32 um seine Mittenachse (a), angetrieben von dem Strom des Arbeitsfluids über die (durch entsprechende Fußelemente 6) damit verbundenen Laufschaufelelemente 4 drehen. In der Turbine 20 von 3 sind auch die halbelliptischen Nuten 10 sichtbar, welche dazu beitragen können, einen Abschnitt eines Kühlungspfades 36 zu definieren (wodurch sich der Kühlungspfad über eine axiale Länge eines Abschnittes des Rotors 32 erstreckt). D.h., jede von diesen halbelliptischen Nuten 10 kann sich über eine axiale Länge (z.B. entlang der "a"-Achse) entsprechender Fußelemente 6 erstrecken, und dadurch den Strom des Fluids axial entlang des Turbinenrotors 32 führen.
  • Der Kühlungspfad 36 kann sich von einem Einlass 38 in der Turbine 20 zu einem Abschnitt des Rotors 32 erstrecken, wodurch er radial innerhalb der Laufschaufelelemente hindurchtritt. Der Kühlungspfad 36 kann teilweise durch (mit Buchstaben "E" und "F" bezeichnete) Elemente definiert sein, die sich axial von axial gegenüberliegenden Seiten des Fußelementes 6 und/oder Leitapparatstufen 26 (bei einem Zwischenwandringsegment) erstrecken. Der Kühlungspfad 36 kann ferner gemäß Aspekten der Erfindung durch halbelliptische Nuten 10 definiert sein, die sich über eine axiale Länge der Fußelemente 6 erstrecken. Dieser Abschnitt des Kühlungspfades 36 ist in Bereichen mit den Buchstaben "G" bezeichnet, welcher Abschnitten des Kühlungspfades 36 entspricht, die sich zwischen Öffnungen in den in Umfangsrichtung benachbarten (in den Stufen 30 angeordneten) Fußelementen 6 erstrecken. Wie hierin beschrieben, kann die Verwendung dieser halbelliptischen Nuten 10 im Wesentlichen die Laufschaufelelemente 4 gegenüber dem Kühlkreis 36 fluidmäßig abdichten. D.h., die halbelliptischen Nuten 10 können im Wesentlichen fluidmäßig Arbeitsabschnitte der Turbine (z.B. diejenigen Bereiche, durch welche das Arbeitsfluid strömt) von dem Kühlungspfad isolieren. Diese halbelliptischen Nuten 10 können zur Bereitstellung eines effektiven Kühlungspfades 36 beitragen, um dadurch eine gewünschte Temperatur des Rotors 32 einzuhalten. In einigen Fällen kann das Kühlfluid (z.B. Dampf, der durch den Kühlungspfad 36 hindurchtritt) eine Temperatur von wenigstens ca. 120 °C (200 °F) weniger als die Temperatur des Arbeitsfluids haben. Es dürfte sich verstehen, dass, sobald das Kühlfluid axial entlang der Turbine wandert, dessen Temperatur zunimmt und sich der Temperatur des Arbeitsfluids annähern kann.
  • Es dürfte sich verstehen, dass Aspekte der Erfindung Ausgestaltungen eines Abschnittes eines Kühlkreises durch einen Turbinenrotor (z.B. einer Rotortrommel) bereitstellen. Die hierin beschriebenen Lehren können mit weiteren Lehren (z.B. der Verwendung von sich axial erstreckenden Elementen von axial gegenüberliegenden Abschnitten des Fußelementes 6) kombiniert werden, um einen effektiven Kühlungspfad 36 zu vervollständigen, welcher das Arbeitsfluid der Turbine von dem Kühlfluid isoliert. Wie hierin angegeben, können in einigen Ausführungsformen die hierin beschriebenen "Nuten" in einer Vielfalt von Formen ausgebildet sein, die ausreicht, um Abschnittes des Kühlungspfades (z.B. des Kühlungspfades 36) von den Laufschaufelelementen (z.B. des Laufschaufelelementes 4) im Wesentlichen zu isolieren. Die Verwendung des bzw. der hierin beschriebenen Kühlungspfade kann den Aufbau einer Turbine (z.B. Turbine 20) unter Verwendung von weniger wärmebeständigen Materialien im Vergleich zu herkömmlichen Turbinen ermöglichen.
  • Die hierin verwendete Terminologie dient nur dem Zweck der Beschreibung spezieller Ausführungsformen und soll nicht die Erfindung einschränken. So wie hierin verwendet, sollen die Singularformen "einer, eine, eines" und "der, die, das" auch die Pluralformen mit einschließen, soweit der Kontext nicht deutlich anderes anzeigt. Es dürfte sich ferner verstehen, dass die Begriffe "weist auf" und/oder "aufweisend", wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorliegen festgestellter Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, aber nicht das Vorliegen oder die Hinzufügung von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen.
  • Diese Beschreibung nutzt Beispiele, um die Erfindung einschließlich ihrer besten Ausführungsart offenzulegen, und um auch jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung einschließlich der Herstellung und Nutzung aller Elemente und Systeme und der Durchführung aller einbezogenen Verfahren in die Praxis umzusetzen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die für den Fachmann ersichtlich sind. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Erfindung enthalten sein, sofern sie strukturelle Elemente besitzen, die sich nicht von dem Wortlaut der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Änderungen gegenüber dem Wortlaut der Ansprüche enthalten.
  • Eine Turbinenschaufel 2 und entsprechende Turbinen werden hierin offengelegt. In einem ersten Aspekt enthält die Turbinenschaufel 2: ein Laufschaufelelement 4; und ein an dem Laufschaufelelement 4 befestigtes Fußelement 6, wobei das Fußelement 6 zur Befestigung an einem Turbinenrotor 32 radial innerhalb des Laufschaufelelementes 4 ausgebildet ist, und wobei das Fußelement 6 eine erste halbelliptische Nut 10 enthält, die sich im Wesentlichen über eine axiale Länge des Fußelementes 6 erstreckt.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    Turbinenschaufel
    4
    Laufschaufelelement
    6
    Fußelement
    8
    schwalbenschwanzförmige Abschnitte
    10
    erste halbelliptische Nut
    11
    Druckseite
    12
    Segment
    14
    zweite halbelliptische Nut
    15
    Saugseite
    16
    Fluidkreislauf
    20
    Turbine
    22
    Stator
    24
    Zwischentrennwand
    26
    Leitapparatstufen
    28
    Leitapparatleitschaufeln
    30
    Turbinenstufe
    32
    Rotor
    34
    Schwalbenschwanzschlitze
    36
    Kühlungspfad
    38
    Einlass

Claims (10)

  1. Turbinenschaufel (2), aufweisend: ein Laufschaufelelement (4); und ein an dem Laufschaufelelement (4) befestigtes Fußelement (6), wobei das Fußelement zur Befestigung an einem Turbinenrotor (32) radial innerhalb des Laufschaufelelementes (4) ausgebildet ist, wobei das Fußelement (6) eine erste halbelliptische Nut (10) enthält, die sich im Wesentlichen über eine axiale Länge des Fußelementes (6) erstreckt.
  2. Turbinenschaufel (2) nach Anspruch 1, wobei das Fußelement (6) eine Schwalbenschwanzform (8) enthält, die zur Wechselwirkung mit einer Schwalbenschwanzöffnung (34) in dem Turbinenrotor (32) ausgebildet ist.
  3. Turbinenschaufel (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste halbelliptische Nut (10) einen Bogenradius zwischen ca. 2,03 mm (0,08 Inches) und ca. 2,54 mm (0,1 Inches) hat.
  4. Turbinenschaufel (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste halbelliptische Nut (10) einen nicht gleichmäßigen Bogenradius über die axiale Länge des Fußelementes (6) hat.
  5. Turbinenschaufel (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste halbelliptische Nut (10) einen ersten Bogenradius hat und auf einer Druckseite (11) des Fußelementes (6) ausgebildet ist und ferner eine zweite halbelliptische Nut (14) mit einem zweiten Bogenradius aufweist, der kleiner als der erste Bogenradius ist, wobei die zweite halbelliptische Nut (14) auf einer Saugseite (15) des Fußelementes (6) ausgebildet ist.
  6. Turbinenschaufel (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner aufweisend: eine zweite halbelliptische Nut (14), die sich im Wesentlichen über die axiale Länge des Fußelementes (6) erstreckt, wobei die erste halbelliptische Nut (10) und die zweite halbelliptische Nut (14) Abschnittes des Fußelementes (6) definieren, die sich wenigstens teilweise rechtwinklig von einer Hauptachse der Turbine (20) aus in entgegengesetzte Richtungen von dem Fußelement (6) aus erstrecken, und wobei die erste halbelliptische Nut (10) einen größeren Bogenradius als einen Bogenradius der zweiten halbelliptischen Nut (14) hat.
  7. Turbinenschaufel (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste halbelliptische Nut (10) zur Wechselwirkung mit der zweiten halbelliptischen Nut (14) einer benachbarten Turbinenschaufel (2) ausgebildet ist, um im Wesentlichen einen Kanal (36) zu erzeugen.
  8. Turbine (20), aufweisend: einen Stator (22); eine Zwischentrennwand (24), die wenigstens teilweise in dem Stator (22) untergebracht ist; und einen im Wesentlichen von der Zwischentrennwand (24) umgebenden Rotor (32), wobei der Rotor enthält: eine Turbinenschaufel (2) mit: einem Laufschaufelelement (4); und einem an dem Laufschaufelelement (4) befestigten Fußelement (6), wobei das Fußelement (6) zur Befestigung an dem Turbinenrotor (32) radial innerhalb des Laufschaufelelementes (4) ausgebildet ist, wobei das Fußelement (6) eine erste halbelliptische Nut (10) enthält, die sich im Wesentlichen über eine axiale Länge des Fußelementes (6) erstreckt.
  9. Turbine nach Anspruch 8, wobei das Fußelement (6) eine Schwalbenschwanzform (8) enthält, die zur Wechselwirkung mit einer Schwalbenschwanzöffnung (34) in dem Turbinenrotor (32) ausgebildet ist.
  10. Turbine (20), aufweisend: einen Stator (22), mit einem sich dadurch hindurch erstreckenden Kühlungspfad (36); und einen im Wesentlichen von dem Stator (22) umgebenen und fluidmäßig mit dem Kühlungspfad (36) verbundenen Rotor (32), wobei der Rotor (32) enthält: mehrere Turbinenschaufeln (2), wobei jede von den mehreren Turbinenschaufeln (2) enthält: ein Laufschaufelelement (4); und ein an dem Laufschaufelelement (4) befestigtes Fußelement (6), wobei das Fußelement (6) an dem Rotor (32) radial innerhalb des Laufschaufelelementes (4) angebracht ist, wobei das Fußelement (6) eine druckseitige halbelliptische Nut (10) enthält, die sich im Wesentlichen über eine axiale Länge des Fußelementes (6) erstreckt, und wobei die druckseitige halbelliptische Nut (10) mit einer saugseitigen halbelliptischen Nut (14) in einer benachbarten von den mehreren Turbinenschaufeln (2) zusammenwirkt, um einen sich axial entlang des Laufschaufelelementes (4) erstreckenden Fluiddurchtritt (36) zu erzeugen.
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