DE102017215371A1 - Hohlleitschaufel - Google Patents
Hohlleitschaufel Download PDFInfo
- Publication number
- DE102017215371A1 DE102017215371A1 DE102017215371.7A DE102017215371A DE102017215371A1 DE 102017215371 A1 DE102017215371 A1 DE 102017215371A1 DE 102017215371 A DE102017215371 A DE 102017215371A DE 102017215371 A1 DE102017215371 A1 DE 102017215371A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- wall
- hollow blade
- volume
- connection element
- pressure side
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 33
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 23
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 23
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 39
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 20
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000110 selective laser sintering Methods 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000005577 local transmission Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/32—Collecting of condensation water; Drainage ; Removing solid particles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
- B22F5/04—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of turbine blades
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/08—Cooling; Heating; Heat-insulation
- F01D25/10—Heating, e.g. warming-up before starting
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/20—Direct sintering or melting
- B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D9/00—Stators
- F01D9/06—Fluid supply conduits to nozzles or the like
- F01D9/065—Fluid supply or removal conduits traversing the working fluid flow, e.g. for lubrication-, cooling-, or sealing fluids
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2220/00—Application
- F05D2220/30—Application in turbines
- F05D2220/31—Application in turbines in steam turbines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
- F05D2260/221—Improvement of heat transfer
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hohlschaufel (100) für eine Turbine, insbesondere eine Dampfturbine, und ein Verfahren zum Herstellen einer Hohlschaufel (100) für eine Turbine, insbesondere eine Dampfturbine. Die Hohlschaufel (100) weist eine Außenwand und eine Innenstruktur (110) auf. Die Außenwand weist eine Anströmkante (101) und eine Abströmkante (102) auf, wobei die Anströmkante (101) und die Abströmkante (102) mittels einer Druckseite (103) und einer Saugseite (104) verbunden sind, welche derart zueinander beabstandet angeordnet sind, dass eine äußere Oberfläche der Außenwand als ein Strömungsprofil ausbildbar ist, wobei die Außenwand ein inneres Volumen einschließt. Ferner, ist eine Innenstruktur (110) in dem inneren Volumen ausgebildet und mittels einer additiven Fertigung hergestellt. The present invention relates to a hollow blade (100) for a turbine, in particular a steam turbine, and to a method for producing a hollow blade (100) for a turbine, in particular a steam turbine. The hollow blade (100) has an outer wall and an inner structure (110). The outer wall has a leading edge (101) and a trailing edge (102), wherein the leading edge (101) and the trailing edge (102) by means of a pressure side (103) and a suction side (104) are arranged, which are arranged spaced from each other, in that an outer surface of the outer wall can be formed as a flow profile, wherein the outer wall encloses an inner volume. Further, an inner structure (110) is formed in the inner volume and manufactured by additive manufacturing.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hohlschaufel für eine Turbine, eine Turbine sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Hohlschaufel für eine Turbine.The present invention relates to a hollow blade for a turbine, a turbine and a method for producing a hollow blade for a turbine.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
In heutigen Dampfturbinen sind Dampfturbinen-Endstufenschaufeln im Betrieb oft hohen Erosionsbeanspruchungen ausgesetzt, welche durch einen Aufprall von im Dampf mitgeführten Wassertröpfchen entstehen. Die größte Erosionswirkung entsteht dabei durch die Sammlung von Wasser auf den stromauf befindlichen Leitschaufeln, welches dann in Strähnen an die Leitschaufelkante gelangt und in Form von Tropfen abreißt. Diese werden dann von der Strömung mitgerissen und zerfallen in kleinere, aber immer noch erosionswirksame Tropfen. Aufgrund der Trägheit der Wassertropfen im Vergleich zu der Dampfströmung erreichen diese bis zu den Endstufenschaufeln nur eine kleine Endgeschwindigkeit und prallen mit einer hohen Differenzgeschwindigkeit auf.In today's steam turbines, steam turbine end stage blades are often subject to high erosion stresses during operation, resulting from an impact of water droplets entrained in the vapor. The greatest erosion effect arises from the collection of water on the upstream vanes, which then comes in strands to the Leitschaufelkante and tears off in the form of drops. These are then carried along by the current and break down into smaller, but still erosion-effective drops. Due to the inertia of the water droplets in comparison to the steam flow, these reach only a small final speed up to the final stage blades and collide with a high differential speed.
Insbesondere weist eine konventionelle Hohlschaufel wie in
Die Beanspruchung durch sich ablösende, langsame Wassertropfen ist so stark, dass die Endstufenschaufeln durch technische Maßnahmen geschützt werden müssen. Dazu zählen, je nach Nässegehalt der Strömung a) eine Härtung der Schaufelvorderkanten, b) eine Absaugung der sich auf der Leitschaufel sammelnden Nässe durch Hohlleitschaufeln und/oder c) die Verdampfung der auf den Leitschaufeln befindlichen Nässe durch Innenheizung der Hohlleitschaufeln mittels Dampf.The strain caused by slowly changing drops of water is so strong that the final stage blades have to be protected by technical measures. These include, depending on the moisture content of the flow a) hardening of the blade leading edges, b) extraction of the moisture collecting on the guide vane by hollow vanes and / or c) vaporization of the moisture present on the vanes by internal heating of the hollow vanes by means of steam.
Die Maßnahmen a) bis c) sind auch in ihrer Wirkung aufsteigend angeordnet. Speziell die Dampfbeheizung bedeutet eine große Komplexität, welche erst eingegangen wird, wenn die Wirkung einer Absaugung nicht mehr ausreichend ist.The measures a) to c) are also arranged ascending in their effect. In particular, the steam heating means a great complexity, which is received only when the effect of a suction is no longer sufficient.
Die Absaugung besitzt bei Schwachlast oder bei kleinen Massenströmen (z.B. durch große Entnahmemengen bei Kraft-Wärme-Kopplung) nur eine begrenzte Wirkung. Hier sinkt die treibende Druckdifferenz über den Absaugequerschnitten ab, so dass die auftretende Nässe nicht mehr vollständig entfernt werden kann. Der Erosionsschutz durch Nässeabsaugung ist insofern verbesserungsbedürftig hinsichtlich seines Einsatzes für hohe Nässegehalte sowie für tiefe Teillasten.The extraction has only a limited effect under light load or with small mass flows (for example due to large amounts of heat and cogeneration). Here, the driving pressure difference across the Absaugequerschnitten decreases, so that the occurring moisture can not be completely removed. The erosion protection by wet suction is in need of improvement in terms of its use for high moisture content and low partial loads.
Bei einer Leitschaufelheizung wird durch den Heizdampf eine Innendruck-Beanspruchung des Schaufelprofils erzeugt. Zur Aufnahme werden im Hohlprofil Verbindungen zwischen Saug- und Druckseite des Profils hergestellt. Die Überschreitung der zulässigen Drücke und Temperaturen kann zu einer Verformung oder zu einem Versagen der Schaufel führen. Die Schaufel wird innen vollständig mit Druck beaufschlagt, was neben der genannten mechanischen Belastung auch zu einem zu hohen Verbrauch von Heizdampf führen kann. Der Erosionsschutz durch Leitschaufelbeheizung ist also verbesserungsbedürftig hinsichtlich der mechanischen Festigkeit und des Heizdampfeinsatzes.
Üblicherweise werden Bauteile als Innenstruktur vorgesehen, welche sich auf der Innenseite des Hohlprofils befinden und welche nach der Herstellung des Hohlprofils von außen eingebracht werden, wie zum Beispiel eingesetzte Stifte oder Rohrstücke. Dies beschränkt die mögliche Funktionalität der Hohlschaufel. Dabei kommen derzeit Profil-Durchtrittsquerschnitte für Absaugezwecke zum Einsatz. Diese werden derzeit vor der Herstellung des Schaufelprofils durch spanende Bearbeitung in das Vormaterial eingebracht. Seitens des Verfahrens werden hier ebenfalls Einschränkungen eingebracht, da nur spanend hergestellte Querschnittsformen dargestellt werden. Weiterhin schränkt die Biegeverformung zur Herstellung die Lage und Form der Querschnitte ein.In a Leitschaufelheizung an internal pressure stress of the blade profile is generated by the heating steam. For receiving connections in the hollow profile between the suction and pressure side of the profile are made. Exceeding the allowable pressures and temperatures may result in deformation or failure of the blade. The blade is fully pressurized on the inside, which in addition to the mechanical stress mentioned can also lead to excessive consumption of heating steam. The erosion protection by Leitschaufelbeheizung is therefore in need of improvement in terms of mechanical strength and Heizdampfeinsatzes.
Usually, components are provided as an inner structure, which are located on the inside of the hollow profile and which are introduced after the production of the hollow profile from the outside, such as inserted pins or pipe sections. This limits the possible functionality of the hollow blade. At the moment, profile flow cross-sections for suction purposes are used. These are currently introduced by machining in the starting material before the production of the blade profile. Limitations are also introduced here by the method since only cross-sectional shapes produced by machining are shown. Furthermore, the bending deformation for production limits the position and shape of the cross sections.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hohlschaufel mit einer flexiblen Innenstruktur mit komplexer Geometrie bereitzustellen, welche einfach herzustellen ist.It is an object of the present invention to provide a hollow blade having a flexible, complex geometry inner structure which is easy to manufacture.
Diese Aufgabe wird mit einer Hohlschaufel für eine Turbine, insbesondere eine Dampfturbine, und einem Verfahren zum Herstellen einer Hohlschaufel für eine Turbine, insbesondere eine Dampfturbine, gelöst.This object is achieved with a hollow blade for a turbine, in particular a steam turbine, and a method for producing a hollow blade for a turbine, in particular a steam turbine.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Hohlschaufel für eine Turbine, insbesondere eine Dampfturbine, offenbart. Die Hohlschaufel weist eine Außenwand auf, welche eine Anströmkante und eine Abströmkante aufweist. Die Anströmkante und die Abströmkante sind mittels einer Druckseite und einer Saugseite verbunden, welche derart zueinander beabstandet angeordnet sind, dass eine äußere Oberfläche der Außenwand als ein Strömungsprofil ausbildbar ist, wobei die Außenwand ein inneres Volumen einschließt. Ferner, weist die Hohlschaufel eine Innenstruktur auf, welche in dem inneren Volumen ausgebildet ist und mittels einer additiven Fertigung hergestellt ist.According to a first aspect of the present invention, a hollow blade for a turbine, in particular a steam turbine is disclosed. The Hollow blade has an outer wall, which has a leading edge and a trailing edge. The leading edge and the trailing edge are connected by means of a pressure side and a suction side, which are spaced apart such that an outer surface of the outer wall is formed as a flow profile, wherein the outer wall encloses an inner volume. Further, the hollow blade has an inner structure formed in the inner volume and made by additive manufacturing.
Die Hohlschaufel ist insbesondere eine Hohlleitschaufel. Eine Mehrzahl von Hohlleitschaufeln bildet zusammen mit einer Mehrzahl von Laufschaufeln eine Stufe der Turbine. Die Leitschaufel ist derart fest mit dem Gehäuse der Turbine verbunden, dass die Leitschaufeln das Arbeitsfluid, insbesondere den Dampf, in einem auf die vorliegende Betriebsbedingung weitestgehend optimal angepassten Winkel auf die nachfolgenden Laufschaufeln der Turbine leiten mag.The hollow blade is in particular a hollow guide vane. A plurality of hollow vanes together with a plurality of blades form one stage of the turbine. The vane is so firmly connected to the housing of the turbine, that the guide vanes may direct the working fluid, in particular the steam, to the subsequent rotor blades of the turbine in an angle which is optimally adapted to the prevailing operating condition.
Die Hohlschaufel ist hohl ausgebildet. Insbesondere umschließt dabei die Außenwand das Innenvolumen der Hohlschaufel. Dadurch kann die Hohlschaufel mit geringerem Gewicht ausgebildet werden als eine Leitschaufel mit einem Vollprofil.The hollow blade is hollow. In particular, the outer wall encloses the inner volume of the hollow blade. As a result, the hollow blade can be designed with a lower weight than a guide blade with a solid profile.
Die Außenwand weist eine Anströmkante und eine Abströmkante auf, welche mittels der Druckseite bzw. der Saugseite miteinander verbunden sind derart, dass eine äußere Oberfläche als Strömungsprofil ausbildbar ist. Das Strömungsprofil ist in der Turbine derart angeordnet, dass das Arbeitsfluid mit einem optimalen Anströmwinkel auf die Anströmkante trifft. Die Geometrie der äußeren Oberfläche der Außenwand an der Saugseite und der Druckseite ist derart an die Strömung des Arbeitsfluides anpassbar, dass während des Betriebes der Turbine eine Strömungsablösung des Arbeitsfluides von der Außenwand so weit wie möglich unterdrückbar sein mag.The outer wall has a leading edge and a trailing edge, which are connected to each other by means of the pressure side or the suction side such that an outer surface can be formed as an airfoil. The airfoil is arranged in the turbine such that the working fluid strikes the leading edge at an optimum angle of attack. The geometry of the outer surface of the outer wall on the suction side and the pressure side is adaptable to the flow of the working fluid, that during the operation of the turbine, a flow separation of the working fluid from the outer wall may be suppressed as much as possible.
Die Wandstärke der Außenwand ist an den Lastzustand und die auf die Hohlschaufel wirkenden Kräfte angepasst, derart dass die Außenwand die auf die Hohlschaufel wirkende Kräfte aufnehmen kann. Jedoch ist die Wandstärke gleichzeitig nicht zu stark ausgebildet, so dass die Hohlschaufel unverhältnismäßig schwer wird.The wall thickness of the outer wall is adapted to the load condition and the forces acting on the hollow blade, such that the outer wall can absorb the forces acting on the hollow blade forces. However, the wall thickness is not formed too strong at the same time, so that the hollow blade is disproportionately heavy.
Die Innenstruktur ist mittels einer additiven Fertigung hergestellt, so dass die Geometrie der Innenstruktur an individuell vorliegende Bedingungen anpassbar ist. Insbesondere kann das Innenvolumen der Hohlschaufel mittels der additiv gefertigten Innenstruktur in unterschiedliche Untervolumina, d.h. Volumenbereiche, unterteilt werden. Somit können insbesondere an den Stellen der Hohlschaufel individuell abgetrennte Volumenbereiche gebildet werden, an denen die Hohlschaufel auf der äußeren Oberfläche der Außenwand von dem Arbeitsfluid besonders hohen Belastungen unterliegt.The inner structure is produced by means of an additive manufacturing, so that the geometry of the inner structure can be adapted to individually present conditions. In particular, the inner volume of the hollow blade can be divided into different sub-volumes, i. Volume ranges, to be divided. Thus, individually separated volume regions can be formed, in particular at the locations of the hollow blade, where the hollow blade on the outer surface of the outer wall of the working fluid is subjected to particularly high loads.
Durch die additiv hergestellte Innenstruktur kann beispielsweise eine Hohlschaufel mit Absaugung, eine Hohlschaufel mit Beheizung sowie eine kombinierte Hohlschaufel bereitgestellt werden. Dies ist insbesondere durch die additiv gefertigte Innenstruktur möglich, welche eine fast beliebige geometrische Form aufweisen kann.By means of the additively produced internal structure, for example a hollow blade with suction, a hollow blade with heating and a combined hollow blade can be provided. This is possible in particular by the additively manufactured internal structure, which can have an almost arbitrary geometric shape.
Als bevorzugte additive Verfahren können beispielsweise selektives Laserschmelzen (SLM), selektives Lasersintern (SLS), Selective Heat Sintering (SHS), Elektronenstrahlschmelzen (Electron Beam Melting = EBM), Auftragschweißen, MetallPulver-Auftragsverfahren (MPA), Kaltgasspritzen und Elektronenstrahlschmelzen (Electron Beam Welding = EBW) eingesetzt werden.As preferred additive methods, for example, selective laser melting (SLM), selective laser sintering (SLS), selective heat sintering (SHS), electron beam melting (EBM), cladding, metal powder coating (MPA), cold gas spraying and electron beam melting (Electron Beam Welding = EBW) are used.
Bei einer Hohlschaufel mit Absaugung wird die Hohlschaufel zusätzlich mit einer Mehrzahl von Absaugeöffnungen ausgestattet, welche in Größe, Anzahl, Position und Form dem zu erwartenden Nässeanfall angepasst sind und welche sich über einen vorher definierten Bereich der Hohlschaufel erstrecken.In a hollow blade with suction, the hollow blade is additionally equipped with a plurality of suction holes, which are adapted in size, number, position and shape to the expected wetness and which extend over a previously defined region of the hollow blade.
Als Absaugeöffnungen kommen insbesondere Bohrungen (nulldimensional), Schlitze (ein- dimensional) oder andere geometrische Formen (zweidimensional erstreckte Öffnungen, zum Beispiel Sicheln) infrage. Für die Wahl der Öffnungen ist neben der lokalen Wirksamkeit der Absaugung auch der Einfluss auf die Festigkeit des Schaufelblattes zu berücksichtigen.Holes (zero-dimensional), slots (one-dimensional) or other geometric shapes (two-dimensionally extended openings, for example sickles) are particularly suitable as suction openings. In addition to the local effectiveness of the extraction, the influence on the strength of the airfoil must be taken into account when selecting the openings.
Da der Nässeanfall an den Hohlschaufeln für die unterschiedlichen Lastfälle gut bekannt ist, können ausreichende Absagequerschnitte so angeordnet werden, dass die lokal auftretende Nässe sicher abgeführt wird. Insbesondere können am oberen Blattquerschnitt viele Absaugeöffnungen geschaffen werden, um die außen verstärkt auftretende Nässe über die gesamte Lauflänge des Profils abführen zu können. In einem mittleren Bereich des Blattquerschnitts wären die Absaugeöffnungen hingegen nur in der Nähe der Profilspitze sowie, je nach erwartetem Nässeanfall, gegen Profilende angeordnet. Bei der Platzierung der Öffnungen können bestimmte Bereiche gezielt ausgespart werden (zum Beispiel Schweißnähte aus der Herstellung der Hohlschaufel oder zur Befestigung der Schaufel an den Leitkränzen). In einer vorteilhaften Ausführung werden die Absaugeöffnungen nach dem zu erwartenden Nässeanfall in einer Anlage projektspezifisch festgelegten Ausführung ausgeführt. Since the seepage on the hollow blades is well known for the different load cases, sufficient Absagequerschnitte can be arranged so that the locally occurring moisture is safely dissipated. In particular, many suction holes can be created at the top of the blade cross-section, in order to be able to dissipate the moisture which occurs more intensively on the outside over the entire run length of the profile. In contrast, in a middle region of the blade cross-section, the suction openings would only be arranged in the vicinity of the profile tip and, depending on the expected wetness, against the profile end. When placing the openings certain areas can be recessed targeted (for example, welds from the production of the hollow blade or for attachment of the blade to the Leitkränzen). In an advantageous embodiment, the suction openings are executed after the expected wet accumulation in a plant project specific specified execution.
Um den Nässeanfall am oberen Blattbereich der Hohlschaufel zu verringern können auch Absaugeöffnungen am Innendurchmesser der Leitschaufelkränze angeordnet werden. Dies kann insbesondere in der Nähe der Leitschaufel-Position erfolgen. In order to reduce the seepage at the upper blade portion of the hollow blade and suction holes can be arranged on the inner diameter of the guide vane rings. This can be done in particular in the vicinity of the vane position.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Absaugeöffnungen in ihrer Längsrichtung zu konturieren, etwa um ihren Strömungswiderstand für Dampf zu vergrößern. Dies kann beispielsweise durch eine scharfkantige Ausführung an der Austrittskante erreicht werden, oder durch Umlenkungen/Querschnittsänderungen. Insbesondere sollten die Absagequerschnitte gerade so bemessen werden, dass eine sichere Abfuhr der Nässe erreicht wird. Übermäßig große Querschnittsflächen führen zur Absaugung von sonst nutzbaren Dampf aus der Strömung und damit zu Leistungsverlusten.It has proven to be advantageous to contour the suction openings in their longitudinal direction, for example in order to increase their flow resistance for steam. This can be achieved for example by a sharp-edged design at the trailing edge, or by deflections / cross-sectional changes. In particular, the rejection cross sections should be just dimensioned so that a safe removal of moisture is achieved. Excessively large cross-sectional areas lead to the extraction of otherwise usable steam from the flow and thus to power losses.
Um auch für schwache Lasten (geringe Druckdifferenz) eine ausreichende Absaugung zu gewährleisten, können im Vergleich zu konventionellen Ausführungen erweiterte Querschnitte (über den Blattbereich verteilt) geschaffen werden. Alternativ dazu kann die Innenseite der Hohlschaufeln auf ein niedrigeres Druckniveau gelegt werden, zum Beispiel durch Anbindung an Positionen niedrigen Drucks im Kondensator (Luftkühlerbündel) oder durch Schaffung einer eigenen Drucksenke (separater Kühler und separate Wasserringpumpe zur Evakuierung).In order to ensure sufficient suction even for light loads (low pressure difference), extended cross-sections (distributed over the blade area) can be created compared to conventional designs. Alternatively, the inside of the hollow vanes may be set at a lower pressure level, for example by connecting to low pressure positions in the condenser (air cooler bundle) or by creating a separate pressure sink (separate radiator and separate water ring pump for evacuation).
Bei einer Hohlschaufel mit Beheizung können durch eine geeignete Innenstruktur Vorteile in der Festigkeit gegen Innendruckbeanspruchung und/oder die Heizwirkung erreicht werden. Hinsichtlich der Druckbeanspruchung können Verbindungsstege zwischen Druck- und Saugseite in den erforderlichen Querschnitten bemessen werden. Diese können bei geeigneter Gestaltung (flache Stege anstelle von runden Stiften) auch zur Querkraftübertragung (Schub) und damit zur Festigkeit des Blattes insgesamt beitragen.With a hollow blade with heating advantages in the strength against internal pressure stress and / or the heating effect can be achieved by a suitable internal structure. With regard to the compressive stress connecting webs between the pressure and suction side can be sized in the required cross sections. With suitable design (flat webs instead of round pins), these can also contribute to the transverse force transmission (thrust) and thus to the strength of the blade as a whole.
Ein weiterer Vorteil ist erreichbar, indem man die Heizung auf bestimmte Bereiche des Blattes beschränkt. Eine Verdampfung von Wasser in den erosionsunkritischen Bereichen (Nähe der Nabe) und ein entsprechender Verbrauch von Heizdampf werden somit vermieden. Weiterhin wird durch eine solche räumliche Beschränkung eine bessere Gestaltung gegen Innendruck ermöglicht. So kann eine Beheizung lokal in der Position aufgebracht werden, an der ein wesentlicher Nässeanfall vorliegt.Another advantage can be achieved by limiting the heating to specific areas of the sheet. Evaporation of water in the erosion-critical areas (near the hub) and a corresponding consumption of heating steam are thus avoided. Furthermore, a better design against internal pressure is made possible by such a spatial restriction. Thus, a heating can be applied locally in the position where there is a significant wetness.
Die Führung des Heizdampfes an der Schaufelinnenseite kann dazu beispielsweise in kreisbogenförmig berandeten, axial erstreckten Hohlräumen geführt werden. Die kreisbogenförmige Berandung stellt eine vorteilhafte Form für die Druckbeaufschlagung dar. Auf eine ausreichende Abfuhr des entstehenden Kondensats ist zu achten. Hierfür können in der Innenstruktur entsprechende Kanäle geschaffen werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Beheizung an Ausführung, Fläche, Führung und Druckniveau spezifisch für die jeweilige Anwendung ausgelegt.The leadership of the heating steam on the blade inside can be performed, for example, in circular arc-shaped bounded, axially extending cavities. The arcuate boundary is an advantageous form for the pressurization. Ensure adequate drainage of the resulting condensate. For this purpose, corresponding channels can be created in the internal structure. In a preferred embodiment, the heating is designed to execution, area, leadership and pressure level specific to the particular application.
Bei einer kombinierten Hohlschaufel weist die Hohlschaufel einen Bereich auf, welcher zur Absaugung dient, und einen weiteren Bereich, welcher der Beheizung dient. Dabei wird ein Bereich mit Merkmalen zur Absaugung ausgestattet (bevorzugt im Bereich hohen Nässeanfalls). Ein anderer Bereich wird mit Merkmalen zur Beheizung ausgestattet (bevorzugt im Bereich stromabwärts der Absaugung). Durch die hier vorgeschlagene Schaffung einer Innenstruktur der Hohlschaufel wird eine solche Gestaltung erstmals möglich. Weiterhin kann die Innenstruktur Verbindungen zwischen beiden Bereichen schaffen, zum Beispiel zu einer Abfuhr des bei der Beheizung anfallenden Kondensats. Eine solche Verbindung ist so zu bemessen, dass die Kondensatabfuhr gewährleistet ist, aber keine unzulässige Druckerhöhung auf der Absaugungsseite entsteht.In a combined hollow blade, the hollow blade has an area which serves for the suction, and a further area which serves for the heating. In this case, an area is equipped with features for suction (preferably in the area of high wetness). Another area is equipped with features for heating (preferably in the area downstream of the extraction). Due to the here proposed creation of an internal structure of the hollow blade such a design is possible for the first time. Furthermore, the internal structure can create connections between the two areas, for example, to dissipate the condensate produced during heating. Such a connection is to be dimensioned so that the condensate removal is guaranteed, but no impermissible pressure increase arises on the suction side.
Um die mechanische Beanspruchbarkeit der Hohlschaufel zu erhöhen bzw. um geringere Wandstärken ausführen zu können, können flache Stege zwischen den Wandungen zur lokalen Übertragung von Normal- und Schubkräften vorgesehen werden. Dies gilt unabhängig von der Ausführung für Absaugung oder Heizzwecke. Weiterhin kann die Wandstärke über der Schaufelhöhe (in Radialrichtung der Schaufel) und Schaufellänge (in Strömungsrichtung entlang der Schaufel) modifiziert werden, beispielsweise dadurch, dass eine größere Wandstärke an Befestigungsbereichen (Schweißnahtbereichen) oder an hochbeanspruchten Bereichen (zum Beispiel hohe Biegespannung) vorgesehen ist.In order to increase the mechanical strength of the hollow blade or to perform lower wall thickness, flat webs between the walls for local transmission of normal and shear forces can be provided. This applies regardless of the version for extraction or heating purposes. Furthermore, the wall thickness above the blade height (in the radial direction of the blade) and blade length (in the flow direction along the blade) can be modified, for example by providing a greater wall thickness at attachment areas (weld areas) or at high-stress areas (for example high bending stress).
Für druck- oder medienübertragende Verbindungen an die Innenstruktur kann die Hohlschaufel bestimmte Anschlusselemente besitzen. So kann beispielsweise der gesamte Hohlquerschnitt und ein Abschnitt desselben für den Durchtritt zur Verfügung stehen. Weiterhin können rohrförmige Anschlüsse für die Verbindung zur Innenstruktur vorgesehen werden. Somit kann am Außendurchmesser beispielsweise eine Absaugung am Querschnitt angebracht werden, und parallel dazu ein rohrförmiger Anschluss für eine Beheizung oder eine Kondensatdurchführung.For pressure- or media-transmitting connections to the internal structure, the hollow blade may have certain connection elements. For example, the entire hollow cross-section and a portion of the same can be available for the passage. Furthermore, tubular connections can be provided for the connection to the inner structure. Thus, for example, a suction can be attached to the cross section at the outer diameter, and in parallel a tubular connection for heating or a condensate feedthrough.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Turbine, insbesondere Dampfturbine, offenbart. Die Turbine weist eine wie vorstehend beschriebene Hohlschaufel auf, welche in einem Innenkanal bzw. Strömungskanal der Turbine angeordnet ist.According to another aspect of the present invention, a turbine, in particular a steam turbine, is disclosed. The turbine has a hollow blade as described above, which is arranged in an inner channel or flow channel of the turbine.
Der Innenkanal der Turbine ist der Strömungskanal, durch welchen das Arbeitsfluid strömt, mit welchem die Turbine betrieben wird. Bevorzugt handelt es sich um eine mit Dampf als Arbeitsfluid betriebene Dampfturbine. The inner channel of the turbine is the flow channel through which flows the working fluid with which the turbine is operated. It is preferably a steam turbine operated with steam as the working fluid.
Die Turbine kann sowohl eine Radialturbine als auch eine Axialturbine sein.The turbine can be both a radial turbine and an axial turbine.
Die Hohlschaufel ist bevorzugt als Hohlleitschaufel in einem Leitschaufelkranz derart angeordnet, dass die Radialrichtung der Turbine parallel zu der Radialrichtung der Hohlschaufel ist.The hollow blade is preferably arranged as a hollow guide vane in a vane ring such that the radial direction of the turbine is parallel to the radial direction of the hollow blade.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Hohlschaufel für eine Turbine, insbesondere eine Dampfturbine beansprucht. Das Verfahren weist ein Bereitstellen einer Außenwand auf, welche eine Anströmkante und eine Abströmkante aufweist, wobei die Anströmkante und die Abströmkante mittels einer Druckseite und einer Saugseite verbunden sind, welche derart zueinander beabstandet angeordnet sind, dass eine äußere Oberfläche der Außenwand als ein Strömungsprofil ausbildbar ist, welches ein inneres Volumen einschließt. Ferner weist das Verfahren ein additives Fertigen einer Innenstruktur auf, welche in dem inneren Volumen ausgebildet ist.According to a further aspect of the present invention, a method for producing a hollow blade for a turbine, in particular a steam turbine is claimed. The method comprises providing an outer wall having a leading edge and a trailing edge, the leading edge and the trailing edge joined by a pressure side and a suction side spaced apart such that an outer surface of the outer wall can be formed as an airfoil which includes an inner volume. Further, the method comprises additive manufacturing of an inner structure formed in the inner volume.
Ein Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die Hohlschaufel (oder ein wesentlicher Abschnitt derselben) mittels eines dreidimensionalen Verfahrens hergestellt wird. Darunter wird ein Verfahren verstanden, mittels welchem eine dreidimensionale Schaufel mit einer komplexen Innenstruktur wie oben beschrieben, hergestellt werden kann. Als Beispiel ist eine additive Fertigung zu nennen. Bei einer additiven Fertigung wird ein Bauteil durch einen kontinuierlichen oder schrittweisen, geometrieschaffenden Auftrag von Werkstoff geschaffen.An embodiment provides that the hollow blade (or a substantial portion thereof) is manufactured by a three-dimensional method. This is understood to mean a method by means of which a three-dimensional blade having a complex internal structure as described above can be produced. An example is additive manufacturing. In additive manufacturing, a component is created by a continuous or step-by-step, geometry-creating application of material.
Das additive Fertigen kann beispielsweise mittels eines Metall-Pulver-Auftragsverfahrens, eines 3D-Siebdrucks von Metallen oder Selektiven Lasersintern ausgeführt werden.The additive manufacturing can be carried out, for example, by means of a metal powder application method, a 3D screen printing of metals or selective laser sintering.
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Innenstruktur ein erstes Verbindungselement auf, welches derart ausgebildet ist, dass das innere Volumen in einen ersten Volumenbereich und einen zweiten Volumenbereich geteilt ist.In an exemplary embodiment of the present invention, the inner structure has a first connection element, which is designed such that the inner volume is divided into a first volume area and a second volume area.
Der erste Volumenbereich und der zweite Volumenbereich sind mittels des ersten Verbindungselementes voneinander derart getrennt, dass das erste Verbindungselement eine Wand zwischen dem ersten Volumenbereich und dem zweiten Volumenbereich ist. Das erste Verbindungselement kann einerseits als durchgehende Wand ausgebildet sein, wobei dann der erste Volumenbereich und der zweite Volumenbereich voneinander derart getrennt sind, dass keinerlei Fluidverbindung zwischen dem ersten Volumenbereich und dem zweiten Volumenbereich besteht. Das erste Verbindungselement kann andererseits durch Verbindungsbohrungen verbunden sein. Diese Verbindungsbohrungen können beispielsweise zum Kondensatablauf, zur Entwässerung oder zum Druckausgleich zwischen dem ersten Volumenbereich und dem zweiten Volumenbereich dienen.The first volume region and the second volume region are separated from one another by means of the first connecting element such that the first connecting element is a wall between the first volume region and the second volume region. On the one hand, the first connecting element may be formed as a continuous wall, in which case the first volume area and the second volume area are separated from one another such that there is no fluid connection between the first volume area and the second volume area. On the other hand, the first connecting element may be connected by connecting bores. These connection bores can serve, for example, for condensate drainage, for dewatering or for pressure equalization between the first volume region and the second volume region.
Folglich mag ein Volumenbereich ein räumlich durch zumindest ein Verbindungselement vom gesamten Innenvolumen der Hohlschaufel abgetrenntes Volumen sein.Thus, a volume region may be a volume spatially separated from the entire interior volume of the hollow blade by at least one connecting element.
Der erste Volumenbereich kann beliebig groß sein und eine beliebige Form aufweisen. Der zweite Volumenbereich weist dann eine Form bzw. eine Größe auf, welche dem gesamten Innenvolumen der Hohlschaufel abzüglich des ersten Volumenbereiches entspricht.The first volume range can be arbitrarily large and have an arbitrary shape. The second volume region then has a shape or a size which corresponds to the total inner volume of the hollow blade minus the first volume region.
Die Radialrichtung entspricht derjenigen Richtung der Hohlschaufel, welche im Wesentlichen parallel zu der Radialrichtung der Turbine verläuft, d.h. wenn die Hohlschaufel in der Turbine angeordnet ist, verläuft die Radialrichtung der Hohlschaufel im Wesentlichen parallel zu der Radialrichtung der Turbine.The radial direction corresponds to that direction of the hollow blade which is substantially parallel to the radial direction of the turbine, i. when the hollow blade is disposed in the turbine, the radial direction of the hollow blade is substantially parallel to the radial direction of the turbine.
Der erste Volumenbereich und/oder der zweite Volumenbereich können sich in die Radialrichtung der Hohlschaufel über die gesamte radiale Erstreckung der Hohlschaufel erstrecken. Jedoch kann auch entweder der erste Volumenbereich oder der zweite Volumenbereich sich lediglich über einen Teilabschnitt der radialen Erstreckung der Hohlschaufel erstrecken. Die Entscheidung ob sich einer der oder beide Volumenbereiche sich über einen Teilabschnitt oder die gesamte radiale Erstreckung der Hohlschaufel erstrecken ist insbesondere abhängig von den vorliegenden Randbedingungen und dem vorliegenden Lastfall.The first volume region and / or the second volume region may extend in the radial direction of the hollow blade over the entire radial extent of the hollow blade. However, either the first volume region or the second volume region may extend only over a portion of the radial extent of the hollow blade. The decision as to whether one or both volume regions extend over a partial section or the entire radial extent of the hollow blade is dependent in particular on the present boundary conditions and the present load case.
Der erste Volumenbereich erstreckt sich vorteilhafterweise im inneren Volumen der Hohlschaufel über einen Bereich, welcher an der äußeren Oberfläche der Außenwand besonders starken Belastungen, beispielsweise durch den Aufprall von Arbeitsfluid der Turbine, unterliegt.The first volume region advantageously extends in the inner volume of the hollow blade over a region which is subject to particularly high loads on the outer surface of the outer wall, for example due to the impact of working fluid of the turbine.
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das erste Verbindungselement derart ausgebildet, dass ein erster Kontaktbereich des ersten Verbindungselements mit der Saugseite verbunden ist und ein zweiter Kontaktbereich des ersten Verbindungselements mit der Druckseite verbunden ist.In an exemplary embodiment of the present invention, the first connection element is configured such that a first contact region of the first connection element is connected to the suction side and a second contact region of the first connection element is connected to the pressure side.
Ein Kontaktbereich ist ein Endbereich des Verbindungselementes, welcher mit der Außenwand fest verbunden ist. A contact region is an end region of the connecting element, which is firmly connected to the outer wall.
Der erste Kontaktbereich ist mit der Saugseite verbunden bzw. der zweite Kontaktbereich ist mit der Druckseite verbunden bedeutet, dass sich das erste Verbindungselement von der Druckseite zu der Saugseite hin erstreckt und dabei der erste Volumenbereich sich anströmkantenseitig von dem ersten Verbindungselement erstreckt und der zweite Volumenbereich sich abströmkantenseitig von dem ersten Verbindungselement erstreckt. Somit entsteht eine Unterteilung des inneren Volumens der Hohlschaufel in einen in Strömungsrichtung, welche von der Anströmkante zur Abströmkante verläuft, „vorderen“ ersten Volumenbereich und einen „hinteren“ zweiten Volumenbereich.The first contact region is connected to the suction side or the second contact region is connected to the pressure side means that the first connection element extends from the pressure side to the suction side, wherein the first volume region extends upstream of the first connection element and the second volume region extends extending downstream of the first connecting element. Thus, a subdivision of the inner volume of the hollow blade in a direction of flow, which extends from the leading edge to the trailing edge, "front" first volume region and a "rear" second volume region.
Vorteilhafterweise kann das erste Verbindungselement dabei zusätzlich auf die Druckseite wirkende Druckkräfte bzw. auf die Saugseite wirkende Zugkräfte auf die entsprechend andere Seite übertragen bzw. Schubkräfte von der Saugseite auf die Druckseite und vice versa übertragen, so dass die Saugseite und die Druckseite mit jeweils einer geringeren Wandstärke ausgebildet werden können.Advantageously, the first connecting element can additionally transmit pressure forces acting on the pressure side or tensile forces acting on the suction side to the corresponding other side or transmit thrust forces from the suction side to the pressure side and vice versa, so that the suction side and the pressure side each have a smaller one Wall thickness can be formed.
Die Verbindung zwischen dem ersten Verbindungselement und der Saugseite bzw. Druckseite erfolgt einerseits bereits vorteilhafterweise bei der Fertigung der Hohlschaufel durch gemeinsames additives Fertigen. Andererseits kann die Verbindung zwischen dem ersten Verbindungselement und der Außenwand mittels additiven Fertigens des ersten Verbindungselementes in einem ersten Schritt und einem darauffolgenden Zusammenfügen mit der Außenwand in einem zweiten Schritt erfolgen.On the one hand, the connection between the first connecting element and the suction side or pressure side is already advantageously carried out during the manufacture of the hollow blade by common additive manufacturing. On the other hand, the connection between the first connecting element and the outer wall can be carried out by means of additive manufacturing of the first connecting element in a first step and a subsequent joining to the outer wall in a second step.
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das erste Verbindungselement derart ausgebildet, dass ein erster Kontaktbereich des ersten Verbindungselements und ein zweiter Kontaktbereich des ersten Verbindungselements mit der Druckseite derart verbunden sind, dass der erste Volumenbereich zwischen der Druckseite und dem ersten Verbindungselement eingeschlossen ist, um einen Innenkanal zu bilden. Alternativ ist das erste Verbindungselement derart ausgebildet, dass ein erster Kontaktbereich des ersten Verbindungselements und ein zweiter Kontaktbereich des ersten Verbindungselements mit der Saugseite derart verbunden, dass der erste Volumenbereich zwischen der Saugseite und dem ersten Verbindungselement eingeschlossen ist, um einen Innenkanal zu bilden.In an exemplary embodiment of the present invention, the first connection element is configured such that a first contact region of the first connection element and a second contact region of the first connection element are connected to the pressure side such that the first volume region is enclosed between the pressure side and the first connection element to form an inner channel. Alternatively, the first connection member is formed such that a first contact portion of the first connection member and a second contact portion of the first connection member are connected to the suction side such that the first volume portion is sandwiched between the suction side and the first connection member to form an inner channel.
Somit kann vorteilhafterweise ein Innenkanal selektiv an der Saugseite und/oder Druckseite ausgebildet werden. Insbesondere kann in Strömungsrichtung gesehen, ein Innenkanal an der Druckseite an einer anderen Stelle angeordnet sein als ein weiterer Innenkanal an der Saugseite. Auch können Fluide mit unterschiedlichen Eigenschaften durch die verschiedenen voneinander getrennten Innenkanäle geleitet werden, abhängig von der jeweils in dem Innenkanal benötigten Eigenschaft, wie beispielsweise Druck, Temperatur, Sättigung.Thus, advantageously, an inner channel can be formed selectively on the suction side and / or pressure side. In particular, viewed in the flow direction, an inner channel can be arranged on the pressure side at a different location than a further inner channel on the suction side. Also, fluids having different properties may be passed through the various separate inner channels, depending on the characteristic required in the inner channel, such as pressure, temperature, saturation.
Der Innenkanal kann sich über die gesamte radiale Erstreckung der Hohlschaufel erstrecken oder aber nur über einen Teilabschnitt der radialen Erstreckung der Hohlschaufel. Wenn sich der Innenkanal über die gesamte radiale Erstreckung der Hohlschaufel erstreckt, kann beispielsweise ein Fluid von dem radial äußeren Turbinengehäuse zu der radial inneren Turbinennabe und umgekehrt geleitet werden. Dies kann beispielsweise bei der Beheizung vorteilhaft sein, da dadurch ein Beheizungsfluid über die gesamte radiale Länge der Hohlschaufel geleitet werden kann. Wenn sich der Innenkanal über einen radialen Teilabschnitt der Hohlschaufel erstreckt, kann beispielsweise ein Arbeitsfluid vom Strömungskanal der Turbine mittels einer an der Hohlschaufel vorgesehenen Absaugung durch den ersten Volumenbereich abgesaugt werden.The inner channel may extend over the entire radial extent of the hollow blade or only over a portion of the radial extent of the hollow blade. For example, when the inner channel extends over the entire radial extent of the hollow blade, fluid may be directed from the radially outer turbine housing to the radially inner turbine hub and vice versa. This can be advantageous, for example, in the heating, as a result of which a heating fluid can be conducted over the entire radial length of the hollow blade. If the inner channel extends over a radial section of the hollow blade, for example, a working fluid can be sucked from the flow channel of the turbine by means of a suction provided on the hollow blade through the first volume region.
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das erste Verbindungselement einen Querschnitt mit einer Normalen parallel zu einer Radialrichtung der Au-ßenwand auf. Das erste Verbindungselement weist in dem Querschnitt zumindest eine Form aus der folgenden Gruppe auf: Bogen, Halbkreis, Rechteck, Tropfen, Halbtropfen und Kreis.In an exemplary embodiment of the present invention, the first connection member has a cross section with a normal parallel to a radial direction of the outer wall. The first connecting element has in the cross section at least one shape from the following group: arc, semicircle, rectangle, drop, half drop and circle.
Die Radialrichtung der Außenwand verläuft im Wesentlichen parallel zu der Radialrichtung der Turbine. Somit bedeutet, dass die Normale parallel zu einer Radialrichtung der Außenwand verläuft, dass der Querschnitt an dem radialen Punkt, an welchem der Querschnitt gebildet wird, im rechten Winkel zur Außenwand gebildet wird. Somit verläuft die Normale des Querschnitts parallel zu Tangente an der Außenwand an dem radialen Punkt des Querschnitts.The radial direction of the outer wall is substantially parallel to the radial direction of the turbine. Thus, the normal is parallel to a radial direction of the outer wall, that the cross section is formed at the radial point at which the cross section is formed at right angles to the outer wall. Thus, the normal of the cross section is parallel to the tangent to the outer wall at the radial point of the cross section.
Die gewählte Form des Querschnitts hängt insbesondere von der Wahl des verwendeten Fluides ab, welches zum Durchströmen durch den Innenkanal verwendet wird, und von der gewünschten Menge an verwendeten Fluid. Auch kann die Wahl der Form des Querschnitts abhängig vom Einsatz des Innenkanals abhängen. Die Außenwand weist einen Teilabschnitt auf, welcher einen Abschnitt der Begrenzungswand des Innenkanals bildet. Soll Arbeitsfluid an jeder Stelle des Innenkanals mit der Außenwand in gleichmäßiger Menge in Kontakt treten, bietet sich ein bogenförmiger bzw. halbkreisförmiger Querschnitt an. Soll hingegen beispielsweise an einer stromaufwärts gelegenen Stelle des Innenkanals mehr Fluid mit der Außenwand in Kontakt treten als an einer stromabwärts gelegenen Stelle, bietet sich ein halbtropfenförmiger Querschnitt an, dessen größere Ausdehnung, im Querschnitt gesehen, stromaufwärts vom schmal zusammenlaufenden Abschnitt, im Querschnitt gesehen, angeordnet ist.The chosen shape of the cross section depends in particular on the choice of fluid used to flow through the inner channel and the desired amount of fluid used. Also, the choice of the shape of the cross section depending on the use of the inner channel depend. The outer wall has a partial section, which forms a section of the boundary wall of the inner channel. If working fluid at any point of the inner channel in contact with the outer wall in a uniform amount in contact, offers an arcuate or semicircular cross-section. On the other hand, if, for example, at an upstream location of the inner channel more fluid with the outer wall in contact occur as at a downstream location, offers a semi-drip-shaped cross section, the greater extent, seen in cross section, upstream of the narrow converging section, seen in cross section, is arranged.
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das erste Verbindungselement derart ausgebildet, dass das erste Verbindungselement mit der Druckseite und/oder der Saugseite entlang der gesamten Erstreckung der Außenwand in einer Radialrichtung der Außenwand derart verbunden ist, dass der erste Volumenbereich zwischen der Druckseite oder der Saugseite und dem ersten Verbindungselement eingeschlossen ist, um einen Innenkanal zu bilden.In an exemplary embodiment of the present invention, the first connection element is configured such that the first connection element is connected to the pressure side and / or the suction side along the entire extent of the outer wall in a radial direction of the outer wall such that the first volume region between the pressure side or the Suction side and the first connecting element is included to form an inner channel.
Der Innenkanal erstreckt sich über die gesamte radiale Erstreckung der Hohlschaufel. Vorteilhafterweise kann somit eine Fluidverbindung durch den Innenkanal hindurch zwischen der radial innenliegenden Nabe und dem radial außenliegenden Turbinengehäuse hergestellt werden.The inner channel extends over the entire radial extent of the hollow blade. Advantageously, thus, a fluid connection can be made through the inner channel between the radially inner hub and the radially outer turbine housing.
Der Innenkanal ist an einer Stelle in Strömungsrichtung der Druckseite bzw. Saugseite angeordnet, welche sich zwischen der Anströmkante und der Hälfte, insbesondere einem Drittel, zwischen Anströmkante und Abströmkante befindet. In diesem Bereich der Hohlschaufel kann das Einbringen eines getrennten Innenkanals hinsichtlich einer möglichen Absaugung besonders wirkungsvoll sein.The inner channel is arranged at a point in the flow direction of the pressure side or suction side, which is located between the leading edge and the half, in particular a third, between leading edge and trailing edge. In this region of the hollow blade, the introduction of a separate inner channel with respect to a possible extraction can be particularly effective.
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das erste Verbindungselement derart ausgebildet, dass sich das erste Verbindungselement von einem radial äußeren Ende der Außenwand in Richtung eines radial inneren Endes der Außenwand hin erstreckt. Ferner, ist das erste Verbindungselement derart ausgebildet, dass das erste Verbindungselement mit der Druckseite und/oder der Saugseite entlang einer teilweisen Erstreckung der Außenwand in einer Radialrichtung der Außenwand derart verbunden ist, dass der erste Volumenbereich zwischen der Druckseite oder der Saugseite und dem ersten Verbindungselement eingeschlossen ist, um einen Innenkanal zu bilden.In an exemplary embodiment of the present invention, the first connection member is formed such that the first connection member extends from a radially outer end of the outer wall toward a radially inner end of the outer wall. Further, the first connection member is formed such that the first connection member is connected to the pressure side and / or the suction side along a partial extension of the outer wall in a radial direction of the outer wall such that the first volume region between the pressure side or the suction side and the first connection member is enclosed to form an inner channel.
Der Innenkanal kann sich dabei vorteilhafterweise über einen radialen Teilbereich der Hohlschaufel erstrecken. Insbesondere weist der Innenkanal entweder an dem radial äußeren Ende der Hohlschaufel oder am radial inneren Ende der Hohlschaufel eine Öffnung auf, d.h. das erste Verbindungselement ist am radial inneren bzw. äußeren Ende derart von der Außenwand der Saugseite bzw. Druckseite beabstandet, dass an dieser Stelle eine Fluidverbindung zu einer entsprechenden Komponente der Turbine mittels der Öffnung herstellbar ist. Am radial gegenüberliegenden Ende des Innenkanals ist das erste Verbindungselement dagegen fest mit der Außenwand der Druckseite bzw. Saugseite derart verbunden, dass der Innenkanal als Sackloch innerhalb der Hohlschaufel endet.The inner channel can advantageously extend over a radial portion of the hollow blade. In particular, the inner channel has an opening either at the radially outer end of the hollow blade or at the radially inner end of the hollow blade, i. the first connecting element is at the radially inner or outer end spaced from the outer wall of the suction side or pressure side, that at this point a fluid connection to a corresponding component of the turbine can be produced by means of the opening. At the radially opposite end of the inner channel, however, the first connecting element is firmly connected to the outer wall of the pressure side or suction side such that the inner channel terminates as a blind hole within the hollow blade.
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das erste Verbindungselement zumindest ein Element aus der folgenden Gruppe auf: eine Querverbindung und einen Abstützstift.In an exemplary embodiment of the present invention, the first connection element comprises at least one element from the following group: a cross connection and a support pin.
Ist einerseits das erste Verbindungselement als Querverbindung oder beispielsweise als Steg ausgebildet, kann das erste Verbindungselement auch eventuell auftretende Querkräfte zwischen Saugseite und Druckseite aufnehmen.If, on the one hand, the first connecting element is designed as a cross-connection or, for example, as a web, the first connecting element can also absorb any transverse forces which may occur between the suction side and the pressure side.
Ist andererseits das erste Verbindungselement als Abstützstift ausgebildet, kann das erste Verbindungselement besonders gut Druckkräfte und Zugkräfte in seine Längsrichtung übertragen. Somit kann das erste Verbindungselement eventuell auftretende Druckkräfte und/oder Zugkräfte zwischen der Druckseite und der Saugseite übertragen.If, on the other hand, the first connecting element is designed as a supporting pin, the first connecting element can transmit compressive forces and tensile forces in its longitudinal direction particularly well. Thus, the first connecting element may transmit any pressure forces and / or tensile forces between the pressure side and the suction side.
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Außenwand mittels additiver Fertigung hergestellt.In an exemplary embodiment of the present invention, the outer wall is manufactured by additive manufacturing.
Die Außenwand ist vorteilhafterweise zusammen mit der Innenstruktur in einem Fertigungsprozess additive gefertigt. Somit ist die Außenwand und die Innenstruktur ein einteiliges, d.h. einstückiges Bauteil, welches keine fügungstechnisch erzeugten Schwachstellen aufweist. Vorteilhafterweise kann ein Trennen von Innenstruktur und Außenwand unterbunden werden.The outer wall is advantageously made additive together with the inner structure in a manufacturing process. Thus, the outer wall and the inner structure is a one-piece, i. one-piece component, which has no joining technically generated vulnerabilities. Advantageously, a separation of inner structure and outer wall can be prevented.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung, können die Außenwand und die Innenstruktur jeweils in einem individuellen additiven Fertigungsprozess hergestellt werden und anschließend zusammengefügt werden. Vorteilhafterweise können die Innenstruktur und die Außenwand aus unterschiedlichen Materialen hergestellt werden, welche einer gemeinsamen additiven Fertigung nicht zugänglich sind.According to an alternative embodiment, the outer wall and the inner structure can each be produced in an individual additive manufacturing process and then joined together. Advantageously, the inner structure and the outer wall can be made of different materials, which are not accessible to a common additive manufacturing.
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Außenwand zumindest eine Durchgangsbohrung auf. Ferner, ist die zumindest eine Durchgangsbohrung an einer Stelle der Außenwand angeordnet, an welcher der erste Volumenbereich vorliegt, derart dass die zumindest eine Durchgangsbohrung eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Volumenbereich und einer Umgebung der Außenwand herstellt.In an exemplary embodiment of the present invention, the outer wall has at least one through-hole. Furthermore, the at least one through-bore is arranged at a location of the outer wall on which the first volume region is present, such that the at least one through-bore establishes a fluid connection between the first volume region and an environment of the outer wall.
Eine Fluidverbindung bedeutet, dass ein Fluid, welches sich in dem ersten Volumenbereich befindet durch die Durchgangsbohrung in die Umgebung, insbesondere in den Strömungskanal der Turbine, strömen kann. Umgekehrt kann Arbeitsfluid von der Umgebung, insbesondere dem Strömungskanal der Turbine, in den ersten Volumenbereich der Hohlschaufel gelangen. Dabei ist die Größe und Form der Durchgangsbohrung von dem verwendeten Fluid bzw. Arbeitsfluid abhängig.A fluid connection means that a fluid, which is located in the first volume region through the through hole in the Environment, in particular in the flow channel of the turbine, can flow. Conversely, working fluid from the environment, in particular the flow channel of the turbine, get into the first volume region of the hollow blade. The size and shape of the through hole is dependent on the fluid or working fluid used.
Darüber hinaus ist, um einen Fluidaustausch über die zumindest eine Durchgangsbohrung sicherzustellen, ein Druckunterschied zwischen dem ersten Volumenbereich und der Umgebung notwendig. Vorteilhafterweise soll Arbeitsfluid von der Umgebung, insbesondere dem Strömungskanal der Turbine, in den ersten Volumenbereich hineingesaugt werden. Hierzu ist es vorteilhaft, dass in dem ersten Volumenbereich ein niedrigeres Druckniveau vorliegt als in der Umgebung.Moreover, to ensure fluid exchange across the at least one through-bore, a pressure differential between the first volume region and the environment is necessary. Advantageously, working fluid from the environment, in particular the flow channel of the turbine, is to be sucked into the first volume region. For this purpose, it is advantageous that in the first volume region, a lower pressure level than in the environment.
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Querschnitt der zumindest einen Durchgangsbohrung eine Form aus der folgenden Gruppe auf: Kreis, Ellipse, Tropfen, Rechteck, Mehreck, Schlitz und Schlitz mit variierenden Breite in Erstreckungsrichtung.In an exemplary embodiment of the present invention, a cross-section of the at least one through-hole has a shape of the following group: circle, ellipse, drop, rectangle, polygon, slot and slot of varying width in the spanwise direction.
Vorteilhafterweise hängt die gewählte Querschnittsform der Durchgangsbohrung von den Eigenschaften des verwendeten Arbeitsfluides ab, insbesondere von der Sättigung, der Dichte oder dem Druck. Aber auch die in der Umgebung, insbesondere im Betrieb der Turbine, vorliegenden Parameter, welche gut bekannt sind, wie beispielsweise Strömungsgeschwindigkeit oder Zusammensetzung des Arbeitsfluides, beeinflussen die Querschnittsform.Advantageously, the selected cross-sectional shape of the through-hole depends on the properties of the working fluid used, in particular on the saturation, the density or the pressure. But also in the environment, in particular in the operation of the turbine, present parameters, which are well known, such as flow velocity or composition of the working fluid, affect the cross-sectional shape.
Vorteilhafterweise wird die zumindest eine Durchgangsbohrung als Schlitz mit variabler Breite in Erstreckungsrichtung an seinem stromaufwärtigen Ende eine größere Breite aufweisen als an seinem stromabwärtigen Ende. Dabei kann ein Großteil der Nässe gleich zu Beginn des Aufpralls abgesaugt werden und der verbleibende Rest wird sukzessive später eingesaugt. Dies ist ausreichend, da ein Großteil der Nässe bereits beim Aufprall abgesaugt wird und somit nur noch eine geringe Menge an Nässe zum späteren Absaugen verbleibt.Advantageously, the at least one through-hole will have a larger width in the direction of extent at its upstream end than a variable-width slot at its upstream end than at its downstream end. In this case, a large part of the moisture can be sucked off right at the beginning of the impact and the remaining part is sucked in successively later. This is sufficient because a large part of the moisture is already sucked out on impact and thus only a small amount of moisture remains for later aspiration.
Ferner kann der Schlitz als gerader Schlitz oder als gekrümmter Schlitz ausgebildet sein. Ein gerader Schlitz mag sich entlang seiner Erstreckung ausschließlich gerade erstrecken. Wohingegen ein gekrümmter Schlitz beispielsweise in seiner Querschnittsform die Form eines Halbkreises, einer Welle oder eine S-Form aufweisen kann.Further, the slot may be formed as a straight slot or a curved slot. A straight slot may extend exclusively straight along its extent. Whereas a curved slot, for example in its cross-sectional shape may have the shape of a semicircle, a wave or an S-shape.
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Innenstruktur ferner zumindest ein zweites Verbindungselement auf, welches derart ausgebildet ist, dass das innere Volumen einen dritten Volumenbereich aufweist.In an exemplary embodiment of the present invention, the inner structure further comprises at least one second connection element, which is formed such that the inner volume has a third volume area.
Das zweite Verbindungselement kann vorteilhafterweise mit demselben additiven Verfahren hergestellt werden wie das erste Verbindungselement, wobei vorteilhafterweise die Außenwand, das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement in einem gemeinsamen Fertigungsprozess mittels desselben additiven Herstellungsverfahrens hergestellt werden.The second connecting element can advantageously be produced by the same additive method as the first connecting element, wherein advantageously the outer wall, the first connecting element and the second connecting element are produced in a common manufacturing process by means of the same additive manufacturing method.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement unterschiedlich ausgebildet sind, insbesondere wenn das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement jeweils an individuelle Bedingungen an der jeweiligen Stelle der Hohlschaufel angepasst sind.Furthermore, it is advantageous if the first connecting element and the second connecting element are designed differently, in particular if the first connecting element and the second connecting element are each adapted to individual conditions at the respective point of the hollow blade.
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der dritte Volumenbereich von dem ersten Volumenbereich beabstandet angeordnet.In an exemplary embodiment of the present invention, the third volume region is spaced from the first volume region.
Vorteilhafterweise ist dabei der zweite Volumenbereich räumlich zwischen dem ersten Volumenbereich und dem dritten Volumenbereich derart angeordnet, dass sich der zweite Volumenbereich zwischen dem ersten Volumenbereich und dem dritten Volumenbereich erstreckt. Dann ist das erste Verbindungselement mit seiner einen Seite mit dem ersten Volumenbereich und mit seiner anderen Seite mit dem zweiten Volumenbereich in Kontakt. Gleichzeitig ist das zweite Verbindungselement mit seiner einen Seite ebenfalls mit dem zweiten Volumenbereich und mit seiner anderen Seite mit dem dritten Volumenbereich in Kontakt.Advantageously, the second volume region is arranged spatially between the first volume region and the third volume region such that the second volume region extends between the first volume region and the third volume region. Then, the first connecting element is in contact with its one side with the first volume region and with its other side with the second volume region. At the same time, the second connecting element with its one side is also in contact with the second volume area and with its other side with the third volume area.
Anschaulich erstreckt sich der erste Volumenbereich beispielsweise angrenzend an die Druckseite stromabwärts von der Anströmkante über das radial äußere Drittel in Radialrichtung der Hohlschaufel. Gleichzeitig erstreckt sich beispielsweise der dritte Volumenbereich angrenzend an die Druckseite stromaufwärts von der Abströmkante über die radial äußere Hälfte in Radialrichtung der Hohlschaufel. Diese Anordnung ist vorteilhaft, da an diesen beiden Stellen der Hohlschaufel größere Mengen an kondensierten Wassertropfen auftreten als an der restlichen Hohlschaufel.Illustratively, the first volume region, for example, extends adjacent to the pressure side downstream of the leading edge over the radially outer third in the radial direction of the hollow blade. At the same time, for example, the third volume region extends adjacent to the pressure side upstream of the trailing edge via the radially outer half in the radial direction of the hollow blade. This arrangement is advantageous since larger amounts of condensed water droplets occur at these two points of the hollow blade than at the remaining hollow blade.
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Außenwand unterschiedliche Wandstärken auf. In an exemplary embodiment of the present invention, the outer wall has different wall thicknesses.
Die Wandstärke kann insbesondere zwischen Bereichen der Druckseite bzw. Saugseite variieren, welche den ersten Volumenbereich, den zweiten Volumenbereich oder den dritten Volumenbereich begrenzen. Somit kann auch die in dem jeweiligen Volumenbereich vorliegenden Bedingungen bzw. Fluideigenschaften in der Wandstärke der Außenwand berücksichtigt werden.The wall thickness may in particular vary between regions of the pressure side or suction side, which may be the first volume region, the second volume region or the third Limit volume range. Thus, the conditions or fluid properties present in the respective volume range can be taken into account in the wall thickness of the outer wall.
Beispielsweise kann in einem Bereich der Außenwand, an welchem die Druckdifferenz zwischen dem im Volumenbereich vorliegenden Druck und dem Druck der Umgebung groß ist, die Wandstärke stärker sein als an der restlichen Hohlschaufel.For example, in a region of the outer wall at which the pressure difference between the pressure present in the volume range and the pressure of the environment is large, the wall thickness may be stronger than on the remaining hollow blade.
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, weist das erste Verbindungselement einen ersten Kontaktbereich auf, welcher mit der Druckseite oder der Saugseite derart verbunden ist, dass das erste Verbindungselement als Rippe ausgebildet ist.In an exemplary embodiment of the present invention, the first connection element has a first contact region, which is connected to the pressure side or the suction side such that the first connection element is formed as a rib.
Ist das erste Verbindungselement als Rippe ausgebildet, d.h. als schmale auf ein glattes Konstruktionsteil aufgesetzte Leiste, kann das erste Verbindungselement entweder mit der Druckseite oder Saugseite verbunden sein und zur Versteifung der Druckseite bzw. Saugseite dienen. Auch weist das erste Verbindungselement in diesem Fall lediglich einen ersten Kontaktbereich auf, mit welchem das erste Verbindungselement mit der Druckseite oder der Saugseite verbunden ist. Außerdem kann eine Rippe zu einer Verbesserung des Wärmeüberganges dienen. Dies hat sich als besonders zweckmäßig bei der Beheizung der Innenseite erwiesen.If the first connection element is designed as a rib, i. as narrow on a smooth construction part fitted bar, the first connecting element can be connected to either the pressure side or suction side and serve to stiffen the pressure side or suction side. Also, in this case, the first connection element only has a first contact region, with which the first connection element is connected to the pressure side or the suction side. In addition, a rib can serve to improve the heat transfer. This has proved to be particularly useful in the heating of the inside.
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Bereitstellen einer Außenwand ein additives Herstellen der Außenwand auf.In an exemplary embodiment of the present invention, providing an outer wall comprises additive manufacturing of the outer wall.
Die Außenwand kann dabei einerseits mittels eines additiven Verfahrens getrennt von der Innenstruktur gefertigt werden. Andererseits können die Innenstruktur und die Außenwand in einem gemeinsamen additiven Fertigungsprozess hergestellt werden.The outer wall can be made on the one hand by means of an additive method separate from the inner structure. On the other hand, the inner structure and the outer wall can be manufactured in a common additive manufacturing process.
Es wird darauf hingewiesen, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen. So ist es möglich, die Merkmale einzelner Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier expliziten Ausführungsvarianten eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offensichtlich offenbart anzusehen sind.It should be noted that the embodiments described herein represent only a limited selection of possible embodiments of the invention. Thus, it is possible to suitably combine the features of individual embodiments with one another, so that for the person skilled in the art with the variants of embodiment that are explicit here, a multiplicity of different embodiments are to be regarded as obviously disclosed.
Figurenlistelist of figures
Im Folgenden werden zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben.
-
1 zeigt einen Querschnitt einer Hohlschaufel gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
2 zeigt eine Seitenansicht der Druckseite einer Hohlschaufel gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
3 zeigt einen Querschnitt einer Hohlschaufel gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
4 zeigt einen Querschnitt einer Hohlschaufel gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
5 zeigt einen Querschnitt einer Hohlschaufel gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
6 zeigt eine Seitenansicht der Saugseite einer Hohlschaufel gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
7 zeigt einen Querschnitt einer Hohlschaufel gemäß des Standes der Technik. -
8 zeigt eine Seitenansicht einer Hohlschaufel in einem Strömungskanal gemäß des Standes der Technik.
-
1 shows a cross section of a hollow blade according to an exemplary embodiment of the present invention. -
2 shows a side view of the pressure side of a hollow blade according to an exemplary embodiment of the present invention. -
3 shows a cross section of a hollow blade according to an exemplary embodiment of the present invention. -
4 shows a cross section of a hollow blade according to an exemplary embodiment of the present invention. -
5 shows a cross section of a hollow blade according to an exemplary embodiment of the present invention. -
6 shows a side view of the suction side of a hollow blade according to an exemplary embodiment of the present invention. -
7 shows a cross section of a hollow blade according to the prior art. -
8th shows a side view of a hollow blade in a flow channel according to the prior art.
Detaillierte Beschreibung von exemplarischen AusführungsformenDetailed description of exemplary embodiments
Gleiche oder ähnliche Komponenten sind in den Figuren mit gleichen Bezugsziffern versehen. Die Darstellung in den Figuren ist schematisch und nicht maßstäblich.The same or similar components are provided in the figures with the same reference numerals. The illustration in the figures is schematic and not to scale.
Die Radialrichtung der Hohlschaufel
Der Querschnitt weist eine Normale auf, welche parallel zu der Radialrichtung der Hohlschaufel
Die Hohlschaufel
Die Außenwand schließt ein inneres Volumen ein. In dem inneren Volumen ist eine Innenstruktur
Das erste Verbindungselement
Das erste Verbindungselement
Die Außenwand an der Saugseite
Zwei der vier zweiten Durchgangsbohrungen
Das zweite Verbindungselement
Die Hohlschaufel
Das erste Verbindungselement
Das zweite Verbindungselement
Folglich sind an der Druckseite
Der Querschnitt weist eine Normale auf, welche im Wesentlichen parallel zu der Radialrichtung der Hohlschaufel
Die Hohlschaufel
Das erste Verbindungselement
In Strömungsrichtung
Das dritte Verbindungselement
Das innere Volumen der Hohlschaufel
Die Hohlschaufel
Die Außenwand weist an der Anströmkante und im an die Anströmkante
Die Hohlschaufel
Das erste Verbindungselement
Das erste Verbindungselement
Das erste Verbindungselement
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.In addition, it should be noted that "encompassing" does not exclude other elements or steps, and "a" or "an" does not exclude a multitude. It should also be appreciated that features or steps described with reference to one of the above embodiments may also be used in combination with other features or steps of other embodiments described above. Reference signs in the claims are not to be considered as limiting.
Claims (18)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017215371.7A DE102017215371A1 (en) | 2017-09-01 | 2017-09-01 | Hohlleitschaufel |
PCT/EP2018/065588 WO2019042612A1 (en) | 2017-09-01 | 2018-06-13 | Hollow guide vane for steam turbines having a generatively produced internal structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017215371.7A DE102017215371A1 (en) | 2017-09-01 | 2017-09-01 | Hohlleitschaufel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102017215371A1 true DE102017215371A1 (en) | 2019-03-07 |
Family
ID=62750934
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102017215371.7A Withdrawn DE102017215371A1 (en) | 2017-09-01 | 2017-09-01 | Hohlleitschaufel |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102017215371A1 (en) |
WO (1) | WO2019042612A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112692400A (en) * | 2020-12-22 | 2021-04-23 | 重庆邮电大学 | TIG electric arc additive forming time-varying parameter distance self-adaptive control method |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2607624A1 (en) * | 2011-12-19 | 2013-06-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Vane for a turbomachine |
DE102014119701A1 (en) * | 2013-12-30 | 2015-07-02 | General Electric Company | Structural design (a turbine blade) and cooling (same) |
DE102015213087A1 (en) * | 2015-07-13 | 2017-01-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Blade for a turbomachine and method for its production |
DE102017110055A1 (en) * | 2016-05-12 | 2017-11-16 | General Electric Company | Central intermediate channel that bridges outer walls behind a leading edge channel of an airfoil |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009048665A1 (en) * | 2009-09-28 | 2011-03-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Turbine blade and method for its production |
EP2584146A1 (en) * | 2011-10-21 | 2013-04-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for producing a rotor blade for a fluid flow engine and corresponding rotor blade |
ITCO20120061A1 (en) * | 2012-12-13 | 2014-06-14 | Nuovo Pignone Srl | METHODS FOR PRODUCING TURBOMACCHINA POLES WITH SHAPED CHANNELS THROUGH ADDITIVE PRODUCTION, TURBOMACCHINA POLES AND TURBOMACCHINE |
EP3023586A1 (en) * | 2014-11-21 | 2016-05-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Hollow blade body, inserted fin and hollow blade |
US9850763B2 (en) * | 2015-07-29 | 2017-12-26 | General Electric Company | Article, airfoil component and method for forming article |
-
2017
- 2017-09-01 DE DE102017215371.7A patent/DE102017215371A1/en not_active Withdrawn
-
2018
- 2018-06-13 WO PCT/EP2018/065588 patent/WO2019042612A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2607624A1 (en) * | 2011-12-19 | 2013-06-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Vane for a turbomachine |
DE102014119701A1 (en) * | 2013-12-30 | 2015-07-02 | General Electric Company | Structural design (a turbine blade) and cooling (same) |
DE102015213087A1 (en) * | 2015-07-13 | 2017-01-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Blade for a turbomachine and method for its production |
DE102017110055A1 (en) * | 2016-05-12 | 2017-11-16 | General Electric Company | Central intermediate channel that bridges outer walls behind a leading edge channel of an airfoil |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112692400A (en) * | 2020-12-22 | 2021-04-23 | 重庆邮电大学 | TIG electric arc additive forming time-varying parameter distance self-adaptive control method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2019042612A1 (en) | 2019-03-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE60018817T2 (en) | Chilled gas turbine blade | |
CH711981A2 (en) | Cooling system for a multi-walled bucket. | |
DE102015219530A1 (en) | Blade for a turbomachine, turbofan engine and a method for producing a blade | |
CH702101A2 (en) | Turbine blade with winglets. | |
EP1260678A1 (en) | Cooling device for gas turbine components | |
EP2725193B1 (en) | Method for detuning the blades in a gas turbine engine and corresponding gas turbine engine. | |
DE102010015404B4 (en) | Method for repairing a rotor assembly of a turbomachine, ring element for a rotor assembly of a turbomachine and rotor assembly for a turbomachine | |
EP2696031B1 (en) | Blade for a flow machine engine and corresponding flow machine engine. | |
EP2113319B1 (en) | Foundry core to construct a cooling channel | |
DE102015224283A1 (en) | Guide vane cluster for a turbomachine | |
DE102008021053A1 (en) | Reformed flow path of an axial flow machine to reduce secondary flow | |
DE102012011952A1 (en) | Composite turbine blade and method of making the same | |
DE102014100087A1 (en) | Interior structure of a turbine blade | |
DE102014009735A1 (en) | Blade and impeller of a turbomachine, as well as manufacturing process for it | |
EP3456923B1 (en) | Blade of a turbomachine having cooling passage and displacement body arranged therein and method for producing the same | |
EP3473808B1 (en) | Blade for an internally cooled turbine blade and method for producing same | |
CH710576A2 (en) | Turbine blade having a plurality of cooling channels. | |
EP2133574A2 (en) | Spatial protective guard for axial fans and method of producing the protective guard | |
DE102017215371A1 (en) | Hohlleitschaufel | |
EP3719258B1 (en) | Rotor blade of a turbomachine | |
EP3293369B1 (en) | Cladding element for a mid-turbine housing | |
EP3483391B1 (en) | Turbine blade of a turbine blade crown | |
EP3460187B1 (en) | Blade for a turbomachine | |
WO2015158514A1 (en) | Turbine blade and turbine | |
EP3029268A1 (en) | Turbine rotor blade |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |