DE60206129T2 - Turbinenschaufel mit einer Abwärtsstufe in der Plattform, sowie entsprechende Turbine - Google Patents

Turbinenschaufel mit einer Abwärtsstufe in der Plattform, sowie entsprechende Turbine Download PDF

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Description

  • \Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Gasturbinentriebwerke und insbesondere darin enthaltene Turbinen.
  • In einem Gasturbinentriebwerk wird Luft in einem Kompressor unter Druck gesetzt und mit einem Brennstoff in einer Brennkammer vermischt, um heiße Verbrennungsgase zu erzeugen, die stromabwärts durch eine Hochdruck-Turbinendüse strömen, die die Strömung auf eine Reihe Hochdruck-Turbinenlaufschaufeln lenkt. Die Schaufeln extrahieren Energie aus den Gasen, um den Kompressor anzutreiben, wobei eine Niederdruckturbine stromabwärts hiervon angeordnet ist, um zusätzliche Energie zu extrahieren, die gewöhnlich ein Gebläse (Fan) zur Erzeugung eines Antriebsschubs speist, um ein Luftfahrzeug im Flug anzutreiben.
  • Die Düse enthält Statorleitschaufeln, die wie die Turbinenschaufeln ein Schaufelblatt- oder sichelförmiges Profil mit einer beträchtlichen Krümmung oder Wölbung zwischen ihren Vorder- und Hinterkanten aufweisen. Die Leitschaufel- und Laufschaufelblätter weisen eine im Wesentlichen konkave Druckseite und eine entgegengesetzte im Wesentlichen konvexe Saugseite auf, entlang der die Verbrennungsgase im Betrieb strömen.
  • Die jeweiligen Saugseiten der Leitschaufeln und Laufschaufeln sind von den Druckseiten benachbarter Leitschaufeln und Laufschaufeln in Umfangsrichtung beabstandet angeordnet, um dazwischen entsprechende Strömungskanäle zu bilden, durch die die Verbrennungsgase strömen. Die Verbrennungsgase treten in die Turbinendüse in einer im Wesentlichen axial stromabwärts führenden Richtung ein und werden an den Hinterkanten der Leitschaufeln unter einem schrägen Winkel in Richtung auf die Vorderkanten der rotierenden Turbinenlaufschaufeln umgelenkt.
  • Demgemäß verlaufen die einzelnen Stromlinien der Verbrennungsgase im Wesentlichen parallel zueinander zwischen den Düsenleitschaufeln sowie zwischen den Turbinenlaufschaufeln, unterscheiden sich jedoch hinsichtlich der Krümmung oder Biegung voneinander, um ihren unterschiedlichen Geschwindigkeiten zu entsprechen, wie diese durch die Saug- und Druckseiten der benachbarten Leitschaufeln und Laufschaufeln herbeigeführt werden.
  • Die Schaufelplattformen definieren die radial innere Begrenzung, die die Verbrennungsgase beschränkt, wenn diese zwischen den Turbinenschaufeln strömen, und derartige Plattformen sind aerodynamisch glatt gestaltet, um die Effizienz und Leistung der Turbine im Betrieb auf ein Maximum zu steigern. Jedoch sind die Schaufeln einzeln an dem Außenumfang einer zugehörigen Läuferscheibe unter Verwendung entsprechender integrierter Schaufelschwalbenschwänze montiert. Und jede Schaufel enthält eine einzelne Plattform, die mit ihrem Schaufelblatt und Schwalbenschwanz einstückig gebildet ist, wobei die Plattformen sich in Umfangsrichtung mit einem minimalen in Umfangsrichtung verlaufenden Zwischenraum oder Spalt zwischen diesen aneinander fügen müssen.
  • Da die Schaufelplattformen üblichen Herstellungstoleranzen unterliegen, durch die die endgültigen Dimensionen der Plattformen sich in einer zufälligen Weise voneinander unterscheiden, und da die Plattformen ferner Stapeltoleranzen unterliegen, wenn sie in ihren zugehörigen Schwalben schwanzschlitzen in dem äußeren Scheibenrand montiert sind, unterliegen die einander benachbarten Seitenkanten der Plattformen, die dazwischen den sich axial erstreckenden Spalt bilden, zufälligen Differenzen in Bezug auf die radiale Erhebung oder Höhe.
  • Sollten diese Plattformseitenkanten eine stromaufwärts weisende Stufe erzeugen, prallen die stromabwärts strömenden Verbrennungsgase auf die Aufwärtsstufe auf, was einen Verlust des aerodynamischen Wirkungsgrads sowie eine lokale Aufheizung der vorspringenden Stufe zur Folge hat, was zu einer vorzeitigen Oxidation und einer lokal hohen thermischen Spannung führt, die die nützliche Lebensdauer der Turbinenschaufeln verringern können.
  • Die Plattformseitenkanten sollten vorzugsweise bündig zueinander sein oder eine kleine stromabwärts weisende Stufe aufweisen, über die die Verbrennungsgase ohne ein Hindernis strömen können. Da die Stromlinien der Verbrennungsgase notwendigerweise von den Düsenleitschaufeln zwischen den Turbinenschaufeln umgelenkt werden, durchqueren diese Stromlinien normalerweise die Plattformzwischenräume in in Umfangsrichtung entgegengesetzten Richtungen an den Einlass- und Auslassenden der jeweiligen Strömungskanäle.
  • Dies erhöht die Komplexität der Plattformkonstruktion, die absichtlich derart verformt werden kann, um eine Abwärtsstufe in einer Umfangsrichtung an den Einlässen zu den Turbinenschaufeln und eine weitere Abwärtsstufe in einer entgegengesetzten Umfangsrichtung an den Auslässen der Turbinenschaufeln zu erzeugen.
  • Um diese entgegengesetzt zueinander gerichtete Ab wärtsstufen zu erzeugen, muss die Saugseitenkante einer Plattform radial höher liegen als die Druckseitenkante der benachbarten Plattform an deren vorderen Enden, wobei ihre hinteren Enden für die Saugseitenkante im Vergleich zu der Druckseitenkante der benachbarten Plattformen radial niedriger liegen müssen. Auf diese Weise ändern die Stufen zwischen einander benachbarten Plattformen die Höhe und Richtung zwischen den vorderen und hinteren Enden der Plattformen, um Abwärtsstufen lediglich in Bezug auf die lokale Richtung der Stromlinien der Verbrennungsgase sicherzustellen.
  • Da die Stufen zwischen den Plattformen in dieser Konfiguration ihre Richtung ändern, ändert sich jedoch die Höhe der Stufen allmählich zwischen dem vorderen und dem hinteren Ende der Plattform, und die Stufen gehen über einen stufenlosen bündigen Punkt der Plattformen in deren axialen Mitte über. Da sich die lokale Richtung der Stromlinien der Verbrennungsgase mit unterschiedlichen Betriebspunkten des Triebwerks sowie über die Lebenszeit des Triebwerks hinweg verändern kann, können die Plattformstufen zu beiden Enden des Übergangspunktes dennoch unerwünschte Aufwärtsstufen anstelle der beabsichtigten Abwärtsstufen erzeugen. Eine Aufwärtsstufe zwischen den Plattformen verhindert lokal die sanfte Strömung der Verbrennungsgase und wird dadurch mit einer erhöhten Wärmeleitzahl lokal aufgeheizt, und sie unterliegt deshalb einer erhöhten Oxidation sowie hohen lokalen Wärmespannungen, die die nützliche Lebensdauer der Turbinenschaufeln verringern können.
  • Demgemäß ist es erwünscht, eine verbesserte Turbinenschaufel mit einer eine Abwärtsstufe aufweisenden Plattform für im Wesentlichen sämtliche Betriebsbedingungen des Gas turbinentriebwerks zu schaffen.
  • US-Patentschrift Nr. 4 420 288 offenbart eine Vorrichtung zur Reduktion der sekundären Verluste in einer schaufelartigen Strömungsleitung einer Turbine, in der in der Leitungswand eine Grenzschichtstufe vorhanden ist. Saugseitenkanten der Plattform liegen höher als die benachbarten Druckseitenkanten der Plattform angrenzender Schaufeln.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Turbinenschaufel geschaffen, die aufweist:
    ein Schaufelblatt, eine Plattform und einen Schwalbenschwanz in einer unitären Anordnung;
    wobei das Schaufelblatt gegenüberliegende Druck- und Saugseiten enthält, die sich in Sehnenrichtung zwischen einer Vorderkante und einer Hinterkante und in Radialrichtung zwischen einem an der Plattform angrenzenden Fuß und einer Spitze oder einem Kopf erstrecken;
    wobei die Plattform eine Außenfläche enthält, die innerhalb einer durch gegenüberliegende erste und zweite Seitenkanten und gegenüberliegende Vorder- und Hinterkanten gebildeten äußeren Begrenzung um den Schaufelblattfuß herum radial nach außen weist; und
    wobei die erste Seitenkante der Plattform entlang der Schaufelblattdruckseite angeordnet ist, die zweite Seitenkante der Plattform entlang der Schaufelblattsaugseite angeordnet ist und die erste Seitenkante kontinuierlich zwischen der Vorderkante und der Hinterkante der Plattform in Radialrichtung höher als die zweite Seitenkante liegt, um in einem in einer Läuferscheibe montierten Zustand gemeinsam mit einer benachbarten Turbinenschaufel eine Abwärtsstufe zu bilden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Turbine eine Reihe von Schaufeln, die jeweils ein integriertes Schaufelblatt, eine Plattform und einen Schwalbenschwanz aufweisen. Jede Plattform weist gegenüberliegende erste und zweite Seitenkanten auf, die zu den einander entgegengesetzten Druck- und Saugseiten des Schaufelblatts gehören. Die erste Seitenkante der Plattform liegt zwischen der Vorderkante und der entgegengesetzten Hinterkante der Plattform in Radialrichtung kontinuierlich höher als die zweite Seitenkante der Plattform. Auf diese Weise bilden aneinander angrenzende Plattformen dazwischen eine Abwärtsstufe, die ein Hindernis für darüber stromabwärts strömende Verbrennungsgase vermeidet.
  • Die Erfindung entsprechend bevorzugten und beispielhaften Ausführungsformen gemeinsam mit ihren weiteren Aufgaben und Vorteilen ist in größeren Einzelheiten in der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • 1 zeigt eine axiale Schnittsansicht eines Abschnitts eines Turbofan-Gasturbinentriebwerks für ein Luftfahrzeug, das eine Brennkammer, die Verbrennungsgase durch eine Hochdruck-Turbinendüse abführt, und eine Turbine entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält.
  • 2 zeigt eine isometrische Ansicht von zwei aneinander angrenzenden Turbinenschaufeln entsprechend der bei spielhaften Ausführungsform, wie sie in 1 veranschaulicht ist.
  • 3 zeigt eine radiale Querschnittsansicht durch die Leitschaufeln und Laufschaufeln der in 1 veranschaulichten Turbine, geschnitten entlang der Linie 3-3.
  • In 1 ist auf schematisierte Weise ein Gasturbinentriebwerk 10 in der beispielhaften Ausführungsform eines Turbofan-Flugtriebwerks veranschaulicht, das zum Antrieb eines Flugzeugs während des Flugs konfiguriert ist. Das Triebwerk enthält in serieller Strömungsverbindung ein Gebläse oder einen Fan 12, einen mehrstufigen axialen Turboverdichter oder Kompressor 14, eine kreisringförmige Brennkammer 16, eine Hochdruckturbine 18 und eine Niederdruckturbine 20.
  • Die Hochdruckturbine enthält eine Turbinendüse mit einer Reihe Statorleitschaufeln 23, die in zugehörigen äußeren und inneren Bandsegmenten montiert sind. Die Düsenleitschaufeln wirken mit einer Reihe von Turbinenlaufschaufeln 24 einer ersten Stufe zusammen, die sich von einer stützenden Läuferscheibe 26 radial nach außen erstrecken, die über eine Welle mit dem Verdichter 14 verbunden ist. Und die Niederdruckturbine 20 ist durch eine zweite Welle mit dem Fan 12 verbunden.
  • Im Betrieb wird Luft durch den Fan und Verdichter geleitet und mit einem Brennstoff in der Brennkammer gemischt, um heiße Verbrennungsgase 28 zu erzeugen, die stromabwärts durch die Hoch- und Niederdruckturbinenkomponenten abgeführt werden. Die Hochdruckturbinenschaufeln 24 entziehen den Verbrennungsgasen Energie, um den Verdichter anzutreiben, während zusätzliche Energie durch die Schaufeln der Niederdruckturbine gewonnen wird, um den Fan anzutreiben.
  • Zwei aneinander grenzende Hochdruckturbinenschaufeln 24 sind in größeren Einzelheiten in 2 veranschaulicht. Jede Schaufel enthält ein Schaufelblatt 30, eine radial innere Plattform 32 und einen Schwalbenschwanz 34, der dazu konfiguriert ist, jede Schaufel in einem zugehörigen Schwalbenschwanzschlitz in dem Außenumfang der Läuferscheibe zu befestigen. Und jedes Schaufelblatt ist gewöhnlich hohl mit inneren Kühlkanälen gestaltet, um im Betrieb einen Teil der Verdichterluft zur Kühlung des Schaufelblatts zu leiten.
  • Jedes Schaufelblatt enthält eine im Wesentlichen konkave erste oder Druckseite 36 und eine in Umfangsrichtung entgegengesetzt weisende, im Wesentlichen konvexe zweite oder Saugseite 38, die sich in Axialrichtung oder in Sehnenrichtung zwischen gegenüberliegenden Vorder- und Hinterkanten 40, 42 erstrecken. Die Schaufelblattseiten erstrecken sich ferner radial in Spannweitenrichtung zwischen einem radial inneren Fuß 44, der an die Plattform angrenzt, und einem radial äußeren Kopf oder einer Spitze 46. Das Schaufelblatt enthält gewöhnlich verschiedene Filmkühllöcher und Hinterkantenlöcher, durch die Kühlluft während des Betriebs aus der Innenseite des Schaufelblatts entlassen wird, um dieses zu kühlen.
  • Wie in den 2 und 3 veranschaulicht, enthält jede Plattform 32 eine Außenfläche, die um den Schaufelblattfuß herum radial nach außen weist, um eine radial innere Begrenzung für die Verbrennungsgasströmung zu schaffen. Die Plattform umfasst einen Umfang oder eine äußere Begrenzung, der bzw. die durch in Umfangsrichtung entgegengesetzt weisende erste und zweite Seitenkanten 48, 50 und in Axialrichtung entgegengesetzte Vorder- und Hinterkanten 52, 54 gebildet ist.
  • Die erste Seitenkante 48 der Plattform ist entlang der Schaufelblattdruckseite angeordnet, während die zweite Seitenkante 50 der Plattform entlang der Schaufelblattsaugseite angeordnet ist. Die Vorderkante der Plattform ist unterhalb und stromaufwärts der Schaufelblattvorderkante angeordnet, während die Hinterkante der Plattform unterhalb und stromabwärts der Hinterkante des Schaufelblatts angeordnet ist. Ferner enthält die Plattform gewöhnlich einen Engelflügelfortsatz unterhalb ihrer Vorderkante, um eine geeignete Labyrinthdichtung mit dem inneren Band der stromaufwärts angeordneten Turbinendüse zu schaffen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die erste Kante 48 der Plattform radial höher (+) als die zweite Kante 50 der Plattform angeordnet, die relativ radial niedriger (–) liegt, und zwar kontinuierlich zwischen der vorderen und der hinteren Kante 52, 54, um eine radial nach innen abfallende Abwärtsstufe 56 zwischen den zugehörigen ersten und zweiten Kanten aneinander grenzender Plattformen zu bilden. Auf diese Weise steigen die Verbrennungsgase, wenn die Gase stromabwärts durch die Strömungskanäle zwischen einander benachbarten Turbinenschaufeln strömen, von der Stufe herab, wobei die Abwärtsstufe ein lokales Hindernis für die Verbrennungsgase vermeidet.
  • Dies steht im Gegensatz zu einer radial nach außen verlaufenden Aufwärtsstufe, die ein lokales Hindernis er zeugt, gegen das die Verbrennungsgase aufprallen würden. Die gewünschte Abwärtsstufe verbessert das aerodynamische Leistungsverhalten der Verbrennungsgasströmung, beseitigt eine lokale Behinderung von dieser und verringert Oxidation und Wärmespannungen an der Stufe zur Erhöhung der Nutzlebensdauer der Turbinenschaufeln.
  • Wie in 3 veranschaulicht, verlaufen die erste und die zweite Kante 48, 50 der Plattform vorzugsweise schräg zu der Vorder- und der Hinterkante 52, 54 in einer im Wesentlichen parallelogramförmigen Konfiguration. Die erste Seitenkante 48 ist an ihrer Verbindungsstelle mit dem Fuß weiter von der Vorderkante 40 des Schaufelblatts beabstandet als zwischen der ersten Kante und der Hinterkante 42 des Schaufelblatts. Auf diese Weise ist die Hinterkante des Schaufelblatts in der Nachbarschaft der ersten Kante der Plattform naheliegend angeordnet, während die Vorderkante 40 des Schaufelblatts weit von der ersten Kante der Plattform beabstandet ist, um den Verbrennungsgasen zu ermöglichen, stromabwärts schräg über die erste Kante der Plattform und über den Spalt mit der zweiten Kante der angrenzenden Plattform zu strömen.
  • Auf diese Weise liegt die Abwärtsstufe 56 einer Schaufelplattform der Saugseite 38 des Schaufelblatts auf der angrenzenden Schaufelplattform kontinuierlich zwischen der Vorderkante und der Hinterkante der Schaufelblätter gegenüber.
  • In der in 3 veranschaulichten bevorzugten Ausführungsform verlaufen die erste und die zweite Kante 48, 50 der Plattform sowie die Abwärtsstufe 56 in Axialrichtung oder Sehnenrichtung geradlinig, während das Schaufelblatt im radialen Schnitt über den zugehörigen Plattformen diagonal angeordnet ist. Diese Konfiguration stellt sicher, dass die Verbrennungsgase zwischen aneinander grenzenden Turbinenschaufeln stromabwärts über die erste Kante 48 der Plattform, über die Abwärtsstufe 56 sowie auf die zweite Kante 50 der angrenzenden Plattform geleitet werden. Die Abwärtsstufe 56 erstreckt sich von der Vorderkante 52 der Plattform, wo sie beginnt, bis zu der Hinterkante 54 der Plattform, wo sie endet.
  • Wie in 2 veranschaulicht, weist die Abwärtsstufe 56 vorzugsweise eine im Wesentlichen gleichmäßige radiale Höhe H zwischen der vorderen und der hinteren Kante 52, 54 der Plattform auf. Diese gleichmäßige Höhe der Abwärtsstufe vermeidet das Problem der Stufenhöhenvariation und wird ausreichend groß gebildet, um Herstellungstoleranzen, Stapeltoleranzen und Veränderungen der thermischen Ausdehnung während des Betriebs der Turbine Rechnung zu tragen.
  • Abgesehen von der radialen Stellung der beiden Seitenkanten 48, 50 der Plattformen weisen die Plattformen eine im Wesentlichen gleichmäßig konvexe Außenfläche auf, die mit der erforderlichen ringförmigen Konfiguration zwischen ihrer Vorderkante und ihrer Hinterkante übereinstimmt, um das erforderliche aerodynamische Verhalten der Verbrennungsgasströmung zwischen den Turbinenschaufeln zu erzielen. Demgemäß liegt jede erste Kante 48 der Plattform vorzugsweise in Radialrichtung höher (+) als der Rest der Plattform, der sich in Umfangsrichtung innerhalb dieser befindet. Und jede zweite Kante 50 der Plattform liegt vorzugsweise in Radialrichtung niedriger (–) als der Rest der Plattform, der sich in Umfangsrichtung innerhalb dieser befindet, um gemeinsam die Abwärtsstufe zwischen aneinander angrenzenden ersten und zweiten Kanten einander benachbarter Plattformen zu erzielen.
  • Wie in 2 veranschaulicht, kann die erste Kante 48 der Plattform im Verhältnis um die Hälfte, H/2, der gewünschten Höhe H der Abwärtsstufe 56 höher liegen als der innenliegende Hauptabschnitt der Plattform, während die zweite Kante 50 der Plattform höhenmäßig wiederum um die Hälfte, H/2, der vorgesehenen Höhe H der Abwärtsstufe radial unterhalb des innenliegenden Hauptabschnitts der Plattform verlaufen kann. Auf diese Weise ist, wenn die beiden Kanten 48, 50 der aneinander angrenzenden Plattformen in Stellung montiert sind, die gemeinsame Differenz der radialen Höhe zwischen diesen durch die gewünschte Stufenhöhe H gebildet. Beispielsweise kann die Abwärtsstufenhöhe H ungefähr 20 Mils (0,51 mm) betragen, was zur Hälfte dieser Größe sowohl durch eine relativ höhere Anordnung der ersten Kante 48 der Plattform als auch eine relativ niedrigere Anordnung der zweiten Kante 50 der Plattform bewerkstelligt wird.
  • Die radiale Höhe jeder Plattform variiert vorzugsweise allmählich von ihrem Hauptabschnitt um den Umfang des Schaufelblattfußes zu den gegenüberliegenden ersten und zweiten Kanten 48, 50. Dieser sanfte Übergang stellt eine aerodynamisch glatte Außenfläche der Plattform sicher, die sich mit der Abwärtsstufe 56 an den einander benachbarten Plattformen harmonisch verbindet, und beseitigt die Möglichkeit oder Wahrscheinlichkeit einer nach oben weisenden Stufe, auf die die stromabwärts strömenden Verbrennungsgase auftreffen könnten.
  • Zur Sicherstellung einer effektiven Funktionsweise der Abwärtsstufe 56 sind die in 3 veranschaulichten Turbinendüsenleitschaufeln 22 dazu konfiguriert, die Verbrennungsgase 28 stromabwärts zwischen den Turbinenlaufschaufeln in Stromlinien zu leiten, die schräg über die ersten Seitenkanten 48 der Plattform gerichtet sind, damit diese über die angrenzenden zweiten Seitenkanten 50 der Plattform von der Vorderkante zu der Hinterkante jeder Plattform entlang der gesamten Weite des dazwischen liegenden in Umfangsrichtung verlaufenden Spalts absteigen.
  • Moderne dreidimensionale Rechenanalysen können zur Konfigurierung des aerodynamischen 3-D-Profils jeder der Düsenleitschaufeln 22 und der Interschaufel-Strömungskanäle zwischen diesen eingesetzt werden, um die Verbrennungsgase zur Umleitung zwischen den Strömungskanälen der Turbinenlaufschaufeln mit den gewünschten Stromlinien abzuführen. Die Verbrennungsgasstromlinien treten in die Strömungskanäle zwischen den Schaufeln in der im Wesentlichen axial stromabwärts verlaufenden Richtung, die anfänglich im Wesentlichen parallel zu den schräg angeordneten Plattformkanten ausgerichtet ist. Die Stromlinien folgen anschließend der diagonalen Kontur der Schaufeln und Strömungskanäle zwischen diesen, um stromabwärts über die Abwärtsstufe 56 zu strömen.
  • Auf diese Weise sind die Verbrennungsgasstromlinien durch die aerodynamischen Profile der Düsenleitschaufeln und Turbinenlaufschaufeln derart zwangsgeführt, um zwischen den Turbinenlaufschaufeln in derselben schrägen Richtung stromabwärts über die ersten Kanten 48 der Plattformen in einer stufenabwärts führenden Strömung zu den zweiten Kanten 50 der angrenzenden Plattformen zu strömen. In dieser Konfiguration durchqueren die Verbrennungsgasstromlinien die Zwischenräume oder Spalte zwischen den Plattformen lediglich einmal auf ihrem stromabwärts führenden Weg zwischen den Schaufeln und nicht in zwei entgegengesetzt zueinander gerichteten Durchquerungen, wie dies gewöhnlich bei herkömmlichen Hochdruckturbinen der Fall ist.
  • Demgemäß kann die Hochdruckturbine, einschließlich der Düsenleitschaufeln und Turbinenlaufschaufeln, mit modernen 3-D-Rechentechniken gestaltet werden, um das aerodynamische Leistungsverhalten und den Wirkungsgrad der Turbine auf ein Maximum zu erhöhen und zur gleichen Zeit Verbrennungsgasstromlinien zu erzeugen, die lediglich einmal die zwischen den Plattformen vorhandenen Zwischenräume durchqueren, um eine effektive Funktionsweise der dazwischen vorgesehenen Abwärtsstufen sicherzustellen. Die Möglichkeit einer Aufwärtsstufe ist somit beseitigt, so das eine maximale Leistung der Hochdruckturbine und eine lange Nutzlebensdauer der Turbinenschaufeln sichergestellt sind.

Claims (10)

  1. Turbinenschaufel (24) mit einem Schaufelblatt (30), einer Plattform (32) und einem Schwalbenschwanz (34) in einer Einheit; wobei das Schaufelblatt gegenüberliegende Druck- und Saugseiten (36, 38) enthält, die sich in Sehnenrichtung zwischen einer Vorderkante und einer Hinterkante (40, 42) und in Radialrichtung zwischen einem an der Plattform angrenzenden Fuß (44) und einem Kopf (46) erstrecken; wobei die Plattform eine Außenfläche enthält, die innerhalb einer durch gegenüberliegende erste und zweite Seitenkanten (48, 50) und gegenüberliegende Vorder- und Hinterkanten (52, 54) gebildeten äußeren Begrenzung um den Schaufelblattfuß herum radial nach außen weist; und wobei die erste Seitenkante (48) der Plattform entlang der Schaufelblattdruckseite angeordnet ist, die zweite Seitenkante (50) der Plattform entlang der Schaufelblattsaugseite angeordnet ist und die erste Seitenkante zwischen der Vorderkante und der Hinterkante der Plattform in Radialrichtung kontinuierlich höher als die zweite Seitenkante liegt, um gemeinsam mit einer benachbarten Turbinenschaufel eine Abwärtsstufe (56) zu bilden, wenn diese auf eine Läuferscheibe montiert sind.
  2. Schaufel nach Anspruch 1, wobei die erste und zweite Plattformkante (48, 50) geneigt zu der Vorderkante und der Hinterkante (52, 54) verlaufen, wobei die erste Kante von der Schaufelblattvorderkante (40) weiter beabstandet ist als von der Schaufelblatthinterkante (42).
  3. Schaufel nach Anspruch 2, wobei die erste und die zweite Plattformkante (48, 50) geradlinig verlaufen.
  4. Turbine (18) mit einer Reihe von Turbinenschaufeln (24) entsprechend einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Turbinenschaufeln von einer Läuferstützscheibe (56) radial nach außen erstrecken; wobei die erste Seitenkante einer Plattform kontinuierlich zwischen der Vorderkante und der Hinterkante der Plattform radial höher liegt als die zweite Seitenkante einer benachbarten Plattform, um dazwischen eine Abwärtsstufe (56) zur Verhinderung eines Hindernisses für darüber strömende Verbrennungsgase zu bilden.
  5. Turbine nach Anspruch 4, wobei die erste und die zweite Plattformkante (48, 50) geneigt zu der Vorder- und der Hinterkante (52, 54) verlaufen, wobei die erste Kante von der Schaufelblattvorderkante (40) weiter beabstandet ist als von der Schaufelblatthinterkante (42) und wobei die Abwärtsstufe (56) zwischen der Vorder- und der Hinterkante der Schaufelblattsaugseite (38) einer benachbarten Plattform gegenüberliegt.
  6. Turbine nach Anspruch 5, wobei die erste und die zweite Plattformkante (48, 50) und die Abwärtsstufe (56) geradlinig verlaufen.
  7. Turbine nach Anspruch 6, wobei das Schaufelblatt (30) im Querschnitt diagonal auf der Plattform (32) angeordnet ist, um die Verbrennungsgase (28) stromabwärts über die Abwärtsstufe (56) von der Vorderkante (52) der Plattform zu der Hinterkante (54) zu leiten.
  8. Turbine nach Anspruch 4, die eine Turbinendüse aufweist, die stromaufwärts von der Reihe Turbinenschaufeln (24) angeordnet ist und eine Reihe von Leitschaufeln (22) enthält, die dazu eingerichtet sind, die Verbrennungsgase (28) stromabwärts zwischen den Turbinenschaufeln in Bahnen zu lenken, die schräg über die ersten Seitenkanten (48) der Plattform gerichtet sind, um von den Vorderkanten zu den Hinterkanten über die zweiten Seitenkanten (50) einer benachbarten Plattform über die Stufe abzusteigen.
  9. Turbine nach Anspruch 8, wobei das Schaufelblatt (30) im Querschnitt diagonal auf der Plattform (32) angeordnet ist, um die Verbrennungsgase (28) stromabwärts über die Abwärtsstufe (56) von der Vorderkante (52) der Plattform zu der Hinterkante (54) zu leiten.
  10. Turbine nach Anspruch 9, wobei die erste und die zweite Plattformkante (48, 50) sowie die Abwärtsstufe (56) geradlinig verlaufen.
DE60206129T 2002-01-07 2002-12-23 Turbinenschaufel mit einer Abwärtsstufe in der Plattform, sowie entsprechende Turbine Expired - Lifetime DE60206129T2 (de)

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