EP1128023A1 - Turbine rotor blade - Google Patents
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- EP1128023A1 EP1128023A1 EP00104002A EP00104002A EP1128023A1 EP 1128023 A1 EP1128023 A1 EP 1128023A1 EP 00104002 A EP00104002 A EP 00104002A EP 00104002 A EP00104002 A EP 00104002A EP 1128023 A1 EP1128023 A1 EP 1128023A1
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- blade
- cavity
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- 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
- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
- F01D5/08—Heating, heat-insulating or cooling means
- F01D5/081—Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades
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- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/147—Construction, i.e. structural features, e.g. of weight-saving hollow blades
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- 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
- F01D5/187—Convection cooling
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
- F01D5/3007—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type
Definitions
- the invention relates to a turbine blade, with a internally uncooled blade profile that extends from a blade platform extends from which extends into a turbine disc engaging blade root adjoins its radial Cross section to the blade platform an area increasing Width.
- the object of the present invention is therefore a turbine blade to create an extension of the blade profiles allows without or with only a minor Increase local loads on the turbine disc or from blade feet.
- the blade root is a has open cavity facing away from the platform, the platform side ends blindly and in the area of increasing width of the Blade base is widened in cross section.
- the blade root is usually used to ensure stability solidly trained and shows compared to the rest Dimensions of the turbine blade have a large cross section on. So its mass is high and it has a large proportion on the one that occurs when the turbine disc rotates Centrifugal load on the turbine disc and the holding devices for the shovel. Due to the hollowing out the mass of the foot and thus the centrifugal force considerably.
- the special form of the excavation namely one cross-sectional widening on the longitudinal walls in the area increasing width of the blade root ensures a optimal use of the shape of the blade root in view on a decrease in mass. Because the hollowing out ends blindly on the platform side, are also the stability requirements, which in particular in the area between platform and Blade profile due to diverse strong forces and temperature attack are very high, met.
- the invention enables thus at the same time to keep the mass of the shovel low and to maintain or even improve their stability.
- the average tension level lowered in the foot area and tension peaks on holding teeth of the foot and the adjacent turbine disc resulting in an extension of the life of the turbine blade and especially to improve durability of the foot leads. It is therefore without endangering stability the turbine blade and while maintaining the shape of the foot possible to extend the blade profile to the outside and thus increase the efficiency of the turbine.
- the hot working gases particularly stress that edge area the shovel that is the first to flow directly becomes.
- the higher strength requirements on the hot gas inflow side is taken into account that the minimum wall thickness near a hot gas inflow side is larger than at the hot gas outflow side.
- a material and mass-saving increase in the strength of the Foot is given in that the blade root from between its longitudinal walls trained cross struts is reinforced.
- the forces acting on one longitudinal wall of the cavity are through the cross struts to the other longitudinal wall of the Excavation and passed through both walls into the turbine disc, without endangering the stability of the excavation. Due to the further reduction in mass also occurs due to the reduced centrifugal load further relief of the foot.
- the particularly high attacking forces in the middle area are intercepted by the cross struts of the cavity have the greatest height in the middle and to one decrease the height of the sloping course of the excavation.
- FIG. 1 shows a radial cross section through a foot 4 and a platform 2 and part of a blade profile 1 a turbine blade.
- the foot 4 is in a holding recess 30 a turbine disk 3 and pushed by teeth 35 of the foot 4 and corresponding teeth 36 of the holding recess 30 held positively, as shown in Fig.2.
- Foot 4, platform 2 and profile 1 are in one piece, connected shaped, preferably cast.
- Juxtaposed Blade profiles 1 offer a hot gas flowing past Resistance and change its speed and direction, which causes the turbine disc 3 to rotate at a very high rate Speed is excited about a disk axis.
- the one here Centrifugal forces must essentially come from the teeth 35 of the blade root 4 and the teeth 36 of the holding recess 30 can be caught.
- Turbine blades are generally large parts of the turbine blade massively trained and therefore have a high Weight that puts a heavy load on the foot areas.
- the foot 4 has a weight-reducing according to the invention Excavation 7 on. This is shaped like a vault and ends on Platform-side end 19 of the turbine blade blind below the top 21 of the platform 2. On a platform facing away from The end 7 of the foot 4, the cavity 7 is open.
- the Foot 4 has one in the region of the end 31 facing away from the platform essentially constant length 32. The length 32 takes when approaching platform 2, first because of a molding 37 of the transition area 38 something to then to Take off platform 2 continuously.
- the cavity 7 has lengths 13 of longitudinal walls 12 and depths 33.
- the lengths 13 start from that facing away from the platform End 31 after a certain distance to the platform side End 19 of the foot 4 are in the transition area 38 in one arcuate shape shorter to the highest point with the Height 16 of the cavity 7, where the cavity 7 ends blindly. This end is preferably in the range or below Platform top 21 to ensure sufficient stability of the Ensure shovel.
- the blade profile is in the platform area massive and possibly has a weight-saving Blade profile cavity in the upper, not shown Area of the blade profile at a distance from the platform. This avoids the strength of the blade in the Endanger the platform area.
- the cavity 7 has none Connection to the blade profile cavity, since it is a internally uncooled turbine blade acts and therefore not Coolant transport through the foot is necessary.
- the depth 33 decreases, as shown in Fig. 2, from the platform facing away End 31 of the foot 4 to the platform end 19 towards 5 in an area. Then the cavity 7 follows one Turning of the turbine blade in the transition area 38.
- the depth 33 initially increases somewhat in the transition area 38 in order to then from approximately the middle of the transition region 38 to Platform 2 to decrease steadily. This is the greatest possible Area within foot 4 or respectively Transitional area 38 hollowed out for maximum weight reduction to achieve. It is particularly taken into account that the walls 8, 12 sufficient wall thicknesses 14 for Ensuring the stability of the foot 4 even with strong ones attacking centrifugal forces. Due to the domed training the hollow 7 voltage peaks are avoided, the lead to a reduction in strength.
- the hollow 7 can be produced by a casting core with lost shape, that in the foot area of the shovel is used before casting and over the platform facing away End 31 of the foot 4 protrudes, whereby a platform faces away forms open cavity.
- the casting core On the platform side End 19 of foot 4 is the casting core as the blind core ending there educated. After the casting, the core is destroyed and out the cavity 7 removed because it is due to the opening do not remove the narrowing width as a whole leaves.
- Cross struts 28 are attached within the cavity 7, which run between the longitudinal walls 12. Through the cross struts 28 the cavity 7 becomes against attacking forces, which act on the walls 8, 12 supported.
- the cross struts 28 are rounded, to avoid voltage peaks. They are essentially parallel to each other at intervals 34 in the direction a longitudinal axis 39 of the turbine blade. you take almost the entire area between the two opposite Longitudinal walls 12 a.
- Fig.2 shows a radial cross section in an almost right Angle to the first longitudinal section of Figure 1 along the Section line II-II.
- the foot 4 bulging teeth 35, the correspondingly shaped teeth 36 the holding recess 30 of the turbine disc 3, in which the foot 4 is used reach behind and so a safe Positive locking against slipping out of the turbine blade Ensure centrifugal load.
- From the platform away End 31 to platform-side end 19 of the foot 4 takes one of the teeth 35 and intervening dents formed mean width 6 'of the foot 4 to.
- This middle one Width 6 ' follows the depth 33 of the transverse region of the cavity 7 while maintaining minimum wall thicknesses that ensure stability of walls 12.
- the one following foot 4 Transition area 38 is curved like a lens, as in cross section is clear from Fig.4. Accordingly, the excavation is 7 shifted relative to their training in the foot 4 so that sufficient wall thicknesses 14 on both sides of the cavity 7 are guaranteed.
- FIG. 3 shows a cross section through the foot 4 along the Section line III-III from Fig. 1 and Fig. 2.
- the width 6 the cross section through the foot is quite large since the cut by an upper tooth 35 of the foot 4, that is in the area the greatest width 6 of the foot 4, runs.
- the excavation 7 consists in this section of several chambers 29, the Cross struts 28 partitions of the chambers 29 correspond.
- the Chambers 29 point from the two transverse walls 8 of the foot 4 starting from an increasing depth 33 that has its greatest extent at the central cross strut 28 in order to then again with an approach to the other transverse wall 8 of the foot 4 decrease.
- the boundaries of the chambers 29 are to be avoided rounded on all sides by voltage peaks.
- the cavity 7 has only five chambers in this area 29 or four cross struts 28, since the Cut above the nearest hot gas upstream Cross strut is done. Thus is on the area of the hot gas inflow side 17 shows an enlarged chamber 29.
- the wall thickness 14 of the wall 8 is in the region of the hot gas inflow side 17 larger than in the opposite area of the hot gas outflow side 18.
- FIG. 5 shows a section through the narrowest Area of the foot 4 along the section line V-V of Fig.1 or according to Fig. 2.
- the chambers 29 of the cavity 7 also have a cross wall 8 starting increasing cross-sectional depth 33, but the change in cross-section is not as great as in Fig. 3.
- the maximum is again in the area of the central cross strut 28
Landscapes
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Turbinenlaufschaufel, mit einem innenungekühlten Schaufelprofil, das sich von einer Schaufelplattform ausgehend erstreckt, an die sich ein in eine Turbinenscheibe eingreifender Schaufelfuß anschließt, dessen radialer Querschnitt zur Schaufelplattform hin einen Bereich zunehmender Breite aufweist.The invention relates to a turbine blade, with a internally uncooled blade profile that extends from a blade platform extends from which extends into a turbine disc engaging blade root adjoins its radial Cross section to the blade platform an area increasing Width.
Zur Erhöhung des Wirkungsgrads beziehungsweise Wirkungsquerschnitts von Gasturbinen werden die Schaufelprofile der Turbinenlaufschaufeln möglichst verlängert, um hierdurch eine bessere Ausnutzung des vorbeiströmenden Heißgases zu erreichen. Diese Verlängerung des Schaufelprofils ist jedoch durch mehrere Parameter begrenzt.To increase the efficiency or cross-section of gas turbines are the blade profiles of the turbine blades extended as far as possible to to achieve better utilization of the hot gas flowing past. This extension of the blade profile is however through limited several parameters.
Durch die verlängerten Schaufelprofile und die hierdurch vergrößerte bewegte Masse wird beispielsweise ein Nabenbereich der Turbinenscheibe durch die angreifende Fliehkraft stark belastet. Dem wird durch Erhöhung der tragenden Fläche im Nabenbereich mittels axialer Verlängerung der Scheibe zu begegnen versucht. Diese Verlängerungsmöglichkeit ist jedoch begrenzt. Durch vergrößerte Schaufelprofile wird nicht nur die Nabe stärker belastet, sondern auch der Bereich, in dem die Turbinenschaufeln mit ihren Füßen in Halteausnehmungen des Außenumfangs der Turbinenscheibe eingesetzt sind. Eine Verlängerung der Schaufelprofile könnte auch radial zur Scheibennabe erfolgen, hierdurch würden sich jedoch die Halteausnehmungen des Außenumfangs näherrücken, ihr Abstand würde geringer und somit würde der Scheibenbereich zwischen ihnen stärker belastet. Diese Belastung ist jedoch nur in einem geringen Maße erhöhbar, ohne eine Schädigung der Turbinenscheibe zu riskieren. Due to the extended blade profiles and the thereby enlarged moving mass becomes, for example, a hub area the turbine disc due to the attacking centrifugal force charged. This is done by increasing the load-bearing area in the hub area counter by axially extending the disc tries. However, this extension option is limited. With enlarged blade profiles, not only that Hub more stressed, but also the area in which the Turbine blades with their feet in holding recesses in the Outside circumference of the turbine disc are used. An extension the blade profiles could also be radial to the disc hub would take place, but this would make the holding recesses of the outer circumference, their distance would be closer and thus the disc area between them more burdened. However, this burden is only minor Dimensions can be increased without damaging the turbine disk to risk.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Turbinenlaufschaufel zu schaffen, die eine Verlängerung der Laufschaufelprofile ermöglicht, ohne oder mit einer lediglich geringfügigen Erhöhung lokaler Belastungen der Turbinenscheibe beziehungsweise von Laufschaufelfüßen.The object of the present invention is therefore a turbine blade to create an extension of the blade profiles allows without or with only a minor Increase local loads on the turbine disc or from blade feet.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Schaufelfuß eine plattformabgewandt offene Aushöhlung aufweist, die plattformseitig blind endet und im Bereich der zunehmenden Breite des Schaufelfußes querschnittsmäßig verbreitert ist.The object is achieved in that the blade root is a has open cavity facing away from the platform, the platform side ends blindly and in the area of increasing width of the Blade base is widened in cross section.
Der Schaufelfuß ist üblicherweise zur Sicherung der Stabilität massiv ausgebildet und weist im Vergleich zu den übrigen Abmessungen der Turbinenschaufel einen großen Querschnitt auf. Somit ist seine Masse hoch und er hat einen großen Anteil an der bei Drehung der Turbinenscheibe auftretenden Fliehkraftbelastung der Turbinenscheibe und der Haltevorrichtungen für die Schaufel. Durch die Aushöhlung erniedrigt sich die Masse des Fußes und somit die Fliehkraftbelastung beträchtlich. Die besondere Form der Aushöhlung, nämlich eine querschnittsmäßige Verbreiterung an den Längswänden im Bereich zunehmender Breite des Schaufelfußes, gewährleistet eine optimale Ausnutzung der Form des Schaufelfußes im Hinblick auf eine Erniedrigung der Masse. Dadurch, daß die Aushöhlung plattformseitig blind endet, sind zudem die Stabilitätsanforderungen, die insbesondere im Bereich zwischen Plattform und Schaufelprofil durch vielfältigen starken Kräfte- und Temperaturangriff sehr hoch sind, erfüllt. Die Erfindung ermöglicht somit zugleich, die Masse der Schaufel gering zu halten und ihre Stabilität zu erhalten oder sogar zu verbessern. Durch die Gewichtsreduzierung wird das mittlere Spannungsniveau im Fußbereich abgesenkt und Spannungsspitzen an Haltezähnen des Fußes und der angrenzenden Turbinenscheibe gemildert, was zu einer Verlängerung der Lebensdauer der Turbinenschaufel und insbesondere zu einer Verbesserung der Haltbarkeit des Fußes führt. Somit ist es ohne Gefährdung der Stabilität der Turbinenschaufel und unter Beibehaltung der Form des Fußes möglich, das Laufschaufelprofil nach außen zu verlängern und somit den Wirkungsgrad der Turbine zu erhöhen.The blade root is usually used to ensure stability solidly trained and shows compared to the rest Dimensions of the turbine blade have a large cross section on. So its mass is high and it has a large proportion on the one that occurs when the turbine disc rotates Centrifugal load on the turbine disc and the holding devices for the shovel. Due to the hollowing out the mass of the foot and thus the centrifugal force considerably. The special form of the excavation, namely one cross-sectional widening on the longitudinal walls in the area increasing width of the blade root ensures a optimal use of the shape of the blade root in view on a decrease in mass. Because the hollowing out ends blindly on the platform side, are also the stability requirements, which in particular in the area between platform and Blade profile due to diverse strong forces and temperature attack are very high, met. The invention enables thus at the same time to keep the mass of the shovel low and to maintain or even improve their stability. By reducing the weight, the average tension level lowered in the foot area and tension peaks on holding teeth of the foot and the adjacent turbine disc, resulting in an extension of the life of the turbine blade and especially to improve durability of the foot leads. It is therefore without endangering stability the turbine blade and while maintaining the shape of the foot possible to extend the blade profile to the outside and thus increase the efficiency of the turbine.
Eine gute Stabilität des plattformseitigen Schaufelprofilbereichs ist dadurch gegeben, daß die Aushöhlung in einem Übergangsbereich zwischen dem Schaufelfuß und unterhalb einer Plattformoberseite der Plattform endet. Oberhalb der Plattformoberseite ist die Krafteinwirkung auf die Schaufel besonders hoch und die Schaufel ist schmaler als im Plattformbereich ausgebildet. Endet jedoch die Aushöhlung unterhalb der Plattformoberseite wird die Krafteinwirkung durch die stabile Plattform und die angrenzenden Bereiche in ausreichendem Maße abgefangen.Good stability of the platform-side blade profile area is given by the fact that the cavity is in a transition area between the blade root and below one Platform top of the platform ends. Above the top of the platform the force on the bucket is special high and the bucket is narrower than in the platform area educated. However, the excavation ends below the The top of the platform is the force applied by the stable Sufficient platform and the adjacent areas intercepted.
Zur Vermeidung von Spannungsspitzen und somit lokal übermäßig hohen Belastungen wird vorgeschlagen, daß die Aushöhlung von überwiegend abgerundeten Wänden begrenzt ist und in gewölbter Form unterhalb der Plattformoberseite endet.To avoid voltage peaks and thus locally excessive high loads it is suggested that the hollowing out of predominantly rounded walls are limited and in arched Form ends below the platform top.
Eine sehr große Massenreduktion ist dadurch gegeben, daß sich Längswände der Aushöhlung über nahezu die gesamte Länge des Schaufelfußes und Querwände über nahezu die gesamte Breite des Schaufelfußes erstrecken, wobei die Wände der Aushöhlung eine ausreichende Stabilität bei Fliehkraftangriff gewährleisten.A very large reduction in mass is given by the fact that Longitudinal walls of the cavity over almost the entire length of the Blade root and transverse walls over almost the entire width of the blade root, the walls of the cavity ensure sufficient stability in the event of a centrifugal attack.
Die zum großen Teil zentral angreifenden Kräfte werden gut in massive Bereiche der Schaufel weitergeleitet ohne die Wände der Aushöhlung zu stark zu belasten, wenn die Aushöhlung im mittleren Bereich die größte Höhe aufweist und zu den Querund Längswänden hin abfällt.For the most part, centrally attacking forces are good at massive areas of the bucket passed without the walls the excavation too much if the excavation in middle area has the greatest height and to the transverse and Longitudinal walls fall off.
Wenn sich die Längswände der Aushöhlung bei Annäherung an das plattformseitige Ende unter Einhaltung einer Mindestwanddicke an den Querwänden der Aushöhlung bereichsweise stetig verbreitern, wird die Gewichtsreduktion verbessert und zugleich eine abrupte Änderung der Krümmung, die zu lokalen Spannungsmaxima führt, beim Übergang in einen abgerundeten Endbereich vermieden.If the longitudinal walls of the cavity when approaching the platform-side end while maintaining a minimum wall thickness steadily on the transverse walls of the cavity widen, weight loss is improved and at the same time an abrupt change in curvature leading to local Stress maxima leads, when transitioning to a rounded one End area avoided.
Die heißen Arbeitsgase belasten insbesondere denjenigen Kantenbereich der Schaufel, der als erster direkt angeströmt wird. Den höheren Festigkeitsansprüchen der Heißgasanströmseite wird dadurch Rechnung getragen, daß die Mindestwanddicke in der Nähe einer Heißgasanströmseite größer ist als an der Heißgasabströmseite.The hot working gases particularly stress that edge area the shovel that is the first to flow directly becomes. The higher strength requirements on the hot gas inflow side is taken into account that the minimum wall thickness near a hot gas inflow side is larger than at the hot gas outflow side.
Eine material- und massesparende Erhöhung der Festigkeit des Fußes ist dadurch gegeben, daß der Schaufelfuß von zwischen seinen Längswänden ausgebildeten Querstreben verstärkt ist. Die Kräfte, die an der einen Längswand der Aushöhlung angreifen, werden durch die Querstreben an die andere Längswand der Aushöhlung und durch beide Wände in die Turbinenscheibe weitergeleitet, ohne die Stabilität der Aushöhlung zu gefährden. Durch die weitere Reduzierung der Masse erfolgt zudem aufgrund der verringerten Fliehkraftbelastung eine weitere Entlastung des Fußes.A material and mass-saving increase in the strength of the Foot is given in that the blade root from between its longitudinal walls trained cross struts is reinforced. The forces acting on one longitudinal wall of the cavity are through the cross struts to the other longitudinal wall of the Excavation and passed through both walls into the turbine disc, without endangering the stability of the excavation. Due to the further reduction in mass also occurs due to the reduced centrifugal load further relief of the foot.
Wenn die Querstreben plattformseitig von den Wänden der Aushöhlung und/oder von dem plattformabgewandten Ende des Schaufelfußes Abstand aufweisen, ist eine zusätzliche Gewichtsersparung unter Beibehaltung der Stabilität gegeben.If the cross braces on the platform side of the walls of the cavity and / or from the end of the blade root facing away from the platform Having a distance is an additional weight saving given while maintaining stability.
Eine optimale Weiterleitung der Kräfte erfolgt dadurch, daß Positionen und Formen der Querstreben einem Kraftlinienverlauf angepaßt sind, der durch an dem Schaufelprofil angreifende Fliehkräfte entsteht. Durch eine angepaßte Anzahl und Form der Querstreben ist es somit einerseits möglich, die Masse des Schaufelfußes stark zu reduzieren, indem die Wände der Aushöhlung aufgrund der unterstützenden Wirkung der Querstreben dünner ausgebildet sein können, und zugleich einen homogeneren Spannungsverlauf entlang der Längsseiten der Aushöhlung aufgrund der Abstützung durch die Querstreben zu erhalten. Optimal transmission of the forces takes place in that Positions and shapes of the cross struts in a line of force are adapted by the attacking on the blade profile Centrifugal forces arise. By an adjusted number and Shape of the cross struts it is therefore possible on the one hand that Reduce mass of the blade root by the walls the hollowing out due to the supporting effect of the cross struts can be made thinner, and at the same time one more homogeneous stress curve along the long sides of the cavity due to the support provided by the cross struts.
Die im mittleren Bereich besonders hohen angreifenden Kräfte werden dadurch abgefangen, daß die Querstreben der Aushöhlung im mittleren Bereich die größte Höhe aufweisen und an einen abfallenden Verlauf der Aushöhlung angepaßt in der Höhe abnehmen.The particularly high attacking forces in the middle area are intercepted by the cross struts of the cavity have the greatest height in the middle and to one decrease the height of the sloping course of the excavation.
In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gegeben.
Es zeigen:
Fig.1 zeigt einen radialen Querschnitt durch einen Fuß 4 sowie
eine Plattform 2 und einen Teil eines Schaufelprofils 1
einer Turbinenschaufel. Der Fuß 4 wird in eine Halteausnehmung
30 einer Turbinenscheibe 3 geschoben und mittels Zähnen
35 des Fußes 4 und korrespondierender Zähnen 36 der Halteausnehmung
30 formschlüssig gehalten, wie in Fig.2 dargestellt.
Fuß 4, Plattform 2 und Profil 1 sind einstückig, zusammenhängend
geformt, vorzugsweise gegossen. Nebeneinander angeordnete
Schaufelprofile 1 bieten vorbeiströmendem Heißgas einen
Widerstand und ändern dessen Geschwindigkeit und Richtung,
wodurch die Turbinenscheibe 3 zu Drehungen mit sehr hoher
Drehzahl um eine Scheibenachse angeregt wird. Die hierbei
auftretenden Fliehkräfte müssen im wesentlichen von den Zähnen
35 des Schaufelfußes 4 und den Zähnen 36 der Halteausnehmung
30 aufgefangen werden. Insbesondere bei innenungekühlten
Turbinenschaufeln sind im allgemeinen große Teile der Turbinenschaufel
massiv ausgebildet und besitzen somit ein hohes
Gewicht, das die Fußbereiche stark belastet.1 shows a radial cross section through a
Der Fuß 4 weist eine erfindungsgemäße, gewichtsreduzierende
Aushöhlung 7 auf. Diese ist gewölbeartig geformt und endet am
plattformseitigen Ende 19 der Turbinenschaufel blind unterhalb
der Oberseite 21 der Plattform 2. An einem plattformabgewandten
Ende 31 des Fußes 4 ist die Aushöhlung 7 offen. Der
Fuß 4 weist im Bereich des plattformabgewandten Endes 31 eine
im wesentlichen konstante Länge 32 auf. Die Länge 32 nimmt
bei Annäherung an die Plattform 2 zunächst wegen einer Anformung
37 des Übergangsbereichs 38 etwas zu, um danach bis zur
Plattform 2 stetig abzunehmen. Die Aushöhlung 7 besitzt Längen
13 von Längswänden 12 sowie Tiefen 33.The
Die Längen 13 nehmen ausgehend von dem plattformabgewandten
Ende 31 nach einer gewissen Distanz bis zum plattformseitigen
Ende 19 des Fußes 4 zu, werden im Übergangsbereich 38 in einer
bogenartigen Form kürzer bis zum höchsten Punkt mit der
Höhe 16 der Aushöhlung 7, wo die Aushöhlung 7 blind endet.
Dieses Ende liegt vorzugsweise im Bereich oder unterhalb der
Plattformoberseite 21, um eine ausreichende Stabilität der
Schaufel zu gewährleisten. Das Schaufelprofil ist im Plattformbereich
massiv und weist eventuell eine gewichtseinsparende
Schaufelprofilaushöhlung im oberen, nicht dargestellten
Bereich des Schaufelprofils mit Abstand zur Plattform auf.
Hierdurch wird vermieden, die Festigkeit der Schaufel im
Plattformbereich zu gefährden. Die Aushöhlung 7 besitz keine
Verbindung zu der Schaufelprofilaushöhlung, da es sich um eine
innenungekühlte Turbinenschaufel handelt und somit kein
Kühlmitteltransport durch den Fuß notwendig ist.The lengths 13 start from that facing away from the
Die Tiefe 33 nimmt, wie in Fig.2 gezeigt, vom plattformabgewandten
Ende 31 des Fußes 4 bis zum plattformseitigen Ende 19
hin in einem Bereich 5 zu. Dann folgt die Aushöhlung 7 einer
Wendung der Turbinenschaufel im Übergangbereich 38. Die Tiefe
33 nimmt im Übergangsbereich 38 zunächst noch etwas zu, um
dann ab annähernd der Mitte des Übergangsbereichs 38 bis zur
Plattform 2 hin stetig abzunehmen. Hierdurch ist ein größtmöglicher
Bereich innerhalb des Fußes 4 beziehungsweise des
Übergangsbereichs 38 ausgehöhlt, um eine maximale Gewichtsreduzierung
zu erzielen. Es ist hierbei insbesondere berücksichtigt,
daß die Wände 8,12 ausreichende Wanddicken 14 zur
Gewährleistung der Stabilität des Fußes 4 auch bei starken
angreifenden Fliehkräften haben. Durch die gewölbte Ausbildung
der Aushöhlung 7 werden Spannungsspitzen vermieden, die
zu einer Verringerung der Festigkeit führen.The
Die Herstellung der Aushöhlung 7 kann durch einen Gießkern
mit verlorener Form erfolgen, der im Fußbereich der Schaufel
vor dem Guß eingesetzt wird und über das plattformabgewandte
Ende 31 des Fußes 4 hinausragt, wodurch sich eine plattformabgewandt
offene Aushöhlung ausbildet. Am plattformseitigen
Ende 19 des Fußes 4 ist der Gießkern als dort endender Blindkern
ausgebildet. Nach dem Guß wird der Kern zerstört und aus
der Aushöhlung 7 entfernt, da er sich aufgrund der zur Öffnung
hin geringer werdenden Breite nicht als Ganzes entfernen
läßt.The hollow 7 can be produced by a casting core
with lost shape, that in the foot area of the shovel
is used before casting and over the platform facing away
Innerhalb der Aushöhlung 7 sind Querstreben 28 angebracht,
die zwischen den Längswänden 12 verlaufen. Durch die Querstreben
28 wird die Aushöhlung 7 gegen angreifende Kräfte,
die auf die Wände 8,12 wirken, abgestützt. Im Ausführungsbeispiel
handelt es sich um fünf Querstreben 28, von denen die
Querstrebe 28 im mittleren Bereich 15 der Aushöhlung 7 die
größte Höhe 20 aufweist und im Bereich der größten Höhe 16
der Aushöhlung 7 angeordnet ist. Die Querstreben 28 sind abgerundet,
um Spannungsspitzen zu vermeiden. Sie sind im wesentlichen
parallel zueinander in Abständen 34 in Richtung
einer Längsachse 39 der Turbinenschaufel angeordnet. Sie nehmen
nahezu den gesamten Bereich zwischen den beiden gegenüberliegenden
Längswänden 12 ein. Lediglich am plattformseitigen
und plattformabgewandten Ende der Aushöhlung 7 gibt es
abgerundete, querstrebenfreie Bereiche mit einem Abstand 40
zur oberen Begrenzung der Aushöhlung 7 und einem Abstand 41
zur unteren im plattformabgewandten Ende 31. Die querstrebenfreien
Bereiche sind im wesentlichen herstellungsbedingt, da
Finger eines Gußkerns, durch die die materialfreien Bereiche
zwischen den Querstreben 28 hergestellt werden, an Enden miteinander
verbunden sind, um korrekte Maße einhalten zu können.
Zudem tragen sie auch noch zu einer weiteren Gewichtseinsparung
bei.Cross struts 28 are attached within the
Fig.2 zeigt einen radialen Querschnitt in einem nahezu rechten
Winkel zum ersten Längsschnitt der Fig.1 entlang der
Schnittlinie II-II. In regelmäßigen Abständen weist der Fuß 4
ausgewölbte Zähne 35 auf, die entsprechend geformte Zähne 36
der Halteausnehmung 30 der Turbinenscheibe 3, in die der Fuß
4 eingesetzt ist, hintergreifen und so einen sicheren
Formschluß gegen ein Herausrutschen der Turbinenschaufel bei
Fliehkraftbelastung gewährleisten. Vom plattformabgewandten
Ende 31 bis zum plattformseitigen Ende 19 des Fußes 4 nimmt
eine von den Zähnen 35 und dazwischenliegenden Einwölbungen
gebildete gemittelte Breite 6' des Fußes 4 zu. Dieser mittleren
Breite 6' folgt die Tiefe 33 des Querbereichs der Aushöhlung
7 unter Einhaltung von stabilitätssichernden Mindestwanddicken
der Wände 12. Der sich an den Fuß 4 anschließende
Übergangsbereich 38 ist linsenartig gewölbt, wie im Querschnitt
aus Fig.4 deutlich wird. Dementsprechend ist die Aushöhlung
7 relativ zu ihrer Ausbildung im Fuß 4 so verschoben,
daß ausreichende Wanddicken 14 beidseitig der Aushöhlung 7
gewährleistet sind.Fig.2 shows a radial cross section in an almost right
Angle to the first longitudinal section of Figure 1 along the
Section line II-II. At regular intervals the
Fig.3 zeigt einen Querschnitt durch den Fuß 4 entlang der
Schnittlinie III-III aus der Fig.1 bzw. Fig.2. Die Breite 6
des Querschnitts durch den Fuß ist recht groß, da der Schnitt
durch einen oberen Zahn 35 des Fußes 4, das heißt im Bereich
der größten Breite 6 des Fußes 4, verläuft. Die Aushöhlung 7
besteht in diesem Schnitt aus mehreren Kammern 29, wobei die
Querstreben 28 Trennwänden der Kammern 29 entsprechen. Die
Kammern 29 weisen von den beiden Querwänden 8 des Fußes 4
ausgehend zunächst eine sich vergrößernde Tiefe 33 auf, die
ihre größte Ausdehnung an der mittleren Querstrebe 28 hat, um
dann wieder mit Annäherung an die andere Querwand 8 des Fußes
4 abzunehmen. Die Begrenzungen der Kammern 29 sind zur Vermeidung
von Spannungsspitzen allseitig abgerundet ausgebildet.3 shows a cross section through the
Fig.4 zeigt einen Schnitt entlang der Schnittlinie IV-IV der
Fig.1 beziehungsweise Fig.2 durch den Übergangsbereich 38.
Die Aushöhlung 7 weist in diesem Bereich lediglich fünf Kammern
29 beziehungsweise vier Querstreben 28 auf, da der
Schnitt oberhalb der heißgasanströmseitig nächstgelegenen
Querstrebe erfolgt. Somit ist auf dem Bereich der Heißgasanströmseite
17 eine vergrößerte Kammer 29 zu sehen. Die Wanddicke
14 der Wand 8 ist im Bereich der Heißgasanströmseite 17
größer als im gegenüberliegenden Bereich der Heißgasabströmseite
18. Durch diese angepaßte, leicht unsymmetrische Ausbildung
der Aushöhlung 7 können die individuell verstärkten
Spannungen beziehungsweise angreifenden Kräfte unter optimaler
Einsparung des Gewichts festigkeitserhaltend abgefangen
werden.4 shows a section along the section line IV-IV of FIG
1 and 2 through the
Fig.5 zeigt demgegenüber einen Schnitt durch den schmalsten
Bereich des Fußes 4 entlang der Schnittlinie V-V der Fig.1
beziehungsweise entsprechend Fig.2. Die Kammern 29 der Aushöhlung
7 weisen ebenfalls wieder eine von der Querwand 8
ausgehend zunehmende Querschnittstiefe 33 auf, wobei jedoch
die Querschnittsänderung nicht so groß ist, wie bei Fig.3.
Das Maximum liegt wiederum im Bereich der mittleren Querstrebe
28.5 shows a section through the narrowest
Area of the
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