EP1355043A1 - Laufschaufel für eine Turbomaschine - Google Patents

Laufschaufel für eine Turbomaschine Download PDF

Info

Publication number
EP1355043A1
EP1355043A1 EP03100770A EP03100770A EP1355043A1 EP 1355043 A1 EP1355043 A1 EP 1355043A1 EP 03100770 A EP03100770 A EP 03100770A EP 03100770 A EP03100770 A EP 03100770A EP 1355043 A1 EP1355043 A1 EP 1355043A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
section
fin
circumferential direction
wall thickness
blade according
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.)
Granted
Application number
EP03100770A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1355043B1 (de
Inventor
Herbert Brandl
Alexander Hoffs
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GE Vernova GmbH
Original Assignee
Alstom Technology AG
Alstom Schweiz AG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alstom Technology AG, Alstom Schweiz AG filed Critical Alstom Technology AG
Publication of EP1355043A1 publication Critical patent/EP1355043A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1355043B1 publication Critical patent/EP1355043B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

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
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/22—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations
    • F01D5/225—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations by shrouding
    • 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
    • F01D5/16—Form or construction for counteracting blade vibration
    • 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
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F05D2230/21—Manufacture essentially without removing material by casting
    • 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
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/20—Three-dimensional
    • F05D2250/23—Three-dimensional prismatic
    • F05D2250/232—Three-dimensional prismatic conical
    • 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
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/20—Three-dimensional
    • F05D2250/29—Three-dimensional machined; miscellaneous
    • F05D2250/292—Three-dimensional machined; miscellaneous tapered

Definitions

  • the invention relates to a one-piece cast rotor blade for a Turbo machine, in particular for a turbine or for a compressor.
  • Such a blade usually has an aerodynamic design shaped profile body, the one at its radially outer end integrally formed cover tape, which in the circumferential direction over the profile body protrudes.
  • the Designations "radial”, “axial” and “circumferential direction” on the installed state the blade, the axis of rotation of a rotor on which the Blade is attached runs axially in this sense and so that Defined coordinate system of the blade.
  • the cover sheet formed on the blade tip has one Flow control function by creating an undesirable flow around the Profile body tips prevented.
  • the shroud has one Stabilizing function, since the dimensioning of the shroud is done in such a way that cover bands of rotating blades adjacent in the circumferential direction during operation support each other and in this way vibrations and Reduce blade vibration.
  • a fin is formed radially on the outside of the shroud for reinforcement, which extends in the circumferential direction along the shroud and supports it.
  • the cover band is thus designed as a T-beam.
  • the fin also has a sealing function because it has an axial flow of the shroud radially outside, especially when the fin in Installed state engages in a complementary sealing contour to for example to form a labyrinth seal.
  • the fin can consist of several Sections.
  • the fin has at least one Area of the shroud in which the profile body runs, one with the Cover band connected base section, a radial and / or in Circumferential direction adjoining the base section and a radial and / or circumferential direction to the transition section subsequent sealing section.
  • one axially measured wall thickness in the base section is significantly larger than in Seal portion. Accordingly, in the transition section from Base section to the sealing section the wall thickness.
  • the fin When casting the blade, the fin is shaped by feeding, i.e. the liquid alloy is not on the fin, but on another suitable place in the mold, so that the fin forming Molding area from the adjoining areas of the mold with liquid Alloy is fed or supplied. Because the alloy solidifies shrinks, must be avoided to avoid casting errors, e.g. porous structure or Pores, liquid alloy flows in during the solidification process can. This occurs in the area of the base section of the fin Problems because the base section is a relative due to its larger wall thickness has a large volume. This means that the base section on the one hand cools down relatively slowly and on the other hand cools down relatively much liquid Alloy needed to avoid shape changes.
  • the invention seeks to remedy this.
  • the invention as set out in the claims is concerned with the problem for a blade type mentioned initially to provide an improved embodiment, the in particular, the occurrence of casting defects during manufacture is reduced.
  • the invention is based on the general idea, in the basic section of Fin at least at a selected point to reduce the wall thickness. This is achieved according to the invention by at least one recess that already is molded on the outside of the base portion when casting the blade.
  • the proposed design reduces the volume of the base section, thereby on the one hand, this can solidify faster when casting and on the other hand when A lower amount of liquid alloy needed to solidify the to maintain the desired shape.
  • the number recesses of this type can enable the fin to perform its function with reduced mass and / or ensure with areas of reduced wall thickness with sufficient certainty.
  • At least two recesses can be provided, that with respect to a circumferentially and radially extending plane are arranged opposite each other. In this way, the Reduction in wall thickness essentially symmetrical, which for the Manufacture of the blade and for the strength of the fin is advantageous.
  • one between the opposite Recesses remaining wall section substantially the same wall thickness have as the sealing portion of the fin.
  • the Solidification in the sealing area and in this wall section essentially synchronous, which simplifies the manufacture of the blade.
  • a moving blade 1 according to the invention a turbomachine, in particular a turbine or a compressor Profile body 2, which is aerodynamically shaped and flows around in operation.
  • Fig. 2 is a tip profile formed at the tip of the profile body 2 by a dashed line shown and labeled 3.
  • One at the radially inside lying foot of the profile body present foot profile is designated 4. How emerges from the profile course along the profile body 2, this is wound.
  • the radial direction is in FIG. 1 by an arrow 7 symbolizes.
  • the projecting regions of the cover tape 5 are 9 and 10 in FIG. 2 denotes and serve in the operation of the blade 1 for flow guidance, by hindering an undesired flow around the profile body 2.
  • these areas 9, 10 of the shroud 5 are dimensioned such that that they operate with corresponding areas 9, 10 in the operation of the rotor blade 1 Adjacent blades 1 for stabilizing the blades 1 interact.
  • the cover bands 5 Adjacent blades 1 on the protruding in the circumferential direction Areas 9, 10 next to one another, for which purpose corresponding contact surfaces 11 are formed on the areas 9, 10. This will on the one hand limited additional torsion of the profile body 2 in operation. on the other hand the mutual support dampens the formation of vibrations or increases their frequency.
  • the cover tape 5 is in operation in its cantilevered areas 9,10 not deformed in an inadmissible manner, is a fin radially outside on the shroud 5 12 molded.
  • This fin 12 extends in the circumferential direction 6 along the Cover tape 5, centered on the profile body 2 over the entire extent of the Shroud 5, also in the projecting areas 9, 10.
  • a T-beam profile is formed in the region of the fin 12 on the shroud 5, the can be seen in Fig. 1.
  • the fin 12 thus results in an intense Stiffening of the cantilevered areas 9, 10, as a result of which the cover tape 5 is a receives sufficient stability.
  • the fin 12 has one in FIG curly bracket marked area 13 in which the profile body 2 the cover tape 5 connects, a base section 14, which in the cover tape 5th transforms.
  • This base section 14 closes according to FIG. 1 in the radial direction 7 and, according to FIG. 2, a transition section 15 in the circumferential direction 6.
  • On this transition section 15 closes again according to FIG. 1 in the radial direction 7 and, according to FIG. 2, a sealing section 16 in the circumferential direction 6.
  • the fin 12 realizes its sealing function by they flow radially around the shroud 5 in the axial direction on the outside.
  • Indentation 17 is formed, which is the wall thickness of the base section 14 locally reduced.
  • the two recesses 17 are there with respect to one another in the circumferential direction 6 and in the radial direction 7 extending unspecified plane of the fin 12 each other arranged opposite each other.
  • the depressions 17 are each designed so that they have an opening cross section lying parallel to the plane of the fin 12 have, which is indicated in the figures by an arrow 20 and in axial direction 8 with respect to the fin 12 extended outwards.
  • the depressions 17 can be frustoconical. This geometric shape of the depressions 17 serves to optimize the Stress distribution in the fin 12 during operation and facilitates demolding of the model.
  • Each of the depressions 17 has a flat bottom 18. These floors 18 delimit a wall section 19 which is formed by molding the recesses 17 remains and has a smaller wall thickness than the rest of the area Base section 14 or as the transition region 15 Bottoms 18 of the depressions 17 run essentially parallel to Sealing section 16 of the fin 12, that is to say essentially parallel to the radial one Direction 7 and parallel to the circumferential direction 6.
  • the embodiment shows the wall thickness of the base section 14 in the region of the Wells 17, so reduced in the wall section 19 to the extent that essentially corresponds to the wall thickness of the sealing section 16.
  • the same Wall thicknesses are indicated in FIGS. 1 and 2 by dimension arrows and labeled D.
  • the two depressions 17 are expediently designed to be symmetrical to such an extent that that the remaining between the recesses 17 wall portion 19 with the Sealing section 16 of the fin 12 according to FIG. 1 in the radial direction 7 and 2 aligned in the circumferential direction 6. This measure also leads to a Optimization with regard to the stress distribution in the fin 12 and its Resilience.
  • the one when casting the blade 1, the fin 12 in the base section 14 can cool down faster and less during the solidification process flowing melt needed to avoid shrinking.
  • the formation of porous structures can be reduced or avoided.
  • the Strength and the service life of the blade 1 are thus increased.
  • the weight of the fin 12 can be reduced by this measure, so as to reduce the load on the blade 1 during operation.
  • the positioning and the geometric shape as well as the number of Wells 17 are appropriately chosen so that for Stiffening function and sealing function of the fin 12 on the one hand and the Manufacture and durability of the blade 1 on the other hand Optimal results.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Es wird eine einstückig gegossene Laufschaufel (1) für eine Turbomaschine, insbesondere Turbine oder Verdichter vorgeschlagen, die einen aerodynamisch geformten Profilkörper (2) umfasst, der ein Deckband (5) aufweist. Das Deckband (5) kragt in Umfangsrichtung (6) über den Profilkörper (2) aus und weist eine Finne (12) auf. Die Finne (12) besitzt einen Basisabschnitt (14), einen Übergangsabschnitt (15) und einen Dichtungsabschnitt (16). Eine axial gemessene Wanddicke nimmt im Übergangsabschnitt (15) vom Basisabschnitt (14) zum Dichtungsabschnitt (16) ab.
Zur Vermeidung einer porösen Struktur im Basisabschnitt (14) sind an der Außenseite des Basisabschnitts (14) zwei Vertiefungen (17) eingeformt, welche die Wanddicke des Basisabschnitts (14) reduzieren.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine einstückig gegossene Laufschaufel für eine Turbomaschine, insbesondere für eine Turbine oder für einen Verdichter.
Stand der Technik
Eine derartige Laufschaufel besitzt üblicherweise einen aerodynamisch geformten Profilkörper, der an seinem radial außen liegenden Ende ein angeformtes Deckband aufweist, das in Umfangsrichtung über den Profilkörper auskragt. In der vorliegenden Patentanmeldung beziehen sich die Bezeichnungen "radial", "axial" und "Umfangsrichtung" auf den Einbauzustand der Laufschaufel, wobei die Rotationsachse eines Rotors, an dem die Laufschaufel befestigt ist, in diesem Sinne axial verläuft und so das Koordinatensystem der Laufschaufel definiert.
Das an der Laufschaufelspitze ausgebildete Deckblatt hat einerseits eine Strömungsleitfunktion, indem es eine unerwünschte Umströmung der Profilkörperspitzen verhindert. Andererseits besitzt das Deckband eine Stabilisierungsfunktion, da die Dimensionierung des Deckbands so erfolgt, dass sich im Betrieb Deckbänder von in Umfangsrichtung benachbarten Laufschaufeln gegenseitig aneinander abstützen und auf diese Weise Schwingungen und Vibrationen der Laufschaufeln reduzieren.
Damit sich das Deckband in seinen in Umfangsrichtung auskragenden Abschnitten im Betrieb der Laufschaufel nicht in unerwünschter Weise durchbiegt, ist am Deckband radial außen eine Finne zur Verstärkung angeformt, die sich in Umfangsrichtung entlang des Deckbands erstreckt und dieses stützt. Im Bereich der Finne ist das Deckband dadurch quasi als T-Träger ausgebildet.
Die Finne hat zusätzlich eine Dichtungsfunktion, da sie eine axiale Umströmung des Deckbands radial außen behindert, insbesondere dann, wenn die Finne im Einbauzustand in eine komplementäre Dichtungskontur eingreift, um beispielsweise eine Labyrinthdichtung auszubilden.
Da im Betrieb der Laufschaufel relativ große Fliehkräfte auftreten, wird versucht, das Deckband und die Finne möglichst leicht, d.h. mit relativ kleinen Wanddicken auszubilden. Dementsprechend kann eine solche Finne aus mehreren Abschnitten aufgebaut sein. Insbesondere weist die Finne zumindest in einem Bereich des Deckbands, in dem der Profilkörper verläuft, einen mit dem Deckband verbundenen Basisabschnitt, einen radial und/oder in Umfangsrichtung an den Basisabschnitt anschließenden Übergangsabschnitt sowie einen radial und/oder in Umfangsrichtung an den Übergangsabschnitt anschließenden Dichtungsabschnitt auf. Um eine hinreichende Festigkeit und Formstabilität für die Finne und das Deckband gewährleisten zu können, ist eine axial gemessene Wanddicke im Basisabschnitt deutlich größer als im Dichtungsabschnitt. Dementsprechend nimmt im Übergangsabschnitt vom Basisabschnitt zum Dichtungsabschnitt die Wanddicke ab.
Beim Gießen der Laufschaufel wird die Finne durch Anspeisen ausgeformt, d.h. die flüssige Legierung wird nicht an der Finne, sondern an einer anderen geeigneten Stelle in die Gußform eingefüllt, so dass der die Finne ausbildende Formbereich aus den daran anschließenden Bereichen der Form mit flüssiger Legierung gespiesen oder versorgt wird. Da die Legierung beim Erstarren schrumpft, muß zur Vermeidung von Gußfehlern, z.B. poröse Struktur oder Poren, während des Erstarrungsvorgangs flüssige Legierung nachfließen können. Im Bereich des Basisabschnitts der Finne kommt es dabei zu Problemen, da der Basisabschnitt durch seine größere Wanddicke ein relativ großes Volumen besitzt. Dies hat zur Folge, dass der Basisabschnitt einerseits relativ langsam abkühlt und andererseits beim Abkühlen relativ viel flüssige Legierung benötigt, um Formänderungen zu vermeiden. Da aber die an die Finne angrenzenden Abschnitte der Laufschaufel, also Deckband und indirekt der Profilkörper, in der Regel kleinere Wanddicken besitzen als der Basisabschnitt, können diese dünneren Wandabschnitte in der Regel vor dem Basisabschnitt der Finne erstarren, wodurch eine weitere Materialeinspeisung in den erstarrenden Basisabschnitt behindert ist. Dementsprechend kommt es bei der Herstellung einer derartigen Laufschaufel relativ häufig zu Gußfehlern im Bereich des Basisabschnitts der Finne. Um dem Rechnung zu tragen, müssen die speisenden Abschnitte entsprechend größer dimensioniert werden, wodurch sich die Masse der Schaufelspitze erhöht, mit der Folge, dass die Laufschaufel im Betrieb höheren Belastungen ausgesetzt ist.
Darstellung der Erfindung
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Laufschaufel der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die insbesondere das Auftreten von Gießfehlern bei der Herstellung reduziert.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, im Basisabschnitt der Finne wenigstens an einer ausgewählten Stelle die Wanddicke zu reduzieren. Erreicht wird dies erfindungsgemäß durch wenigstens eine Vertiefung, die bereits beim Gießen der Laufschaufel außen am Basisabschnitt eingeformt wird. Die vorgeschlagene Bauweise reduziert das Volumen des Basisabschnitts, wodurch dieser beim Gießen einerseits schneller erstarren kann und andererseits beim Erstarren eine geringere Nachspeisung an flüssiger Legierung benötigt, um die gewünschte Form beizuhalten.
Durch eine Optimierung der Form und Position sowie gegebenenfalls der Anzahl derartiger Vertiefungen kann die Finne ihre Tragfunktion bei reduzierter Masse und/oder mit Bereichen reduzierter Wanddicke hinreichend sicher gewährleisten.
Dementsprechend reduziert sich die Gefahr von Gußfehlern im Bereich des Basisabschnitts der Finne.
Bei einer Weiterbildung können wenigstens zwei Vertiefungen vorgesehen sein, die bezüglich einer sich in Umfangsrichtung und radial erstreckenden Ebene einander gegenüberliegend angeordnet sind. Auf diese Weise erfolgt die Reduzierung der Wanddicke im wesentlichen symmetrisch, was für die Herstellbarkeit der Schaufel sowie für die Festigkeit der Finne von Vorteil ist.
Entsprechend einer Weiterbildung kann ein zwischen den gegenüberliegenden Vertiefungen verbleibender Wandabschnitt im wesentlichen dieselbe Wanddicke aufweisen wie der Dichtungsabschnitt der Finne. Auf diese Weise erfolgt die Erstarrung im Dichtbereich und in diesem Wandabschnitt im wesentlichen synchron, was die Herstellung der Schaufel vereinfacht.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche oder ähnliche Bauteile beziehen. Es zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1
einen axialen Schnitt durch eine Laufschaufel nach der Erfindung im Bereich einer Finne entsprechend den Schnittlinien I in Fig. 2,
Fig. 2
einen Schnitt in Umfangsrichtung durch die Finne entsprechend den Schnittlinien II in Fig. 1.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Entsprechend den Fig. 1 und 2 besitzt eine erfindungsgemäße Laufschaufel 1 einer Turbomaschine, insbesondere einer Turbine oder eines Verdichters, einen Profilkörper 2, der aerodynamisch geformt und im Betrieb umströmt ist. In Fig. 2 ist ein an der Spitze des Profilkörpers 2 ausgebildete Spitzenprofil durch eine unterbrochene Linie dargestellt und mit 3 bezeichnet. Ein am radial innen liegenden Fuß des Profilkörpers vorliegende Fußprofil ist mit 4 bezeichnet. Wie aus dem Profilverlauf entlang des Profilkörpers 2 hervorgeht, ist dieser verwunden. Die radiale Richtung ist dabei in Fig. 1 durch einen Pfeil 7 symbolisiert.
Am Profilkörper 2 ist an seinem radial außen liegenden Ende ein Deckband 5 angeformt, das einerseits das Spitzenprofil 3 vollständig abdeckt und andererseits etwa mittig zum Profilkörper 2 in Umfangsrichtung über den Profilkörper 2 auskragt. Die Umfangsrichtung ist dabei in Fig. 2 durch einen Pfeil 6 symbolisiert. Zur Vervollständigung des Bezugssystems ist in den Fig. 1 und 2 zusätzlich die axiale Richtung durch einen Pfeil 8 dargestellt.
Die auskragenden Bereiche des Deckbands 5 sind in Fig. 2 mit 9 und 10 bezeichnet und dienen im Betrieb der Laufschaufel 1 zur Strömungsführung, indem sie eine unerwünschte Spitzenumströmung des Profilkörpers 2 behindern. Darüber hinaus sind diese Bereiche 9,10 des Deckbands 5 so dimensioniert, dass sie im Betrieb der Laufschaufel 1 mit korrespondierenden Bereichen 9,10 benachbarter Laufschaufeln 1 zur Stabilisierung der Laufschaufeln 1 zusammenwirken. Spätestens im Betrieb der Laufschaufeln 1, also bei rotierendem Turbinenrotor oder Verdichterrotor, kommen die Deckbänder 5 benachbarter Laufschaufeln 1 an dem in Umfangsrichtung abstehenden Bereichen 9,10 aneinander zur Anlage, wozu entsprechende Anlageflächen 11 an den Bereichen 9,10 ausgebildet sind. Hierdurch wird einerseits eine zusätzliche Verwindung des Profilkörpers 2 im Betrieb begrenzt. Andererseits dämpft die gegenseitige Abstützung die Ausbildung von Schwingungen bzw. erhöht deren Frequenz.
Damit sich das Deckband 5 im Betrieb in seinen auskragenden Bereichen 9,10 nicht in unzulässiger Weise verformt, ist radial außen am Deckband 5 eine Finne 12 angeformt. Diese Finne 12 erstreckt sich in Umfangsrichtung 6 entlang des Deckbands 5, mittig zum Profilkörper 2 über die gesamte Erstreckung des Deckbands 5, also auch in den auskragenden Bereichen 9,10. Auf diese Weise wird im Bereich der Finne 12 am Deckband 5 ein T-Träger-Profil ausgebildet, das in Fig. 1 erkennbar ist. Durch die Finne 12 ergibt sich somit eine intensive Versteifung der auskragenden Bereiche 9,10, wodurch das Deckband 5 eine hinreichende Stabilität erhält. Die Finne 12 besitzt in einem in Fig. 2 durch eine geschweifte Klammer gekennzeichneten Bereich 13, in dem der Profilkörper 2 an das Deckband 5 anschließt, einen Basisabschnitt 14, der in das Deckband 5 übergeht. An diesen Basisabschnitt 14 schließt gemäß Fig. 1 in radialer Richtung 7 und gemäß Fig. 2 in Umfangsrichtung 6 ein Übergangsabschnitt 15 an. An diesen Übergangsabschnitt 15 schließt wieder gemäß Fig. 1 in radialer Richtung 7 und gemäß Fig. 2 in Umfangsrichtung 6 ein Dichtungsabschnitt 16 an. Mit Hilfe dieses Dichtungsabschnitts 16 realisiert die Finne 12 ihre Dichtfunktion, indem sie eine Umströmung des Deckbands 5 in axialer Richtung an dessen radial außen liegender Seite behindert.
Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, nimmt eine in axialer Richtung 8 gemessene Wanddicke der Finne 12 im Übergangsabschnitt 15 vom Basisabschnitt 14 zum Dichtungsabschnitt 16 ab. Durch diese Bauweise besitzt die Finne 12 im Bereich des Übergangsabschnitts 15 sowie des Basisabschnitts 14 eine erhöhte Festigkeit, um die erforderliche Steifigkeit des Deckbands 5 gewährleisten zu können.
Erfindungsgemäß ist nun außen am Basisabschnitt 14 wenigstens eine Vertiefung 17 eingeformt, welche die Wanddicke des Basisabschnitts 14 lokal reduziert. Bei der hier gezeigten bevorzugten Ausführungsform sind zwei derartige Vertiefungen 17 ausgebildet. Die beiden Vertiefungen 17 sind dabei bezüglich einer sich in Umfangsrichtung 6 und in radialer Richtung 7 erstreckenden nicht näher bezeichneten Ebene der Finne 12 einander gegenüberliegend angeordnet. Die Vertiefungen 17 sind jeweils so ausgebildet, dass sie einen parallel zur Ebene der Finne 12 liegenden Öffnungsquerschnitt aufweisen, der in den Figuren durch einen Pfeil 20 angedeutet ist und sich in axialer Richtung 8 bezüglich der Finne 12 nach außen hin erweitert. Insbesondere können die Vertiefungen 17 kegelstumpfförmig ausgebildet sein. Diese geometrische Formgebung der Vertiefungen 17 dient zur Optimierung der Spannungsverteilung in der Finne 12 im Betrieb und erleichtert das Entformen des Models.
Jede der Vertiefungen 17 besitzt einen ebenen Boden 18. Diese Böden 18 begrenzen einen Wandabschnitt 19, der durch das Einformen der Vertiefungen 17 verbleibt und eine kleinere Wanddicke aufweist als der übrige Bereich des Basisabschnitts 14 bzw. als der Übergangsbereich 15. Zweckmäßig verlaufen die Böden 18 der Vertiefungen 17 verlaufen im wesentlichen parallel zum Dichtungsabschnitt 16 der Finne 12, also im wesentlichen parallel zur radialen Richtung 7 sowie parallel zur Umfangsrichtung 6. Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist die Wanddicke des Basisabschnitts 14 im Bereich der Vertiefungen 17, also im Wandabschnitt 19 so weit reduziert, dass sie im wesentlichen der Wanddicke des Dichtungsabschnitts 16 entspricht. Die gleichen Wanddicken sind in den Fig. 1 und 2 durch Bemaßungspfeile gekennzeichnet und mit D bezeichnet.
Zweckmäßig sind die beiden Vertiefungen 17 so weit symmetrisch ausgebildet, dass der zwischen den Vertiefungen 17 verbleibende Wandabschnitt 19 mit dem Dichtungsabschnitt 16 der Finne 12 gemäß Fig. 1 in radialer Richtung 7 und gemäß Fig. 2 in Umfangsrichtung 6 fluchtet. Auch diese Maßnahme führt zu einer Optimierung hinsichtlich der Spannungsverteilung in der Finne 12 und deren Belastbarkeit.
Von besonderer Bedeutung ist hierbei, dass die Laufschaufel 1 einschließlich der Vertiefungen 17 als einteiliges bzw. einstückiges Gußbauteil ausgebildet bzw. hergestellt ist. Durch die Berücksichtigung einer oder mehrerer derartiger Vertiefungen 17 in der für die Herstellung der Laufschaufel 1 verwendeten Gußform wird erreicht, dass der an sich massive Basisabschnitt 14 hinsichtlich seines auszugießenden Volumens reduziert ist. Dies hat zur Folge, dass zum einen beim Gießen der Laufschaufel 1 die Finne 12 im Basisabschnitt 14 schneller abkühlen kann und zum anderen beim Erstarrungsprozess weniger nachfließende Schmelze benötigt, um ein Einschrumpfen zu vermeiden. Dementsprechend kann bei der erfindungsgemäß ausgestalteten Laufschaufel 1 die Ausbildung poröser Strukturen reduziert bzw. vermieden werden. Die Festigkeit und die Lebensdauer der Laufschaufel 1 werden somit erhöht. Darüber hinaus kann durch diese Maßnahme das Gewicht der Finne 12 reduziert werden, um so die Belastung der Laufschaufel 1 im Betrieb zu reduzieren.
Die Positionierung und die geometrische Formgebung sowie die Anzahl der Vertiefungen 17 werden zweckmäßig so gewählt, dass sich für die Versteifungsfunktion und Dichtungsfunktion der Finne 12 einerseits und die Herstellbarkeit sowie Dauerhaltbarkeit der Laufschaufel 1 andererseits ein Optimum ergibt.
Bezugszeichenliste
1
Laufschaufel
2
Profilkörper
3
Spitzenprofil von 2
4
Fußprofil von 2
5
Deckband
6
Umfangsrichtung
7
radiale Richtung
8
axiale Richtung
9
auskragender Bereich von 5
10
auskragender Bereich von 5
11
Kontaktfläche
12
Finne
13
Bereich von 12
14
Basisabschnitt von 12
15
Übergangsabschnitt 12
16
Dichtungsabschnitt von 12
17
Vertiefung in 14
18
Boden von 17
19
Wandabschnitt

Claims (8)

  1. Einstückig gegossene Laufschaufel für eine Turbomaschine, insbesondere Turbine oder Verdichter,
    mit einem aerodynamisch geformten Profilkörper (2), der an seinem radial außen liegenden Ende ein angeformtes Deckband (5) aufweist, das in Umfangsrichtung (6) über den Profilkörper (2) auskragt und radial außen eine angeformte Finne (12) aufweist, die sich in Umfangsrichtung (6) entlang des Deckbands (5) erstreckt und die zumindest in einem Bereich (13) des Deckbands (5), in dem der Profilkörper (2) verläuft, einen mit dem Deckband (5) verbundenen Basisabschnitt (14), einen radial und/oder in Umfangsrichtung (6) an den Basisabschnitt (14) anschließenden Übergangsabschnitt (15) sowie einen radial und/oder in Umfangsrichtung (6) an den Übergangsabschnitt (15) anschließenden Dichtungsabschnitt (16) aufweist,
    wobei eine axial gemessene Wanddicke im Übergangsabschnitt (15) vom Basisabschnitt (14) zum Dichtungsabschnitt (16) abnimmt,
    wobei wenigstens eine die Wanddicke des Basisabschnitts (14) reduzierende Vertiefung (17) außen am Basisabschnitt (14) eingeformt ist.
  2. Laufschaufel nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Vertiefungen (17) vorgesehen sind, die bezüglich einer sich in Umfangsrichtung (6) und radial erstreckenden Ebene einander gegenüberliegend angeordnet sind.
  3. Laufschaufel nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen den gegenüberliegenden Vertiefungen (17) verbleibender Wandabschnitt (19) mit dem Dichtungsabschnitt (16) der Finne (12) fluchtet.
  4. Laufschaufel nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen den gegenüberliegenden Vertiefungen (17) verbleibender Wandabschnitt (19) im wesentlichen dieselbe Wanddicke (D) aufweist wie der Dichtungsabschnitt (16) der Finne (12).
  5. Laufschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Vertiefung (17) oder der Vertiefungen (17) die Wanddicke (D) des Basisabschnitts (14) im wesentlichen der Wanddicke (D) des Dichtungsabschnitts (16) entspricht.
  6. Laufschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (17) einen ebenen Boden (18) aufweist, der sich im wesentlichen parallel zum Dichtungsabschnitt (16) erstreckt.
  7. Laufschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (17) im wesentlichen kegelstumpfförmig ausgebildet ist.
  8. Laufschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (17) einen sich in axialer Richtung (8) nach außen hin erweiternden Öffnungsquerschnitt (20) aufweist, der parallel zu einer sich in Umfangsrichtung (6) und in radialer Richtung (7) erstreckenden Ebene der Finne (12) verläuft.
EP03100770A 2002-04-16 2003-03-25 Laufschaufel für eine Turbomaschine Expired - Lifetime EP1355043B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH6362002 2002-04-16
CH6362002 2002-04-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1355043A1 true EP1355043A1 (de) 2003-10-22
EP1355043B1 EP1355043B1 (de) 2006-07-26

Family

ID=28458275

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP03100770A Expired - Lifetime EP1355043B1 (de) 2002-04-16 2003-03-25 Laufschaufel für eine Turbomaschine

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6962484B2 (de)
EP (1) EP1355043B1 (de)
JP (1) JP2003314201A (de)
DE (1) DE50304325D1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008097287A3 (en) * 2006-12-15 2008-12-24 Siemens Energy Inc Aero-mixing of rotating blade structures

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7255531B2 (en) * 2003-12-17 2007-08-14 Watson Cogeneration Company Gas turbine tip shroud rails
JP2005214205A (ja) * 2004-01-31 2005-08-11 United Technol Corp <Utc> 回転機械用のロータブレード
DE102004025321A1 (de) * 2004-05-19 2005-12-08 Alstom Technology Ltd Strömungsmaschinenschaufel
JP5228311B2 (ja) * 2006-11-08 2013-07-03 株式会社Ｉｈｉ 圧縮機静翼
US8257035B2 (en) * 2007-12-05 2012-09-04 Siemens Energy, Inc. Turbine vane for a gas turbine engine
EP2385215A1 (de) * 2010-05-05 2011-11-09 Alstom Technology Ltd Leichte Deckband-Dichtrippe für eine Rotorschaufel
US9151166B2 (en) 2010-06-07 2015-10-06 Rolls-Royce North American Technologies, Inc. Composite gas turbine engine component
WO2014189875A1 (en) * 2013-05-21 2014-11-27 Siemens Energy, Inc. Turbine blade tip shroud
US9464530B2 (en) * 2014-02-20 2016-10-11 General Electric Company Turbine bucket and method for balancing a tip shroud of a turbine bucket
US9650914B2 (en) 2014-02-28 2017-05-16 Pratt & Whitney Canada Corp. Turbine blade for a gas turbine engine
EP2924240A1 (de) * 2014-03-25 2015-09-30 Siemens Aktiengesellschaft Turbinenlaufschaufel
US20180230819A1 (en) * 2017-02-14 2018-08-16 General Electric Company Turbine blade having tip shroud rail features
US10696906B2 (en) 2017-09-29 2020-06-30 Marathon Petroleum Company Lp Tower bottoms coke catching device
DE102018210513A1 (de) 2018-06-27 2020-01-02 MTU Aero Engines AG Rotor für eine Strömungsmaschine und Strömungsmaschine mit einem solchen Rotor
US12000720B2 (en) 2018-09-10 2024-06-04 Marathon Petroleum Company Lp Product inventory monitoring
US12031676B2 (en) 2019-03-25 2024-07-09 Marathon Petroleum Company Lp Insulation securement system and associated methods
US11975316B2 (en) 2019-05-09 2024-05-07 Marathon Petroleum Company Lp Methods and reforming systems for re-dispersing platinum on reforming catalyst
CA3212045A1 (en) 2019-05-30 2020-11-30 Marathon Petroleum Company Lp Methods and systems for minimizing nox and co emissions in natural draft heaters
JP2021110291A (ja) * 2020-01-10 2021-08-02 三菱重工業株式会社 動翼、及び軸流回転機械
CA3109606C (en) 2020-02-19 2022-12-06 Marathon Petroleum Company Lp Low sulfur fuel oil blends for paraffinic resid stability and associated methods
US12461022B2 (en) 2021-02-25 2025-11-04 Marathon Petroleum Company Lp Methods and assemblies for determining and using standardized spectral responses for calibration of spectroscopic analyzers
US11898109B2 (en) 2021-02-25 2024-02-13 Marathon Petroleum Company Lp Assemblies and methods for enhancing control of hydrotreating and fluid catalytic cracking (FCC) processes using spectroscopic analyzers
US11905468B2 (en) 2021-02-25 2024-02-20 Marathon Petroleum Company Lp Assemblies and methods for enhancing control of fluid catalytic cracking (FCC) processes using spectroscopic analyzers
US11702600B2 (en) 2021-02-25 2023-07-18 Marathon Petroleum Company Lp Assemblies and methods for enhancing fluid catalytic cracking (FCC) processes during the FCC process using spectroscopic analyzers
US12473500B2 (en) 2021-02-25 2025-11-18 Marathon Petroleum Company Lp Assemblies and methods for enhancing control of fluid catalytic cracking (FCC) processes using spectroscopic analyzers
US20250012744A1 (en) 2021-02-25 2025-01-09 Marathon Petroleum Company Lp Methods and assemblies for enhancing control of refining processes using spectroscopic analyzers
US11692141B2 (en) 2021-10-10 2023-07-04 Marathon Petroleum Company Lp Methods and systems for enhancing processing of hydrocarbons in a fluid catalytic cracking unit using a renewable additive
US11802257B2 (en) 2022-01-31 2023-10-31 Marathon Petroleum Company Lp Systems and methods for reducing rendered fats pour point
US12311305B2 (en) 2022-12-08 2025-05-27 Marathon Petroleum Company Lp Removable flue gas strainer and associated methods
US12306076B2 (en) 2023-05-12 2025-05-20 Marathon Petroleum Company Lp Systems, apparatuses, and methods for sample cylinder inspection, pressurization, and sample disposal
US12533615B2 (en) 2023-06-02 2026-01-27 Marathon Petroleum Company Lp Methods and systems for reducing contaminants in a feed stream
US12415962B2 (en) 2023-11-10 2025-09-16 Marathon Petroleum Company Lp Systems and methods for producing aviation fuel
US12599848B2 (en) 2024-06-03 2026-04-14 Marathon Petroleum Company Lp Systems, analyzers, controllers, and associated methods to enhance fluid separation for distillation operations

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11350902A (ja) * 1998-06-10 1999-12-21 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd タービンの動翼
US6241471B1 (en) * 1999-08-26 2001-06-05 General Electric Co. Turbine bucket tip shroud reinforcement
JP2001193405A (ja) * 2000-01-17 2001-07-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd シニング付チップシュラウド及びタービン設備

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3867060A (en) * 1973-09-27 1975-02-18 Gen Electric Shroud assembly
US4643645A (en) * 1984-07-30 1987-02-17 General Electric Company Stage for a steam turbine
JPH10266804A (ja) * 1997-03-26 1998-10-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd チップシュラウド翼キャビティ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11350902A (ja) * 1998-06-10 1999-12-21 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd タービンの動翼
US6241471B1 (en) * 1999-08-26 2001-06-05 General Electric Co. Turbine bucket tip shroud reinforcement
JP2001193405A (ja) * 2000-01-17 2001-07-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd シニング付チップシュラウド及びタービン設備

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 03 30 March 2000 (2000-03-30) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 24 11 May 2001 (2001-05-11) *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008097287A3 (en) * 2006-12-15 2008-12-24 Siemens Energy Inc Aero-mixing of rotating blade structures
US7753652B2 (en) 2006-12-15 2010-07-13 Siemens Energy, Inc. Aero-mixing of rotating blade structures

Also Published As

Publication number Publication date
US20030194322A1 (en) 2003-10-16
DE50304325D1 (de) 2006-09-07
JP2003314201A (ja) 2003-11-06
EP1355043B1 (de) 2006-07-26
US6962484B2 (en) 2005-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1355043A1 (de) Laufschaufel für eine Turbomaschine
EP2017433B1 (de) Gasturbinenschaufel mit modularem Aufbau
EP0972128B1 (de) Oberflächenstruktur für die wand eines strömungskanals oder einer turbinenschaufel
DE69901608T2 (de) Pelton turbinenlaufrad und peltonturbine mit einem solchen laufrad
EP2576996B1 (de) Abgasturbolader mit gleitlager zur verminderung von fluidwirbeln
DE3223164C2 (de) Turbomaschinenrotorbaugruppe und -laufschaufel
DE69502988T2 (de) Anordnung der Blaserschaufeln bei einem Gasturbinentriebwerk
DE2558048A1 (de) Einrichtung zum verschleissfesten abdecken der oberflaeche von schraubenfoermigen metallenen foerderschaufeln
EP1707745A2 (de) Laufschaufel für eine Strömungsmaschine sowie Strömungsmaschine
DE102007002326A1 (de) Turbinenschaufel- und Leitkranzkonstruktion
EP3536974B1 (de) Gasturbinenverdichter
EP3176370A1 (de) Leitschaufelcluster für eine strömungsmaschine
DE60118863T2 (de) Gaseinspritzsystem und Verfahren zur Herstellung eines solchen Systems
EP1081336B1 (de) Gebauter Leitkranz für eine Gasturbine
DE2444478A1 (de) Befestigungsanordnung fuer ein lager einer axialstroemungs-turbomaschine
EP1636473B1 (de) Kolben für einen verbrennungsmotor und giessverfahren zu dessen herstellung
EP2994615B1 (de) Rotor für eine thermische strömungsmaschine
EP3704386B1 (de) Generativ gefertigter zwischenkanal zur anordnung zwischen einem niederdruckverdichter und einem hochdruckverdichter, sowie entsprechendes fertigungsverfahren
EP3425172A1 (de) Dichtring für eine turbomaschine, turbomaschine mit einem solchen dichtring und verfahren zur herstellung eines solchen dichtrings
WO2016134699A1 (de) Radträger
EP3293369B1 (de) Verkleidungselement für ein turbinenzwischengehäuse
EP1747349A1 (de) STRÖMUNGSMASCHINENSCHAUFEL MIT EINEM DECKBAND UND GEWICHTSOéTIMIERTER DICHTLEISTE
EP3527789A1 (de) Lagerkammergehäuse für eine strömungsmaschine
DE602004012805T2 (de) Linearreibschweissverfahren von Schaufeln zu Integralrotorer und Schaufel mit einem Fuss, der einen reduzierten Flächesatz von weniger als 2 aufweist
EP1355041B1 (de) Turbinenschaufel

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PT SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: ALSTOM TECHNOLOGY LTD

17P Request for examination filed

Effective date: 20040410

AKX Designation fees paid

Designated state(s): DE GB

17Q First examination report despatched

Effective date: 20040820

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: BRANDL, HERBERT

Inventor name: HOFFS, ALEXANDER

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): DE GB

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REF Corresponds to:

Ref document number: 50304325

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20060907

Kind code of ref document: P

GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

Effective date: 20060923

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20070427

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20110221

Year of fee payment: 9

Ref country code: DE

Payment date: 20110331

Year of fee payment: 9

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20120325

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R119

Ref document number: 50304325

Country of ref document: DE

Effective date: 20121002

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20120325

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20121002