EP1557534A1 - Turbine blade and gas turbine with such a turbine blade - Google Patents
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- EP1557534A1 EP1557534A1 EP04001107A EP04001107A EP1557534A1 EP 1557534 A1 EP1557534 A1 EP 1557534A1 EP 04001107 A EP04001107 A EP 04001107A EP 04001107 A EP04001107 A EP 04001107A EP 1557534 A1 EP1557534 A1 EP 1557534A1
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- turbine
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- sheet metal
- turbine blade
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Classifications
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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
- F01D5/12—Blades
- F01D5/22—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations
-
- 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
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/005—Sealing means between non relatively rotating elements
- F01D11/006—Sealing the gap between rotor blades or blades and rotor
- F01D11/008—Sealing the gap between rotor blades or blades and rotor by spacer elements between the blades, e.g. independent interblade platforms
-
- 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
- F05D2240/00—Components
- F05D2240/80—Platforms for stationary or moving blades
Definitions
- the invention relates to a turbine blade with a along a blade axis arranged airfoil and with a platform area located at the foot of the airfoil has a platform that is transverse to the blade axis extends.
- the invention further leads to a Gas turbine with one along an axis of the gas turbine itself extending flow channel with annular cross section for a working medium, a second behind a first along the axis arranged blade stage, wherein a blade stage a number of annularly arranged radially in Having the channel extending turbine blades.
- DE 2 628 807 A1 discloses an impingement cooling system for a Turbine blade of the type mentioned forth.
- the DE 2 628 807 A1 is for cooling the platform in front of the Hot gas side facing away from the platform, so behind the Platform, d. H. between a blade root and the platform, arranged a perforated wall element. Through the holes the wall element meets cooling air under relatively high pressure on the side facing away from the hot gas side of the platform, thereby An efficient impingement cooling is achieved.
- EP 1 073 827 B1 introduces a new way of construction of the platform portion of molded turbine blades.
- the platform area is a double platform of two each other formed opposite platform walls. Thereby is achieved that the flow channel and thus the Hot gas directly exposed, the flow channel limiting Platform wall can be made thin.
- the limiting the flow channel Platform wall is essentially for the sewer responsible for the hot gas.
- the opposite, from the Hot gas unimpaired platform wall takes over the recording the loads resulting from the blade. This separation of functions allows it, which limits the flow channel Platform wall run so thin that the hot gas ducting is guaranteed without incurring significant burdens to catch.
- Desirable would be as simple as possible and at the same time easy to cool and sealed flow channel limitation a gas turbine.
- the invention begins, whose task it is to specify a turbine bucket with a platform that at the same time simply designed and also the geometrical-structural and cooling requirements in the Frame of a flow channel limitation of a gas turbine advantageous enough.
- the task is accomplished by the Invention solved with the turbine blade mentioned, in the present invention, the platform by a on the blade fitting spring-elastic sheet metal part is formed.
- the invention is based on the consideration that the use a non-supporting platform for the representation of the boundary a pressurized with hot gas flow channel a Gas turbine is basically suitable for the platform, and thus limiting the flow channel, as effective as possible to cool. Beyond that, the essential insight lies the invention in that it is possible, the platform to equip itself with an increased sealing effect, and while the platform is so thin-walled, that they by a fitting to the airfoil elastic Sheet metal part is formed.
- the platform fulfills as a hot gas acted upon Flow channel limiting part all requirements in terms of cooling and also a sealing element.
- the voltage applied to the blade leaf resilient sheet metal part is the platform as such sufficiently flexible to simultaneous relative movements of adjacent blades and other parts and still get the sealing effect. This eliminates the need for a special sealing element. This simplifies the design and cooling the flow channel boundary.
- this is resilient Sheet metal part provided as a non-supporting platform wall, which limits the hot gas loaded flow channel.
- a supporting platform wall as provided in EP 1 073 827 B1, which are arranged behind the elastic sheet metal part could be, according to the first variant of the invention largely omitted, since in this case a blade foot in Platform area as a special load bearing structure is provided.
- the platform so only from the on the blade adjacent resilient sheet metal part.
- the spring-elastic Sheet metal part in the idle state of the turbine blade loose a stop at the foot of the blade.
- the elastic Sheet metal part also be attached to the foot of the blade.
- a stop in the form of a groove or Be formed edge This allows a particularly reliable Installation of the resilient sheet metal part at the foot of the Airfoil.
- the platform by a first on a first stop on one side of the airfoil fitting elastic sheet metal part is formed and through a second at a second stop on the other side the resilient airfoil part of the blade is formed.
- At least one of elastic sheet metal parts, especially the first one, on one another stop is held.
- this can be formed further stop in the form of a support.
- a support by a between Shovel foot and foot of the blade formed integrally formed step be.
- the at least one resilient sheet metal part The support can advantageously engage behind or, in addition or alternatively, be attached to the stage.
- the invention also leads to the solution of the problem an initially mentioned gas turbine, wherein a blade stage a number of annularly arranged radially in the Flow channel extending turbine blades, wherein According to the invention, a turbine blade according to one of the above Art is executed.
- the turbine blade a blade.
- Such a blade is at one attached axially extending turbine rotor and turns during operation of the gas turbine with the turbine rotor.
- For rotary Operation of a turbine blade in the form of a blade on the turbine rotor is one through the rotation of the Foot of the blade in the direction of the blade acting centrifugal force generated. This sees the first training ago that the resilient sheet metal part by the centrifugal force pressed against a stop and thereby centrifugally mounted is.
- the elastic sheet metal part at rest of the blade loose on a Stop at the foot of the airfoil rests through the Centrifugal force ensures that the resilient sheet metal part is attached to the blade in the operating state.
- the elastic sheet metal part has the function of a Sealing element.
- the contact surface of the elastic sheet metal part on a stop at the foot of the Airfoil or on the other stop in the form of a Support as a sealing abutment for the sheet metal part.
- the turbine blade As a guide vane on a peripheral turbine housing intended.
- Cooling medium a pressure gradient from the foot of the airfoil ago generated in the direction of the airfoil. It sees the second development before that the resilient sheet metal part pressed by the pressure gradient against the stop and thereby is pressure-fastened.
- the pressure gradient is thus characterized creates that spring-elastic sheet metal part from behind with Coolant is applied and thereby against a stop pressed the above-explained type.
- the pressure drop is sufficiently large, so this not only passed for a pressure attachment of the resilient sheet metal part, but also in operation of the vane In the gas turbine, the resilient sheet metal part the function a sealing element has.
- the contact surfaces of the elastic Sheet metal part act on a stop explained above as sufficient sealing surfaces and abutments for the elastic Sheet metal part.
- FIG. 1 shows a gas turbine 1 with one extending along one Axis 3 extending flow channel 5 with annular cross-section for a working medium M.
- the flow channel 5 is a number of blade stages arranged.
- a second blade stage 13 behind a first Blade stage 11 is arranged.
- the vane stages 7, 9 have a number of annular at a peripheral Turbine housings 15 are arranged radially in the flow channel 5 extending vanes 21.
- a blade stage 11, 13 in this case has a number of annular on a axial turbine rotor 19 arranged radially in the Flow channel 5 extending blades 23.
- the flow a working medium M is in the form of a hot gas generated by a burner 17.
- a burner 17 According to the annular Cross section of the flow channel 5 is a number of such Burner 17 in a in the cross-sectional drawing of FIG 1 Not shown annulus disposed about the axis 3 around.
- a vane 21 and a blade 23 are in the 1 shows schematically.
- a vane 21 has a along a blade axis 25 arranged blade tip 27, an airfoil 29 and a platform section 31.
- Of the Platform region 31 has a transverse to the blade axis 25th extending platform 33 and a blade root 35.
- a blade 23 has one along a blade axis arranged blade tip 37, a blade 39 and a Platform area 41 on.
- the platform area 41 has a transverse to the blade axis 45 extending platform 43 and a blade foot 47 on.
- the peripheral boundary 49 is part of the peripheral turbine housing 15.
- the rotor-side boundary 51 is part of the operating state the gas turbine 1 rotating turbine rotor 19th
- FIG 2 shows a representative of a platform area 31, 41 a platform portion 61.
- the second shown in FIG Turbine blade 63 and first turbine blade 65 is here representative of a first vane 21 of a first Guide vane stage 7 and an axially arranged directly behind it second vane 21 of a second vane stage 9 shown.
- the second turbine blade 63 and the first Turbine blade 65 are also representative of one in the 1 shows first blade 23 of the first blade stage 11 and an axially directly behind arranged second Blade 23 of the second blade stage 13 shown.
- the turbine blades 63, 65 are but around vanes.
- the first turbine blade 65 has a subscribed in demolition Blade 67 on.
- the second turbine blade 63 has a drawn in demolition blade 69.
- a platform 71 formed, which is transverse to the Blade axis 73, 75 extends.
- the platform is 71 on the one hand by a shown in the first blade 65, the first resilient sheet metal part 77 formed and the other by a second spring-elastic shown in the second blade 63 Sheet metal part 79 formed.
- the first elastic Sheet metal part 77 is located on a first stop 81 on the one side of the airfoil 67, which side at the first turbine blade 65 is shown.
- the second elastic Sheet metal part 79 is located on a second stop 83 the other side of the airfoil 69, which side at the second turbine blade 63 is shown.
- the first stop 81 and the second stop 83 is in each case in Formed a groove in which in each case the first resilient Sheet metal part 77 and the second spring-elastic Sheet metal part 79 each with its on the blade 67 and am Airfoil 69 ends edge pierces.
- the first elastic Sheet metal part 77 is also at another Stop 85 of the first turbine blade 65 held. In the present embodiment, the first elastic Sheet metal part 77 attached to stop 85. Alternatively or in addition could the first spring-elastic sheet metal part also the other Engage stop 85 behind.
- the latter is the case for the second resilient sheet metal part 79 of the second turbine blade 63, which together with the first spring elastic Sheet metal part 77 on the further stop 85 of the first turbine blade 67 is held.
- the second spring elastic engages behind Sheet metal part 79 the further stop 85.
- the other Stop 85 is for holding the first resilient sheet metal part 77 and for holding the second resilient sheet metal part 79 formed in the form of a support and thus forms on its second resilient sheet metal part 79 facing Side a sealing surface, which serves as an abutment for the second elastic sheet metal part 79 is used.
- the platform 71 comes on its back 89 largely without a support structure or a bearing decking wall. Rather, it is up the rear side 89 a first cooling space 91 and a second cooling space 93 formed, which allow the platform 71 in the Area between the first turbine blade 65 and the second Turbine blade 63 to cool optimally. In this way can be an otherwise usually complicated to be designed Platform edge construction in connection with the other Stops 85 easier and without thermally hazardous area be designed.
- 93 is that from the foot of the airfoil 67, 69th outgoing support structure 95, 97 of the turbine blades 65, 63 optimized in shape to the blade root 35, 47 in FIG 1 continued.
- first turbine blade 65 and the second turbine blade 63 preferably in the form of a in 1 shown guide vane 21 or possibly also in the form of a rotor blade 23 shown in FIG 1, results the particular on the further stop 85 and the attacks 81, 83 provided sealing effect of the first elastic Sheet metal part 77 and the second spring-elastic Sheet metal part 79.
- 63 in the form of a blade 23 on a turbine rotor 19 becomes one by the rotation from the foot of the Airfoil 67, 69 in the direction 99 of the airfoil 67, 69 acting centrifugal force generated.
- the resilient sheet metal part 79 by means of a Sheet metal part 79 self-generated bias on further stop 85 sealingly applied. This allows the pressure gradient generated contact pressure to be increased.
- the platform 71 in the form of elastic sheet metal parts 77, 79 by the centrifugal force or by the pressure gradient against the further stop 85 and the first stop 81 as also pressed against the second stop 83.
- the resilient sheet metal parts 77, 79 of the platform 71st centrifugal force fastened or pressure-mounted and unfold simultaneously their sealing effect and separation effect between the H thoroughlygasbeetzmannten flow channel 5 and thedemediumbeaufschlagten Rear 89 of the platform 71.
- a gas turbine 1 as simple as possible, at a turbine blade 63, 65 with one along a Blade axis 73, 75 arranged blade 67, 69 and with a platform area 61 at the foot of the airfoil 67, 69 arranged a platform 71, which transversely extends to the blade axis 73, 75, suggested that the Platform 71 by a voltage applied to the blade 67, 69 resilient sheet metal part 77, 79 is formed.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Turbinenschaufel mit einem entlang einer Schaufelachse angeordneten Schaufelblatt und mit einem Plattformbereich, der am Fuße des Schaufelblattes angeordnet eine Plattform aufweist, die sich quer zur Schaufelachse erstreckt. Die Erfindung führt des Weiteren auf eine Gasturbine mit einem entlang einer Achse der Gasturbine sich erstreckenden Strömungskanal mit ringförmigem Querschnitt für ein Arbeitsmedium, einer zweiten hinter einer ersten entlang der Achse angeordneten Schaufelstufe, wobei eine Schaufelstufe eine Anzahl von ringförmig angeordneten, sich radial in den Kanal erstreckende Turbinenschaufeln aufweist.The invention relates to a turbine blade with a along a blade axis arranged airfoil and with a platform area located at the foot of the airfoil has a platform that is transverse to the blade axis extends. The invention further leads to a Gas turbine with one along an axis of the gas turbine itself extending flow channel with annular cross section for a working medium, a second behind a first along the axis arranged blade stage, wherein a blade stage a number of annularly arranged radially in Having the channel extending turbine blades.
Bei einer Gasturbine dieser Art treten im Strömungskanal nach Beaufschlagung mit Heißgas Temperaturen auf, die im Bereich zwischen 1000 °C und 1400 °C liegen können. Die Plattform der Turbinenschaufel bildet infolge der ringförmigen Anordnung einer Anzahl solcher Turbinenschaufeln in einer Schaufelstufe einen Teil des Strömungskanals für ein die Gasturbine durchströmendes Arbeitsfluid in Form von Heißgas, das auf diese Weise den axialen Turbinenrotor über die Turbinenschaufeln antreibt. Einer derart starken thermischen Beanspruchung der durch die Plattformen gebildeten Begrenzung des Strömungskanals wird dadurch begegnet, dass eine Plattform von hinten, also vom unterhalb der Plattform angeordneten Fuß einer Turbinenschaufel her, gekühlt wird. Dazu weist der Fuß und der Plattformbereich üblicherweise eine geeignete Kanalisation zur Beaufschlagung mit einem Kühlmedium auf.In a gas turbine of this kind occur in the flow channel Exposure to hot gas temperatures in the range between 1000 ° C and 1400 ° C can lie. The platform of Turbine blade forms as a result of the annular arrangement a number of such turbine blades in a blade stage a part of the flow channel for a gas turbine flowing through Working fluid in the form of hot gas that is on this Route the axial turbine rotor over the turbine blades drives. Such a strong thermal stress of formed by the platforms boundary of the flow channel is countered by having a platform from behind, that is, from the base of a turbine blade arranged below the platform ago, is cooled. For this purpose, the foot and the Platform area usually a suitable sewer for charging with a cooling medium.
Aus der DE 2 628 807 A1 geht ein Prallkühlsystem für eine Turbinenschaufel eingangs genannter Art hervor. In der DE 2 628 807 A1 ist zur Kühlung der Plattform vor der dem Heißgas abgewandten Seite der Plattform, also hinter der Plattform, d. h. zwischen einem Schaufelfuß und der Plattform, ein gelochtes Wandelement angeordnet. Durch die Löcher des Wandelements trifft Kühlluft unter relativ hohem Druck auf die vom Heißgas abgewandte Seite der Plattform, wodurch eine effiziente Prallkühlung erreicht wird.DE 2 628 807 A1 discloses an impingement cooling system for a Turbine blade of the type mentioned forth. In the DE 2 628 807 A1 is for cooling the platform in front of the Hot gas side facing away from the platform, so behind the Platform, d. H. between a blade root and the platform, arranged a perforated wall element. Through the holes the wall element meets cooling air under relatively high pressure on the side facing away from the hot gas side of the platform, thereby An efficient impingement cooling is achieved.
In der EP 1 073 827 B1 wird ein neuer Weg in der Konstruktion des Plattformbereichs gegossener Turbinenschaufeln offenbart. Der Plattformbereich ist als Doppelplattform aus zwei einander gegenüber liegenden Plattformwänden ausgebildet. Dadurch wird erreicht, dass die dem Strömungskanal und damit dem Heißgas unmittelbar ausgesetzte, den Strömungskanal begrenzende Plattformwand dünn ausgeführt werden kann. Mit der Ausführung in zwei Plattformwänden ergibt sich eine Funktionstrennung für die Plattformwände. Die den Strömungskanal begrenzende Plattformwand ist im Wesentlichen für die Kanalisation des Heißgases verantwortlich. Die gegenüberliegende, vom Heißgas nicht beaufschlagte Plattformwand übernimmt die Aufnahme der vom Schaufelblatt herrührenden Lasten. Diese Funktionstrennung ermöglicht es, die den Strömungskanal begrenzende Plattformwand so dünn auszuführen, dass die Heißgaskanalisierung gewährleistet ist, ohne dabei wesentliche Lasten abfangen zu müssen.EP 1 073 827 B1 introduces a new way of construction of the platform portion of molded turbine blades. The platform area is a double platform of two each other formed opposite platform walls. Thereby is achieved that the flow channel and thus the Hot gas directly exposed, the flow channel limiting Platform wall can be made thin. With the execution in two platform walls results in a separation of functions for the platform walls. The limiting the flow channel Platform wall is essentially for the sewer responsible for the hot gas. The opposite, from the Hot gas unimpaired platform wall takes over the recording the loads resulting from the blade. This separation of functions allows it, which limits the flow channel Platform wall run so thin that the hot gas ducting is guaranteed without incurring significant burdens to catch.
Bei der Ausführung einer Turbinenschaufel eingangs genannter Art sind in einer Teilfuge zwischen Plattformen aneinander grenzender Turbinenschaufeln der gleichen Schaufelstufe oder benachbarter Turbinenschaufeln von hintereinander angeordneten Schaufelstufen Dichtmaßnahmen notwendig, um ein ungewolltes und exzessives Ausströmen von Kühlmedium in den mit Heißgas beaufschlagten Strömungskanal zu verhindern. Die zur Abdichtung erforderlichen Maßnahmen können zu strukturell und kühlungstechnisch schwierigen Situationen an einer thermisch hochbelasteten Plattformwand führen und stellen ein erhöhtes Versagenspotential für eine Turbinenschaufel und damit für eine Gasturbine dar. In the execution of a turbine blade mentioned above Art are in a Teilfuge between platforms together bordering turbine blades of the same blade stage or adjacent turbine blades arranged one behind the other Shovel steps sealing measures necessary to an unwanted and excessive leakage of cooling medium into the hot gas to prevent acted upon flow channel. The seal necessary measures may be too structural and cooling technically difficult situations at a thermal highly loaded platform wall lead and provide an elevated Failure potential for a turbine blade and thus for a gas turbine.
Üblicherweise wird die Abdichtung solcher Teilfugen durch den Einbau besonderer Dichtelemente erzielt. Diese müssen jedoch einerseits flexibel genug sein, um gleichzeitige Relativbewegungen benachbarter Teile, insbesondere benachbarter Turbinenschaufeln und ihrer Plattformen zuzulassen und andererseits müssen sie dennoch eine Dichtwirkung erhalten. Der Einbau solcher Dichtelemente führt zu geometrisch und strukturell komplizierten Bauteilen. Als Folge davon sind besondere Kühlmaßnahmen notwendig, um schwer zugängliche Randbereiche einer Plattform ausreichend zu kühlen.Usually, the sealing of such parting joints by the Installation of special sealing elements achieved. These must however on the one hand flexible enough to simultaneous relative movements adjacent parts, in particular adjacent turbine blades and their platforms and on the other hand they still have to have a sealing effect. The installation such sealing elements leads to geometric and structural complicated components. As a result, are special Cooling measures necessary to hard to reach edges sufficiently cool a platform.
Wünschenswert wäre eine möglichst einfach ausgestaltete und gleichzeitig gut zu kühlende und abgedichtete Strömungskanalbegrenzung einer Gasturbine.Desirable would be as simple as possible and at the same time easy to cool and sealed flow channel limitation a gas turbine.
An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, eine Turbinenschaufel mit einer Plattform anzugeben, die gleichzeitig einfach ausgestaltet ist und auch den geometrisch-strukturellen und kühlungstechnischen Anforderungen im Rahmen einer Strömungskanalbegrenzung einer Gasturbine vorteilhaft genügt.At this point, the invention begins, whose task it is to specify a turbine bucket with a platform that at the same time simply designed and also the geometrical-structural and cooling requirements in the Frame of a flow channel limitation of a gas turbine advantageous enough.
Betreffend die Turbinenschaufel wird die Aufgabe durch die Erfindung mit der eingangs genannten Turbinenschaufel gelöst, bei der erfindungsgemäß die Plattform durch ein am Schaufelblatt anliegendes federelastisches Blechteil gebildet ist.Regarding the turbine blade, the task is accomplished by the Invention solved with the turbine blade mentioned, in the present invention, the platform by a on the blade fitting spring-elastic sheet metal part is formed.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass die Verwendung einer nicht-tragenden Plattform zur Darstellung der Begrenzung eines mit Heißgas beaufschlagten Strömungskanals einer Gasturbine grundsätzlich geeignet ist, die Plattform, und damit die Begrenzung des Strömungskanals, möglichst effektiv zu kühlen. Darüber hinausgehend liegt die wesentliche Erkenntnis der Erfindung darin, dass es möglich ist, die Plattform selbst mit einer erhöhten Dichtwirkung auszustatten, und zwar indem die Plattform derart dünnwandig ausgeführt wird, dass sie durch ein am Schaufelblatt anliegendes federelastisches Blechteil gebildet ist.The invention is based on the consideration that the use a non-supporting platform for the representation of the boundary a pressurized with hot gas flow channel a Gas turbine is basically suitable for the platform, and thus limiting the flow channel, as effective as possible to cool. Beyond that, the essential insight lies the invention in that it is possible, the platform to equip itself with an increased sealing effect, and while the platform is so thin-walled, that they by a fitting to the airfoil elastic Sheet metal part is formed.
Damit erfüllt nämlich die Plattform als ein den Heißgas beaufschlagten Strömungskanal begrenzendes Teil alle Anforderungen hinsichtlich der Kühlung und auch eines Dichtelements. Durch das am Schaufelblatt anliegende federelastische Blechteil ist die Plattform als solche nämlich ausreichend flexibel, um gleichzeitige Relativbewegungen benachbarter Schaufelblätter und anderer Teile zuzulassen und erhält dennoch die Dichtwirkung. Damit entfällt die Notwendigkeit für ein besonderes Dichtelement. Dies vereinfacht die Ausgestaltung und Kühlung der Strömungskanalbegrenzung.Thus, the platform fulfills as a hot gas acted upon Flow channel limiting part all requirements in terms of cooling and also a sealing element. By the voltage applied to the blade leaf resilient sheet metal part is the platform as such sufficiently flexible to simultaneous relative movements of adjacent blades and other parts and still get the sealing effect. This eliminates the need for a special sealing element. This simplifies the design and cooling the flow channel boundary.
Gemäß einer ersten Variante der Erfindung ist das federelastische Blechteil als eine nicht-tragende Plattformwand vorgesehen, die den heißgasbeaufschlagten Strömungskanal begrenzt. Eine wie in der EP 1 073 827 B1 vorgesehene tragende Plattformwand, die hinter dem federelastischen Blechteil angeordnet wäre, kann dabei gemäß der ersten Variante der Erfindung weitgehend entfallen, da in diesem Fall ein Schaufelfuß im Plattformbereich als eine besondere lasttragende Struktur vorgesehen ist. Bei dieser ersten Variante der Erfindung besteht die Plattform also ausschließlich aus dem am Schaufelblatt anliegenden federelastischen Blechteil.According to a first variant of the invention, this is resilient Sheet metal part provided as a non-supporting platform wall, which limits the hot gas loaded flow channel. A supporting platform wall as provided in EP 1 073 827 B1, which are arranged behind the elastic sheet metal part could be, according to the first variant of the invention largely omitted, since in this case a blade foot in Platform area as a special load bearing structure is provided. In this first variant of the invention is the platform so only from the on the blade adjacent resilient sheet metal part.
Gemäß einer zweiten Variante der Erfindung übernimmt das am Schaufelblatt anliegende federelastische Blechteil die Funktion einer ersten, das Schaufelblatt nicht-tragenden Plattformwand und die Plattform weist darüber hinaus eine zweite das Schaufelblatt tragende Plattformwand auf. Bei dieser zweiten Variante der Erfindung ist zwischen der ersten nicht-tragenden Plattformwand aus dem federelastischen Blechteil und der zweiten dicker ausgebildeten tragenden Plattformwand ein entsprechender Kühlraum zur Beaufschlagung mit einem Kühlmedium gebildet. According to a second variant of the invention, the on Airfoil fitting spring-elastic sheet metal part the function a first, the airfoil non-supporting platform wall and the platform also has a second one the airfoil bearing platform wall. At this second variant of the invention is between the first non-load-bearing Platform wall made of spring-elastic sheet metal part and the second thicker supporting platform wall a corresponding cooling space for admission with a Cooling medium formed.
Die Vorteile hinsichtlich Kühlung und Dichtwirkung des federelastischen Blechteils für die Plattform und damit der Strömungskanalbegrenzung bleiben sowohl bei der ersten als auch bei der zweiten Variante der Erfindung bestehen.The advantages with regard to cooling and sealing effect of the spring-elastic Sheet metal part for the platform and thus the flow channel boundary stay with both the first as well exist in the second variant of the invention.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, insbesondere die Plattform hinsichtlich obiger Aufgabe weiterzubilden.Advantageous developments of the invention are the subclaims to take and give in particular advantageous Options, in particular the platform in terms of further task.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung liegt das federelastische Blechteil im Ruhezustand der Turbinenschaufel lose an einem Anschlag am Fuße des Schaufelblattes an. In diesem Fall ergibt sich eine noch zu erläuternde ausreichende Befestigung des Blechteils aus der Bewegung bzw. strömungstechnischen Anbindung der Turbinenschaufel im Betriebszustand einer Gasturbine. Aus Praktikabilitätsgründen kann das federelastische Blechteil auch am Fuße des Schaufelblattes angefügt sein. Zweckmäßigerweise kann ein Anschlag in Form einer Nut oder Kante ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine besonders zuverlässige Anlage des federelastischen Blechteils am Fuße des Schaufelblattes.According to one embodiment of the invention, the spring-elastic Sheet metal part in the idle state of the turbine blade loose a stop at the foot of the blade. In this case results in a yet to be explained sufficient attachment of the sheet metal part from the movement or flow connection the turbine blade in the operating state of a gas turbine. For reasons of practicability, the elastic Sheet metal part also be attached to the foot of the blade. Conveniently, a stop in the form of a groove or Be formed edge. This allows a particularly reliable Installation of the resilient sheet metal part at the foot of the Airfoil.
Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Plattform durch ein erstes an einem ersten Anschlag auf der einen Seite des Schaufelblattes anliegendes federelastisches Blechteil gebildet ist und durch ein zweites an einem zweiten Anschlag auf der anderen Seite des Schaufelblattes anliegendes federelastisches Blechteil gebildet ist. Damit sind zweckmäßigerweise zwei federelastische Blechteile vorgesehen, welche die Plattform bilden, die sich damit beidseitig auf der einen und der anderen Seite des Schaufelblattes quer zur Schaufelachse erstreckt.According to a particularly preferred embodiment of the invention is provided that the platform by a first on a first stop on one side of the airfoil fitting elastic sheet metal part is formed and through a second at a second stop on the other side the resilient airfoil part of the blade is formed. This expediently two elastic Sheet metal parts provided, which form the platform, the thus on both sides on the one and the other side of the Airfoil extends transversely to the blade axis.
Im Rahmen einer bevorzugenden Weiterbildung der Erfindung hat es sich als zweckmäßig erwiesen, dass wenigstens eines der federelastischen Blechteile, insbesondere das erste, an einem weiteren Anschlag gehalten ist. Zweckmäßigerweise kann dieser weitere Anschlag in Form eines Auflagers gebildet sein. Beispielsweise kann ein solches Auflager durch eine zwischen Schaufelfuß und Fuß des Schaufelblattes angeformte Stufe gebildet sein. Das mindestens eine federelastische Blechteil kann das Auflager vorteilhaft hintergreifen oder, zusätzlich oder alternativ, an der Stufe angefügt sein.Within the scope of a preferred development of the invention it proved to be expedient that at least one of elastic sheet metal parts, especially the first one, on one another stop is held. Appropriately, this can be formed further stop in the form of a support. For example can such a support by a between Shovel foot and foot of the blade formed integrally formed step be. The at least one resilient sheet metal part The support can advantageously engage behind or, in addition or alternatively, be attached to the stage.
Die Erfindung führt zur Lösung der Aufgabe darüber hinaus auf eine eingangs genannte Gasturbine, wobei eine Schaufelstufe eine Anzahl von ringförmig angeordneten sich radial in den Strömungskanal erstreckende Turbinenschaufeln aufweist, wobei erfindungsgemäß eine Turbinenschaufel gemäß einer oben genannten Art ausgeführt ist.The invention also leads to the solution of the problem an initially mentioned gas turbine, wherein a blade stage a number of annularly arranged radially in the Flow channel extending turbine blades, wherein According to the invention, a turbine blade according to one of the above Art is executed.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Gasturbine sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, insbesondere die Strömungskanalbegrenzung und die Funktionsweise der Turbinenschaufel im Rahmen der Strömungskanalbegrenzung im Sinne obiger Aufgabe auszugestalten.Advantageous developments of the gas turbine are the other Subclaims refer and give in particular advantageous Options, in particular the flow channel limitation and the operation of the turbine blade in the frame the flow channel limitation in the sense of the above task.
Im Rahmen einer ersten Weiterbildung ist die Turbinenschaufel eine Laufschaufel. Eine solche Laufschaufel ist an einem sich axial erstreckenden Turbinenrotor befestigt und dreht sich bei Betrieb der Gasturbine mit dem Turbinenrotor. Bei rotatorischem Betrieb einer Turbinenschaufel in Form einer Laufschaufel an dem Turbinenrotor ist eine durch die Rotation vom Fuße des Schaufelblattes her in Richtung des Schaufelblattes wirkende Fliehkraft erzeugt. Dabei sieht die erste Weiterbildung vor, dass das federelastische Blechteil durch die Fliehkraft gegen einen Anschlag gedrückt und dadurch fliehkraftbefestigt ist. Also ist, selbst im Falle, dass das federelastische Blechteil im Ruhezustand der Laufschaufel lose an einem Anschlag am Fuße des Schaufelblattes anliegt, durch die Fliehkraft gewährleistet, dass das federelastische Blechteil im Betriebszustand an der Laufschaufel befestigt ist. Darüber hinaus wird durch die erläuterte Fliehkraftbefestigung auch eine ausreichende Dichtwirkung des federelastischen Blechteils erreicht. Bei Betrieb der Laufschaufel der Gasturbine hat das federelastische Blechteil also die Funktion eines Dichtelements. Dabei wirkt vorteilhaft die Anlagefläche des federelastischen Blechteils an einem Anschlag am Fuße des Schaufelblattes oder an dem weiteren Anschlag in Form eines Auflagers als dichtendes Widerlager für das Blechteil.In the context of a first development is the turbine blade a blade. Such a blade is at one attached axially extending turbine rotor and turns during operation of the gas turbine with the turbine rotor. For rotary Operation of a turbine blade in the form of a blade on the turbine rotor is one through the rotation of the Foot of the blade in the direction of the blade acting centrifugal force generated. This sees the first training ago that the resilient sheet metal part by the centrifugal force pressed against a stop and thereby centrifugally mounted is. So, even in the case, that's the elastic one Sheet metal part at rest of the blade loose on a Stop at the foot of the airfoil rests through the Centrifugal force ensures that the resilient sheet metal part is attached to the blade in the operating state. About that In addition, by the explained centrifugal fastening also a sufficient sealing effect of the resilient sheet metal part reached. When operating the blade of the gas turbine So the elastic sheet metal part has the function of a Sealing element. In this case, the contact surface of the elastic sheet metal part on a stop at the foot of the Airfoil or on the other stop in the form of a Support as a sealing abutment for the sheet metal part.
Gemäß einer zweiten Weiterbildung der Gasturbine ist die Turbinenschaufel als Leitschaufel an einem peripheren Turbinengehäuse vorgesehen. Bei Betrieb einer Turbinenschaufel in Form einer Leitschaufel an dem Turbinengehäuse ist durch ein Kühlmedium ein Druckgefälle vom Fuße des Schaufelblattes her in Richtung des Schaufelblattes erzeugt. Dabei sieht die zweite Weiterbildung vor, dass das federelastische Blechteil durch das Druckgefälle gegen den Anschlag gedrückt und dadurch druckbefestigt ist. Das Druckgefälle wird also dadurch erzeugt, dass das federelastische Blechteil von hinten mit Kühlmedium beaufschlagt wird und dadurch gegen einen Anschlag der oben erläuterten Art gedrückt wird. Für eine Leitschaufel ist das Druckgefälle ausreichend groß, so dass dies nicht nur für eine Druckbefestigung des federelastischen Blechteils gereicht, sondern darüber hinaus bei Betrieb der Leitschaufel in der Gasturbine das federelastische Blechteil die Funktion eines Dichtelements hat. Die Anlageflächen des federelastischen Blechteils wirken an einem oben erläuterten Anschlag als ausreichende Dichtflächen und Widerlager für das federelastische Blechteil.According to a second development of the gas turbine is the turbine blade as a guide vane on a peripheral turbine housing intended. When operating a turbine blade in Form of a vane on the turbine housing is through Cooling medium, a pressure gradient from the foot of the airfoil ago generated in the direction of the airfoil. It sees the second development before that the resilient sheet metal part pressed by the pressure gradient against the stop and thereby is pressure-fastened. The pressure gradient is thus characterized creates that spring-elastic sheet metal part from behind with Coolant is applied and thereby against a stop pressed the above-explained type. For a vane the pressure drop is sufficiently large, so this not only passed for a pressure attachment of the resilient sheet metal part, but also in operation of the vane In the gas turbine, the resilient sheet metal part the function a sealing element has. The contact surfaces of the elastic Sheet metal part act on a stop explained above as sufficient sealing surfaces and abutments for the elastic Sheet metal part.
Im Rahmen einer Ausgestaltung der Gasturbine erweist es sich als vorteilhaft, dass zwischen einer ersten Turbinenschaufel und einer benachbarten zweiten Turbinenschaufel der gleichen Schaufelstufe von einem ersten federelastischen Blechteil der ersten Turbinenschaufel und von einem zweiten federelastischen Blechteil der zweiten Turbinenschaufel eine Begrenzung des Strömungskanals gebildet ist, die durchgehend ist. Innerhalb einer Schaufelstufe wird auf diese Weise vorteilhaft eine durchgehende radiale Begrenzung des Strömungskanals gebildet.In the context of an embodiment of the gas turbine, it turns out as beneficial that between a first turbine blade and an adjacent second turbine blade of the same Shovel stage of a first spring-elastic sheet metal part of first turbine blade and a second spring-elastic Sheet metal part of the second turbine blade a limit the flow channel is formed, which is continuous. Within a blade stage is thus advantageously a formed by continuous radial boundary of the flow channel.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Gasturbine erweist es sich darüber hinaus als vorteilhaft, dass zwischen einer ersten Turbinenschaufel der ersten Schaufelstufe und einer axial direkt hinter der ersten Turbinenschaufel angeordneten zweiten Turbinenschaufel der zweiten Schaufelstufe von einem ersten federelastischen Blechteil der ersten Turbinenschaufel und von einem zweiten federelastischen Blechteil der zweiten Turbinenschaufel eine Begrenzung des Strömungskanals gebildet ist, die durchgehend ist. Auf diese Weise wird vorteilhaft eine durchgehende axiale Begrenzung des Strömungskanals gebildet. Vorteilhaft handelt es sich bei den Schaufelstufen um Leitschaufelstufen und bei den Turbinenschaufeln um Leitschaufeln.In the context of another embodiment of the gas turbine proves It is also advantageous that between a first turbine blade of the first blade stage and a arranged axially directly behind the first turbine blade second turbine blade of the second blade stage of a first spring-elastic sheet metal part of the first turbine blade and a second resilient sheet metal part of the second Turbine blade formed a boundary of the flow channel is that is continuous. This will be beneficial formed a continuous axial boundary of the flow channel. Advantageously, the blade stages are around Leitschaufelstufen and the turbine blades around vanes.
Wegen der oben erwähnten Arten einer durchgehenden Begrenzung entfallen nämlich die bei üblichen Begrenzungen eines Strömungskanals einer Gasturbine die sonst abzudichtenden Teilfugen. Die im Zusammenhang mit Dichtelementen auftretenden Probleme werden aufgrund der durchgehenden Begrenzung des Strömungskanals mit dem ersten und dem zweiten federelastischen Blechteil völlig beseitigt.Because of the above-mentioned types of continuous boundary namely accounts for the usual limitations of a flow channel a gas turbine the otherwise sealed part joints. The problems associated with sealing elements are due to the continuous boundary of the flow channel with the first and the second spring elastic Sheet metal part completely eliminated.
Dabei erweist es sich als zweckmäßig, dass ein erstes an einer ersten Turbinenschaufel angeordnetes federelastisches Blechteil und ein zweites an einer zweiten Turbinenschaufel angeordnetes federelastisches Blechteil gemeinsam an dem weiteren Anschlag der ersten Turbinenschaufel gehalten sind. Details sind im Zusammenhang mit der Zeichnung erläutert.It proves to be appropriate that a first on a first turbine blade arranged resilient Sheet metal part and a second on a second turbine blade arranged resilient sheet metal part together on the other Stop the first turbine blade are held. details are explained in connection with the drawing.
Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll das Ausführungsbeispiel nicht maßgeblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Im Einzelnen zeigt die Zeichnung in:
- FIG 1
- eine besonders bevorzugte Ausführungsform einer Gasturbine mit einem Strömungskanal und einer bevorzugten Ausführung der Leit- und Laufbeschaufelung in schematisierter Form in einer Querschnittsansicht;
- FIG 2
- einen Plattformbereich einer besonders bevorzugten Ausführungsform einer ersten Turbinenschaufel einer ersten Schaufelstufe und einer axial direkt hinter der ersten Turbinenschaufel angeordneten zweiten Turbinenschaufel einer zweiten Schaufelstufe in perspektivischer Ansicht.
- FIG. 1
- a particularly preferred embodiment of a gas turbine with a flow channel and a preferred embodiment of the guide and blading in schematic form in a cross-sectional view;
- FIG. 2
- a platform region of a particularly preferred embodiment of a first turbine blade of a first blade stage and a second turbine blade of a second blade stage arranged axially directly behind the first turbine blade in a perspective view.
FIG 1 zeigt eine Gasturbine 1 mit einem sich entlang einer
Achse 3 erstreckenden Strömungskanal 5 mit ringförmigem Querschnitt
für ein Arbeitsmedium M. In dem Strömungskanal 5 ist
eine Anzahl von Schaufelstufen angeordnet. Insbesondere ist
eine zweite Leitschaufelstufe 9 hinter einer ersten Leitschaufelstufe
7 entlang der Achse 3 angeordnet. Des Weiteren
ist eine zweite Laufschaufelstufe 13 hinter einer ersten
Laufschaufelstufe 11 angeordnet. Die Leitschaufelstufen 7, 9
weisen dabei eine Anzahl von ringförmig an einem peripheren
Turbinengehäuse 15 angeordneten sich radial in den Strömungskanal
5 erstreckende Leitschaufeln 21 auf. Eine Laufschaufelstufe
11, 13 weist dabei eine Anzahl von ringförmig an einem
axialen Turbinenrotor 19 angeordneten sich radial in den
Strömungskanal 5 erstreckende Laufschaufeln 23 auf. Die Strömung
eines Arbeitsmediums M wird dabei in Form eines Heißgases
von einem Brenner 17 erzeugt. Entsprechend dem ringförmigen
Querschnitt des Strömungskanals 5 ist eine Anzahl solcher
Brenner 17 in einem in der Querschnittzeichnung der FIG 1
nicht gezeigten Ringraum um die Achse 3 herum angeordnet. 1 shows a gas turbine 1 with one extending along one
Axis 3 extending
Eine Leitschaufel 21 und eine Laufschaufel 23 sind in der
FIG 1 schematisch gezeigt. Eine Leitschaufel 21 weist eine
entlang einer Schaufelachse 25 angeordnete Schaufelspitze 27,
ein Schaufelblatt 29 und einen Plattformbereich 31 auf. Der
Plattformbereich 31 weist eine sich quer zur Schaufelachse 25
erstreckende Plattform 33 und einen Schaufelfuß 35 auf.A
Eine Laufschaufel 23 weist eine entlang einer Schaufelachse
angeordnete Schaufelspitze 37, ein Schaufelblatt 39 und einen
Plattformbereich 41 auf. Der Plattformbereich 41 weist eine
sich quer zur Schaufelachse 45 erstreckende Plattform 43 und
einen Schaufelfuß 47 auf.A
Die Plattform 33 einer Leitschaufel 21 und die Plattform 43
einer Laufschaufel 23 bilden dabei jeweils einen Teil einer
Begrenzung 49, 51 des Strömungskanals 5 für das Arbeitsmedium
M, welches die Gasturbine 1 durchströmt. Die periphere Begrenzung
49 ist dabei Teil des peripheren Turbinengehäuses
15. Die rotorseitige Begrenzung 51 ist dabei Teil des im Betriebszustand
der Gasturbine 1 sich drehenden Turbinenrotors
19.The
Wie in der FIG 1 schematisch angedeutet und in der FIG 2 im
Detail gezeigt, ist dabei die Plattform 33 einer Leitschaufel
21 und die Plattform 43 einer Laufschaufel 23 durch ein am
Schaufelblatt 29, 39 anliegendes federelastisches Blechteil
gebildet.As indicated schematically in FIG. 1 and in FIG
Detail shown is the
Die FIG 2 zeigt stellvertretend für einen Plattformbereich
31, 41 einen Plattformbereich 61. Die in FIG 2 gezeigte zweite
Turbinenschaufel 63 und erste Turbinenschaufel 65 ist dabei
stellvertretend für eine erste Leitschaufel 21 einer ersten
Leitschaufelstufe 7 und einer axial direkt dahinter angeordneten
zweiten Leitschaufel 21 einer zweiten Leitschaufelstufe
9 gezeigt. Die zweite Turbinenschaufel 63 und die erste
Turbinenschaufel 65 sind auch stellvertretend für eine in der
FIG 1 gezeigte erste Laufschaufel 23 der ersten Laufschaufelstufe
11 und einer axial direkt dahinter angeordneten zweiten
Laufschaufel 23 der zweiten Laufschaufelstufe 13 gezeigt.
Vorzugsweise handelt es sich bei den Turbinenschaufeln 63, 65
aber um Leitschaufeln.FIG 2 shows a representative of a
Die erste Turbinenschaufel 65 weist dabei ein im Abbruch gezeichnetes
Schaufelblatt 67 auf. Die zweite Turbinenschaufel
63 weist ein im Abbruch gezeichnetes Schaufelblatt 69 auf.
Bei der ersten Turbinenschaufel 65 und der zweiten Turbinenschaufel
63 ist im Plattformbereich 61 am Fuße des Schaufelblattes
67, 69 eine Plattform 71 gebildet, die sich quer zur
Schaufelachse 73, 75 erstreckt. Dabei ist die Plattform 71
zum einen durch ein bei der ersten Schaufel 65 gezeigtes, erstes
federelastisches Blechteil 77 gebildet und zum anderen
durch ein bei der zweiten Schaufel 63 gezeigtes zweites federelastisches
Blechteil 79 gebildet. Das erste federelastische
Blechteil 77 liegt an einem ersten Anschlag 81 auf der
einen Seite des Schaufelblattes 67 an, welche Seite bei der
ersten Turbinenschaufel 65 gezeigt ist. Das zweite federelastische
Blechteil 79 liegt an einem zweiten Anschlag 83 auf
der anderen Seite des Schaufelblattes 69 an, welche Seite bei
der zweiten Turbinenschaufel 63 gezeigt ist. Der erste Anschlag
81 und der zweite Anschlag 83 ist dabei jeweils in
Form einer Nut ausgebildet, in welche jeweils das erste federelastische
Blechteil 77 und das zweite federelastische
Blechteil 79 jeweils mit seiner am Schaufelblatt 67 bzw. am
Schaufelblatt 69 endenden Kante einstößt. Das erste federelastische
Blechteil 77 ist darüber hinaus an einem weiteren
Anschlag 85 der ersten Turbinenschaufel 65 gehalten. Bei der
vorliegenden Ausführungsform ist das erste federelastische
Blechteil 77 am Anschlag 85 angefügt. Alternativ oder zusätzlich
könnte das erste federelastische Blechteil auch den weiteren
Anschlag 85 hintergreifen. Letzteres ist der Fall für
das zweite federelastische Blechteil 79 der zweiten Turbinenschaufel
63, das gemeinsam mit dem ersten federelastischen
Blechteil 77 an dem weiteren Anschlag 85 der ersten Turbinenschaufel
67 gehalten ist. Dazu hintergreift das zweite federelastische
Blechteil 79 den weiteren Anschlag 85. Der weitere
Anschlag 85 ist zum Halten des ersten federelastischen Blechteils
77 und zum Halten des zweiten federelastischen Blechteils
79 in Form eines Auflagers ausgebildet und bildet somit
auf seiner dem zweiten federelastischen Blechteil 79 zugewandten
Seite eine Dichtfläche, die als Widerlager für das
zweite federelastische Blechteil 79 dient.The
Auf die oben geschilderte Weise ist zwischen der ersten Turbinenschaufel
65 und der zweiten Turbinenschaufel 63 vom ersten
federelastischen Blechteil 77 der ersten Turbinenschaufel
65 und vom zweiten federelastischen Blechteil 79 der
zweiten Turbinenschaufel 63 eine Begrenzung 87 des Strömungskanals
5 gebildet, wobei die Begrenzung 87 durchgehend ist.
Auf diese Weise erlaubt die Verwendung einer dünnwandigen,
nicht-tragenden Plattform 71 zur Darstellung der Begrenzung
87 in Form eines ersten federelastischen Blechteils 77 und
eines zweiten federelastischen Blechteils 79 die gleichzeitige
Wirkung der federelastischen Blechteile 77, 79 als ein
Dichtelement. Ein Dichtelement dieser Art ist gleichzeitig
flexibel genug, um Relativbewegungen der benachbarten ersten
Turbinenschaufel 65 und zweiten Turbinenschaufel 63 zu erlauben
und hat dennoch eine ausreichende Dichtwirkung. Dadurch
wird ein Dichtelement eingespart, wie es bei bisher üblichen
Plattformen zur Abdichtung von Teilfugen notwendig gewesen
wäre. Potentiell gefährdete, strukturell und thermisch ungünstige
Aufnahmekonstruktionen eines solchen Dichtelements
werden damit vermieden.In the manner described above is between the
Bei der hier gezeigten Ausführungsform kommt die Plattform 71
auf ihrer Rückseite 89 weitgehend ohne eine Stützkonstruktion
oder eine tragende Plattformbewandung aus. Vielmehr ist auf
der Rückseite 89 ein erster Kühlraum 91 und ein zweiter Kühlraum
93 gebildet, die es erlauben, die Plattform 71 in dem
Bereich zwischen der ersten Turbinenschaufel 65 und der zweiten
Turbinenschaufel 63 optimal zu kühlen. Auf diese Weise
kann eine sonst üblicherweise kompliziert auszugestaltende
Plattformrandkonstruktion im Zusammenhang mit dem weiteren
Anschlag 85 einfacher und ohne thermisch gefährdeten Bereich
gestaltet werden. Zur Unterstützung der Kühlung in den Kühlräumen
91, 93 ist die vom Fuße des Schaufelblattes 67, 69
ausgehende Tragkonstruktion 95, 97 der Turbinenschaufeln 65,
63 gestaltoptimiert zum Schaufelfuß 35, 47 in der FIG 1 fortgesetzt.In the embodiment shown here, the
Je nach Betriebsweise der ersten Turbinenschaufel 65 und der
zweiten Turbinenschaufel 63, vorzugsweise in Form einer in
der FIG 1 gezeigten Leitschaufel 21 oder gegebenenfalls auch
in Form einer in der FIG 1 gezeigten Laufschaufel 23, ergibt
sich die insbesondere am weiteren Anschlag 85 und an den Anschlägen
81, 83 vorgesehene Dichtwirkung des ersten federelastischen
Blechteils 77 und des zweiten federelastischen
Blechteils 79. Bei rotatorischem Betrieb einer Turbinenschaufel
65, 63 in Form einer Laufschaufel 23 an einem Turbinenrotor
19 wird nämlich eine durch die Rotation vom Fuße des
Schaufelblattes 67, 69 in Richtung 99 des Schaufelblattes 67,
69 wirkende Fliehkraft erzeugt. Hinzu tritt auch ein Druckgefälle
wie bei einer Leitschaufel 21. Es ist auch denkbar,
dass das federelastische Blechteil 79 mittels einer durch das
Blechteil 79 selbst erzeugten Vorspannung am weiteren Anschlag
85 dichtend anliegt. Dadurch kann die vom Druckgefälle
erzeugte Anpresskraft verstärkt werden.Depending on the mode of operation of the
Bei Betrieb einer Turbinenschaufel 65, 63 in Form einer in
FIG 1 gezeigten Leitschaufel 21 an einem peripheren Turbinengehäuse
15 wird von der Rückseite 89 einer Plattform 71 her
durch ein Kühlmedium ein Druckgefälle vom Fuße des Schaufelblattes
67, 69 in Richtung 99 des Schaufelblattes 67, 69 erzeugt.
Die Richtung 99 sowohl einer oben genannten Fliehkraft
für eine Laufschaufel 23 als auch die Richtung 99 des Druckgefälles
für eine Leitschaufel 21 ist in FIG 2 durch einen
Pfeil kenntlich gemacht. Je nach Ausführung der Turbinenschaufel
67, 69 als Laufschaufel 23 oder Leitschaufel 21 wird
also die Plattform 71 in Form der federelastischen Blechteile
77, 79 durch die Fliehkraft bzw. durch das Druckgefälle gegen
den weiteren Anschlag 85 sowie den ersten Anschlag 81 als
auch gegen den zweiten Anschlag 83 gedrückt. Auf diese Weise
sind die federelastischen Blechteile 77, 79 der Plattform 71
fliehkraftbefestigt bzw. druckbefestigt und entfalten gleichzeitig
ihre Dichtwirkung und Trennungswirkung zwischen dem
heißgasbeaufschlagten Strömungskanal 5 und der kühlmediumbeaufschlagten
Rückseite 89 der Plattform 71.When operating a
Zusammenfassend wird, um eine Begrenzung 87 eines Strömungskanals
5 einer Gasturbine 1 möglichst einfach auszugestalten,
bei einer Turbinenschaufel 63, 65 mit einem entlang einer
Schaufelachse 73, 75 angeordnete Schaufelblatt 67, 69 und mit
einem Plattformbereich 61, der am Fuße des Schaufelblattes
67, 69 angeordnet eine Plattform 71 aufweist, die sich quer
zur Schaufelachse 73, 75 erstreckt, vorgeschlagen, dass die
Plattform 71 durch ein am Schaufelblatt 67, 69 anliegendes
federelastisches Blechteil 77, 79 gebildet ist. Dies führt
auch auf eine Gasturbine 1 mit einem sich entlang einer Achse
3 der Gasturbine 1 erstreckenden Strömungskanal 5 mit ringförmigem
Querschnitt für ein Arbeitsmedium M, einer zweiten
9, 13 hinter einer ersten 7, 11 entlang der Achse 3 angeordneten
Schaufelstufe wobei eine Schaufelstufe 7, 9, 11, 13
eine Anzahl von ringförmig angeordneten, sich radial in den
Kanal 5 erstreckende Turbinenschaufeln 63, 65 gemäß dem obigen
Konzept aufweist.In summary, around a
Claims (14)
dadurch gekennzeichnet, dass
die Plattform (71) durch ein am Schaufelblatt (67, 69) anliegendes federelastisches Blechteil (77, 79) gebildet ist.Turbine blade (63, 65) having an airfoil (67, 69) arranged along a blade axis (73, 75) and a platform (71) having a platform (71) arranged at the foot of the airfoil (67, 69), which extends transversely to the blade axis (73, 75),
characterized in that
the platform (71) is formed by a spring-elastic sheet-metal part (77, 79) lying against the blade (67, 69).
dadurch gekennzeichnet, dass
das federelastische Blechteil (77, 79) im Ruhezustand der Turbinenschaufel (63, 65) lose an einem Anschlag (81, 83) am Fuße des Schaufelblattes (67, 69) anliegt.Turbine blade (63, 65) according to claim 1,
characterized in that
the spring-elastic sheet metal part (77, 79) in the resting state of the turbine blade (63, 65) bears loosely against a stop (81, 83) at the foot of the airfoil (67, 69).
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Anschlag (81, 83) in Form einer Nut oder Kante ausgebildet ist.Turbine blade (63, 65) according to claim 1 or 2,
characterized in that
a stop (81, 83) in the form of a groove or edge is formed.
dadurch gekennzeichnet, dass
die Plattform (71) durch ein erstes an einem ersten Anschlag (81) auf der einen Seite des Schaufelblattes (67) anliegendes federelastisches Blechteil (77) gebildet ist und durch ein zweites an einem zweiten Anschlag (83) auf der anderen Seite des Schaufelblattes (69) anliegendes federelastisches Blechteil (79) gebildet ist.Turbine blade (63, 65) according to one of claims 1 to 3,
characterized in that
the platform (71) is formed by a first resilient sheet-metal part (77) resting against a first stop (81) on one side of the blade (67) and by a second at a second stop (83) on the other side of the blade ( 69) adjacent resilient sheet metal part (79) is formed.
dadurch gekennzeichnet, dass
ein erstes federelastisches Blechteil (77) darüber hinaus an einem weiteren Anschlag (85) gehalten ist. Turbine blade (63, 65) according to one of claims 1 to 4,
characterized in that
a first resilient sheet metal part (77) is also held on a further stop (85).
dadurch gekennzeichnet, dass
der weitere Anschlag (85) in Form eines Auflagers gebildet ist.Turbine blade (63, 65) according to one of claims 1 to 5,
characterized in that
the further stop (85) is formed in the form of a support.
dadurch gekennzeichnet, dass
der Plattformbereich (61) einen Schaufelfuß (35, 47) als eine lasttragende Struktur aufweist.Turbine blade (63, 65) according to one of claims 1 to 6,
characterized in that
the platform portion (61) has a blade root (35, 47) as a load-bearing structure.
dadurch gekennzeichnet, dass
bei rotatorischem Betrieb einer Turbinenschaufel (63, 65) in Form einer Laufschaufel (23) an einem axialen Turbinenrotor (19), eine durch die Rotation eine vom Fuße des Schaufelblattes her in Richtung (99) des Schaufelblattes wirkende Fliehkraft erzeugt ist, wobei das federelastische Blechteil (77, 79) durch die Fliehkraft gegen einen Anschlag (81, 83) gedrückt und dadurch fliehkraftbefestigt ist. Gas turbine (1) according to claim 8,
characterized in that
in a rotary operation of a turbine blade (63, 65) in the form of a blade (23) on an axial turbine rotor (19), a by the rotation of a blade from the foot in the direction (99) of the airfoil acting centrifugal force is generated, wherein the resilient Sheet metal part (77, 79) pressed by the centrifugal force against a stop (81, 83) and thereby centrifugally mounted.
dadurch gekennzeichnet, dass
bei Betrieb einer Turbinenschaufel (63, 65) in Form einer Leitschaufel (21) an einem peripheren Turbinengehäuse (15), durch ein Kühlmedium ein Druckgefälle vom Fuße des Schaufelblattes her in Richtung (99) des Schaufelblattes erzeugt ist, wobei das federelastische Blechteil (77, 79) durch das Druckgefälle gegen einen Anschlag (81, 83) gedrückt ist und dadurch druckbefestigt ist.Gas turbine (1) according to claim 8 or 9,
characterized in that
when a turbine blade (63, 65) in the form of a vane (21) on a peripheral turbine housing (15), a pressure gradient from the foot of the blade in the direction (99) of the blade is generated by a cooling medium, wherein the resilient sheet metal part (77 , 79) is pressed by the pressure gradient against a stop (81, 83) and is thereby pressure-fastened.
dadurch gekennzeichnet, dass
das federelastische Blechteil (77, 79) bei Betrieb der Turbinenschaufel (63, 65) in der Gasturbine (1) die Funktion eines Dichtelements hat.Gas turbine (1) according to one of claims 8 to 10,
characterized in that
the resilient sheet metal part (77, 79) has the function of a sealing element during operation of the turbine blade (63, 65) in the gas turbine (1).
dadurch gekennzeichnet dass,
zwischen einer ersten Turbinenschaufel und einer benachbarten zweiten Turbinenschaufel der gleichen Schaufelstufe (7, 9, 11, 13) von einem ersten federelastischen Blechteil der ersten Turbinenschaufel und von einem zweiten federelastischen Blechteil der zweiten Turbinenschaufel eine Begrenzung des Strömungskanals (5) gebildet ist, die durchgehend ist.Gas turbine (1) according to one of claims 8 to 11,
characterized in that
between a first turbine blade and an adjacent second turbine blade of the same blade stage (7, 9, 11, 13) of a first resilient sheet metal part of the first turbine blade and a second resilient sheet metal part of the second turbine blade a boundary of the flow channel (5) is formed, the continuous is.
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen einer ersten Turbinenschaufel (65) der ersten Schaufelstufe (7, 11) und einer axial direkt hinter der ersten Turbinenschaufel (65) angeordneten zweiten Turbinenschaufel (63) der zweiten Schaufelstufe (9, 13) von einem ersten federelastischen Blechteil (77) der ersten Turbinenschaufel (65) und von einem zweiten federelastischen Blechteil (79) der zweiten Turbinenschaufel (63) eine Begrenzung (87) des Strömungskanals (5) gebildet ist, die durchgehend ist. Gas turbine (1) according to one of claims 8 to 11,
characterized in that
between a first turbine blade (65) of the first blade stage (7, 11) and a second turbine blade (63) of the second blade stage (9, 13) arranged axially directly behind the first turbine blade (65) of a first resilient sheet metal part (77) of the first Turbine blade (65) and from a second resilient sheet metal part (79) of the second turbine blade (63) a boundary (87) of the flow channel (5) is formed, which is continuous.
dadurch gekennzeichnet, dass
ein erstes an einer ersten Turbinenschaufel (65) angeordnetes federelastisches Blechteil (77) und ein zweites an einer zweiten Turbinenschaufel (63) angeordnetes federelastisches Blechteil (79) gemeinsam an einem weiteren Anschlag (85) der ersten Turbinenschaufel (65) gehalten sind.Gas turbine (1) according to one of claims 8 to 12,
characterized in that
a first resilient sheet metal part (77) arranged on a first turbine blade (65) and a second resilient sheet metal part (79) arranged on a second turbine blade (63) are held together on a further stop (85) of the first turbine blade (65).
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