EP1914389A1 - Turbine blade with separated seal element - Google Patents

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Publication number
EP1914389A1
EP1914389A1 EP06022059A EP06022059A EP1914389A1 EP 1914389 A1 EP1914389 A1 EP 1914389A1 EP 06022059 A EP06022059 A EP 06022059A EP 06022059 A EP06022059 A EP 06022059A EP 1914389 A1 EP1914389 A1 EP 1914389A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
turbine blade
turbine
blade
sealing element
sealing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06022059A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Katharina Bergander
Georg Dr. Bostanjoglo
Tobias Dr. Buchal
Winfried Dr. Esser
Dirk Dr. Goldschmidt
Torsten Koch
Rudolf Küperkoch
Thorsten Mattheis
Jan Münzer
Ralf Müsgen
Matthias Dr. Oechsner
Ursula Pickert
Volker Dr. Vosberg
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens 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 Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP06022059A priority Critical patent/EP1914389A1/en
Publication of EP1914389A1 publication Critical patent/EP1914389A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/02—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
    • 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
    • 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
    • F05D2240/55—Seals
    • 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
    • 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
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/50—Intrinsic material properties or characteristics
    • F05D2300/502—Thermal properties
    • F05D2300/5021—Expansivity
    • F05D2300/50212—Expansivity dissimilar

Definitions

  • the invention relates to a turbine blade for a turbine, comprising an airfoil and a fastening member for fastening the turbine blade to a holding element of the turbine. Furthermore, the invention relates to a turbine for a thermal power plant with such a turbine blade.
  • Previously known turbine blades are typically each designed as a monolithic cast component with integral blade platforms.
  • the blade platforms when mounted in the turbine state, define a turbine flow channel through which a flow medium, such as hot gas or superheated steam, drives the turbine.
  • a flow medium such as hot gas or superheated steam
  • the flow channel is not always optimally tight.
  • a not inconsiderable amount of flow medium often emerges from the flow channel.
  • This object is achieved according to the invention with a generic turbine blade, which has a arranged at a transition region between the airfoil and the attachment member and designed as a separate component sealing member for sealing the turbine blade against an adjacent element of the turbine. Furthermore, the object is achieved according to the invention with a turbine, which is provided with such a turbine blade. Moreover, the object is achieved according to the invention with a sealing element for a turbine blade, which turbine blade has an airfoil and a fastening member for fastening the turbine blade to a holding element of the turbine, wherein the sealing element for arranging at a transition region of Turbine blade between the blade and the attachment member for sealing the turbine blade against an adjacent element of the turbine is designed and designed as a separate component.
  • the turbine blade may be designed in particular for use in a gas turbine or a steam turbine.
  • the turbine blade is designed as a rotor blade.
  • the fastening member is advantageously designed as a blade root, which can be fastened to the holding element in the form of a turbine rotor.
  • the turbine blade may also be designed as a guide blade.
  • the adjacent element is a stationary element of the turbine.
  • an attachment for the turbine blade is provided, with which the turbine blade can be sealed in the transition region between the airfoil and the attachment member with respect to an adjacent element of the turbine blade, in particular an adjacent turbine blade of the turbine.
  • the sealing element is designed to seal with respect to an adjacent element of the turbine blade which is fixedly arranged in the turbine.
  • the seal is made with respect to a platform of a neighboring arranged vane.
  • the sealing element is advantageously formed on the upper or with respect to the rotor axis of the turbine radially outer platform for sealing against a platform of an adjacent guide blade.
  • the sealing is generally carried out with respect to a moving blade platform in turbine operation.
  • the manufacturing method for the sealing member may be selected independently of the manufacturing method for another part of the turbine blade.
  • the sealing member need not be made by the casting process typically used for the turbine blade.
  • the manufacturing method of the turbine blade is facilitated by the inventive provision of the sealing element.
  • an airfoil and the turbine blade attachment member can be optimized for their mechanical properties without regard to the sealing properties of the material. The manufacturability of the turbine blade is facilitated in particular when using SX and DS alloys by means of the inventive solution.
  • the sealing element as a separate component facilitates repairs of the turbine blade. For example, when the sealing of the flow channel worsens, only the sealing element can be exchanged. An exchange of the entire turbine blade can thus be avoided.
  • the turbine blade has a transverse extent and is arranged in the state fastened to the holding element of the turbine with its transverse extent substantially along a rotor of the turbine.
  • the transition region has transverse faces aligned transversely to the transverse extent of the turbine blade and the sealing element is arranged at least on one of the end faces.
  • the sealing element is thus arranged on an end face of the transition region of the turbine blade and in particular on a blade platform which points in the direction of the axial extent of the turbine.
  • the flow channel is thus effectively sealed at the junctions between the various blade stages. Effective sealing at these junctions is particularly important because the flow fluid in the flow channel is substantially transverse to the flow passage sealed transitions flows and thus the risk of fluid leakage at these points is particularly large.
  • the turbine blade it is expedient for the turbine blade to have a longitudinal extent with respect to which it can be fastened radially to a rotor axis of the turbine on the holding element of the turbine, and the sealing element projects transversely to the longitudinal extent of the turbine blade from the transition area between the airfoil and the fastening element.
  • a platform of the turbine blade also protrudes transversely to the longitudinal extent of the turbine blade.
  • the orientation of the sealing element is substantially parallel to such a platform. This alignment of the sealing element makes it possible to produce a particularly effective seal with respect to the adjacent element of the turbine blade.
  • the transition region comprises a blade platform and the sealing element is arranged on the blade platform and / or on a section of the transitional region adjoining the blade platform on the side of the fastening member.
  • the sealing element can be arranged offset parallel to the longitudinal extent of the turbine blade in the direction of the fastening member.
  • the sealing element can advantageously be arranged slightly below the platform.
  • the sealing element is arranged on the blade platform, it can form a part, in particular a substantial part of the blade platform.
  • the sealing member partially limits the flow channel of the turbine. This avoids cavities outside the flow channel into which the flow medium could penetrate. However, such penetration of the flow medium into cavities could lead to flow turbulences, which can be avoided according to the embodiment of the invention.
  • the sealing element and at least one other element of the turbine blade on different materials.
  • the sealing member is made of a different material or a different material composition than the at least one other element of the turbine blade.
  • a main part of the turbine blade comprising an airfoil and the attachment member can be made of single crystal or directionally solidified alloy.
  • the sealing element can then be made of conventionally solidified material.
  • a positive fastening can be produced in particular by means of a groove / web connection between the sealing element and the transition region.
  • a web-shaped element can be inserted into a groove adapted in its shape to the web-shaped element along a connecting surface between the sealing element and the transition region.
  • the web-shaped element can be designed dovetailed in cross-section.
  • a cohesive connection can in particular by means of a soldered or welded connection or by application coating, such. B. cold spraying are made.
  • the cohesive connection can take place along a curved connection surface.
  • the connection surface may be curved in such a way that the section line resulting between the connection surface and a sectional plane parallel to the longitudinal extension of the turbine blade has a curved course.
  • this cutting plane is advantageously also arranged parallel to the transverse extent of the turbine blade.
  • the connecting surface between the sealing element and the transition region can be configured step-shaped.
  • the abovementioned cutting line between the connecting surface and a cutting plane parallel to the longitudinal extent of the turbine blade has a step-shaped course.
  • the sealing element is fastened to the transition region by means of an intermediate piece arranged between the sealing element and the transition region.
  • an intermediate piece arranged between the sealing element and the transition region.
  • the turbine blade is in the attached to the holding member state for adjustment slightly parallel to a rotor axis of the turbine displaceable and designed the sealing member such that in this displacement of the turbine blade caused by the sealing member relative to the adjacent element seal is maintained.
  • the sealing element has a contact member which protrudes from a main portion of the sealing element.
  • the contact member is aligned parallel to the longitudinal extent of the turbine blade and advantageously points to the flow channel. The contact member is for abutment with a sealing surface of the adjacent element of the turbine.
  • the contact member may be formed as at least one tapered contact member made of wear-resistant material.
  • a tapered contact member is also referred to as a sealing tip and is advantageously triangular in cross-section, ie cone-shaped. The tip of the contact member is located in the assembled state to a sealing element of the adjacent element.
  • the sealing element is designed to exert a contact pressure on the adjacent element.
  • the direction of the contact pressure causing normal force is aligned substantially parallel to a longitudinal extension of the turbine blade.
  • the normal force causing a frictional force between the sealing element and the adjacent element of the turbine blade is directed substantially perpendicular to the extension of the sealing element.
  • the normal force acts essentially radially to the rotor of the turbine with mounted turbine blade.
  • the sealing element which is preferably arranged on a moving blade, is arranged to be movable relative to the adjacent element, preferably a guide blade.
  • the sealing element has at least two parts which have different materials and are connected to one another along a connecting surface extending essentially transversely to a longitudinal extent of the turbine blade.
  • the sealing element is constructed in a layered manner, in particular by means of the at least two parts, wherein the layers run essentially transversely to the longitudinal extension of the turbine blade or parallel to the blade platform.
  • the sealing element is advantageously designed as a bimetal, ie, the two parts of the sealing element are designed with materials with different coefficients of linear expansion. The two parts are materially or positively connected with each other. When the temperature changes so that the sealing element bends in one direction.
  • the bimetal is configured such that the sealing element bends at a higher temperature in a direction in which the sealing with the adjacent element of the turbine blade improves becomes.
  • the bending force generated by the temperature increase causes the sealing member presses with its contact area against a sealing surface of the adjacent element of the turbine blade.
  • the flow channel facing part of the sealing element oxidation-resistant material such. B. ODS or oxide ceramic has.
  • the susceptibility to wear of the sealing element can be reduced.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a turbine blade 10 according to the invention in plan view. The viewing direction of this view is executed radially on the rotor mounted on a rotor of an associated turbine turbine blade 10.
  • FIG. 2 shows a side view of the turbine blade 10 according to FIG. 1.
  • the turbine blade 10 is designed as a rotor blade and has an airfoil 12, a blade platform 14 and a fastening member 16 in the form of a blade root.
  • the turbine blade 10 has a transverse extent, which is characterized in FIG. 1 with a so-called transverse axis 18.
  • the transverse axis 18 When mounted on the turbine rotor state, the transverse axis 18 is arranged substantially along the axial extent of the turbine rotor.
  • the turbine blade 10 has a longitudinal extent, which is characterized in Fig. 2 with a so-called longitudinal axis 20.
  • the longitudinal axis 20 is aligned radially with respect to the turbine rotor upon attachment of the turbine blade 10 on the turbine rotor.
  • a sealing element 22 designed as a separate component is fastened in a transition area between the airfoil 12 and the attachment member 16, in this case on the platform 14, a sealing element 22 designed as a separate component is fastened. But the sealing member 22 may also be below the platform 14, that is secured in an upper region of the fastening member 16.
  • a detail D of the turbine blade 10 according to FIG. 2, which comprises the region of the sealing element 22, is shown enlarged in FIG. 2a.
  • the sealing element 22 has an engagement element 30 in the form of a dovetail for the form-fitting fastening of the sealing element 22 to the blade platform 14. When fastened, the sealing element 22 projects transversely to the longitudinal axis 20 of the turbine blade 10 from the blade platform 14. It leads it is also the transverse to the longitudinal axis 20 of the turbine blade 10 arranged blade platform 14 substantially.
  • the sealing element 22 has a contact element 26 in the form of a web which extends along a platform edge extending into the plane of the drawing.
  • the contact member 26 abuts a sealing surface 28 of an adjacent element 24 of the turbine blade 10 in the form of the platform of an adjacent turbine vane.
  • FIG. 3 shows a detail of a second exemplary embodiment of the turbine blade 10 according to the invention. As in FIG. 2 a, this detail view shows the region of the sealing element 22.
  • the sealing element 22 is fastened to the blade platform 14 by means of a soldered or welded connection. This cohesive connection takes place along a curved connection surface 32.
  • FIG. 4 shows the connection of the sealing element 22 with the blade platform 14 of a third exemplary embodiment of the turbine blade 10 according to the invention.
  • the connecting surface 32 between the sealing element 22 and the blade platform 14 has a step shape.
  • 5 shows the connection region between the sealing element 22 and the blade platform 14 for a fourth exemplary embodiment of the turbine blade 10 according to the invention.
  • an intermediate piece 34 is arranged between the sealing element 22 and the blade platform 14.
  • the sealing element 22 is designed as a bimetal.
  • the sealing element 22 has a first part 36 and second part 38 of materials of different coefficients of linear expansion on.
  • the two parts 36 and 38 of the sealing element 22 extend along a connecting surface 40 arranged transversely to the longitudinal axis 20.
  • the sealing element 22 bends such that the engagement element 30 is moved upwards or downwards, as indicated by the reference numeral 42 Double arrow illustrated.
  • FIG. 7 shows a section of a sixth exemplary embodiment of the turbine blade 10 according to the invention in the region of the sealing element 22.
  • the sealing element 22 differs from the sealing element shown in FIG. 2a in that it has a multiplicity of contact elements 26, which are triangular in cross-section or designed as so-called sealing tips 44.
  • the sealing tips 44 are made of wear-resistant material. This can be produced by application coating (eg cold spraying) and fixed to a main body of the sealing element 22 by means of a material connection.

Abstract

The blade (10) has a blade leaf (12) and a fixing unit for fixing the blade at a retaining unit of a turbine. A sealing unit (22) is arranged at blade platforms (14, 16) between the blade leaf and the fixing unit and designed as a separate component. The sealing unit seals the blade against an adjacent unit (24) of the blade. The sealing unit is fixed in the blade leaf and the blade platforms in a form fit manner by a distance piece arranged between the sealing unit and the blade leaf and the blade platforms.

Description

Die Erfindung betrifft eine Turbinenschaufel für eine Turbine, mit einem Schaufelblatt und einem Befestigungsglied zum Befestigen der Turbinenschaufel an einem Haltelement der Turbine. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Turbine für ein thermisches Kraftwerk mit einer derartigen Turbinenschaufel.The invention relates to a turbine blade for a turbine, comprising an airfoil and a fastening member for fastening the turbine blade to a holding element of the turbine. Furthermore, the invention relates to a turbine for a thermal power plant with such a turbine blade.

Vorbekannte Turbinenschaufeln sind in der Regel jeweils als monolithisches Gussbauteil mit integral ausgeführten Schaufelplattformen gestaltet. Die Schaufelplattformen begrenzen im in der Turbine montierten Zustand einen Strömungskanal der Turbine, durch den ein die Turbine antreibendes Strömungsmedium, wie etwas Heißgas oder Heißdampf strömt. Der Strömungskanal ist allerdings nicht immer optimal dicht. Entlang der Kanten der Schaufelplattformen tritt oft ein nicht unerhebliches Maß an Strömungsmedium aus dem Strömungskanal aus.Previously known turbine blades are typically each designed as a monolithic cast component with integral blade platforms. The blade platforms, when mounted in the turbine state, define a turbine flow channel through which a flow medium, such as hot gas or superheated steam, drives the turbine. However, the flow channel is not always optimally tight. Along the edges of the blade platforms, a not inconsiderable amount of flow medium often emerges from the flow channel.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Turbine mit einer Turbinenschaufel der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass der Strömungskanal der Turbine besser abgedichtet ist.It is an object of the invention to improve a turbine with a turbine blade of the type mentioned in that the flow channel of the turbine is better sealed.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer gattungsgemäßen Turbinenschaufel gelöst, welche ein an einem Übergangsbereich zwischen dem Schaufelblatt und dem Befestigungsglied angeordnetes und als separates Bauteil gestaltetes Abdichtelement zum Abdichten der Turbinenschaufel gegenüber einem benachbarten Element der Turbine aufweist. Ferner ist die Aufgabe erfindungsgemäß mit einer Turbine gelöst, die mit einer derartigen Turbinenschaufel versehen ist. Darüber hinaus ist die Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Abdichtelement für eine Turbinenschaufel gelöst, welche Turbinenschaufel ein Schaufelblatt und ein Befestigungsglied zum Befestigen der Turbinenschaufel an einem Halteelement der Turbine aufweist, wobei das Abdichtelement zum Anordnen an einem Übergangsbereich der Turbinenschaufel zwischen dem Schaufelblatt und dem Befestigungsglied zum Abdichten der Turbinenschaufel gegenüber einem benachbarten Element der Turbine gestaltet ist und als separates Bauteil ausgeführt ist. Die Turbinenschaufel kann insbesondere zur Verwendung in einer Gasturbine oder einer Dampfturbine gestaltet sein. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Turbinenschaufel als Laufschaufel ausgebildet. In diesem Fall ist vorteilhafterweise das Befestigungsglied als Schaufelfuß ausgeführt, der an dem Halteelement in Gestalt eines Turbinenrotors befestigbar ist. Alternativ kann die Turbinenschaufel auch als Leitschaufel ausgebildet sein. Vorteilhafterweise ist das benachbarte Element ein ortsfestes Element der Turbine.This object is achieved according to the invention with a generic turbine blade, which has a arranged at a transition region between the airfoil and the attachment member and designed as a separate component sealing member for sealing the turbine blade against an adjacent element of the turbine. Furthermore, the object is achieved according to the invention with a turbine, which is provided with such a turbine blade. Moreover, the object is achieved according to the invention with a sealing element for a turbine blade, which turbine blade has an airfoil and a fastening member for fastening the turbine blade to a holding element of the turbine, wherein the sealing element for arranging at a transition region of Turbine blade between the blade and the attachment member for sealing the turbine blade against an adjacent element of the turbine is designed and designed as a separate component. The turbine blade may be designed in particular for use in a gas turbine or a steam turbine. In an advantageous embodiment, the turbine blade is designed as a rotor blade. In this case, the fastening member is advantageously designed as a blade root, which can be fastened to the holding element in the form of a turbine rotor. Alternatively, the turbine blade may also be designed as a guide blade. Advantageously, the adjacent element is a stationary element of the turbine.

Mit anderen Worten ist erfindungsgemäß ein Anbauteil für die Turbinenschaufel vorgesehen, mit der die Turbinenschaufel in dem Übergangsbereich zwischen dem Schaufelblatt und dem Befestigungsglied gegenüber einem benachbarten Element der Turbinenschaufel, insbesondere einer benachbarten Turbinenschaufel der Turbine abgedichtet werden kann. In dem Fall, in dem die erfindungsgemäße Turbinenschaufel als Laufschaufel ausgebildet ist, ist das Abdichtelement zum Abdichten gegenüber einem in der Turbine ortsfest angeordneten benachbarten Element der Turbinenschaufel ausgeführt. Insbesondere erfolgt die Abdichtung gegenüber einer Plattform einer benachbart angeordneten Leitschaufel. In dem Fall, in dem die erfindungsgemäße Turbinenschaufel als Leitschaufel ausgebildet ist, ist das Abdichtelement vorteilhafterweise an der oberen bzw. der bezüglich der Rotorachse der Turbine radial außen liegenden Plattform zum Abdichten gegenüber einer Plattform einer benachbarten Leitschaufel ausgebildet. An der unteren Plattform bzw. der radial innen liegenden Plattform der Leitschaufel erfolgt die Abdichtung in der Regel gegenüber einer im Turbinenbetrieb bewegten Laufschaufelplattform. Durch die Ausführung des Abdichtelements als separates Bauteil kann das Abdichtelement aus einem auf die Abdichtfunktion optimierten Material gefertigt werden.In other words, according to the invention, an attachment for the turbine blade is provided, with which the turbine blade can be sealed in the transition region between the airfoil and the attachment member with respect to an adjacent element of the turbine blade, in particular an adjacent turbine blade of the turbine. In the case where the turbine blade according to the invention is designed as a rotor blade, the sealing element is designed to seal with respect to an adjacent element of the turbine blade which is fixedly arranged in the turbine. In particular, the seal is made with respect to a platform of a neighboring arranged vane. In the case where the turbine blade according to the invention is designed as a guide blade, the sealing element is advantageously formed on the upper or with respect to the rotor axis of the turbine radially outer platform for sealing against a platform of an adjacent guide blade. At the lower platform or the radially inner platform of the guide vane, the sealing is generally carried out with respect to a moving blade platform in turbine operation. By carrying out the sealing element as a separate component, the sealing element can be manufactured from a material optimized for the sealing function.

Auch kann das Herstellungsverfahren für das Abdichtelement unabhängig vom Herstellungsverfahren für ein anderes Teil der Turbinenschaufel gewählt werden. So muss das Abdichtelement etwa nicht mittels dem typischerweise für die Turbinenschaufel verwendeten Gussprozess hergestellt werden. Auch wird durch das erfindungsgemäße Vorsehen des Abdichtelements das Herstellungsverfahren der Turbinenschaufel insgesamt erleichtert. Weiterhin können ein Schaufelblatt und das Befestigungsglied der Turbinenschaufel ohne Rücksichtnahme auf die Abdichteigenschaften des Materials hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften optimiert werden. Die Herstellfähigkeit der Turbinenschaufel wird insbesondere bei Verwendung von SX- und DS-Legierungen mittels der erfindungsgemäßen Lösung erleichtert.Also, the manufacturing method for the sealing member may be selected independently of the manufacturing method for another part of the turbine blade. For example, the sealing member need not be made by the casting process typically used for the turbine blade. Also, the manufacturing method of the turbine blade is facilitated by the inventive provision of the sealing element. Furthermore, an airfoil and the turbine blade attachment member can be optimized for their mechanical properties without regard to the sealing properties of the material. The manufacturability of the turbine blade is facilitated in particular when using SX and DS alloys by means of the inventive solution.

Ferner werden durch das Vorsehen des Abdichtelementes als separates Bauteil Reparaturen der Turbinenschaufel erleichtert. So kann etwa bei sich verschlechternder Abdichtung des Strömungskanals lediglich das Abdichtelement ausgetauscht werden. Ein Austausch der gesamten Turbinenschaufel kann damit vermieden werden.Furthermore, the provision of the sealing element as a separate component facilitates repairs of the turbine blade. For example, when the sealing of the flow channel worsens, only the sealing element can be exchanged. An exchange of the entire turbine blade can thus be avoided.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Turbinenschaufel eine Quererstreckung auf und ist im an dem Haltelement der Turbine befestigten Zustand mit ihrer Quererstreckung im Wesentlichen entlang einem Rotor der Turbine angeordnet. Weiterhin weist der Übergangsbereich quer zur Quererstreckung der Turbinenschaufel ausgerichtete Stirnflächen auf und das Abdichtelement ist zumindest an einer der Stirnflächen angeordnet. Das Abdichtelement ist also an einer Stirnfläche des Übergangsbereichs der Turbinenschaufel und insbesondere an einer Schaufelplattform angeordnet, die in Richtung der Axialerstreckung der Turbine weist. Der Strömungskanal ist damit an den Übergängen zwischen den verschiedenen Schaufelstufen wirksam abgedichtet. Eine wirksame Abdichtung an diesen Übergängen ist besonders wichtig, da das Strömungsfluid im Strömungskanal im Wesentlichen quer zu den abgedichteten Übergängen strömt und damit die Gefahr eines Fluidaustritts an diesen Stellen besonders groß ist.In an advantageous embodiment, the turbine blade has a transverse extent and is arranged in the state fastened to the holding element of the turbine with its transverse extent substantially along a rotor of the turbine. Furthermore, the transition region has transverse faces aligned transversely to the transverse extent of the turbine blade and the sealing element is arranged at least on one of the end faces. The sealing element is thus arranged on an end face of the transition region of the turbine blade and in particular on a blade platform which points in the direction of the axial extent of the turbine. The flow channel is thus effectively sealed at the junctions between the various blade stages. Effective sealing at these junctions is particularly important because the flow fluid in the flow channel is substantially transverse to the flow passage sealed transitions flows and thus the risk of fluid leakage at these points is particularly large.

Darüber hinaus ist es zweckmäßig, wenn die Turbinenschaufel eine Längserstreckung aufweist, bezüglich der sie radial zu einer Rotorachse der Turbine an dem Halteelement der Turbine befestigbar ist, und das Abdichtelement quer zur Längserstreckung der Turbinenschaufel von dem Übergangsbereich zwischen dem Schaufelblatt und dem Befestigungsglied absteht. In der Regel steht auch eine Plattform der Turbinenschaufel quer zur Längserstreckung der Turbinenschaufel ab. Damit ist die Ausrichtung des Abdichtelements im Wesentlichen parallel zu einer derartigen Plattform. Durch diese Ausrichtung des Abdichtelements lässt sich eine besonders wirksame Abdichtung gegenüber dem benachbarten Element der Turbinenschaufel herstellen.Moreover, it is expedient for the turbine blade to have a longitudinal extent with respect to which it can be fastened radially to a rotor axis of the turbine on the holding element of the turbine, and the sealing element projects transversely to the longitudinal extent of the turbine blade from the transition area between the airfoil and the fastening element. As a rule, a platform of the turbine blade also protrudes transversely to the longitudinal extent of the turbine blade. Thus, the orientation of the sealing element is substantially parallel to such a platform. This alignment of the sealing element makes it possible to produce a particularly effective seal with respect to the adjacent element of the turbine blade.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der Übergangsbereich eine Schaufelplattform umfasst und das Abdichtelement an der Schaufelplattform und/oder an einem sich auf Seiten des Befestigungsglieds an die Schaufelplattform anschließenden Abschnitt des Übergangsbereichs angeordnet ist. Insbesondere kann das Abdichtelement parallel zur Längserstreckung der Turbinenschaufel in Richtung des Befestigungsgliedes versetzt angeordnet sein. Im Fall einer Laufschaufel kann das Abdichtelement vorteilhafterweise etwas unterhalb der Plattform angeordnet sein. In dem Fall, in dem das Abdichtelement an der Schaufelplattform angeordnet ist, kann es einen Teil, insbesondere einen Wesentlichen Teil der Schaufelplattform bilden. Damit begrenzt das Abdichtelement teilweise den Strömungskanal der Turbine. Damit werden Hohlräume außerhalb des Strömungskanals vermieden, in die das Strömungsmedium eindringen könnte. Ein derartiges Eindringen des Strömungsmediums in Hohlräume könnte aber zu Strömungsturbulenzen führen, die gemäß der erfindungsgemäßen Ausführungsform vermieden werden können.Moreover, it is advantageous if the transition region comprises a blade platform and the sealing element is arranged on the blade platform and / or on a section of the transitional region adjoining the blade platform on the side of the fastening member. In particular, the sealing element can be arranged offset parallel to the longitudinal extent of the turbine blade in the direction of the fastening member. In the case of a blade, the sealing element can advantageously be arranged slightly below the platform. In the case in which the sealing element is arranged on the blade platform, it can form a part, in particular a substantial part of the blade platform. Thus, the sealing member partially limits the flow channel of the turbine. This avoids cavities outside the flow channel into which the flow medium could penetrate. However, such penetration of the flow medium into cavities could lead to flow turbulences, which can be avoided according to the embodiment of the invention.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weisen das Abdichtelement und mindestens ein anderes Element der Turbinenschaufel unterschiedliche Materialien auf. Damit ist das Abdichtelement aus einem anderen Material bzw. einer anderen Materialzusammensetzung gefertigt als das mindestens eine andere Element der Turbinenschaufel. So kann etwa ein ein Schaufelblatt und das Befestigungsglied umfassendes Hauptteil der Turbinenschaufel aus Einkristall bzw. gerichtet erstarrter Legierung hergestellt sein. Das Abdichtelement hingegen kann dann aus konventionell erstarrtem Werkstoff gefertigt sein. Durch die Wahl unterschiedlicher Materialien können die mechanischen Eigenschaften der einzelnen Bauteile an deren Funktion angepasst werden.In a further advantageous embodiment, the sealing element and at least one other element of the turbine blade on different materials. Thus, the sealing member is made of a different material or a different material composition than the at least one other element of the turbine blade. For example, a main part of the turbine blade comprising an airfoil and the attachment member can be made of single crystal or directionally solidified alloy. The sealing element, however, can then be made of conventionally solidified material. By choosing different materials, the mechanical properties of the individual components can be adapted to their function.

Um eine sichere Verbindung zwischen dem Abdichtelement und dem Übergangsbereich der Turbinenschaufel sicher zu stellen und trotzdem ein Austauschen des Abdichtelements im Reparaturfall zuzulassen, ist es vorteilhaft, wenn das Abdichtelement formschlüssig und/oder stoffschlüssig an dem Übergangsbereich befestigt ist. Eine formschlüssige Befestigung kann insbesondere mittels einer Nut-/Stegverbindung zwischen dem Abdichtelement und dem Übergangsbereich hergestellt werden. Dabei kann ein stegförmiges Element in eine in ihrer Form an das stegförmige Element angepasste Nut entlang einer Verbindungsfläche zwischen dem Abdichtelement und dem Übergangsbereich eingeschoben werden. Das stegförmige Element kann im Querschnitt schwalbenschwanzförmig gestaltet sein. Eine stoffschlüssige Verbindung kann insbesondere mittels einer Löt- oder Schweißverbindung oder durch Auftragsbeschichten, wie z. B. Kaltspritzen hergestellt werden. Dabei kann in einer vorteilhaften Ausführungsform die stoffschlüssige Verbindung entlang einer gekrümmten Verbindungsfläche erfolgen. Insbesondere kann die Verbindungsfläche derart gekrümmt sein, dass die sich zwischen der Verbindungsfläche und einer Schnittebene parallel zur Längserstreckung der Turbinenschaufel ergebende Schnittlinie einen gekrümmten Verlauf hat. Dabei ist diese Schnittebene vorteilhafterweise auch parallel zur Quererstreckung der Turbinenschaufel angeordnet. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Verbindungsfläche zwischen dem Abdichtelement und dem Übergangsbereich stufenförmig gestaltet sein. Insbesondere weist die vorgenannte Schnittlinie zwischen der Verbindungsfläche und einer Schnittebene parallel zur Längserstreckung der Turbinenschaufel einen stufenförmigen Verlauf auf.In order to ensure a secure connection between the sealing element and the transition region of the turbine blade and still allow replacement of the sealing element in case of repair, it is advantageous if the sealing element is positively and / or materially secured to the transition region. A positive fastening can be produced in particular by means of a groove / web connection between the sealing element and the transition region. In this case, a web-shaped element can be inserted into a groove adapted in its shape to the web-shaped element along a connecting surface between the sealing element and the transition region. The web-shaped element can be designed dovetailed in cross-section. A cohesive connection can in particular by means of a soldered or welded connection or by application coating, such. B. cold spraying are made. In this case, in an advantageous embodiment, the cohesive connection can take place along a curved connection surface. In particular, the connection surface may be curved in such a way that the section line resulting between the connection surface and a sectional plane parallel to the longitudinal extension of the turbine blade has a curved course. In this case, this cutting plane is advantageously also arranged parallel to the transverse extent of the turbine blade. In a In another advantageous embodiment, the connecting surface between the sealing element and the transition region can be configured step-shaped. In particular, the abovementioned cutting line between the connecting surface and a cutting plane parallel to the longitudinal extent of the turbine blade has a step-shaped course.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn das Abdichtelement mittels einem zwischen dem Abdichtelement und dem Übergangsbereich angeordneten Zwischenstück an dem Übergangsbereich befestigt ist. Durch Wahl eines geeignet dimensionierten Zwischenstücks kann das Abdichtelement bedarfsgerecht gegenüber dem benachbarten Element der Turbine justiert werden.It is furthermore advantageous if the sealing element is fastened to the transition region by means of an intermediate piece arranged between the sealing element and the transition region. By choosing a suitably dimensioned intermediate piece, the sealing element can be adjusted as needed with respect to the adjacent element of the turbine.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Turbinenschaufel im an dem Halteelement befestigten Zustand zur Justierung geringfügig parallel zu einer Rotorachse der Turbine verschiebbar und das Abdichtelement derart gestaltet, dass bei diesem Verschieben der Turbinenschaufel eine mittels dem Abdichtelement gegenüber dem benachbarten Element bewirkte Abdichtung aufrecht erhalten wird. Damit können die Turbinenschaufeln entlang ihres Beschaufelungspfades in der Turbine in ihrer örtlichen Anordnung zur Optimierung ihrer Wirkung im Strömungskanal justiert werden, ohne die Abdichtwirkung des Abdichtelements zu gefährden. Vorteilhafterweise weist das Abdichtelement ein Kontaktglied auf, welches von einem Hauptabschnitt des Abdichtelements absteht. Insbesondere ist das Kontaktglied parallel zur Längserstreckung der Turbinenschaufel ausrichtet und weist vorteilhafterweise auf den Strömungskanal hin. Das Kontaktglied dient zur Anlage an eine Dichtfläche des benachbarten Elements der Turbine. In einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Kontaktglied als mindestens ein spitz zulaufendes Kontaktglied aus verschleißresistentem Material ausgebildet sein. Ein derartiges spitz zulaufendes Kontaktglied wird auch als Dichtspitze bezeichnet und ist vorteilhafterweise im Querschnitt dreieckig, d.h. kegelförmig ausgebildet. Die Spitze des Kontaktgliedes liegt im montierten Zustand an einem Dichtelement des benachbarten Elements an.In a further advantageous embodiment, the turbine blade is in the attached to the holding member state for adjustment slightly parallel to a rotor axis of the turbine displaceable and designed the sealing member such that in this displacement of the turbine blade caused by the sealing member relative to the adjacent element seal is maintained. Thus, the turbine blades along their blading path in the turbine can be adjusted in their local arrangement to optimize their effect in the flow channel, without jeopardizing the sealing effect of the sealing element. Advantageously, the sealing element has a contact member which protrudes from a main portion of the sealing element. In particular, the contact member is aligned parallel to the longitudinal extent of the turbine blade and advantageously points to the flow channel. The contact member is for abutment with a sealing surface of the adjacent element of the turbine. In an advantageous embodiment, the contact member may be formed as at least one tapered contact member made of wear-resistant material. Such a tapered contact member is also referred to as a sealing tip and is advantageously triangular in cross-section, ie cone-shaped. The tip of the contact member is located in the assembled state to a sealing element of the adjacent element.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn das Abdichtelement dazu gestaltet ist, einen Anpressdruck auf das benachbarte Element auszuüben. Dabei ist insbesondere die Richtung der den Anpressdruck bewirkenden Normalkraft im wesentlich parallel zu einer Längserstreckung der Turbinenschaufel ausgerichtet. Für ein quer zur Längserstreckung der Turbinenschaufel abstehendes Abdichtelement ist die eine Reibungskraft zwischen dem Abdichtelement und dem benachbarten Element der Turbinenschaufel bewirkende Normalkraft im Wesentlichen senkrecht zur Erstreckung des Abdichtelements gerichtet. Die Normalkraft wirkt im Wesentlichen radial zum Rotor der Turbine bei montierter Turbinenschaufel. Damit kann der Strömungskanal der Turbine besonders wirksam abgedichtet werden. Gleichzeitig ist das vorzugsweise an einer Laufschaufel angeordnete Abdichtelement gegenüber dem benachbarten Element, vorzugsweise einer Leitschaufel, beweglich angeordnet.Moreover, it is advantageous if the sealing element is designed to exert a contact pressure on the adjacent element. In particular, the direction of the contact pressure causing normal force is aligned substantially parallel to a longitudinal extension of the turbine blade. For a sealing element projecting transversely to the longitudinal extent of the turbine blade, the normal force causing a frictional force between the sealing element and the adjacent element of the turbine blade is directed substantially perpendicular to the extension of the sealing element. The normal force acts essentially radially to the rotor of the turbine with mounted turbine blade. Thus, the flow channel of the turbine can be sealed particularly effective. At the same time, the sealing element, which is preferably arranged on a moving blade, is arranged to be movable relative to the adjacent element, preferably a guide blade.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn das Dichtelement mindestens zwei Teile aufweist, die unterschiedliche Materialen aufweisen und entlang einer sich im Wesentlichen quer zu einer Längserstreckung der Turbinenschaufel erstreckenden Verbindungsfläche miteinander verbunden sind. Das Dichtelement ist insbesondere mittels der mindestens zwei Teile geschichtet aufgebaut, wobei die Schichten im Wesentlichen quer zur Längserstreckung der Turbinenschaufel bzw. parallel zur Schaufelplattform verlaufen. Das Dichtelement ist vorteilhafterweise als Bimetall ausgeführt, d. h. die beiden Teile des Dichtelements sind mit Materialien mit unterschiedlichen Längenausdehnungskoeffizienten gestaltet. Die beiden Teile sind dabei stoffschlüssig oder formschlüssig miteinander verbunden. Bei Temperaturänderung verbiegt sich damit das Dichtelement in eine Richtung. Vorteilhafterweise ist das Bimetall derart gestaltet, dass das Dichtelement sich bei höherer Temperatur in eine Richtung verbiegt, in der die Abdichtung mit dem benachbarten Element der Turbinenschaufel verbessert wird. Damit bewirkt die durch die Temperaturerhöhung erzeugte Biegekraft, dass sich das Abdichtelement mit seinem Kontaktbereich gegen eine Abdichtfläche des benachbarten Elements der Turbinenschaufel andrückt. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das dem Strömungskanal zugewandte Teil des Dichtelements oxidationsresistenten Werkstoff, wie z. B. ODS oder Oxidkeramik aufweist. Damit kann die Verschleißanfälligkeit des Dichtelements verringert werden.It is furthermore advantageous if the sealing element has at least two parts which have different materials and are connected to one another along a connecting surface extending essentially transversely to a longitudinal extent of the turbine blade. The sealing element is constructed in a layered manner, in particular by means of the at least two parts, wherein the layers run essentially transversely to the longitudinal extension of the turbine blade or parallel to the blade platform. The sealing element is advantageously designed as a bimetal, ie, the two parts of the sealing element are designed with materials with different coefficients of linear expansion. The two parts are materially or positively connected with each other. When the temperature changes so that the sealing element bends in one direction. Advantageously, the bimetal is configured such that the sealing element bends at a higher temperature in a direction in which the sealing with the adjacent element of the turbine blade improves becomes. Thus, the bending force generated by the temperature increase causes the sealing member presses with its contact area against a sealing surface of the adjacent element of the turbine blade. Furthermore, it is advantageous if the flow channel facing part of the sealing element oxidation-resistant material such. B. ODS or oxide ceramic has. Thus, the susceptibility to wear of the sealing element can be reduced.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele einer erfindungemäßen Turbinenschaufel anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1
eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Turbinenschaufel,
Fig. 2
eine Seitenansicht der Turbinenschaufel gemäß Fig. 1,
Fig. 2a
eine Ansicht eines Details D der Turbinenschaufel gemäß Fig. 2,
Fig. 3
eine Detailansicht gemäß Fig. 2a eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Turbinenschaufel,
Fig. 4
eine Detailansicht gemäß Fig. 2a eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Turbinenschaufel,
Fig. 5
eine Detailansicht gemäß Fig. 2a eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Turbinenschaufel,
Fig. 6
eine Detailansicht gemäß Fig. 2a eines fünften Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Turbinenschaufel, sowie
Fig. 7
eine Detailansicht gemäß Fig. 2a eines sechsten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Turbinenschaufel.
Exemplary embodiments of a turbine blade according to the invention are explained in more detail below with reference to the attached schematic drawings. It shows:
Fig. 1
a top view of a first embodiment of a turbine blade according to the invention,
Fig. 2
a side view of the turbine blade of FIG. 1,
Fig. 2a
a view of a detail D of the turbine blade of FIG. 2,
Fig. 3
2 shows a detail view according to FIG. 2a of a second exemplary embodiment of the turbine blade according to the invention,
Fig. 4
2 shows a detail view according to FIG. 2a of a third exemplary embodiment of the turbine blade according to the invention,
Fig. 5
a detailed view according to FIG. 2a of a fourth exemplary embodiment of the turbine blade according to the invention,
Fig. 6
a detailed view of FIG. 2a of a fifth embodiment of the turbine blade according to the invention, as well
Fig. 7
a detailed view of FIG. 2a of a sixth embodiment of the turbine blade according to the invention.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Turbinenschaufel 10 in Draufsicht. Die Blickrichtung dieser Ansicht ist bei an einem Rotor einer zugeordneten Turbine befestigter Turbinenschaufel 10 radial auf den Rotor hingerichtet. Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der Turbinenschaufel 10 gemäß Fig. 1. Die Turbinenschaufel 10 ist als Laufschaufel ausgeführt und weist ein Schaufelblatt 12, eine Schaufelplattform 14 sowie ein Befestigungsglied 16 in Form eines Schaufelfußes auf.Fig. 1 shows a first embodiment of a turbine blade 10 according to the invention in plan view. The viewing direction of this view is executed radially on the rotor mounted on a rotor of an associated turbine turbine blade 10. FIG. 2 shows a side view of the turbine blade 10 according to FIG. 1. The turbine blade 10 is designed as a rotor blade and has an airfoil 12, a blade platform 14 and a fastening member 16 in the form of a blade root.

Die Turbinenschaufel 10 weist eine Quererstreckung auf, die in Fig. 1 mit einer so genannten Querachse 18 gekennzeichnet ist. Im am Turbinenrotor befestigten Zustand ist die Querachse 18 im Wesentlichen entlang der Axialerstreckung des Turbinenrotors angeordnet. Weiterhin weist die Turbinenschaufel 10 eine Längserstreckung auf, die in Fig. 2 mit einer so genannten Längsachse 20 gekennzeichnet ist. Die Längsachse 20 ist bei Befestigung der Turbinenschaufel 10 am Turbinenrotor radial zum Turbinenrotor ausgerichtet.The turbine blade 10 has a transverse extent, which is characterized in FIG. 1 with a so-called transverse axis 18. When mounted on the turbine rotor state, the transverse axis 18 is arranged substantially along the axial extent of the turbine rotor. Furthermore, the turbine blade 10 has a longitudinal extent, which is characterized in Fig. 2 with a so-called longitudinal axis 20. The longitudinal axis 20 is aligned radially with respect to the turbine rotor upon attachment of the turbine blade 10 on the turbine rotor.

In einem Übergangbereich zwischen dem Schaufelblatt 12 und dem Befestigungsglied 16, in diesem Fall an der Plattform 14, ist ein als separates Bauteil gestaltetes Abdichtelement 22 befestigt. Das Abdichtelement 22 kann aber auch unterhalb der Plattform 14, d.h. in einem oberen Bereich des Befestigungsgliedes 16 befestigt sein. Ein Detail D der Turbinenschaufel 10 gemäß Fig. 2, das den Bereich des Abdichtelements 22 umfasst, ist in Fig. 2a vergrößert dargestellt. Das Abdichtelement 22 weist ein Eingriffelement 30 in Form eines Schwalbenschwanzes zum formschlüssigen Befestigen des Abdichtelements 22 an der Schaufelplattform 14 auf. Im befestigten Zustand steht das Abdichtelement 22 quer zur Längsachse 20 der Turbinenschaufel 10 von der Schaufelplattform 14 ab. Dabei führt es die ebenfalls quer zur Längsachse 20 der Turbinenschaufel 10 angeordnete Schaufelplattform 14 im wesentlich fort. Das Abdichtelement 22 bildet damit sozusagen einen Teil der Schaufelplattform 14. An seinem von der Schaufelplattform 14 abgewandeten Ende weist das Abdichtelement 22 ein Kontaktglied 26 in Gestalt eines Steges, der sich entlang einer in die Zeichnungsebene hinein laufenden Plattformkante erstreckt, auf. Das Kontaktglied 26 liegt an einer Dichtfläche 28 eines der Turbinenschaufel 10 benachbarten Elementes 24 in Gestalt der Plattform einer benachbarten Turbinenleitschaufel an.In a transition area between the airfoil 12 and the attachment member 16, in this case on the platform 14, a sealing element 22 designed as a separate component is fastened. But the sealing member 22 may also be below the platform 14, that is secured in an upper region of the fastening member 16. A detail D of the turbine blade 10 according to FIG. 2, which comprises the region of the sealing element 22, is shown enlarged in FIG. 2a. The sealing element 22 has an engagement element 30 in the form of a dovetail for the form-fitting fastening of the sealing element 22 to the blade platform 14. When fastened, the sealing element 22 projects transversely to the longitudinal axis 20 of the turbine blade 10 from the blade platform 14. It leads it is also the transverse to the longitudinal axis 20 of the turbine blade 10 arranged blade platform 14 substantially. At its end facing away from the blade platform 14, the sealing element 22 has a contact element 26 in the form of a web which extends along a platform edge extending into the plane of the drawing. The contact member 26 abuts a sealing surface 28 of an adjacent element 24 of the turbine blade 10 in the form of the platform of an adjacent turbine vane.

In Fig. 3 ist ein Detail eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Turbinenschaufel 10 gezeigt. Diese Detailansicht zeigt wie Fig. 2a den Bereich des Abdichtungselements 22. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist das Abdichtelement 22 stoffschlüssig mittels einer Löt- oder Schweißverbindung an der Schaufelplattform 14 befestigt. Diese stoffschlüssige Verbindung erfolgt entlang einer gekrümmten Verbindungsfläche 32.FIG. 3 shows a detail of a second exemplary embodiment of the turbine blade 10 according to the invention. As in FIG. 2 a, this detail view shows the region of the sealing element 22. In the exemplary embodiment according to FIG. 2, the sealing element 22 is fastened to the blade platform 14 by means of a soldered or welded connection. This cohesive connection takes place along a curved connection surface 32.

Die in Fig. 4 gezeigte Detailansicht zeigt die Verbindung des Abdichtelements 22 mit der Schaufelplattform 14 eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Turbinenschaufel 10. Auch hier liegt eine stoffschlüssige Verbindung vor, wobei die Verbindungsfläche 32 zwischen dem Abdichtelement 22 und der Schaufelplattform 14 eine Stufenform aufweist. Fig. 5 zeigt den Verbindungsbereich zwischen dem Abdichtelement 22 und der Schaufelplattform 14 für ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Turbinenschaufel 10. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Zwischenstück 34 zwischen dem Abdichtelement 22 und der Schaufelplattform 14 angeordnet.The detailed view shown in FIG. 4 shows the connection of the sealing element 22 with the blade platform 14 of a third exemplary embodiment of the turbine blade 10 according to the invention. Here, too, there is a material-locking connection, wherein the connecting surface 32 between the sealing element 22 and the blade platform 14 has a step shape. 5 shows the connection region between the sealing element 22 and the blade platform 14 for a fourth exemplary embodiment of the turbine blade 10 according to the invention. In this exemplary embodiment, an intermediate piece 34 is arranged between the sealing element 22 and the blade platform 14.

In dem in Fig. 6 ausschnittsweise gezeigten fünften Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Turbinenschaufel 10 ist das Abdichtelement 22 als Bimetall ausgeführt. Dabei weist das Abdichtelement 22 ein erstes Teil 36 und zweites Teil 38 aus Materialien unterschiedlicher Längenausdehnungskoeffizienten auf. Die beiden Teile 36 und 38 des Abdichtelements 22 verlaufen entlang einer quer zur Längsachse 20 angeordneten Verbindungsfläche 40. Bei Temperaturveränderung verbiegt sich das Abdichtelement 22 derart, dass das Eingriffselement 30 nach oben bzw. nach unten bewegt wird, wie mittels dem mit dem Bezugszeichen 42 gekennzeichneten Doppelpfeil veranschaulicht.In the embodiment of the turbine blade 10 according to the invention which is shown in detail in FIG. 6, the sealing element 22 is designed as a bimetal. In this case, the sealing element 22 has a first part 36 and second part 38 of materials of different coefficients of linear expansion on. The two parts 36 and 38 of the sealing element 22 extend along a connecting surface 40 arranged transversely to the longitudinal axis 20. When the temperature changes, the sealing element 22 bends such that the engagement element 30 is moved upwards or downwards, as indicated by the reference numeral 42 Double arrow illustrated.

In Fig. 7 ist ein Ausschnitt eines sechsten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Turbinenschaufel 10 im Bereich des Abdichtelements 22 gezeigt. Das Abdichtelement 22 unterscheidet sich von dem in Fig. 2a gezeigten Abdichtelement dadurch, dass es eine Vielzahl von Kontaktgliedern 26 aufweist, die im Querschnitt dreieckig bzw. als so genannte Dichtspitzen 44 ausgebildet sind. Die Dichtspitzen 44 sind aus verschleißresistentem Material hergestellt. Dieses kann durch Auftragsbeschichten (z. B. Kaltspritzen) hergestellt werden und mittels stoffschlüssiger Verbindung an einem Hauptkörper des Abdichtelements 22 befestigt werden.FIG. 7 shows a section of a sixth exemplary embodiment of the turbine blade 10 according to the invention in the region of the sealing element 22. The sealing element 22 differs from the sealing element shown in FIG. 2a in that it has a multiplicity of contact elements 26, which are triangular in cross-section or designed as so-called sealing tips 44. The sealing tips 44 are made of wear-resistant material. This can be produced by application coating (eg cold spraying) and fixed to a main body of the sealing element 22 by means of a material connection.

Claims (12)

Turbinenschaufel (10) für eine Turbine eines thermischen Kraftwerks mit einem Schaufelblatt (12) und einem Befestigungsglied (16) zum Befestigen der Turbinenschaufel (10) an einem Halteelement der Turbine,
gekennzeichnet durch
ein an einem Übergangsbereich (12, 14, 16) zwischen dem Schaufelblatt (12) und dem Befestigungsglied (16) angeordnetes und als separates Bauteil gestaltetes Abdichtelement (22) zum Abdichten der Turbinenschaufel (10) gegenüber einem benachbarten Element (24) der Turbinenschaufel (10).A turbine blade (10) for a turbine of a thermal power plant having an airfoil (12) and a mounting member (16) for securing the turbine blade (10) to a support member of the turbine,
marked by
a sealing element (22) arranged at a transition region (12, 14, 16) between the airfoil (12) and the attachment member (16) and designed as a separate component for sealing the turbine blade (10) against an adjacent element (24) of the turbine blade (10). 10). Turbinenschaufel (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Turbinenschaufel (10) eine Quererstreckung (18) aufweist und im an dem Halteelement der Turbine befestigten Zustand mit ihrer Quererstreckung (18) im Wesentlichen entlang einem Rotor der Turbine angeordnet ist,
der Übergangsbereich (14) quer zur Quererstreckung (18) der Turbinenschaufel (10) ausgerichtete Stirnflächen (32) aufweist, und
das Abdichtelement (22) zumindest an einer der Stirnflächen (32) angeordnet ist.Turbine blade (10) according to claim 1,
characterized in that
the turbine blade (10) has a transverse extension (18) and, in the state fastened to the holding element of the turbine, is arranged with its transverse extension (18) substantially along a rotor of the turbine,
the transition region (14) transversely to the transverse extent (18) of the turbine blade (10) aligned end faces (32), and
the sealing element (22) is arranged at least on one of the end faces (32). Turbinenschaufel (10) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Turbinenschaufel (10) eine Längserstreckung (20) aufweist, bezüglich der sie radial zu einer Rotorachse der Turbine an dem Halteelement der Turbine befestigbar ist, und
das Abdichtelement (22) quer zur Längserstreckung (20) der Turbinenschaufel (10) von dem Übergangsbereich (12, 14, 16) zwischen dem Schaufelblatt (12) und dem Befestigungsglied (16) absteht.Turbine blade (10) according to claim 1 or 2,
characterized in that
the turbine blade (10) has a longitudinal extension (20) with respect to which it can be fastened radially to a rotor axis of the turbine to the holding element of the turbine, and
the sealing element (22) projects transversely to the longitudinal extension (20) of the turbine blade (10) from the transition region (12, 14, 16) between the blade (12) and the attachment member (16). Turbinenschaufel (10) nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Übergangsbereich (12, 14, 16) eine Schaufelplattform (14) umfasst und das Abdichtelement (22) an der Schaufelplattform (14) und/oder an einem sich auf Seiten des Befestigungsglieds (16) hin an die Schaufelplattform (14) anschließenden Abschnitt des Übergangsbereichs (12, 14, 16) angeordnet ist.Turbine blade (10) according to one of the preceding claims,
characterized in that
the transition region (12, 14, 16) comprises a blade platform (14) and the sealing element (22) on the blade platform (14) and / or on a portion of the blade platform (14) adjoining the blade platform (14) on the side of the attachment member (16) Transition region (12, 14, 16) is arranged. Turbinenschaufel (10) nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Abdichtelement (22) und mindestens ein anderes Element (12, 14, 16) der Turbinenschaufel (10) unterschiedliche Materialien aufweisen.Turbine blade (10) according to one of the preceding claims,
characterized in that
the sealing element (22) and at least one other element (12, 14, 16) of the turbine blade (10) have different materials. Turbinenschaufel (10) nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Abdichtelement (22) formschlüssig und/oder stoffschlüssig an dem Übergangsbereich (14) befestigt ist.Turbine blade (10) according to one of the preceding claims,
characterized in that
the sealing element (22) is fastened in a form-fitting and / or material-locking manner to the transition region (14). Turbinenschaufel (10) nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Abdichtelement (22) mittels eines zwischen dem Abdichtelement (22) und dem Übergangsbereich (12, 14, 16) angeordneten Zwischenstückes (34) an dem Übergangsbereich (12, 14, 16) befestigt ist.Turbine blade (10) according to one of the preceding claims,
characterized in that
the sealing element (22) is fastened to the transition region (12, 14, 16) by means of an intermediate piece (34) arranged between the sealing element (22) and the transition region (12, 14, 16). Turbinenschaufel (10) nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Turbinenschaufel (10) im an dem Halteelement befestigten Zustand zur Justierung geringfügig parallel zu einer Rotorachse der Turbine verschiebbar ist und das Abdichtelement (22) derart gestaltet ist, dass bei diesem Verschieben der Turbinenschaufel (10) eine mittels dem Abdichtelement (22) gegenüber dem benachbarten Element (24) bewirkte Abdichtung aufrechterhalten wird.Turbine blade (10) according to one of the preceding claims,
characterized in that
the turbine blade (10) is displaceable in the state fastened to the holding element for adjustment slightly parallel to a rotor axis of the turbine and the sealing element (22) is designed such that in this displacement of the turbine blade (10) by means of the sealing element (22) relative to the adjacent element (24) caused seal is maintained. Turbinenschaufel (10) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Abdichtelement (22) dazu gestaltet ist, einen Anpressdruck auf das benachbarte Element (24) auszuüben,
wobei insbesondere die Richtung der die kraftschlüssige Verbindung bewirkenden Normalkraft im Wesentlichen parallel zu einer Längserstreckung (20) der Turbinenschaufel ausgerichtet ist.Turbine blade (10) according to claim 8,
characterized in that
the sealing element (22) is designed to exert a contact pressure on the adjacent element (24),
wherein in particular the direction of the frictional connection causing normal force is aligned substantially parallel to a longitudinal extent (20) of the turbine blade. Turbinenschaufel (10) nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Abdichtelement (22) mindestens zwei Teile (36, 38) aufweist, die unterschiedliche Materialien aufweisen und entlang einer sich im Wesentlichen quer zu einer Längserstreckung (20) der Turbinenschaufel (10) erstreckenden Verbindungsfläche (40) miteinander verbunden sind.Turbine blade (10) according to one of the preceding claims,
characterized in that
the sealing element (22) has at least two parts (36, 38) which have different materials and are connected to one another along a connecting surface (40) extending essentially transversely to a longitudinal extension (20) of the turbine blade (10). Abdichtelement (22) für eine Turbinenschaufel (10), insbesondere nach einem der vorausgehenden Ansprüche, einer Turbine eines thermischen Kraftwerks, die ein Schaufelblatt (12) und ein Befestigungsglied (16) zum Befestigen der Turbinenschaufel (10) an einem Halteelement der Turbine aufweist,
wobei das Abdichtelement (22) zum Anordnen an einem Übergangsbereich (12, 14, 16) zwischen dem Schaufelblatt (12) und dem Befestigungsglied (16) zum Abdichten der Turbinenschaufel (10) gegenüber einem benachbarten Element (24) der Turbine gestaltet ist und als separates Bauteil ausgeführt ist.A turbine blade (10) sealing member (22), in particular according to any one of the preceding claims, of a turbine of a thermal power plant having an airfoil (12) and a mounting member (16) for securing the turbine blade (10) to a support member of the turbine,
wherein the sealing member (22) is adapted for locating at a transition region (12, 14, 16) between the airfoil (12) and the attachment member (16) for sealing the turbine blade (10) to an adjacent element (24) of the turbine, and as is executed separate component. Turbine für ein stationäres, thermisches Kraftwerk mit einer Turbinenschaufel (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.Turbine for a stationary, thermal power plant with a turbine blade (10) according to one of claims 1 to 10.
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