EP2818639B1 - Turbomaschinenlaufschaufel und zugehörige Turbomaschine - Google Patents

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EP2818639B1
EP2818639B1 EP13174031.8A EP13174031A EP2818639B1 EP 2818639 B1 EP2818639 B1 EP 2818639B1 EP 13174031 A EP13174031 A EP 13174031A EP 2818639 B1 EP2818639 B1 EP 2818639B1
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EP
European Patent Office
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rotor blade
blade
pockets
pocket
walls
Prior art date
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English (en)
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EP2818639A1 (de
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Krzysztof Skura
Marcin Kozdras
Lukasz Sosnowka
Manfred Feldmann
Manfred Schill
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MTU Aero Engines AG
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MTU Aero Engines AG
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Publication date
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Priority to ES13174031T priority patent/ES2718127T3/es
Priority to US14/316,035 priority patent/US9951631B2/en
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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
    • F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/3007—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/20—Three-dimensional
    • F05D2250/29—Three-dimensional machined; miscellaneous
    • F05D2250/292—Three-dimensional machined; miscellaneous tapered
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/30—Arrangement of components
    • F05D2250/38—Arrangement of components angled, e.g. sweep angle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/70—Shape
    • F05D2250/71—Shape curved
    • F05D2250/712—Shape curved concave

Definitions

  • the present invention relates to a blade for a turbomachine and a turbomachine, in particular a gas turbine, with such a blade.
  • a blade for a turbomachine with a flow deflecting blade a blade root for attachment to a rotor of the turbomachine, an inner platform between the blade and the blade root, and a pocket defined by two axially spaced walls extending away from the blade Side of the platform to the blade root out.
  • These walls are offset with respect to a blade root edge in the direction of a radial longitudinal axis in order to improve the mechanical stress.
  • the pocket-facing outer sides of these walls are circumferentially parallel.
  • a blade having a circumferentially inwardly tapered pocket between an inner platform and a blade root is known to improve mechanical stress.
  • the pocket-facing outer sides are also circumferentially parallel.
  • blades are from the documents GB1062170A .
  • EP2586967A2 known.
  • a blade according to the preamble of claim 1 is in the document US5924699A disclosed.
  • An object of an embodiment of the present invention is to provide an improved turbomachine.
  • a blade for a turbomachine includes a flow deflecting blade having a pressure side, a suction side, leading and trailing edges (with respect to a flow direction in operation of the turbomachine).
  • a blade root for fastening the blade to a rotor of the turbomachine is connected to the blade leaf, in particular integrally or integrally.
  • the blade root can in particular be designed as a so-called fir tree root and have one or more ribs, which engage behind respective undercuts of a groove in the rotor and thus fix the rotor blade, in particular radially, on the rotor.
  • a (in the mounted state radially inner) platform which defines a flow channel for a working medium of the turbomachine radially inward.
  • Directional data such as axial, radial and circumferential direction generally relate in particular to the mounting position of the blade in the turbomachine.
  • the inner platform has one or two opposing axial flanges to form a labyrinth seal with adjacent baffles.
  • a pocket is arranged on both circumferentially opposite sides of the blade. At least one of them is defined in the axial direction by two axially spaced walls, which extend from the blade side facing away from the platform to the blade root and radially inward and are referred to below for compact representation as the first and second wall.
  • the first wall may be an upstream or downstream wall (relative to a flow direction during operation of the turbomachine).
  • the bag is in one embodiment in the circumferential direction on one side open or blind hole-like design, with a common Between wall in the circumferential direction opposite pockets of a blade from one another can limit or limit.
  • Mutually facing pockets of adjacent blades, particularly the faces of their first and second walls and inner platforms, may contact one another in an embodiment such that their walls have two, at least substantially, closed, axially spaced sealing rings or flanges between the rotor and the inner Form platform ring.
  • At least the first wall of one or two opposing pockets of the blade each have a pocket-facing outer surface or surface, in one or more, preferably - at least substantially - all cross-sections perpendicular to a radial longitudinal axis of the blade in Viewed circumferential direction of the blade away from the outside or away from the bag.
  • the outer side of the first wall diverges as it progresses in the circumferential direction on an adjacent blade or on an end face of the pocket or wall in the circumferential direction in the axial direction. Accordingly, the outer side converges or tapers from an end face of the first wall in the circumferential direction onto the blade towards axially inward direction or towards the pocket.
  • the second, axially opposite wall can also have an outer side facing away from the pocket, which is inclined in one or more, preferably - at least substantially - all cross sections perpendicular to the radial longitudinal axis in the circumferential direction away from the blade outwardly or in progression in Circumferential direction diverges on an adjacent blade or on an end face of the pocket or wall in the circumferential direction in the axial direction.
  • the outer side of the second wall is, at least substantially, aligned in the circumferential direction or circumferentially parallel.
  • an advantageous Entformungsschräge at least substantially provided by the first wall, while the second walls form a, at least substantially, circumferentially parallel sealing ring.
  • the outer sides of the first walls can be inclined to one another in a V-like manner.
  • the outside of the first wall is, at least substantially, parallel to an inside or surface of the first wall. Additionally or alternatively, the outside of the second wall may be, at least substantially, parallel to the inside of the second wall. This can be particularly advantageous in terms of manufacturing and / or loading technology. Additionally or alternatively, in one embodiment, a material accumulation due to a Entformungsschräge be minimized.
  • the first and / or second wall can be seen in the radial direction to be arched axially towards the pocket, in particular parabolic, as shown in the DE 10 2009 007 664 A1 is explained.
  • the first wall is seen in the radial direction, in particular parabolic, arched axially to the bag, wherein its outer side facing away from the pocket in at least one cross section perpendicular to the radial longitudinal axis in a radially outer half and in at least one cross section perpendicular to the radial longitudinal axis in a radially inner Half is inclined in each case outwards or diverges to an open end side of the pocket in the circumferential direction in the axial direction.
  • An outwardly inclined outer side may, in at least one cross-section perpendicular to the radial longitudinal axis of the blade, in particular uniform, be curved, preferably strictly concave.
  • an outwardly inclined outside in at least one cross section perpendicular to the radial longitudinal axis of the blade at least substantially, be straight.
  • a tangential plane to the outside in at least one cross section perpendicular to the radial longitudinal axis of the blade with the circumferential direction forms an angle which is at least 5 °, in particular at least 10 °, and / or at most 45 °, in particular at most 30 °.
  • At least the pocket in a further development also the blade leaf integrally formed therewith and / or the blade root integrally formed therewith, is formed in a particular way cast, and / or formed, in particular forged. Due to the inclined outer side (s), demoulding slopes for demolding the pocket from a casting mold or for executing a forming tool can be represented in one embodiment with a reduced material accumulation.
  • a blade according to the invention is used in a turbine or compressor stage of a gas turbine, in particular of an aircraft engine.
  • a turbomachine in particular a gas turbine, preferably an aircraft engine, according to one aspect of the present invention, a rotor and one or more of the above-described blades, which are fixed by means of their blade roots on the rotor, in particular form-fitting and / or releasably.
  • Fig. 1 shows a part of a rotor of a gas turbine according to an embodiment of the present invention in perspective view
  • Fig. 2 a section perpendicular to a radial longitudinal axis of the blade.
  • the blade has an airfoil 1, to which a blade root 2 is connected, which is designed as a so-called fir tree root.
  • an inner platform 3 is arranged, which has two opposite axial flanges, of which in the Fig. 1, 2 only one flange 3.1 can be seen.
  • a pocket 4 and 5 is arranged on both circumferentially opposite sides (top, bottom in Fig. 2 ) of the blade. This is in each case in the axial direction (horizontal in Fig. 2 ) are defined by a first wall 4.1 and 5.1, respectively, and a second wall 4.2 or 5.2 axially spaced therefrom, which faces away from the blade side (at the bottom in FIG Fig. 1 ) of the platform 3 to the blade root 2 and extend radially inward. In the radial direction bounded outside (top in Fig.
  • the pocket 4 or 5 is open on one side in the circumferential direction, wherein a common partition wall 45 delimits the two circumferentially opposite pockets 4, 5 from each other.
  • the first walls 4.1, 5.1 each have a pocket facing away (right in Fig. 2 ) Outside 4.1A and 5.1A, in particular in the cross section of Fig. 2 is inclined outwards, ie viewed in the circumferential direction on an open end side of the pocket axially diverged away from the pocket.
  • the in Fig. 2 bottom outside 4.1A diverges in the illustrated cross-section from top to bottom viewed to the right
  • the in Fig. 2 upper outer side 5.1A diverges from bottom to top, looking to the right.
  • the outside 4.1A converges from the front side (bottom in FIG Fig. 2 ) of the first wall 4.1 viewed in the circumferential direction (upwards in Fig.
  • the outside 5.1A converges from the end face (top in FIG Fig. 2 ) of the first wall 5.1 viewed in the circumferential direction (down in Fig. 2 ) to the blade 1 to.
  • the outsides 4.1A, 5.1A of the first walls 4.1, 5.1 are V-like inclined to each other.
  • the outer sides 4.2A, 5.2A of the second walls 4.2, 5.2 are, however, in the circumferential direction (vertically in Fig. 2 ).
  • the outer sides 4.1A, 5.1A of the first walls 4.1, 5.1 are parallel to the pocket-facing inner sides 4.1B and 5.1B of the first walls 4.1 and 5.1, respectively.
  • the outer sides 4.2A, 5.2A of the second walls 4.2, 5.2 parallel to the inner sides 4.2B and 5.2B of the second walls 4.2 and 5.2, so that the first and second walls in the circumferential direction have constant wall thicknesses.
  • the first and second walls 4.1, 5.1 and 4.2, 5.2 of the two opposite pockets 4, 5 are seen in the radial direction (vertically in Fig. 1 ) arched parabolic to the bag.
  • the pocket-facing outer side 4.1A or 5.1A of the first wall 4.1 or 5.1 of the pocket 4 or 5 is in cross-sections perpendicular to the radial longitudinal axis in a radially outer (top in Fig. 1 ) Half, like Fig. 2 one, and also in cross-sections perpendicular to the radial longitudinal axis in a radially inner (bottom in Fig. 1 ) Half each outwardly inclined.
  • the outer sides 4.1A, 5.1A due to the parabolic curvature as well as the parallel thereto inner sides 4.1B and 5.1B are substantially circumferentially parallel.
  • the pocket-facing outer sides 4.1A, 5.1A which are inclined away from the pocket, are straight in substantially all cross-sections perpendicular to the radial longitudinal axis of the blade.
  • the outsides 4.1A, 5.1A of the two pockets 4, 5 go in the execution of Fig. 1, 2 in a radius into one another, which is arranged at the height of the intermediate wall 45.

Landscapes

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

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laufschaufel für eine Turbomaschine sowie eine Turbomaschine, insbesondere eine Gasturbine, mit einer solchen Laufschaufel.
  • Aus der DE 10 2009 007 664 A1 ist eine Laufschaufel für eine Turbomaschine mit einem Schaufelblatt zur Strömungsumlenkung, einem Schaufelfuß zur Befestigung an einem Rotor der Turbomaschine, einer inneren Plattform zwischen dem Schaufelblatt und dem Schaufelfuß sowie einer Tasche bekannt, die durch zwei axial beabstandete Wände definiert ist, welche sich von der schaufelblattabgewandten Seite der Plattform zum Schaufelfuß hin erstrecken. Diese Wände sind bezüglich eines Schaufelfußrandes in Richtung einer radialen Längsachse hin versetzt, um die mechanische Beanspruchung zu verbessern. Die taschenabgewandten Außenseiten dieser Wände sind umfangsparallel.
  • Aus der US 4,595,340 ist ebenfalls eine Laufschaufel mit einer sich in Umfangsrichtung nach innen verjüngenden Tasche zwischen einer inneren Plattform und einem Schaufelfuß bekannt, um die mechanische Beanspruchung zu verbessern. Die taschenabgewandten Außenseiten sind ebenfalls umfangsparallel.
  • Durch geneigte, sich verjüngende Innen- und umfangsparallele Außenseiten ergibt sich eine in Umfangsrichtung zunehmende Wandstärke zum Boden der Tasche hin. Sind zwei solche Taschen einander in Umfangsrichtung gegenüberliegend angeordnet, ergibt sich insbesondere eine Materialhäufung im Bereich des Schaufelblattes.
  • Weitere Laufschaufeln sind aus den Dokumenten GB1062170A , EP2586967A2 bekannt. Eine Laufschaufel entsprechend der Präambel des Anspruchs 1 wird im Dokument US5924699A offenbart.
  • Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist, eine verbesserte Turbomaschine zur Verfügung zu stellen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Laufschaufel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Anspruch 8 stellt eine Turbomaschine mit einer solchen Laufschaufel unter Schutz. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Eine Laufschaufel für eine Turbomaschine nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Schaufelblatt zur Strömungsumlenkung mit einer Druckseite, einer Saugseite, einer Vorder- und einer Hinterkante (bezogen auf eine Durchströmungsrichtung im Betrieb der Turbomaschine) auf.
  • Mit dem Schaufelblatt ist, insbesondere integral bzw. einstückig, ein Schaufelfuß zur Befestigung der Laufschaufel an einem Rotor der Turbomaschine verbunden. Der Schaufelfuß kann insbesondere als sogenannter Tannenbaumfuß ausgebildet sein und eine oder mehrere Rippen aufweisen, die entsprechende Hinterschneidungen einer Nut im Rotor hintergreifen und so die Laufschaufel, insbesondere radial, an dem Rotor festlegen.
  • Zwischen dem Schaufelblatt und dem Schaufelfuß ist eine (im montierten Zustand radial innere) Plattform angeordnet, die einen Strömungskanal für ein Arbeitsmedium der Turbomaschine radial innen definiert. Richtungsangaben wie axial, radial und Umfangsrichtung beziehen sich allgemein insbesondere auf die Montagelage der Laufschaufel in der Turbomaschine.
  • In einer Ausführung weist die innere Plattform einen oder zwei gegenüberliegende axiale Flansche auf, um mit angrenzenden Leitgittern eine Labyrinthdichtung auszubilden.
  • Auf beiden in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seiten der Laufschaufel ist jeweils eine Tasche angeordnet. Zumindest eine davon wird in axialer Richtung durch zwei axial beabstandete Wände definiert, welche sich von der schaufelblattabgewandten Seite der Plattform zum Schaufelfuß hin bzw. nach radial innen erstrecken und nachfolgend zur kompakteren Darstellung als erste bzw. zweite Wand bezeichnet werden. Die erste Wand kann eine stromaufwärtige oder stromabwärtige Wand (bezogen auf eine Durchströmungsrichtung im Betrieb der Turbomaschine) sein.
  • In radialer Richtung begrenzt außen die schaufelblattabgewandte Seite der Plattform die Tasche, radial innen kann im montierten Zustand der Rotor die Tasche begrenzen. Die Tasche ist in einer Ausführung in Umfangsrichtung einseitig offen bzw. sacklochartig ausgebildet, wobei eine gemeinsame Zwischenwand zwei in Umfangsrichtung gegenüberliegende Taschen einer Laufschaufel voneinander ab- bzw. begrenzen kann. Einander zugewandte Taschen benachbarter Laufschaufeln, insbesondere die Stirnseiten ihrer ersten und zweiten Wände und inneren Plattformen, können sich in einer Ausführung berühren, so dass ihre Wände zwei, wenigstens im Wesentlichen, geschlossene, axial beabstandete Dichtringe bzw. -flansche zwischen dem Rotor und dem inneren Plattformring bilden.
  • Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist wenigstens die erste Wand einer oder zweier gegenüberliegender Taschen der Laufschaufel jeweils eine taschenabgewandte Außenseite bzw. -fläche auf, die in einem oder mehreren, vorzugsweise - wenigstens im Wesentlichen - allen Querschnitten senkrecht zu einer radialen Längsachse der Laufschaufel in Umfangsrichtung von der Schaufel weg betrachtet nach außen bzw. von der Tasche weg geneigt ist. Mit anderen Worten divergiert die Außenseite der ersten Wand bei Fortschreiten in Umfangsrichtung auf eine benachbarte Laufschaufel bzw. auf eine Stirnseite der Tasche bzw. Wand in Umfangsrichtung zu in axialer Richtung. Entsprechend konvergiert bzw. verjüngt sich die Außenseite von einer Stirnseite der ersten Wand in Umfangsrichtung auf das Schaufelblatt zu axial nach innen bzw. auf die Tasche zu.
  • Auf diese Weise kann eine Materialzunahme infolge einer sich verjüngenden Tasche reduziert werden, welche insbesondere zur Darstellung einer Entformungsschräge vorteilhaft sein kann.
  • Auch die zweite, axial gegenüberliegende Wand kann in einer Ausführung eine taschenabgewandte Außenseite aufweisen, die in einem oder mehreren, vorzugsweise - wenigstens im Wesentlichen - allen Querschnitten senkrecht zur radialen Längsachse in Umfangsrichtung von der Schaufel weg betrachtet nach außen geneigt ist bzw. bei Fortschreiten in Umfangsrichtung auf eine benachbarte Laufschaufel bzw. auf eine Stirnseite der Tasche bzw. Wand in Umfangsrichtung zu in axialer Richtung divergiert.
  • In einer anderen Ausführung ist die Außenseite der zweiten Wand hingegen, wenigstens im Wesentlichen, in Umfangsrichtung ausgerichtet bzw. umfangsparallel. Hierdurch kann in einer Ausführung eine vorteilhafte Entformungsschräge, wenigstens im Wesentlichen, durch die erste Wand zur Verfügung gestellt werden, während die zweiten Wände einen, wenigstens im Wesentlichen, umfangsparallelen Dichtring bilden.
  • Weist die Laufschaufel zwei einander in Umfangsrichtung gegenüberliegende Taschen auf, können die Außenseiten der ersten Wände V-artig gegeneinander geneigt sein.
  • Die Außenseite der ersten Wand ist, wenigstens im Wesentlichen, parallel zu einer Innenseite bzw. -fläche der ersten Wand. Zusätzlich oder alternativ kann die Außenseite der zweiten Wand, wenigstens im Wesentlichen, parallel zu der Innenseite der zweiten Wand sein. Dies kann insbesondere fertigungs- und/oder belastungstechnisch vorteilhaft sein. Zusätzlich oder alternativ kann so in einer Ausführung eine Materialhäufung infolge einer Entformungsschräge minimiert werden.
  • Die erste und/oder zweite Wand kann in radialer Richtung gesehen axial zur Tasche hin eingewölbt sein, insbesondere parabelförmig, wie dies in der DE 10 2009 007 664 A1 erläutert ist.
  • In einer Weiterbildung ist die erste Wand in radialer Richtung gesehen, insbesondere parabelförmig, axial zur Tasche eingewölbt, wobei ihre taschenabgewandte Außenseite in wenigstens einem Querschnitt senkrecht zur radialen Längsachse in einer radial äußeren Hälfte und in wenigstens einem Querschnitt senkrecht zur radialen Längsachse in einer radial inneren Hälfte jeweils nach außen geneigt ist bzw. zu einer offenen Stirnseite der Tasche in Umfangsrichtung hin in axialer Richtung divergiert.
  • Eine nach außen geneigte Außenseite kann in wenigstens einem Querschnitt senkrecht zur radialen Längsachse der Laufschaufel, insbesondere gleichmäßig, gekrümmt sein, vorzugsweise streng konkav. Gleichermaßen kann eine nach außen geneigte Außenseite in wenigstens einem Querschnitt senkrecht zur radialen Längsachse der Laufschaufel, wenigstens im Wesentlichen, gerade sein. In einer Ausführung schließt eine Tangentialebene an die Außenseite in wenigstens einem Querschnitt senkrecht zur radialen Längsachse der Laufschaufel mit der Umfangsrichtung einen Winkel ein, der wenigstens 5°, insbesondere wenigstens 10°, und/oder höchstens 45°, insbesondere höchstens 30° beträgt.
  • In einer Ausführung ist wenigstens die Tasche, in einer Weiterbildung auch das integral damit ausgebildete Schaufelblatt und/oder der integral damit ausgebildete Schaufelfuß, urgeformt, insbesondere gegossen, und/oder umgeformt, insbesondere geschmiedet. Durch die geneigte(n) Außenseite(n) können hierbei in einer Ausführung bei reduzierter Materialhäufung Entformungsschrägen zum Entformen der Tasche aus einer Gussform bzw. zum Ausführen eines Umformwerkzeugs dargestellt werden.
  • Mit Vorteil wird eine erfindungsgemäße Laufschaufel in einer Turbinen- oder Verdichterstufe einer Gasturbine, insbesondere eines Flugtriebwerks, verwendet. Entsprechend weist eine Turbomaschine, insbesondere eine Gasturbine, vorzugsweise ein Flugtriebwerk, nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung einen Rotor und eine oder mehrere der vorstehend erläuterten Laufschaufeln auf, die mittels ihrer Schaufelfüße an dem Rotor, insbesondere formschlüssig und/oder lösbar, befestigt sind.
  • Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
    • Fig. 1
    einen Teil einer Laufschaufel einer Gasturbine nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Ansicht; und
    Fig. 2
    einen Querschnitt senkrecht zu einer radialen Längsachse der in Fig. 1 gezeigten Laufschaufel.
  • Fig. 1 zeigt einen Teil einer Laufschaufel einer Gasturbine nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Ansicht, Fig. 2 einen Schnitt senkrecht zu einer radialen Längsachse der Laufschaufel.
  • Die Laufschaufel weist ein Schaufelblatt 1 auf, mit dem ein Schaufelfuß 2 verbunden ist, der als sogenannter Tannenbaumfuß ausgebildet ist.
  • Zwischen dem Schaufelblatt und dem Schaufelfuß ist eine innere Plattform 3 angeordnet, die zwei gegenüberliegende axiale Flansche aufweist, von denen in den Fig. 1, 2 nur ein Flansch 3.1 erkennbar ist.
  • Auf beiden in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seiten (oben, unten in Fig. 2) der Laufschaufel ist eine Tasche 4 bzw. 5 angeordnet. Diese wird jeweils in axialer Richtung (horizontal in Fig. 2) durch eine erste Wand 4.1 bzw. 5.1 und eine hiervon axial beabstandete zweite Wand 4.2 bzw. 5.2 definiert, welche sich von der schaufelblattabgewandten Seite (unten in Fig. 1) der Plattform 3 zum Schaufelfuß 2 hin bzw. nach radial innen erstrecken. In radialer Richtung begrenzt außen (oben in Fig. 1) die schaufelblattabgewandte Seite der Plattform 3 die Tasche 4 bzw. 5, radial innen kann im montierten Zustand ein Rotor (nicht dargestellt) der Gasturbine die Tasche begrenzen, an dem die Laufschaufel mittels ihres Schaufelfußes 2 lösbar befestigt ist. Die Tasche 4 bzw. 5 ist in Umfangsrichtung einseitig offen, wobei eine gemeinsame Zwischenwand 45 die zwei in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Taschen 4, 5 voneinander abgrenzt.
  • Die ersten Wände 4.1, 5.1 weisen jeweils eine taschenabgewandte (rechts in Fig. 2) Außenseite 4.1A bzw. 5.1A auf, die insbesondere im Querschnitt der Fig. 2 nach außen geneigt ist, d.h. in Umfangsrichtung auf eine offene Stirnseite der Tasche hin betrachtet axial von der Tasche weg divergiert. D.h., die in Fig. 2 untere Außenseite 4.1A divergiert in dem dargestellten Querschnitt von oben nach unten betrachtet nach rechts, die in Fig. 2 obere Außenseite 5.1A divergiert von unten nach oben betrachtet nach rechts. Entsprechend konvergiert die Außenseite 4.1A von der Stirnseite (unten in Fig. 2) der ersten Wand 4.1 aus in Umfangsrichtung betrachtet (nach oben in Fig. 2) auf das Schaufelblatt 1 zu nach innen bzw. auf die Tasche 4 zu, die Außenseite 5.1A konvergiert von der Stirnseite (oben in Fig. 2) der ersten Wand 5.1 aus in Umfangsrichtung betrachtet (nach unten in Fig. 2) auf das Schaufelblatt 1 zu.
  • Entsprechend sind die Außenseiten 4.1A, 5.1A der ersten Wände 4.1, 5.1 V-artig gegeneinander geneigt.
  • Die Außenseiten 4.2A, 5.2A der zweiten Wände 4.2, 5.2 sind hingegen in Umfangsrichtung (vertikal in Fig. 2) ausgerichtet.
  • Die Außenseiten 4.1A, 5.1A der ersten Wände 4.1, 5.1 sind parallel zu den taschenzugewandten Innenseiten 4.1B bzw. 5.1B der ersten Wände 4.1 bzw. 5.1. Zusätzlich sind die Außenseiten 4.2A, 5.2A der zweiten Wände 4.2, 5.2 parallel zu den Innenseiten 4.2B bzw. 5.2B der zweiten Wände 4.2 bzw. 5.2, so dass die ersten und zweiten Wände in Umfangsrichtung konstante Wandstärken aufweisen.
  • Auf diese Weise wird einerseits durch die nach außen geneigte bzw. divergierenden ersten Wände 4.1, 5.1 eine Entformungsschräge zur Verfügung gestellt, ohne andererseits zu einer Materialhäufung in der Mitte der Schaufel, insbesondere im Bereich der Zwischenwand 45 zu führen, wie sie sich bei umfangsparallelen Außenseiten ergäbe.
  • Die ersten und zweiten Wände 4.1, 5.1 bzw. 4.2, 5.2 der beiden gegenüberliegenden Taschen 4, 5 sind in radialer Richtung gesehen (vertikal in Fig. 1) zur Tasche hin parabelförmig eingewölbt.
  • Die taschenabgewandte Außenseite 4.1A bzw. 5.1A der ersten Wand 4.1 bzw. 5.1 der Tasche 4 bzw. 5 ist in Querschnitten senkrecht zur radialen Längsachse in einer radial äußeren (oben in Fig. 1) Hälfte, wie Fig. 2 einen zeigt, und ebenso in Querschnitten senkrecht zur radialen Längsachse in einer radial inneren (unten in Fig. 1) Hälfte jeweils nach außen geneigt. Im Übergangsbereich beider Hälften sind die Außenseiten 4.1A, 5.1A infolge der parabelförmigen Wölbung ebenso wie die hierzu parallelen Innenseiten 4.1B bzw. 5.1B im Wesentlichen umfangsparallel.
  • Die von der Tasche weg geneigten, taschenabgewandten Außenseiten 4.1A, 5.1A sind in im Wesentlichen allen Querschnitten senkrecht zur radialen Längsachse der Laufschaufel gerade. Die Außenseiten 4.1A, 5.1A der beiden Taschen 4, 5 gehen in der Ausführung der Fig. 1, 2 in einem Radius ineinander über, der auf Höhe der Zwischenwand 45 angeordnet ist.
  • Die Tangentialebenen an die Außenseiten 4.1A, 5.1A schließen in dem Querschnitt der Fig. 2 mit der Umfangsrichtung einen Winkel α ein, der etwa 20° beträgt.
  • Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei daraufhingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Schaufelblatt
    2
    Schaufelfuß
    3
    innere Plattform
    3.1
    axialer Flansch
    4; 5
    Tasche
    4.1; 5.1
    erste Wand
    4.1A; 5.1A
    Außenseite
    4.1B; 5.1B
    Innenseite
    4.2; 5.2
    zweite Wand
    4.2A; 5.2A
    Außenseite
    4.2B; 5.2B
    Innenseite
    45
    Zwischenwand

Claims (8)

  1. Laufschaufel für eine Turbomaschine, mit einem Schaufelblatt (1) zur Strömungsumlenkung, einem Schaufelfuß (2) zur Befestigung an einem Rotor der Turbomaschine, einer inneren Plattform (3) zwischen dem Schaufelblatt und dem Schaufelfuß und einer ersten und einer zweiten Tasche (4, 5), die auf in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seiten der Laufschaufel angeordnet sind, wobei eine erste der Taschen (4, 5) durch zwei Wände (4.1, 4.2; 5.1, 5.2) definiert ist, welche sich von der schaufelblattabgewandten Seite der Plattform zum Schaufelfuß hin erstrecken und die in axialer Richtung beabstandet sind, wobei eine erste (4.1, 5.1) dieser Wände eine taschenabgewandte Außenseite (4.1A, 5.1A) aufweist, die in wenigstens einem Querschnitt senkrecht zu einer radialen Längsachse der Laufschaufel nach außen geneigt ist, so dass die Außenseite (4.1A, 5.1A) der ersten Wand (4.1, 5.1) - bei Fortschreiten in Umfangsrichtung von der Laufschaufel weg - in axialer Richtung divergiert (α), dadurch gekennzeichnet, dass die genannte taschenabgewandte Außenseite (4.1A, 5.1A), wenigstens im Wesentlichen, parallel zu einer taschenzugewandten Innenseite (4.1B, 4.2B, 5.1B, 5.2B) der ersten (4.1, 5.1) dieser Wände ist.
  2. Laufschaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite (4.2, 5.2) dieser Wände eine taschenabgewandte Außenseite (4.2A, 5.2A) aufweist, die, wenigstens im Wesentlichen, in Umfangsrichtung ausgerichtet ist.
  3. Laufschaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite dieser Wände eine taschenabgewandte Außenseite (4.2A, 5.2A) aufweist, die in wenigstens einem Querschnitt senkrecht zu der radialen Längsachse der Laufschaufel nach außen geneigt ist.
  4. Laufschaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine nach außen geneigte, taschenabgewandte Außenseite (4.1A, 5.1A, 4.2A, 5.2A) in wenigstens einem Querschnitt senkrecht zu der radialen Längsachse der Laufschaufel, gekrümmt oder, wenigstens im Wesentlichen, gerade ist.
  5. Laufschaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Wand (4.1, 4.2, 5.1, 5.2) in radialer Richtung gesehen axial zur ersten Tasche hin eingewölbt ist.
  6. Laufschaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Tasche urgeformt, insbesondere gegossen, und/oder umgeformt, insbesondere geschmiedet, ist.
  7. Laufschaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die weitere, in Umfangsrichtung gegenüberliegende zweite Tasche (5) durch zwei weitere axial beabstandete Wände (5.1, 5.2) definiert ist, welche sich von der schaufelblattabgewandten Seite der Plattform zum Schaufelfuß hin erstrecken, wobei wenigstens eine erste (5.1) dieser weiteren Wände eine weitere taschenabgewandte Außenseite (5.1A) aufweist, die in wenigstens einem Querschnitt senkrecht zu einer radialen Längsachse der Laufschaufel nach außen geneigt ist.
  8. Turbomaschine, insbesondere Gasturbine, mit einem Rotor und wenigstens einer Laufschaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die an dem Rotor, insbesondere formschlüssig und/oder lösbar, befestigt ist.
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