EP3219921A1 - Verstellbare turbomaschinen-leitschaufel, turbomaschine und verfahren zum herstellen - Google Patents

Verstellbare turbomaschinen-leitschaufel, turbomaschine und verfahren zum herstellen Download PDF

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EP3219921A1
EP3219921A1 EP16160548.0A EP16160548A EP3219921A1 EP 3219921 A1 EP3219921 A1 EP 3219921A1 EP 16160548 A EP16160548 A EP 16160548A EP 3219921 A1 EP3219921 A1 EP 3219921A1
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adjustable
blade
airfoil
turbomachine
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MTU Aero Engines AG
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Definitions

  • the present invention relates to an adjustable guide vane for a turbomachine, in particular a gas turbine, a turbomachine, in particular a gas turbine, with at least one such adjustable vane and a method for producing such an adjustable guide vane.
  • airfoils of such adjustable vanes must often satisfy primarily other requirements than differing blade sections, particularly bearing surfaces and / or interfaces, at which the vanes are coupled to an adjustment device for adjusting the vane: while the former interacts, in particular, with a working fluid of the turbomachine,
  • the latter should, for example, have better storage properties and / or, in particular for the production of the interface, easier to work, especially better spanbar.
  • adjustable guide vanes are to be used in turbine stages, the guide vanes must regularly withstand higher temperatures than with compressor stages.
  • highly heat-resistant materials often have poor (re) storage properties and / or, in particular for the production of the interface and / or storage areas, difficult (he) editable, especially bad (er) spanbar.
  • An object of an embodiment of the present invention is to improve a turbomachine and / or its manufacture.
  • Claim 9 presents a turbomachine, in particular a gas turbine, with at least an adjustable vane described here under protection, advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • an adjustable guide vane for a turbomachine in particular a turbine or compressor stage of a gas turbine, in particular at least one adjustable vane of a turbomachine, in particular a turbine or compressor stage of a gas turbine, in particular an aircraft engine, an airfoil, in particular Adjustment of the guide vane variables, deflection of a working fluid of the turbomachine, and at least one, in particular radial and / or different from the blade, in particular radially inwardly or outwardly disposed of the airfoil, blade portion, in an embodiment two, in particular radial, blade sections on each other , in particular radially, opposite sides of the airfoil, which are referred to herein without restriction of generality as the first (s) blade section (s).
  • radial refers in the present case, in particular, to a main or rotational axis of the turbomachine or denotes a direction perpendicular to a main or rotational axis of the turbomachine.
  • the airfoil has a front and a rear edge, which are interconnected by a suction and a pressure side.
  • the airfoil on one or two mutually, in particular radially, opposite end face (s), which in a further development, the airfoil, in particular radially limited / limit.
  • the guide vane has one or two, in particular radially, opposing platform (s), one or both of which in a development (in each case), in particular radially and / or directly adjoins the airfoil, this particular limit / limit and / or communicating / communicating with a flow channel of the working fluid or the turbo-machine or is / are set up for this purpose.
  • a bearing surface or at least a part thereof, in particular together with a first blade section can form a bearing surface.
  • At least one platform and / or a second blade section is disposed radially between the airfoil and a first airfoil section.
  • the blade of the guide vane or, in a further development, the or one or both platform (s) and / or the or one or both second blade section (s) of the guide vane is completely or partially made a material which in the present case is referred to as a second material without restriction of generality.
  • the one or both of the first blade portion (s) of the vane (s) is / are made according to an embodiment of the present invention from a different material from this second material, which in the present case without loss of generality first material is called.
  • first material for example, a material can be used which is known under the trade name INCONEL ® 718th
  • second material for example, a material which is under the trade name may be used MAR-M-247 TM is known.
  • the first material may be a forging material, whereas the second material may be a cast material.
  • the two first blade sections of the guide blade can be produced from the same, (first) material different from the second material.
  • a first blade portion of the first material and the other first blade portion may be made of the second material or a different (third) material of the first and second material.
  • the blade leaf on the one hand and the first blade section or blades on the other hand can advantageously be adapted to different requirements. Additionally or alternatively, this can be improved in one embodiment, the production of the guide vane.
  • the second material comprises metal and / or a superalloy, in particular it may consist entirely or partially thereof. Additionally or alternatively, the second material in one embodiment, high temperature resistant, in particular for use temperatures of at least 500 ° C, in particular at least 800 ° C, designed or suitable.
  • the airfoil can advantageously interact with a working fluid of the turbomachine, in particular, withstand a particular, in particular, thermal stress, or be designed for this, in one embodiment, in particular in a turbine stage.
  • the first material in a further development, the third material, metal and / or no superalloy and / or is not conversationwaimfest, in particular not for use temperatures of at least 1000 ° C, in particular at least 800 ° C, designed or suitable ,
  • a first blade section produced from the first or third material may in particular have advantageous machining and / or bearing properties.
  • a yield or 0.2% yield strength (R e or R p, 0 , 2 [N / mm 2 ]) of the second material is at least 1.1 times, especially at least 1.5 times, one Elongation and / or 0.2% yield strength of the first material, in a further development of the third material.
  • a density (p [kg / m 3 ]) of the second material is at least 1.1 times, in particular at least 1.5 times, a density of the first material, in a further development also the third material.
  • the blade leaf on the one hand and the first blade section or blades on the other hand can advantageously be adapted to different requirements.
  • a lighter first (or third) material can reduce G (total) weight of the vane.
  • the or at least one, in particular made of the first material (r), first (r) blade section is machined and / or has one or more threads.
  • an advantageous bearing surface and / or interface, on which the guide vane is coupled with an adjusting device for adjusting the guide vane is provided, in particular standard parts such as nuts or the like can be used for coupling.
  • first blade sections in one embodiment by another welding method, soldering, gluing, pressing, shrinking or the like be or be, in particular with an end face of the airfoil, one, in particular to the airfoil adjoining, platform of the vane or a, in particular subsequent to the front side or platform, second blade section.
  • a first blade section, in particular made of the first material can also be positively and / or frictionally connected, in particular screwed, to the end face or platform or the second blade section, and / or together with the blade leaf by appropriate material change by means of a generative method
  • the platform or the second vane section are manufactured.
  • the airfoil and the first blade section (s) can advantageously be connected, in particular simple, rigid, reliable and / or reliable.
  • At least one radial end and / or a bearing surface and / or interface of the guide blade can be advantageously designed, in particular machined or be.
  • first blade portion By connecting a first blade section, in particular made of the first material, to the front side or platform, as much weight as possible and / or more expensive second material can be saved in one embodiment.
  • first blade portion when one, in particular made of the first material, first blade portion (only) connects to the second blade portion, in one embodiment, a joint advantageously spaced from the blade and / or in a Kulamide or on the blade or facing away from the blade side the storage area are arranged.
  • a radial dimension or height of the or at least one, in particular made of the first material, first blade section at least 5%, in particular at least 10%, and / or at most 200%, in particular at most 75%, a radial dimension or Height of the airfoil.
  • a radial dimension or height of the or at least one, in particular made of the first material, first blade portion at least 5%, in particular at least 10%, and / or at most 1000%, especially at most 500%, one radial dimension or height of the second blade section arranged between this first blade section and the blade leaf.
  • the one or both platforms are / are made integral with the airfoil.
  • the turbomachine has a one-part or multi-part housing in which the guide vane is mounted, in particular rotatable or pivotable, or is mounted.
  • the adjustable vane is in one embodiment rotatable or pivotable in a housing of the turbomachine, in particular a housing portion of a turbine or compressor stage of the gas turbine, stored or adapted thereto, in particular by means of corresponding bearing surfaces, in particular circumferential bearing surfaces.
  • a circumferential bearing surface is rotationally symmetrical and / or supports or supports the guide blade in a circumferential and / or axial direction perpendicular to the radial direction, or is configured for this purpose.
  • the turbomachine has a one- or multi-part adjusting device for, in particular mechanical, hydraulic and / or motorized, adjusting the guide vane, which is thus, in particular their interface, in particular mechanically, in particular positive and / or frictional, coupled or becomes.
  • Fig. 1 shows an adjustable vane of a turbomachine according to an embodiment of the present invention.
  • This has an airfoil 1 for deflecting a working fluid of the turbomachine and an upper or radially outer bearing region 2 and a lower or radially inner bearing region 4 for the adjustable mounting of the guide vane in a (not shown) housing of the turbomachine, which on each other radially ( vertically in Fig. 1 ) opposite sides of the airfoil 1 are arranged.
  • the airfoil 1 and these limiting platforms 12, 14 and a second blade section 6, the radially and directly to the radially outer platform 12th are integrally made of a second material, in particular a high temperature superalloy.
  • a radially inner first blade section in the form of the radially inner bearing region 4 and a radially outer first blade section 5, which together with the second blade section 6, the circumferential bearing surface of the radially outer bearing portion 2 and an adjoining interface for coupling with an adjusting device 3 for adjusting the guide vane and a radially outer end of the vane having a thread on which a nut 8 is screwed for fastening the adjusting device 3 are or are each made of a different material from the second material, in particular a material, which has a better machinability and / or a lower specific weight compared to the high-temperature superalloy.
  • the radially inner or outer first blade portion may be made of the second material or a third material different from the first and second materials.
  • the radially inner first blade section 4 is or are joined to the radially inner platform 14 and the radially outer first blade section 5 with the second blade section 6 in a joint 7 by friction welding materially.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine verstellbare Leitschaufel für eine Turbomaschine, insbesondere eine Turbinen- oder Verdichterstufe einer Gasturbine, die ein Schaufelblatt (1) zur Umlenkung eines Arbeitsfluids der Turbomaschine, das wenigstens teilweise aus einem zweiten Material hergestellt ist, und wenigstens einen ersten Schaufelabschnitt (4, 5) aufweist, der aus einem von dem zweiten Material verschiedenen ersten Material hergestellt ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine verstellbare Leitschaufel für eine Turbomaschine, insbesondere eine Gasturbine, eine Turbomaschine, insbesondere eine Gasturbine, mit wenigstens einer solchen verstellbaren Leitschaufel sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen verstellbaren Leitschaufel.
  • Aus betriebsinterner Praxis sind bereits Verdichterstufen von Gasturbinen mit verstellbaren Leitschaufeln bekannt.
  • Dabei müssen Schaufelblätter solcher verstellbaren Leitschaufeln häufig primär anderen Anforderungen genügen als davon verschiedene Schaufelabschnitte, insbesondere Lagerflächen und/oder Schnittstellen, an denen die Leitschaufeln mit einer Verstellvorrichtung zum Verstellen der Leitschaufel gekoppelt sind bzw. werden: während erstere insbesondere mit einem Arbeitsfluid der Turbomaschine interagieren, insbesondere durch dieses beansprucht werden, sollen letztere beispielsweise bessere Lagereigenschaften aufweisen und/oder, insbesondere zur Herstellung der Schnittstelle, leichter bearbeitbar, insbesondere besser spanbar sein.
  • Sollen verstellbare Leitschaufeln in Turbinenstufen eingesetzt werden, müssen die Leitschaufelblätter regelmäßig höheren Temperaturen standhalten als bei Verdichterstufen. Insbesondere solche hochwarmfesten Materialien weisen jedoch häufig schlechte(re) Lagereigenschaften auf und/oder sind, insbesondere zur Herstellung der Schnittstelle und/oder Lagerflächen, schwer(er) bearbeitbar, insbesondere schlecht(er) spanbar.
  • Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, eine Turbomaschine und/oder deren Herstellung zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird durch eine verstellbare Leitschaufel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Anspruch 9 stellt eine Turbomaschine, insbesondere eine Gasturbine, mit wenigstens einer hier beschriebenen verstellbaren Leitschaufel unter Schutz, vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist eine verstellbare Leitschaufel für eine Turbomaschine, insbesondere eine Turbinen- oder Verdichterstufe einer Gasturbine, insbesondere wenigstens eine verstellbare Leitschaufel einer Turbomaschine, insbesondere einer Turbinen- oder Verdichterstufe einer Gasturbine, insbesondere eines Flugtriebwerks, ein Schaufelblatt zur, insbesondere durch Verstellung der Leitschaufel variablen, Umlenkung eines Arbeitsfluids der Turbomaschine, und wenigstens einen, insbesondere radialen und/oder von dem Schaufelblatt verschiedenen, insbesondere radial innen oder außen von dem Schaufelblatt angeordneten, Schaufelabschnitt, in einer Ausführung zwei, insbesondere radiale, Schaufelabschnitte, die auf einander, insbesondere radial, gegenüberliegenden Seiten des Schaufelblatts angeordnet sind, auf, der bzw. die vorliegend ohne Beschränkung der Allgemeinheit als erste(r) Schaufelabschnitt(e) bezeichnet werden.
  • Die Angabe "radial" bezieht sich vorliegend insbesondere auf eine Haupt- bzw. Rotationsachse der Turbomaschine bzw. bezeichnet eine zu einer Haupt- bzw. Rotationsachse der Turbomaschine senkrechte Richtung.
  • In einer Ausführung weist das Schaufelblatt eine Vorder- und eine Hinterkante auf, die durch eine Saug- und eine Druckseite miteinander verbunden sind.
  • In einer Ausführung weist das Schaufelblatt eine oder zwei einander, insbesondere radial, gegenüberliegende Stirnseite(n) auf, die in einer Weiterbildung das Schaufelblatt, insbesondere radial, begrenzt/begrenzen.
  • In einer Ausführung weist die Leitschaufel eine oder zwei einander, insbesondere radial, gegenüberliegende Plattform(en) auf, die bzw. von denen eine oder beide in einer Weiterbildung (jeweils), insbesondere radial und/oder unmittelbar, an das Schaufelblatt anschließt/anschließen, dieses insbesondere begrenzt/begrenzen, und/oder mit einem Strömungskanal des Arbeitsfluids bzw. der Turbomaschine kommuniziert/kommunizieren bzw. hierzu eingerichtet ist/sind.
  • In einer Ausführung wird bzw. ist auf einer dem Schaufelblatt, insbesondere radial, gegenüberliegenden Seite der bzw. einer oder beider Stirnseite(n) und/oder der bzw. einer oder beider Plattform(en jeweils) ein, insbesondere unmittelbar und/oder radial an die Stirnseite bzw. Plattform anschließender, weiterer, insbesondere radialer, Schaufelabschnitt angeordnet, insbesondere integral mit dem Schaufelblatt hergestellt, der vorliegend ohne Beschränkung der Allgemeinheit als zweiter Schaufelabschnitt bezeichnet wird und in einer Weiterbildung eine Lagerfläche oder wenigstens einen Teil hiervon aufweisen, insbesondere zusammen mit einem ersten Schaufelabschnitt eine Lagerfläche bilden kann.
  • In einer Ausführung ist wenigstens eine Plattform und/oder ein zweiter Schaufelabschnitt radial zwischen dem Schaufelblatt und einem ersten Schaufelblattabschnitt angeordnet.
  • Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird bzw. ist das Schaufelblatt der Leitschaufel, in einer Weiterbildung auch die bzw. eine oder beide Plattform(en) und/oder der bzw. einer oder beide zweite Schaufelabschnitt(e) der Leitschaufel, vollständig oder teilweise aus einem Material hergestellt, welches vorliegend ohne Beschränkung der Allgemeinheit als zweites Material bezeichnet wird.
  • Der bzw. ein oder beide erste(r) Schaufelabschnitt(e) der Leitschaufel(n) wird/werden bzw. ist/sind nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung aus einem von diesem zweiten Material verschiedenen Material hergestellt, welches vorliegend ohne Beschränkung der Allgemeinheit als erstes Material bezeichnet wird.
  • Als erstes Material kann zum Beispiel ein Material verwendet werden, welches unter dem Markennamen INCONEL® 718 bekannt ist. Als zweites Material kann hingegen zum Beispiel ein Material verwendet werden, welches unter dem Markennamen MAR-M-247™ bekannt ist. Das erste Material kann eine Schmiedewerkstoff sein, wohingegen das zweite Material ein Gusswerkstoff sein kann.
  • Dabei können in einer Ausführung die beiden ersten Schaufelabschnitte der Leitschaufel aus demselben, von dem zweiten Material verschiedenen, (ersten) Material hergestellt werden bzw. sein. In einer anderen Ausführung kann auch ein erster Schaufelabschnitt aus dem ersten Material und der andere erste Schaufelabschnitt aus dem zweiten Material oder einem von dem ersten und zweiten Material verschiedenen (dritten) Material hergestellt werden bzw. sein.
  • Hierdurch können in einer Ausführung das Schaufelblatt einerseits und der bzw. die erste(n) Schaufelabschnitt(e) andererseits vorteilhaft an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden bzw. sein. Zusätzlich oder alternativ kann hierdurch in einer Ausführung die Fertigung der Leitschaufel verbessert werden.
  • In einer Ausführung weist das zweite Material Metall und/oder eine Superlegierung auf, es kann insbesondere vollständig oder teilweise hieraus bestehen. Zusätzlich oder alternativ ist das zweite Material in einer Ausführung hochwarmfest, insbesondere für Einsatztemperaturen von wenigstens 500°C, insbesondere wenigstens 800°C, ausgelegt bzw. geeignet.
  • Hierdurch kann in einer Ausführung das Schaufelblatt vorteilhaft mit einem Arbeitsfluid der Turbomaschine interagieren, insbesondere einer, insbesondere thermischen, Beanspruchung durch dieses standhalten bzw. hierfür ausgelegt werden bzw. sein, in einer Ausführung insbesondere in einer Turbinenstufe.
  • In einer Ausführung weist das erste Material, in einer Weiterbildung auch das dritte Material, Metall und/oder keine Superlegierung auf und/oder ist nicht hochwaimfest, insbesondere nicht für Einsatztemperaturen von wenigstens 1000°C, insbesondere wenigstens 800°C, ausgelegt bzw. geeignet.
  • Hierdurch kann in einer Ausführung ein aus dem ersten bzw. dritten Material hergestellter erster Schaufelabschnitt insbesondere vorteilhafte Bearbeitungs- und/oder Lagereigenschaften aufweisen.
  • In einer Ausführung beträgt eine Streck- oder 0,2-%-Dehngrenze (Re bzw. Rp,0,2 [N/mm2]) des zweiten Materials wenigstens das 1,1fache, insbesondere wenigstens das 1,5fache, einer Streck- und/oder 0,2-%-Dehngrenze des ersten Materials, in einer Weiterbildung auch des dritten Materials. Zusätzlich oder alternativ beträgt in einer Ausführung eine Dichte (p [kg/m3]) des zweiten Materials wenigstens das 1,1fache, insbesondere wenigstens das 1,5fache, einer Dichte des ersten Materials, in einer Weiterbildung auch des dritten Materials.
  • Hierdurch können in einer Ausführung das Schaufelblatt einerseits und der bzw. die erste(n) Schaufelabschnitt(e) andererseits vorteilhaft an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden bzw. sein. Insbesondere kann durch ein leichteres erstes (bzw. drittes) Material ein G(esamtg)ewicht der Leitschaufel reduziert werden.
  • In einer Ausführung wird bzw. ist der bzw. wenigstens ein, insbesondere aus dem ersten Material hergestellte(r), erste(r) Schaufelabschnitt spanend bearbeitet und/oder weist ein oder mehrere Gewinde auf.
  • Hierdurch kann in einer Ausführung insbesondere eine vorteilhafte Lagerfläche und/oder Schnittstelle, an der die Leitschaufel mit einer Verstellvorrichtung zum Verstellen der Leitschaufel gekoppelt ist bzw. wird, geschaffen, insbesondere Normteile wie Muttern oder dergleichen zum Koppeln verwendet werden.
  • In einer Ausführung wird bzw. ist der bzw. wenigstens ein, insbesondere aus dem ersten Material hergestellte(r), erste(r) Schaufelabschnitt, insbesondere stoffschlüssig, gefügt, insbesondere mit dem Schaufelblatt, insbesondere einer Stirnseite des Schaufelblattes, einer, insbesondere an das Schaufelblatt anschließenden, Plattform der Leitschaufel oder einem, insbesondere an Stirnseite oder Plattform anschließenden, zweiten Schaufelabschnitt, und/oder durch bzw. mittels Schweißen, insbesondere Reib- bzw. Rotationsschweißen.
  • Gleichermaßen können auch andere Fügeverfahren vorteilhaft sein bzw. verwendet werden. So kann ein, insbesondere aus dem ersten Material hergestellter, erster Schaufelabschnitte in einer Ausführung auch durch ein anderes Schweißverfahren, Löten, Kleben, Pressen, Schrumpfen oder dergleichen gefügt sein bzw. werden, insbesondere mit einer Stirnseite des Schaufelblattes, einer, insbesondere an das Schaufelblatt anschließenden, Plattform der Leitschaufel oder einem, insbesondere an Stirnseite oder Plattform anschließenden, zweiten Schaufelabschnitt. Gleichermaßen kann ein, insbesondere aus dem ersten Material hergestellter, erster Schaufelabschnitte auch mit der Stirnseite bzw. Plattform bzw. dem zweiten Schaufelabschnitt form- und/oder reibschlüssig verbunden, insbesondere verschraubt, und/oder durch entsprechenden Materialwechsel mittels eines generativen Verfahrens gemeinsam mit dem Schaufelblatt, der Plattform oder dem zweiten Schaufelabschnitt hergestellt werden bzw. sein.
  • Hierdurch können in einer Ausführung Schaufelblatt und erste(r) Schaufelabschnitt(e) vorteilhaft, insbesondere einfach, steif, prozesssicher und/oder zuverlässig, verbunden werden bzw. sein.
  • In einer Ausführung weist der bzw. wenigstens ein, insbesondere aus dem ersten Material hergestellte(r), erste(r) Schaufelabschnitt ein radiales Ende der Leitschaufel und/oder eine, insbesondere Umfangs-, Lagerfläche der Leitschaufel und/oder eine Schnittstelle der Leitschaufel zum, insbesondere zerstörungsfrei lösbaren und/oder form- und/oder reibschlüssigen, Koppeln einer Verstellvorrichtung zum Verstellen der Leitschaufel oder wenigstens einen Teil hiervon auf.
  • Hierdurch kann in einer Ausführung wenigstens ein radiales Ende und/oder eine Lagelfläche und/oder Schnittstelle der Leitschaufel vorteilhaft ausgebildet, insbesondere bearbeitet werden bzw. sein.
  • In einer Ausführung schließt der bzw. wenigstens ein, insbesondere aus dem ersten Material hergestellte(r), erste(r) Schaufelabschnitt, insbesondere unmittelbar und/oder radial, an eine das Schaufelblatt begrenzende Stirnseite oder Plattform oder einen zweiten Schaufelabschnitt an, der auf einer dem Schaufelblatt gegenüberliegenden Seite der Stirnseite oder Plattform angeordnet ist.
  • Indem ein, insbesondere aus dem ersten Material hergestellter, erster Schaufelabschnitt an die Stirnseite oder Plattform anschließt, kann in einer Ausführung möglichst viel Gewicht und/oder teureres zweites Material gespart werden. Indem umgekehrt ein, insbesondere aus dem ersten Material hergestellter, erster Schaufelabschnitt (erst) an den zweiten Schaufelabschnitt anschließt, kann in einer Ausführung eine Fügestelle vorteilhaft von dem Schaufelblatt beabstandet und/oder in einer Lagelfläche oder auf einer dem Schaufelblatt zugewandten oder vom Schaufelblatt abgewandten Seite der Lagerfläche angeordnet werden.
  • In einer Ausführung beträgt eine radiale Abmessung bzw. Höhe des bzw. wenigstens eines, insbesondere aus dem ersten Material hergestellten, ersten Schaufelabschnitts wenigstens 5%, insbesondere wenigstens 10%, und/oder höchstens 200%, insbesondere höchstens 75%, einer radialen Abmessung bzw. Höhe des Schaufelblattes. Zusätzlich oder alternativ beträgt in einer Ausführung eine radiale Abmessung bzw. Höhe des bzw. wenigstens eines, insbesondere aus dem ersten Material hergestellten, ersten Schaufelabschnitts wenigstens 5%, insbesondere wenigstens 10%, und/oder höchstens 1000%, insbesondere höchstens 500%, einer radialen Abmessung bzw. Höhe des zwischen diesem ersten Schaufelabschnitt und dem Schaufelblatt angeordneten zweiten Schaufelabschnitts.
  • In einer Ausführung wird/werden bzw. ist/sind die bzw. eine oder beide Plattform(en) integral mit dem Schaufelblatt, hergestellt.
  • In einer Ausführung weist die Turbomaschine ein ein- oder mehrteiliges Gehäuse auf, in dem die Leitschaufel verstellbar, insbesondere verdreh- bzw. schwenkbar, gelagert ist bzw. wird. Entsprechend ist die verstellbare Leitschaufel in einer Ausführung verdreh- bzw. schwenkbar in einem Gehäuse der Turbomaschine, insbesondere einem Gehäuseabschnitt einer Turbinen- oder Verdichterstufe der Gasturbine, gelagert bzw. hierzu eingerichtet, insbesondere mittels entsprechender Lagerflächen, insbesondere Umfangs-Lagerflächen. Eine Umfangs-Lagerfläche ist in einer Ausführung zur radialen Richtung rotationssymmetrisch und/oder stützt bzw. lagert die Leitschaufel in einer zur radialen Richtung senkrechten Umfangs- und/oder Axialrichtung bzw. ist hierzu eingerichtet.
  • In einer Ausführung weist die Turbomaschine eine ein- oder mehrteilige Verstellvorrichtung zum, insbesondere mechanischen, hydraulischen und/oder motorisch, Verstellen der Leitschaufel auf, die damit, insbesondere deren Schnittstelle, insbesondere mechanisch, insbesondere form- und/oder reibschlüssig, gekoppelt ist bzw. wird.
  • Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert, die einzige:
    • Fig. 1
    eine verstellbare Leitschaufel einer Turbomaschine nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 1 zeigt eine verstellbare Leitschaufel einer Turbomaschine nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
  • Diese weist ein Schaufelblatt 1 zur Umlenkung eines Arbeitsfluids der Turbomaschine sowie einen oberen bzw. radial äußeren Lagerbereich 2 und einen unteren bzw. radial inneren Lagerbereich 4 zur verstellbaren Lagerung der Leitschaufel in einem (nicht dargestellten) Gehäuse der Turbomaschine auf, die auf einander radial (vertikal in Fig. 1) gegenüberliegenden Seiten des Schaufelblatts 1 angeordnet sind.
  • Das Schaufelblatt 1 sowie diese begrenzende Plattformen 12, 14 und ein zweiter Schaufelabschnitt 6, der radial und unmittelbar an die radial äußeren Plattform 12 anschließt, sind integral aus einem zweiten Material hergestellt, insbesondere einer hochwarmfesten Superlegierung.
  • Ein radial innerer erster Schaufelabschnitt in Form des radial inneren Lagerbereichs 4 sowie ein radial äußerer erster Schaufelabschnitt 5, der zusammen mit dem zweiten Schaufelabschnitt 6 die Umfangs-Lagerfläche des radial äußeren Lagerbereichs 2 bildet sowie eine hieran anschließende Schnittstelle zur Koppelung mit einer Verstellvorrichtung 3 zum Verstellen der Leitschaufel und ein radial äußeres Ende der Leitschaufel mit einem Gewinde aufweist, auf das eine Mutter 8 zur Befestigung der Verstellvorrichtung 3 aufgeschraubt ist bzw. wird, sind bzw. werden jeweils aus einem von dem zweiten Material verschiedenen ersten Material hergestellt, insbesondere einem Material, welches gegenüber der hochwarmfesten Superlegierung eine bessere Spanbarkeit und/oder ein geringeres spezifisches Gewicht aufweist. In einer Abwandlung kann auch der radial innere oder äußerer erster Schaufelabschnitt aus dem zweiten Material oder einem von dem ersten und zweiten Material verschiedenen dritten Material hergestellt werden bzw. sein.
  • Der radial innere erste Schaufelabschnitt 4 wird bzw. ist mit der radial inneren Plattform 14 und der radial äußere erste Schaufelabschnitt 5 mit dem zweiten Schaufelabschnitt 6 in einer Fügestelle 7 durch Reibschweißen stoffschlüssig gefügt.
  • Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, 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
    radial äußerer Lagerbereich
    3
    Verstellvorrichtung
    4
    radial innerer Lagerbereich
    5
    radial äußerer erster Schaufelabschnitt
    6
    zweiter Schaufelabschnitt
    7
    Fügestelle
    8
    Mutter

Claims (10)

  1. Verstellbare Leitschaufel für eine Turbomaschine, insbesondere eine Turbinenoder Verdichterstufe einer Gasturbine, die ein Schaufelblatt (1) zur Umlenkung eines Arbeitsfluids der Turbomaschine, das wenigstens teilweise aus einem zweiten Material hergestellt ist, und wenigstens einen ersten Schaufelabschnitt (4, 5) aufweist, der aus einem von dem zweiten Material verschiedenen ersten Material hergestellt ist.
  2. Verstellbare Leitschaufel nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei erste Schaufelabschnitte (4, 5) aufweist, die auf einander gegenüberliegenden Seiten des Schaufelblatts (1) angeordnet sind, wobei wenigstens einer dieser ersten Schaufelabschnitte (4, 5) aus dem von dem zweiten Material verschiedenen ersten Material hergestellt ist.
  3. Verstellbare Leitschaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material Metall und/oder eine Superlegierung aufweist und/oder hochwarmfest ist und/oder das erste Material Metall und/oder keine Superlegierung aufweist und/oder nicht hochwarmfest ist und/oder eine Streck- oder 0,2-%-Dehngrenze des zweiten Materials wenigstens das 1,1fache, insbesondere wenigstens das 1,5fache einer Streck- bzw. 0,2-%-Dehngrenze des ersten Materials und/oder eine Dichte des zweiten Materials wenigstens das 1,1fache, insbesondere wenigstens das 1,5fache einer Dichte des ersten Material beträgt.
  4. Verstellbare Leitschaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein, insbesondere aus dem ersten Material hergestellter, erster Schaufelabschnitt (4, 5) spanend bearbeitet ist und/oder wenigstens ein Gewinde aufweist.
  5. Verstellbare Leitschaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein, insbesondere aus dem ersten Material hergestellter, erster Schaufelabschnitt (4, 5), insbesondere stoffschlüssig, gefügt ist, insbesondere durch Schweißen, insbesondere Reibschweißen.
  6. Verstellbare Leitschaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein, insbesondere aus dem ersten Material hergestellter, erster Schaufelabschnitt (4, 5) ein radiales Ende und/oder wenigstens einen Teil einer Lagerfläche (2) und/oder einer Schnittstelle zum Koppeln einer Verstellvorrichtung (3) zum Verstellen der Leitschaufel aufweist.
  7. Verstellbare Leitschaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein, insbesondere aus dem ersten Material hergestellter, erster Schaufelabschnitt (4, 5) an eine das Schaufelblatt (1) begrenzende Stirnseite oder Plattform (12, 14) oder einen zweiten Schaufelabschnitt (6) anschließt, der auf einer dem Schaufelblatt (1) gegenüberliegenden Seite der Stirnseite oder Plattform (12, 14) angeordnet ist.
  8. Verstellbare Leitschaufel nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattform (12, 14) und/oder der zweite Schaufelabschnitt (6) wenigstens teilweise aus dem zweiten Material, insbesondere integral mit dem Schaufelblatt (1), hergestellt ist.
  9. Turbomaschine, insbesondere Gasturbine, mit einem Gehäuse, wenigstens einer verstellbaren Leitschaufel, insbesondere einer Turbinen- oder Verdichterstufe, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die in dem Gehäuse verstellbar gelagert ist, und einer damit gekoppelten Verstellvorrichtung (3) zum Verstellen dieser Leitschaufel.
  10. Verfahren zum Herstellen einer verstellbaren Leitschaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten: Herstellen des Schaufelblattes (1) aus dem zweiten Material; Herstellen wenigstens eines ersten Schaufelabschnittes (4, 5) aus dem ersten Material und stoffschlüssiges Verbinden des Schaufelblattes (1) mit dem wenigstens einen ersten Schaufelabschnitt (4,5).
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