EP3231995A1 - Turbine blade with a blade sheet core and a blade sheet envelope - Google Patents

Turbine blade with a blade sheet core and a blade sheet envelope Download PDF

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EP3231995A1
EP3231995A1 EP16164811.8A EP16164811A EP3231995A1 EP 3231995 A1 EP3231995 A1 EP 3231995A1 EP 16164811 A EP16164811 A EP 16164811A EP 3231995 A1 EP3231995 A1 EP 3231995A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
airfoil
cooling fluid
blade
core
turbine
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Withdrawn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
EP16164811.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Björn Buchholz
Waldemar Heckel
Daniela Koch
Markus Lempke
Thorsten Mattheis
Michael Ott
Marcel SCHLÖSSER
Stefan Völker
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 EP16164811.8A priority Critical patent/EP3231995A1/en
Publication of EP3231995A1 publication Critical patent/EP3231995A1/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Withdrawn legal-status Critical Current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
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/147—Construction, i.e. structural features, e.g. of weight-saving hollow blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/186—Film cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/187—Convection cooling
    • F01D5/188—Convection cooling with an insert in the blade cavity to guide the cooling fluid, e.g. forming a separation wall
    • F01D5/189—Convection cooling with an insert in the blade cavity to guide the cooling fluid, e.g. forming a separation wall the insert having a tubular cross-section, e.g. airfoil shape
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • F01D5/288—Protective coatings for 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
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/201—Heat transfer, e.g. cooling by impingement of a fluid

Definitions

  • the invention relates to a turbine blade for a turbomachine, in particular a gas turbine, with a blade root, on which a blade platform is formed, and an airfoil, which protrudes opposite to the blade root of the blade platform, wherein provided in the interior of the airfoil, a cavity for a cooling fluid is. Furthermore, the present invention relates to a turbomachine with such turbine blades.
  • Such turbine blades are known in the prior art in different configurations and are used in turbomachines to convert the thermal and kinetic energy of a working fluid, in particular a hot gas into rotational energy.
  • a turbine blade comprises a blade root on which a blade platform is formed.
  • the turbine blade comprises an airfoil, which protrudes from the blade platform opposite to the blade root.
  • turbomachines such as gas turbines, include a housing in which a flow passage extends in an axial direction.
  • a plurality of turbine stages are arranged one behind the other in the axial direction and spaced from each other.
  • Each turbine stage includes a plurality of turbine blades that form a stator vane connected to the housing and a rotor ring connected to a rotor centrally supported and passing through the housing in the axial direction.
  • the flow channel of the turbomachine flows through a hot gas.
  • the expanding hot gas flowing through the flow channel is then deflected by the guide vanes in such a way that it optimally flows against the rotor blades arranged behind it.
  • the torque generated thereby puts the runner in rotation.
  • This rotational energy can then be converted into electrical energy, for example by means of a generator.
  • an object is to provide turbine blades, which have sufficient mechanical stability for the operation of the gas turbine even at very high temperatures of the hot gas.
  • turbine blades are provided with elaborate coating systems.
  • a further increase in the allowable inlet temperature of the hot gas during operation of the gas turbine can be achieved by cooling the turbine blades.
  • cavities for a cooling fluid are provided in their interior. Common cooling methods are, for example, the impingement cooling, in which the cooling fluid is guided so that it impinges on the wall of the blade from the inside, or the film cooling, in which the cooling fluid forms a cooling film on the outside of the blade.
  • the airfoil comprises an airfoil core and a blade airfoil mounted on the airfoil core, which surrounds the airfoil core in a form-fitting manner.
  • the invention is based on the idea of providing an airfoil core and an airfoil shroud which together form the airfoil of the turbine blade in the intended condition.
  • the blade wrap surrounds the blade core in a form-fitting manner like a skin.
  • An advantage of this construction of the airfoil is that the airfoil core is additionally protected by the airfoil cover.
  • the blade leaf sheath can be easily detached from the blade core as part of a refurbishment and replaced by a new blade sheath, which is associated with low costs.
  • the blade airfoil comprises or consists of a metal or a metal alloy, in particular a nickel-based alloy such as, for example, CM247 or SIEMET-DS.
  • the airfoil sheath has a thickness in the range of 100 .mu.m to 500 .mu.m and preferably of 200 .mu.m. With such a small thickness, the airfoil shroud has a relatively small mass relative to the airfoil core. This is particularly favorable for a blade because the Blade cover which increases only insignificantly during operation due to the effective rotational forces occurring mechanical load on the blade and the blade carrier holding it.
  • the airfoil sheath is manufactured as a separate component by means of a generative production process, in particular by means of selective laser melting (SLM).
  • SLM selective laser melting
  • Generative manufacturing processes make it possible to produce components with complex shapes and, in addition, have a low expansion, so that the desired low thicknesses of the blade airfoil can be achieved.
  • the abovementioned nickel-base alloys are particularly suitable for use in additive manufacturing processes.
  • the airfoil sheath is preferably connected to the airfoil core, wherein the connection is produced by means of conventional joining methods, in particular by means of high-temperature brazing or by shrink-fitting the airfoil sheathing onto the airfoil core.
  • Conventional joining methods such as, for example, high-temperature soldering offer the advantage that the connection between the blade airfoil and the airfoil core is easy to produce and, if required, can be released again. Although a shrunk-on blade cover can only be released by destruction from the blade core. This type of connection can be achieved without additional material and / or impairment of the substance of the airfoil core or the airfoil cover.
  • the material of the airfoil sheath has a lower coefficient of thermal expansion than the material of the airfoil core. This choice of material ensures that the form-fitting fit of the blade airfoil is maintained during operation. In the case of a shrunk-on blade sheathing, moreover, detachment of the blade shroud from the blade core during operation is prevented.
  • the airfoil may have a thermal barrier coating (TBC).
  • TBC thermal barrier coating
  • Coating systems comprising a thermal barrier coating as well as an adhesive coating (Bond Coating, BC) have been proven and widely used.
  • the thermal barrier coating comprises a ceramic material, in particular partially stabilized zirconium or gadolinium zirconate or consists thereof. Ceramic materials have a particularly high heat resistance and are good thermal insulators.
  • the thermal barrier coating is arranged on the outside of the blade blade shell.
  • an adhesive layer is first applied externally to the airfoil which enhances the adhesion of the thermal barrier coating applied in a second step.
  • the adhesive layer may for example consist of a metal such as MCrALY.
  • the blade blade shell on its outside a rough surface or microstructure on such that the thermal barrier coating is mechanically clamped to the surface or the microstructuring.
  • the blade sheet alone allows a firm adhesion of the thermal barrier coating on its outside, which is why the application of an additional adhesive layer can be omitted.
  • the airfoil cover comprises at least two segments.
  • a multi-part construction of the airfoil sheath can expand the scope of a two-part construction of an airfoil of an airfoil core and a blade airfoil.
  • Complex shapes of the airfoil core can also be provided with a blade airfoil in this embodiment of the airfoil sheath, if a corresponding one-piece airfoil shell could not be pushed onto the airfoil core.
  • the airfoil core may be manufactured by a vacuum investment casting process or a 3D printing process. Vacuum investment casting processes are proven and widely used manufacturing processes for vanes of vanes. 3D printing methods can be used in small series or complex forms of blade blades, the production of which by means of a vacuum investment casting method is impossible or at least very time-consuming and / or error-prone.
  • the airfoil core has a plurality of cooling fluid bores.
  • the cooling fluid bores connect the cavity in the interior of the airfoil core with the outside of the airfoil core to direct cooling fluid out of the cavity to form an outboard cooling film.
  • the airfoil core on its outer side at least one cooling fluid channel, which has the shape of a groove, is open to the outside and connected via at least one cooling fluid bore with the cavity.
  • Such groove-shaped cooling fluid channels on the outside of the blade core are closed by the blade cover in the intended mounted state of the blade. In this way, the cooling fluid supplied through cooling fluid bores can be guided on the inside of the blade leaf cover.
  • the airfoil core has a plurality of cooling fluid ducts, wherein at least two cooling fluid ducts are connected to each other like a net, in particular all cooling fluid ducts.
  • This configuration of the cooling fluid channels allows circulation of the cooling fluid between the airfoil core and the airfoil sheath.
  • the airfoil cover has a plurality of cooling fluid bores. Cooling fluid bores allow cooling fluid to flow from the inside of the airfoil shroud to the outside thereof.
  • a first part of the cooling fluid bores of the aerofoil sheath is aligned with corresponding cooling fluid bores of the aerofoil core, when the aerofoil sheathing surrounds the aerofoil core in a form-fitting manner.
  • the cooling fluid passes from the cavity of the airfoil core to the outside of the airfoil, whereby a conventional film cooling is ensured.
  • the cooling fluid bores of the first part of the cooling fluid bores may have diameters in the range from 500 ⁇ m to 2500 ⁇ m. Holes with diameters in this range can readily be formed by conventional drilling techniques in the airfoil sheath.
  • a second part of the cooling fluid bores of the blade airfoil may be fluidly connected to corresponding cooling fluid passages of the airfoil core if the blade airfoil surrounds the airfoil core in a form-fitting manner.
  • cooling fluid circulating in the cooling fluid passages may flow through the cooling fluid bores of the second portion of the cooling fluid bores to the outside of the airfoil to form and / or supplement a cooling film.
  • this second part of the cooling fluid bores can be flexibly positioned within the limits of the arrangement of the cooling fluid ducts as required, without modifying the airfoil core.
  • the second part of the cooling fluid bores is covered by the thermal barrier coating. Accordingly, during operation of the turbine bucket, no cooling fluid penetrates through the cooling fluid bores of the second portion of the cooling fluid bores. However, if, as a result of operational wear, the thermal barrier coating is at least partially eroded, cooling fluid may exit the exposed second portion of the coolant fluid bores to ensure emergency cooling of the eroded area. Through this Notkühlung can extend the life of a turbine blade according to the invention.
  • At least one cooling fluid bore in particular all cooling fluid bores of the second part of the cooling fluid bores, has a diameter in the range between 100 ⁇ m and 500 ⁇ m. Coolant fluid wells of such small diameters can readily be formed by generative manufacturing techniques, while they can not be made by conventional drilling techniques.
  • cooling fluid bores of the second part of the cooling fluid bores are arranged on nodes of a grid. Such regular arrangements of cooling fluid bores cause the formation of a dense and uniform cooling film in the eroded area.
  • the present invention further provides a turbomachine, in particular a gas turbine, having a housing in which extends in an axial direction a flow channel through which a hot gas flows during operation of the turbomachine, and a plurality of turbine stages, each having a vane ring and a Blade rim, wherein the turbine stages are arranged in the flow channel in the axial direction one behind the other and spaced from each other, characterized in that the blade rings and / or Leitschaufelkränze comprise turbine blades according to the invention.
  • a turbomachine in particular a gas turbine, having a housing in which extends in an axial direction a flow channel through which a hot gas flows during operation of the turbomachine, and a plurality of turbine stages, each having a vane ring and a Blade rim, wherein the turbine stages are arranged in the flow channel in the axial direction one behind the other and spaced from each other, characterized in that the blade rings and / or Leitschaufelkränze comprise turbine blades according to the
  • the turbine blades When turbomachinery with turbine blades whose blades each have an airfoil core and the blade airfoil form-fitting surrounding blade cover, the turbine blades can be easily and inexpensively rehabilitate, if necessary, by only the Schaufelblatthüllen be replaced.
  • FIGS. 1 to 6 show a turbine blade 1 for a turbomachine, not shown, in particular gas turbine, according to an embodiment of the present invention.
  • the turbine blade 1 is designed for use as a rotor blade.
  • vanes may be readily practiced in accordance with the present invention.
  • the turbine blade 1 comprises a blade root 2, on which a blade platform 3 is formed. Furthermore, the turbine blade 1 comprises an airfoil 4 which protrudes from the blade platform 3 opposite the blade root 2. In the interior of the airfoil 4 is a cavity 5 for a Cooling fluid provided.
  • the airfoil 4 comprises an airfoil core 6 and a blade airfoil 7 which is mounted on the airfoil core 6 and which surrounds the airfoil core 6 in a form-fitting manner.
  • the airfoil core 6 has a plurality of cooling fluid bores 8 which connect the cavity 5 to the outside of the airfoil core 6. Further, on the outside of the airfoil core 6, a plurality of cooling fluid channels 9 are formed, which are connected to one another like a net.
  • the cooling fluid channels 9 have the shape of grooves, are open to the outside and connected to the cavity 5 via a plurality of cooling fluid bores 8.
  • the airfoil core 6 is manufactured by means of a vacuum investment casting process, but can also be produced in a 3D printing process.
  • the blade blade cover 7 is manufactured as a separate component by means of a generative production method, in particular by means of selective laser melting (SLM). It is made of a nickel base alloy such as CM247 or SIEMET-DS, but may generally include or consist of a metal or metal alloy.
  • SLM selective laser melting
  • the airfoil 7 has a thickness of about 200 microns. It is connected to the airfoil core 6 by means of high-temperature brazing, but may also be fastened to the airfoil core 6 by means of other conventional joining methods. Alternatively, a shrinkage of the blade airfoil 7 on the airfoil core 6 comes into question.
  • the material of the blade airfoil 7 has a lower coefficient of thermal expansion than the material of the airfoil core 6. In this way, the positive connection between the airfoil 7 and the airfoil core 6 is maintained even at a high temperature.
  • the airfoil 4 has a thermal barrier coating (TBC), not shown, which may include, for example, partially stabilized zirconium or gadolinium zirconate, but may also comprise or consist of another ceramic material.
  • TBC thermal barrier coating
  • the blade airfoil 7 has a rough surface on its outside or microstructuring on.
  • the heat-insulating layer arranged on the outside of the airfoil sheath 7 is mechanically clamped to the surface or to the microstructuring.
  • an adhesive layer for example of the metal MCrAlY, on the outside of the blade leaf cover 7, with which the thermal barrier layer mechanically clamps.
  • the airfoil 7 is integrally formed, as in the FIG. 3 is shown. If, due to the complex shape of the airfoil 4, the airfoil sheath 7 could not be pushed onto the airfoil core 6, the airfoil 7 could alternatively comprise two or more segments.
  • the airfoil sheath 7 further has a plurality of cooling fluid bores 10.
  • a first part of the cooling fluid bores 10 of the blade airfoil 7 is aligned with corresponding cooling fluid bores 8 of the airfoil core 6 when the airfoil 7 surrounds the airfoil core 6 in a form-fitting manner.
  • the cooling fluid bores 10 of the first part of the cooling fluid bores 10 have diameters in the range of 500 ⁇ m to 2500 ⁇ m.
  • a second part of the cooling fluid bores 10 of the blade airfoil 7 is fluidly connected to corresponding cooling fluid ducts 9 of the airfoil core 6 when the airfoil cover 7 surrounds the airfoil core 6 in a form-fitting manner.
  • the cooling fluid bores 10 of the second part of the cooling fluid bores 10 have a diameter in the range between 100 ⁇ m and 500 ⁇ m.
  • a grid-like arrangement of cooling fluid bores 10 of the second part of the cooling fluid bores 10 is provided, which is positioned in a front and platform region of the suction side of the airfoil cover 7, as in FIGS FIGS. 3 and 4 is shown. This area is particularly affected by erosion.
  • the second Part of the cooling fluid bores 10 is covered by the thermal barrier coating.
  • FIG. 5 The Figures 5 and 6 show two states of the turbine blade 1 during assembly of the blade airfoil 7 on the airfoil core 6.
  • the airfoil 7 is pushed from above onto the airfoil core 6 ( FIG. 5 ) until it surrounds the blade core 6 in a form-fitting manner ( FIG. 6 ).
  • FIG. 7 schematically shows a portion of a turbomachine according to an embodiment of the present invention.
  • the turbomachine comprises a housing 11 in which a flow channel 12 extends in an axial direction A.
  • the turbomachine comprises a plurality of turbine stages 13, each comprising a vane ring 14 and a vane ring 15, wherein the turbine stages 13 are arranged in the flow channel 12 in the axial direction A one behind the other and spaced from each other.
  • the rotor blade rings 15 are each formed from a plurality of turbine blades 1 according to the invention.
  • the flow channel 12 is traversed by a hot gas.
  • the turbine blades 1 are each traversed by a cooling fluid.
  • the cooling fluid flows from the cavity 5 through the cooling fluid bores 8 of the airfoil core and the aligned cooling fluid bores 10 of the airfoil 7 on the outside of the airfoil 4.
  • the effluent cooling fluid forms a cooling film, which is the outside of the airfoil 4 before the flowing hot gas protects and reduces the thermal load of the airfoil 4.
  • An advantage of the turbine blade according to the invention is that the airfoil 7 can be easily replaced as needed in the context of a refurbishment without having to replace the airfoil 6 core. Another advantage is the fact that an effective emergency cooling can be realized by means of the second part of film cooling holes 10 in the blade casing 7, whose effect occurs precisely when the heat-insulating layer is at least partially removed from the outside of the airfoil 4 due to erosion.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Turbinenschaufel (1) für eine Strömungsmaschine, insbesondere eine Gasturbine, mit einem Schaufelfuß (2), an dem eine Schaufelplattform (3) ausgebildet ist, und einem Schaufelblatt (4), das gegenüberliegend zu dem Schaufelfuß (2) von der Schaufelplattform (3) abragt, wobei in dem Innerem des Schaufelblattes (4) ein Hohlraum (5) für ein Kühlfluid vorgesehen ist, wobei das Schaufelblatt (4) einen Schaufelblattkern (6) und eine an dem Schaufelblattkern (6) montierte Schaufelblatthülle (7) umfasst, die den Schaufelblattkern (6) formschlüssig umgibt. Ferner betrifft die Erfindung eine Strömungsmaschine mit derartigen Turbinenschaufeln (1).The invention relates to a turbine blade (1) for a turbomachine, in particular a gas turbine, with a blade root (2) on which a blade platform (3) is formed and an airfoil (4) which is opposite to the blade root (2) of FIG Blade platform (3) protrudes, wherein in the interior of the airfoil (4) a cavity (5) is provided for a cooling fluid, wherein the airfoil (4) has a blade core (6) and an attached to the airfoil core (6) blade cover (7) comprises, which surrounds the blade core (6) in a form-fitting manner. Furthermore, the invention relates to a turbomachine with such turbine blades (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Turbinenschaufel für eine Strömungsmaschine, insbesondere eine Gasturbine, mit einem Schaufelfuß, an dem eine Schaufelplattform ausgebildet ist, und einem Schaufelblatt, das gegenüberliegend zu dem Schaufelfuß von der Schaufelplattform abragt, wobei in dem Inneren des Schaufelblattes ein Hohlraum für ein Kühlfluid vorgesehen ist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Strömungsmaschine mit solchen Turbinenschaufeln.The invention relates to a turbine blade for a turbomachine, in particular a gas turbine, with a blade root, on which a blade platform is formed, and an airfoil, which protrudes opposite to the blade root of the blade platform, wherein provided in the interior of the airfoil, a cavity for a cooling fluid is. Furthermore, the present invention relates to a turbomachine with such turbine blades.

Derartige Turbinenschaufeln sind im Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt und dienen in Strömungsmaschinen dazu, die thermische und kinetische Energie eines Arbeitsfluids, insbesondere eines Heißgases in Rotationsenergie umzuwandeln. Üblicherweise umfasst eine solche Turbinenschaufel einen Schaufelfuß, an dem eine Schaufelplattform ausgebildet ist. Weiterhin umfasst die Turbinenschaufel ein Schaufelblatt, das gegenüberliegend zu dem Schaufelfuß von der Schaufelplattform abragt.Such turbine blades are known in the prior art in different configurations and are used in turbomachines to convert the thermal and kinetic energy of a working fluid, in particular a hot gas into rotational energy. Typically, such a turbine blade comprises a blade root on which a blade platform is formed. Furthermore, the turbine blade comprises an airfoil, which protrudes from the blade platform opposite to the blade root.

Bekannte Strömungsmaschinen wie beispielsweise Gasturbinen umfassen ein Gehäuse, in dem sich in einer axialen Richtung ein Strömungskanal erstreckt. In dem Strömungskanal ist eine Mehrzahl von Turbinenstufen in der axialen Richtung hintereinander und beabstandet zueinander angeordnet. Jede Turbinenstufe umfasst eine Mehrzahl von Turbinenschaufeln, die einen mit dem Gehäuse verbundenen Leitschaufelkranz und einen mit einem zentral gelagerten und das Gehäuse in der axialen Richtung durchsetzenden Läufer verbundenen Laufschaufelkranz bilden.Known turbomachines, such as gas turbines, include a housing in which a flow passage extends in an axial direction. In the flow passage, a plurality of turbine stages are arranged one behind the other in the axial direction and spaced from each other. Each turbine stage includes a plurality of turbine blades that form a stator vane connected to the housing and a rotor ring connected to a rotor centrally supported and passing through the housing in the axial direction.

Wahrend des Betriebs der Strömungsmaschine wird der Strömungskanal der Strömungsmaschine von einem Heißgas durchströmt. Das den Strömungskanal durchströmende expandierende Heißgas wird dann von den Leitschaufeln derart umgelenkt, dass es die dahinter angeordneten Laufschaufeln optimal anströmt. Das dadurch erzeugte Drehmoment versetzt den Läufer in Rotation. Diese Rotationsenergie kann dann beispielsweise mittels eines Generators in elektrische Energie umgewandelt werden.During the operation of the turbomachine, the flow channel of the turbomachine flows through a hot gas. The expanding hot gas flowing through the flow channel is then deflected by the guide vanes in such a way that it optimally flows against the rotor blades arranged behind it. The torque generated thereby puts the runner in rotation. This rotational energy can then be converted into electrical energy, for example by means of a generator.

Der thermodynamische Wirkungsgrad von Gasturbinen ist umso höher, je höher die Eintrittstemperatur des Heißgases in die Gasturbine ist. Der Höhe der Eintrittstemperatur sind jedoch Grenzen u.a. durch die thermische Belastbarkeit der Turbinenschaufeln gesetzt. Dementsprechend besteht eine Zielsetzung darin, Turbinenschaufeln zu schaffen, die auch bei sehr hohen Temperaturen des Heißgases eine für den Betrieb der Gasturbine ausreichende mechanische Beständigkeit besitzen. Zum mechanischen Schutz und zur Wärmedämmung werden Turbinenschaufeln mit aufwändigen Beschichtungssystemen versehen. Eine weitere Erhöhung der zulässigen Eintrittstemperatur des Heißgases während des Betriebs der Gasturbine lässt sich durch Kühlen der Turbinenschaufeln erreichen. Dazu sind in ihrem Inneren Hohlräume für ein Kühlfluid vorgesehen. Gängige Kühlverfahren sind beispielsweise die Prallkühlung, bei der das Kühlfluid derart geführt wird, dass es von innen auf die Wandung des Schaufelblatts prallt, oder die Filmkühlung, bei der das Kühlfluid an der Außenseite des Schaufelblatts einen Kühlfilm bildet.The higher the inlet temperature of the hot gas into the gas turbine, the higher the thermodynamic efficiency of gas turbines. The height of the inlet temperature, however, limits u.a. set by the thermal load capacity of the turbine blades. Accordingly, an object is to provide turbine blades, which have sufficient mechanical stability for the operation of the gas turbine even at very high temperatures of the hot gas. For mechanical protection and thermal insulation, turbine blades are provided with elaborate coating systems. A further increase in the allowable inlet temperature of the hot gas during operation of the gas turbine can be achieved by cooling the turbine blades. For this purpose, cavities for a cooling fluid are provided in their interior. Common cooling methods are, for example, the impingement cooling, in which the cooling fluid is guided so that it impinges on the wall of the blade from the inside, or the film cooling, in which the cooling fluid forms a cooling film on the outside of the blade.

Es hat sich allerdings gezeigt, dass die Turbinenschaufeln während des Betriebs trotz dieser Maßnahmen verschleißen. Beispielsweise können derart hohe thermische und mechanische Belastung auftreten, dass die Turbinenschaufeln einer allmählichen Erosion unterworfen sind, wodurch das Beschichtungssystem beschädigt und zumindest bereichsweise vollständig abgetragen wird. Ohne die durch das Beschichtungssystem vermittelte Wärmedämmung kann die Turbinenschaufel Schaden nehmen, was mit einer Verringerung ihrer Lebensdauer einhergeht. Entsprechend sind kürzere Wartungsintervalle und entsprechend häufigere Sanierungen bzw. Ersetzungen defekter Turbinenschaufeln erforderlich.However, it has been shown that the turbine blades wear during operation despite these measures. For example, such high thermal and mechanical stress can occur that the turbine blades are subjected to a gradual erosion, whereby the coating system is damaged and at least partially completely removed. Without the thermal insulation mediated by the coating system, the turbine blade may be damaged, which goes hand in hand with a reduction in their lifespan. Accordingly, shorter maintenance intervals and correspondingly more frequent renovations or replacements of defective turbine blades are required.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Turbinenschaufel der eingangs genannten Art zu schaffen, deren thermische Belastbarkeit trotz verringerter oder bereichsweise ausgefallener Wärmedämmung eine längere Lebensdauer erreicht.Based on this prior art, it is an object of the present invention to provide a turbine blade of the type mentioned, the thermal capacity reached despite reduced or partially failed thermal insulation longer life.

Diese Aufgabe wird für eine Turbinenschaufel der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Schaufelblatt einen Schaufelblattkern und eine an dem Schaufelblattkern montierte Schaufelblatthülle umfasst, die den Schaufelblattkern formschlüssig umgibt.This object is achieved for a turbine blade of the aforementioned type in that the airfoil comprises an airfoil core and a blade airfoil mounted on the airfoil core, which surrounds the airfoil core in a form-fitting manner.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, einen Schaufelblattkern und eine Schaufelblatthülle vorzusehen, die im bestimmungsgemäß montierten Zustand zusammen das Schaufelblatt der Turbinenschaufel bilden. Dazu umgibt die Schaufelblatthülle den Schaufelblattkern formschlüssig wie eine Haut. Ein Vorteil dieses Aufbaus des Schaufelblatts besteht darin, dass der Schaufelblattkern durch die Schaufelblatthülle zusätzlich geschützt ist. Zudem kann die Schaufelblatthülle bei Bedarf im Rahmen einer Sanierung auf einfache Weise von dem Schaufelblattkern gelöst und durch eine neue Schaufelblatthülle ersetzt werden, was mit geringen Kosten einhergeht.The invention is based on the idea of providing an airfoil core and an airfoil shroud which together form the airfoil of the turbine blade in the intended condition. For this purpose, the blade wrap surrounds the blade core in a form-fitting manner like a skin. An advantage of this construction of the airfoil is that the airfoil core is additionally protected by the airfoil cover. In addition, if necessary, the blade leaf sheath can be easily detached from the blade core as part of a refurbishment and replaced by a new blade sheath, which is associated with low costs.

Vorteilhaft umfasst die Schaufelblatthülle ein Metall oder eine Metalllegierung, insbesondere eine Nickelbasislegierung wie beispielsweise CM247 oder SIEMET-DS oder besteht daraus.Advantageously, the blade airfoil comprises or consists of a metal or a metal alloy, in particular a nickel-based alloy such as, for example, CM247 or SIEMET-DS.

Bevorzugt besitzt die Schaufelblatthülle eine Dicke im Bereich von 100 µm bis 500 µm und bevorzugt von 200 µm. Bei einer solch geringen Dicke besitzt die Schaufelblatthülle bezogen auf den Schaufelblattkern eine relativ geringe Masse. Dies ist für eine Laufschaufel besonders günstig, da die Schaufelblatthülle die während des Betriebs infolge der wirkenden Rotationskräfte auftretende mechanische Belastung der Laufschaufel und des sie haltenden Schaufelträgers nur unwesentlich erhöht.Preferably, the airfoil sheath has a thickness in the range of 100 .mu.m to 500 .mu.m and preferably of 200 .mu.m. With such a small thickness, the airfoil shroud has a relatively small mass relative to the airfoil core. This is particularly favorable for a blade because the Blade cover which increases only insignificantly during operation due to the effective rotational forces occurring mechanical load on the blade and the blade carrier holding it.

Gemäß einer Weiterentwicklung ist die Schaufelblatthülle mittels eines generativen Herstellungsverfahrens, insbesondere mittels selektiven Laserschmelzens (SLM) als separates Bauteil gefertigt. Generative Herstellungsverfahren ermöglichen die Fertigung komplex geformter Bauteile mit zudem geringer Ausdehnung, so dass auch die angestrebten geringen Dicken der Schaufelblatthülle erreichbar sind. Die oben genannten Nickelbasislegierungen eignen sich besonders zur Verarbeitung in generativen Herstellungsverfahren.According to a further development, the airfoil sheath is manufactured as a separate component by means of a generative production process, in particular by means of selective laser melting (SLM). Generative manufacturing processes make it possible to produce components with complex shapes and, in addition, have a low expansion, so that the desired low thicknesses of the blade airfoil can be achieved. The abovementioned nickel-base alloys are particularly suitable for use in additive manufacturing processes.

Die Schaufelblatthülle ist bevorzugt mit dem Schaufelblattkern verbunden, wobei die Verbindung mittels konventioneller Fügeverfahren, insbesondere mittels Hochtemperaturlötens oder durch Aufschrumpfen der Schaufelblatthülle auf den Schaufelblattkern hergestellt ist. Konventionelle Fügeverfahren wie beispielsweise Hochtemperaturlöten bieten den Vorteil, dass die Verbindung zwischen der Schaufelblatthülle und dem Schaufelblattkern einfach herstellbar und bei Bedarf wieder lösbar ist. Zwar lässt sich eine aufgeschrumpfte Schaufelblatthülle nur noch mittels Zerstörung vom Schaufelblattkern lösen. Dafür lässt sich diese Art der Verbindung ohne zusätzliches Material und/oder Beeinträchtigung der Substanz von Schaufelblattkern oder Schaufelblatthülle schaffen.The airfoil sheath is preferably connected to the airfoil core, wherein the connection is produced by means of conventional joining methods, in particular by means of high-temperature brazing or by shrink-fitting the airfoil sheathing onto the airfoil core. Conventional joining methods such as, for example, high-temperature soldering offer the advantage that the connection between the blade airfoil and the airfoil core is easy to produce and, if required, can be released again. Although a shrunk-on blade cover can only be released by destruction from the blade core. This type of connection can be achieved without additional material and / or impairment of the substance of the airfoil core or the airfoil cover.

Bevorzugt besitzt das Material der Schaufelblatthülle einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Material des Schaufelblattkerns. Diese Materialwahl stellt sicher, dass während des Betriebs der formschlüssige Sitz der Schaufelblatthülle erhalten bleibt. Im Falle einer aufgeschrumpften Schaufelblatthülle wird darüber hinaus ein Ablösen der Schaufelblatthülle von dem Schaufelblattkern während des Betriebs verhindert.Preferably, the material of the airfoil sheath has a lower coefficient of thermal expansion than the material of the airfoil core. This choice of material ensures that the form-fitting fit of the blade airfoil is maintained during operation. In the case of a shrunk-on blade sheathing, moreover, detachment of the blade shroud from the blade core during operation is prevented.

In bekannter Weise kann das Schaufelblatt eine Wärmedämmschicht (Thermal Barrier Coating, TBC) aufweisen. Beschichtungssysteme, die eine Wärmedämmschicht sowie eine Haftschicht (Bond Coating, BC) umfassen, haben sich bewährt und werden weithin eingesetzt.In known manner, the airfoil may have a thermal barrier coating (TBC). Coating systems comprising a thermal barrier coating as well as an adhesive coating (Bond Coating, BC) have been proven and widely used.

Vorteilhaft umfasst die Wärmedämmschicht ein keramisches Material, insbesondere teilstabilisiertes Zirkon oder Gadoliniumzirkonat oder besteht daraus. Keramische Materialien weisen eine besonders hohe Hitzebeständigkeit auf und sind gute thermische Isolatoren.Advantageously, the thermal barrier coating comprises a ceramic material, in particular partially stabilized zirconium or gadolinium zirconate or consists thereof. Ceramic materials have a particularly high heat resistance and are good thermal insulators.

In an sich bekannter Weise ist die Wärmedämmschicht außenseitig an der Schaufelblatthülle angeordnet. Üblicherweise wird zunächst eine Haftschicht außen auf das Schaufelblatt aufgebracht, die das Anhaften der in einem zweiten Schritt aufgetragenen Wärmedämmschicht verstärkt. Die Haftschicht kann beispielsweise aus einem Metall wie MCrALY bestehen.In known manner, the thermal barrier coating is arranged on the outside of the blade blade shell. Usually, an adhesive layer is first applied externally to the airfoil which enhances the adhesion of the thermal barrier coating applied in a second step. The adhesive layer may for example consist of a metal such as MCrALY.

Bevorzugt weist die Schaufelblatthülle an ihrer Außenseite ein raue Oberfläche oder Mikrostrukturierung derart auf, dass die Wärmedämmschicht mechanisch mit der Oberfläche oder der Mikrostrukturierung verklammert ist. Auf diese Weise ermöglicht die Schaufelblatthülle bereits allein ein festes Anhaften der Wärmedämmschicht an ihrer Außenseite, weshalb das Aufbringen einer zusätzlichen Haftschicht entfallen kann.Preferably, the blade blade shell on its outside a rough surface or microstructure on such that the thermal barrier coating is mechanically clamped to the surface or the microstructuring. In this way, the blade sheet alone allows a firm adhesion of the thermal barrier coating on its outside, which is why the application of an additional adhesive layer can be omitted.

Gemäß einer Weiterbildung umfasst die Schaufelblatthülle wenigstens zwei Segmente. Ein mehrteiliger Aufbau der Schaufelblatthülle kann den Anwendungsbereich eines zweiteiligen Aufbaus eines Schaufelblatts aus einem Schaufelblattkern und einer Schaufelblatthülle erweitern. Komplexe Formen des Schaufelblattkerns können bei dieser Ausgestaltung der Schaufelblatthülle auch dann mit einer Schaufelblatthülle versehen werden, wenn sich eine entsprechende einteilige Schaufelblatthülle nicht auf den Schaufelblattkern aufschieben ließe. Der Schaufelblattkern kann mittels eines Vakuumfeingussverfahrens oder eines 3D-Druckverfahrens gefertigt sein. Vakuumfeingussverfahren sind bewährte und weithin eingesetzte Herstellungsverfahren für Schaufelblätter von Leitschaufeln. 3D-Druckverfahren können bei Kleinserien oder komplexen Formen von Schaufelblättern zum Einsatz kommen, deren Herstellung mittels eines Vakuumfeingussverfahrens unmöglich oder zumindest sehr aufwändig und/oder fehleranfällig ist.According to a development, the airfoil cover comprises at least two segments. A multi-part construction of the airfoil sheath can expand the scope of a two-part construction of an airfoil of an airfoil core and a blade airfoil. Complex shapes of the airfoil core can also be provided with a blade airfoil in this embodiment of the airfoil sheath, if a corresponding one-piece airfoil shell could not be pushed onto the airfoil core. The airfoil core may be manufactured by a vacuum investment casting process or a 3D printing process. Vacuum investment casting processes are proven and widely used manufacturing processes for vanes of vanes. 3D printing methods can be used in small series or complex forms of blade blades, the production of which by means of a vacuum investment casting method is impossible or at least very time-consuming and / or error-prone.

Vorteilhaft weist der Schaufelblattkern eine Mehrzahl von Kühlfluidbohrungen auf. Die Kühlfluidbohrungen verbinden den Hohlraum im Inneren des Schaufelblattkerns mit der Außenseite des Schaufelblattkerns, um Kühlfluid aus dem Hohlraum zur Bildung eines außenseitigen Kühlfilms nach außen zu leiten.Advantageously, the airfoil core has a plurality of cooling fluid bores. The cooling fluid bores connect the cavity in the interior of the airfoil core with the outside of the airfoil core to direct cooling fluid out of the cavity to form an outboard cooling film.

Bevorzugt weist der Schaufelblattkern an seiner Außenseite wenigstens einen Kühlfluidkanal auf, der die Form einer Nut besitzt, nach außen offen und über wenigstens eine Kühlfluidbohrung mit dem Hohlraum verbunden ist. Derartige nutförmige Kühlfluidkanäle an der Außenseite des Schaufelblattkerns werden im bestimmungsgemäß montierten Zustand des Schaufelblatts durch die Schaufelblatthülle verschlossen. Auf diese Weise kann das durch Kühlfluidbohrungen zugeführte Kühlfluid an der Innenseite der Schaufelblatthülle geführt werden.Preferably, the airfoil core on its outer side at least one cooling fluid channel, which has the shape of a groove, is open to the outside and connected via at least one cooling fluid bore with the cavity. Such groove-shaped cooling fluid channels on the outside of the blade core are closed by the blade cover in the intended mounted state of the blade. In this way, the cooling fluid supplied through cooling fluid bores can be guided on the inside of the blade leaf cover.

Vorteilhaft weist der Schaufelblattkern eine Mehrzahl von Kühlfluidkanälen auf, wobei zumindest zwei Kühlfluidkanäle miteinander, insbesondere alle Kühlfluidkanäle netzartig verbunden sind. Diese Ausgestaltung der Kühlfluidkanäle ermöglicht ein Zirkulieren des Kühlfluids zwischen dem Schaufelblattkern und der Schaufelblatthülle.Advantageously, the airfoil core has a plurality of cooling fluid ducts, wherein at least two cooling fluid ducts are connected to each other like a net, in particular all cooling fluid ducts. This configuration of the cooling fluid channels allows circulation of the cooling fluid between the airfoil core and the airfoil sheath.

Vorteilhaft weist die Schaufelblatthülle eine Mehrzahl von Kühlfluidbohrungen auf. Durch die Kühlfluidbohrungen lässt sich Kühlfluid von der Innenseite der Schaufelblatthülle auf deren Außenseite führen.Advantageously, the airfoil cover has a plurality of cooling fluid bores. Cooling fluid bores allow cooling fluid to flow from the inside of the airfoil shroud to the outside thereof.

Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung fluchtet ein erster Teil der Kühlfluidbohrungen der Schaufelblatthülle mit korrespondierenden Kühlfluidbohrungen des Schaufelblattkerns, wenn die Schaufelblatthülle den Schaufelblattkern formschlüssig umgibt. Auf diese Weise gelangt das Kühlfluid aus dem Hohlraum des Schaufelblattkerns auf die Außenseite der Schaufelblatthülle, wodurch eine konventionelle Filmkühlung gewährleistet wird.According to a preferred development, a first part of the cooling fluid bores of the aerofoil sheath is aligned with corresponding cooling fluid bores of the aerofoil core, when the aerofoil sheathing surrounds the aerofoil core in a form-fitting manner. In this way, the cooling fluid passes from the cavity of the airfoil core to the outside of the airfoil, whereby a conventional film cooling is ensured.

Dabei können die Kühlfluidbohrungen des ersten Teils der Kühlfluidbohrungen Durchmesser im Bereich von 500 µm bis 2500 µm besitzen. Bohrungen mit Durchmessern in diesem Bereich können ohne weiteres mit herkömmlichen Bohrverfahren in der Schaufelblatthülle ausgebildet werden.In this case, the cooling fluid bores of the first part of the cooling fluid bores may have diameters in the range from 500 μm to 2500 μm. Holes with diameters in this range can readily be formed by conventional drilling techniques in the airfoil sheath.

Alternativ oder zusätzlich kann ein zweiter Teil der Kühlfluidbohrungen der Schaufelblatthülle mit korrespondierenden Kühlfluidkanälen des Schaufelblattkerns fluidverbunden sein, wenn die Schaufelblatthülle den Schaufelblattkern formschlüssig umgibt. In diesem Fall kann in den Kühlfluidkanälen zirkulierendes Kühlfluid durch die Kühlfluidbohrungen des zweiten Teils der Kühlfluidbohrungen an die Außenseite des Schaufelblatts strömen, um dort einen Kühlfilm zu bilden und/oder zu ergänzen. Dieser zweite Teil der Kühlfluidbohrungen kann überdies innerhalb durch die Anordnung der Kühlfluidkanäle bestimmter Grenzen nach Bedarf flexibel positioniert werden, ohne den Schaufelblattkern zu modifizieren.Alternatively or additionally, a second part of the cooling fluid bores of the blade airfoil may be fluidly connected to corresponding cooling fluid passages of the airfoil core if the blade airfoil surrounds the airfoil core in a form-fitting manner. In this case, cooling fluid circulating in the cooling fluid passages may flow through the cooling fluid bores of the second portion of the cooling fluid bores to the outside of the airfoil to form and / or supplement a cooling film. Moreover, this second part of the cooling fluid bores can be flexibly positioned within the limits of the arrangement of the cooling fluid ducts as required, without modifying the airfoil core.

Gemäß einer bevorzugten Variante ist der zweite Teil der Kühlfluidbohrungen von der Wärmedämmschicht bedeckt. Entsprechend dringt während des Betriebs der Turbinenschaufel kein Kühlfluid durch die Kühlfluidbohrungen des zweiten Teils der Kühlfluidbohrungen. Wenn allerdings als Folge eines betriebsbedingten Verschleißes die Wärmedämmschicht zumindest teilweise abgetragen ist, kann Kühlfluid aus dem freigelegten zweiten Teil der Kühlfluidbohrungen austreten, um eine Notkühlung des erodierten Bereichs sicherzustellen. Durch diese Notkühlung lässt sich die Lebensdauer einer erfindungsgemäßen Turbinenschaufel verlängern.According to a preferred variant, the second part of the cooling fluid bores is covered by the thermal barrier coating. Accordingly, during operation of the turbine bucket, no cooling fluid penetrates through the cooling fluid bores of the second portion of the cooling fluid bores. However, if, as a result of operational wear, the thermal barrier coating is at least partially eroded, cooling fluid may exit the exposed second portion of the coolant fluid bores to ensure emergency cooling of the eroded area. Through this Notkühlung can extend the life of a turbine blade according to the invention.

Vorteilhaft besitzt wenigstens eine Kühlfluidbohrung, insbesondere alle Kühlfluidbohrungen des zweiten Teils der Kühlfluidbohrungen einen Durchmesser im Bereich zwischen 100 µm und 500 µm. Kühlfluidbohrungen mit derart geringen Durchmessern lassen sich mittels generativer Herstellungsverfahren ohne weiteres ausbilden, während sie durch konventionelle Bohrverfahren nicht hergestellt werden können.Advantageously, at least one cooling fluid bore, in particular all cooling fluid bores of the second part of the cooling fluid bores, has a diameter in the range between 100 μm and 500 μm. Coolant fluid wells of such small diameters can readily be formed by generative manufacturing techniques, while they can not be made by conventional drilling techniques.

Gemäß einer Variante der erfindungsgemäßen Turbinenschaufel sind Kühlfluidbohrungen des zweiten Teils der Kühlfluidbohrungen auf Knotenpunkten eines Gitternetzes angeordnet. Derart regelmäßige Anordnungen von Kühlfluidbohrungen bewirken die Bildung eines dichten und gleichmäßigen Kühlfilms in dem erodierten Bereich.According to a variant of the turbine blade according to the invention, cooling fluid bores of the second part of the cooling fluid bores are arranged on nodes of a grid. Such regular arrangements of cooling fluid bores cause the formation of a dense and uniform cooling film in the eroded area.

Ferner schafft die vorliegende Erfindung eine Strömungsmaschine, insbesondere Gasturbine, mit einem Gehäuse, in dem sich in einer axialen Richtung ein Strömungskanal erstreckt, der während des Betriebs der Strömungsmaschine von einem Heißgas durchströmt wird, und einer Mehrzahl von Turbinenstufen, die jeweils einen Leitschaufelkranz und einen Laufschaufelkranz umfassen, wobei die Turbinenstufen in dem Strömungskanal in der axialen Richtung hintereinander und beabstandet zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufschaufelkränze und/oder Leitschaufelkränze erfindungsgemäße Turbinenschaufeln aufweisen. Bei Strömungsmaschinen mit Turbinenschaufeln, deren Schaufelblätter jeweils einen Schaufelblattkern und eine den Schaufelblattkern formschlüssig umgebende Schaufelblatthülle aufweisen, lassen sich die Turbinenschaufeln bei Bedarf einfach und kostengünstig sanieren, indem lediglich die Schaufelblatthüllen ersetzt werden.The present invention further provides a turbomachine, in particular a gas turbine, having a housing in which extends in an axial direction a flow channel through which a hot gas flows during operation of the turbomachine, and a plurality of turbine stages, each having a vane ring and a Blade rim, wherein the turbine stages are arranged in the flow channel in the axial direction one behind the other and spaced from each other, characterized in that the blade rings and / or Leitschaufelkränze comprise turbine blades according to the invention. When turbomachinery with turbine blades whose blades each have an airfoil core and the blade airfoil form-fitting surrounding blade cover, the turbine blades can be easily and inexpensively rehabilitate, if necessary, by only the Schaufelblatthüllen be replaced.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand einer Turbinenschaufel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich. Darin ist

Figur 1
eine perspektivische Seitenansicht einer Turbinenschaufel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ohne Schaufelblatthülle von schräg oben;
Figur 2
eine perspektivische Seitenansicht der in Figur 1 gezeigten Turbinenschaufel;
Figur 3
eine perspektivische Seitenansicht einer Schaufelblatthülle der in Figur 1 gezeigten Turbinenschaufel;
Figur 4
eine vergrößerte Detailansicht der in Figur 3 gezeigten Schaufelblatthülle des mit dem Bezugszeichen IV bezeichneten Ausschnitts;
Figur 5
eine perspektivische Seitenansicht der in Figur 1 gezeigten Turbinenschaufel mit teilweise auf den Schaufelblattkern aufgeschobener Schaufelblatthülle;
Figur 6
eine perspektivische Seitenansicht der in Figur 1 dargestellten Turbinenschaufel im bestimmungsgemäß montierten Zustand; und
Figur 7
eine teilweise schematische Querschnittsansicht einer Strömungsmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Other features and advantages of the present invention will become apparent from a turbine blade according to one embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings. That's it
FIG. 1
a side perspective view of a turbine blade according to an embodiment of the present invention without an airfoil cover obliquely from above;
FIG. 2
a side perspective view of FIG. 1 shown turbine blade;
FIG. 3
a side perspective view of a blade of the sheath in FIG. 1 shown turbine blade;
FIG. 4
an enlarged detail view of in FIG. 3 shown blade leaf of the designated by the reference numeral IV section;
FIG. 5
a side perspective view of FIG. 1 shown turbine blade with partially deferred on the airfoil core blade shell;
FIG. 6
a side perspective view of FIG. 1 shown turbine blade in the intended mounted condition; and
FIG. 7
a partially schematic cross-sectional view of a turbomachine according to an embodiment of the present invention.

Die Figuren 1 bis 6 zeigen eine Turbinenschaufel 1 für eine nicht dargestellte Strömungsmaschine, insbesondere Gasturbine, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Turbinenschaufel 1 ist zur Verwendung als Laufschaufel ausgebildet. Jedoch lassen sich auch Leitschaufeln ohne Weiteres gemäß der vorliegenden Erfindung ausführen.The FIGS. 1 to 6 show a turbine blade 1 for a turbomachine, not shown, in particular gas turbine, according to an embodiment of the present invention. The turbine blade 1 is designed for use as a rotor blade. However, vanes may be readily practiced in accordance with the present invention.

Die Turbinenschaufel 1 umfasst einen Schaufelfuß 2, an dem eine Schaufelplattform 3 ausgebildet ist. Ferner umfasst die Turbinenschaufel 1 ein Schaufelblatt 4, das gegenüberliegend zu dem Schaufelfuß 2 von der Schaufelplattform 3 abragt. In dem Inneren des Schaufelblattes 4 ist ein Hohlraum 5 für ein Kühlfluid vorgesehen. Das Schaufelblatt 4 umfasst einen Schaufelblattkern 6 und eine an dem Schaufelblattkern 6 montierte Schaufelblatthülle 7, die den Schaufelblattkern 6 formschlüssig umgibt.The turbine blade 1 comprises a blade root 2, on which a blade platform 3 is formed. Furthermore, the turbine blade 1 comprises an airfoil 4 which protrudes from the blade platform 3 opposite the blade root 2. In the interior of the airfoil 4 is a cavity 5 for a Cooling fluid provided. The airfoil 4 comprises an airfoil core 6 and a blade airfoil 7 which is mounted on the airfoil core 6 and which surrounds the airfoil core 6 in a form-fitting manner.

Der Schaufelblattkern 6 weist eine Mehrzahl von Kühlfluidbohrungen 8 auf, die den Hohlraum 5 mit der Außenseite des Schaufelblattkerns 6 verbinden. Ferner ist an der Außenseite des Schaufelblattkerns 6 eine Mehrzahl von Kühlfluidkanälen 9 ausgebildet, die netzartig miteinander verbunden sind. Die Kühlfluidkanäle 9 besitzen die Form von Nuten, sind nach außen offen und über eine Mehrzahl von Kühlfluidbohrungen 8 mit dem Hohlraum 5 verbunden. Der Schaufelblattkern 6 ist mittels eines Vakuumfeingussverfahrens gefertigt, kann aber auch in einem 3D-Druckverfahren hergestellt sein.The airfoil core 6 has a plurality of cooling fluid bores 8 which connect the cavity 5 to the outside of the airfoil core 6. Further, on the outside of the airfoil core 6, a plurality of cooling fluid channels 9 are formed, which are connected to one another like a net. The cooling fluid channels 9 have the shape of grooves, are open to the outside and connected to the cavity 5 via a plurality of cooling fluid bores 8. The airfoil core 6 is manufactured by means of a vacuum investment casting process, but can also be produced in a 3D printing process.

Die Schaufelblatthülle 7 ist als separates Bauteil mittels eines generativen Herstellungsverfahrens, insbesondere mittels selektiven Laserschmelzens (SLM) gefertigt. Sie besteht aus einer Nickelbasislegierung wie beispielsweise CM247 oder SIEMET-DS, kann aber allgemein ein Metall oder eine Metalllegierung umfassen bzw. daraus bestehen. Die Schaufelblatthülle 7 besitzt eine Dicke von ca. 200 µm. Sie ist mittels Hochtemperaturlötens mit dem Schaufelblattkern 6 verbunden, kann aber auch mittels anderer konventioneller Fügeverfahren an dem Schaufelblattkern 6 befestigt sein. Alternativ kommt auch ein Aufschrumpfen der Schaufelblatthülle 7 auf den Schaufelblattkern 6 infrage. Das Material der Schaufelblatthülle 7 besitzt einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Material des Schaufelblattkerns 6. Auf diese Weise bleibt der Formschluss zwischen der Schaufelblatthülle 7 und dem Schaufelblattkern 6 auch bei einer hohen Temperatur erhalten.The blade blade cover 7 is manufactured as a separate component by means of a generative production method, in particular by means of selective laser melting (SLM). It is made of a nickel base alloy such as CM247 or SIEMET-DS, but may generally include or consist of a metal or metal alloy. The airfoil 7 has a thickness of about 200 microns. It is connected to the airfoil core 6 by means of high-temperature brazing, but may also be fastened to the airfoil core 6 by means of other conventional joining methods. Alternatively, a shrinkage of the blade airfoil 7 on the airfoil core 6 comes into question. The material of the blade airfoil 7 has a lower coefficient of thermal expansion than the material of the airfoil core 6. In this way, the positive connection between the airfoil 7 and the airfoil core 6 is maintained even at a high temperature.

Ferner weist das Schaufelblatt 4 eine nicht dargestellte Wärmedämmschicht (TBC) auf, die beispielsweise teilstabiliertes Zirkon oder Gadoliniumzirkonat, aber auch ein anderes keramisches Material umfassen oder daraus bestehen kann. Die Schaufelblatthülle 7 weist an ihrer Außenseite eine raue Oberfläche oder Mikrostrukturierung auf. Infolgedessen ist die außenseitig an der Schaufelblatthülle 7 angeordnete Wärmedämmschicht mechanisch mit der Oberfläche oder der Mikrostrukturierung verklammert. Alternativ kann aber auch eine Haftschicht, beispielsweise aus dem Metall MCrAlY, außen auf die Schaufelblatthülle 7 aufgebracht sein, mit der sich die Wärmedämmschicht mechanisch verklammert.Furthermore, the airfoil 4 has a thermal barrier coating (TBC), not shown, which may include, for example, partially stabilized zirconium or gadolinium zirconate, but may also comprise or consist of another ceramic material. The blade airfoil 7 has a rough surface on its outside or microstructuring on. As a result, the heat-insulating layer arranged on the outside of the airfoil sheath 7 is mechanically clamped to the surface or to the microstructuring. Alternatively, however, it is also possible to apply an adhesive layer, for example of the metal MCrAlY, on the outside of the blade leaf cover 7, with which the thermal barrier layer mechanically clamps.

Vorliegend ist die Schaufelblatthülle 7 einteilig ausgebildet, wie in der Figur 3 dargestellt ist. Wenn sich die Schaufelblatthülle 7 aufgrund der komplexen Form des Schaufelblatts 4 nicht auf den Schaufelblattkern 6 aufschieben ließe, könnte die Schaufelblatthülle 7 alternativ auch zwei oder mehr Segmente umfassen.In the present case, the airfoil 7 is integrally formed, as in the FIG. 3 is shown. If, due to the complex shape of the airfoil 4, the airfoil sheath 7 could not be pushed onto the airfoil core 6, the airfoil 7 could alternatively comprise two or more segments.

Die Schaufelblatthülle 7 weist ferner eine Mehrzahl von Kühlfluidbohrungen 10 auf. Ein erster Teil der Kühlfluidbohrungen 10 der Schaufelblatthülle 7 fluchtet mit korrespondierenden Kühlfluidbohrungen 8 des Schaufelblattkerns 6, wenn die Schaufelblatthülle 7 den Schaufelblattkern 6 formschlüssig umgibt. Die Kühlfluidbohrungen 10 des ersten Teils der Kühlfluidbohrungen 10 besitzen Durchmesser im Bereich von 500 µm bis 2500 µm.The airfoil sheath 7 further has a plurality of cooling fluid bores 10. A first part of the cooling fluid bores 10 of the blade airfoil 7 is aligned with corresponding cooling fluid bores 8 of the airfoil core 6 when the airfoil 7 surrounds the airfoil core 6 in a form-fitting manner. The cooling fluid bores 10 of the first part of the cooling fluid bores 10 have diameters in the range of 500 μm to 2500 μm.

Ein zweiter Teil der Kühlfluidbohrungen 10 der Schaufelblatthülle 7 ist mit korrespondierenden Kühlfluidkanälen 9 des Schaufelblattkerns 6 fluidverbunden, wenn die Schaufelblatthülle 7 den Schaufelblattkern 6 formschlüssig umgibt. Die Kühlfluidbohrungen 10 des zweiten Teils der Kühlfluidbohrungen 10 besitzen einen Durchmesser im Bereich zwischen 100 µm und 500 µm.A second part of the cooling fluid bores 10 of the blade airfoil 7 is fluidly connected to corresponding cooling fluid ducts 9 of the airfoil core 6 when the airfoil cover 7 surrounds the airfoil core 6 in a form-fitting manner. The cooling fluid bores 10 of the second part of the cooling fluid bores 10 have a diameter in the range between 100 μm and 500 μm.

Vorliegend ist lediglich beispielhaft eine gitternetzartige Anordnung von Kühlfluidbohrungen 10 des zweiten Teils der Kühlfluidbohrungen 10 vorgesehen, der in einem vorderen und plattformnahen Bereich der Saugseite der Schaufelblatthülle 7 positioniert ist, wie in den Figuren 3 und 4 gezeigt ist. Dieser Bereich ist besonders von Erosion betroffen. Der zweite Teil der Kühlfluidbohrungen 10 ist von der Wärmedämmschicht bedeckt.In the present case, by way of example only, a grid-like arrangement of cooling fluid bores 10 of the second part of the cooling fluid bores 10 is provided, which is positioned in a front and platform region of the suction side of the airfoil cover 7, as in FIGS FIGS. 3 and 4 is shown. This area is particularly affected by erosion. The second Part of the cooling fluid bores 10 is covered by the thermal barrier coating.

Die Figuren 5 und 6 zeigen zwei Zustände der Turbinenschaufel 1 beim Montieren der Schaufelblatthülle 7 auf den Schaufelblattkern 6. Zunächst wird die Schaufelblatthülle 7 von oben auf den Schaufelblattkern 6 aufgeschoben (Figur 5), bis sie den Schaufelblattkern 6 formschlüssig umgibt (Figur 6).The Figures 5 and 6 show two states of the turbine blade 1 during assembly of the blade airfoil 7 on the airfoil core 6. First, the airfoil 7 is pushed from above onto the airfoil core 6 ( FIG. 5 ) until it surrounds the blade core 6 in a form-fitting manner ( FIG. 6 ).

Die Figur 7 zeigt schematisch einen Abschnitt einer Strömungsmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Strömungsmaschine umfasst ein Gehäuse 11, in dem sich in einer axialen Richtung A ein Strömungskanal 12 erstreckt. Weiterhin umfasst die Strömungsmaschine eine Mehrzahl von Turbinenstufen 13, die jeweils einen Leitschaufelkranz 14 und einen Leitschaufelkranz 15 umfassen, wobei die Turbinenstufen 13 in dem Strömungskanal 12 in der axialen Richtung A hintereinander und beabstandet zueinander angeordnet sind. Die Laufschaufelkränze 15 sind jeweils aus einer Mehrzahl von erfindungsgemäßen Turbinenschaufeln 1 gebildet.The FIG. 7 schematically shows a portion of a turbomachine according to an embodiment of the present invention. The turbomachine comprises a housing 11 in which a flow channel 12 extends in an axial direction A. Furthermore, the turbomachine comprises a plurality of turbine stages 13, each comprising a vane ring 14 and a vane ring 15, wherein the turbine stages 13 are arranged in the flow channel 12 in the axial direction A one behind the other and spaced from each other. The rotor blade rings 15 are each formed from a plurality of turbine blades 1 according to the invention.

Während des Betriebs der Strömungsmaschine wird der Strömungskanal 12 von einem Heißgas durchströmt. Zur Kühlung der in dem Strömungskanal 12 angeordneten Laufschaufelkränze 15 werden die Turbinenschaufeln 1 jeweils von einem Kühlfluid durchströmt. Das Kühlfluid strömt aus dem Hohlraum 5 durch die Kühlfluidbohrungen 8 des Schaufelblattkerns und die mit diesem fluchtenden Kühlfluidbohrungen 10 der Schaufelblatthülle 7 auf die Außenseite des Schaufelblattes 4. Auf der Außenseite bildet das ausströmende Kühlfluid einen Kühlfilm, der die Außenseite des Schaufelblattes 4 vor dem strömenden Heißgas schützt und die thermische Belastung des Schaufelblattes 4 verringert.During operation of the turbomachine, the flow channel 12 is traversed by a hot gas. For cooling the arranged in the flow channel 12 blade rings 15, the turbine blades 1 are each traversed by a cooling fluid. The cooling fluid flows from the cavity 5 through the cooling fluid bores 8 of the airfoil core and the aligned cooling fluid bores 10 of the airfoil 7 on the outside of the airfoil 4. On the outside, the effluent cooling fluid forms a cooling film, which is the outside of the airfoil 4 before the flowing hot gas protects and reduces the thermal load of the airfoil 4.

Mit zunehmender Betriebsdauer kommt es zu einer allmählichen Erosion der Wärmedämmschicht, wobei diese in einzelnen Bereichen des Schaufelblattes 4 auch vollständig abgetragen werden kann. Dadurch wird der zweite Teil von Filmkühlbohrungen 10 der Schaufelblatthülle 7 freigelegt, wodurch Kühlfluid aus dem Hohlraum 5 durch Kühlfluidbohrungen 8, Kühlfluidkanäle 9 und den zweiten Teil der Kühlfluidbohrungen 10 der Schaufelblatthülle 7 auf die Außenseite der Schaufelblatthülle 7 strömt und dort einen Kühlfilm bildet.With increasing operating time, there is a gradual erosion of the thermal barrier coating, which can be completely removed in individual areas of the airfoil 4. As a result, the second part of film cooling holes 10 the blade airfoil 7 exposed, whereby cooling fluid from the cavity 5 through cooling fluid bores 8, cooling fluid channels 9 and the second part of the cooling fluid bores 10 of the blade airfoil 7 flows to the outside of the airfoil 7 and forms a cooling film there.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Turbinenschaufel liegt darin, dass sich die Schaufelblatthülle 7 bei Bedarf im Rahmen einer Sanierung auf einfache Weise ersetzen lässt, ohne auch den Schaufelblattkern 6 ersetzen zu müssen. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass sich mittels des zweiten Teils von Filmkühlbohrungen 10 in der Schaufelhülle 7 eine effektive Notfallkühlung realisieren lässt, deren Wirkung genau dann eintritt, wenn die Wärmedämmschicht infolge von Erosion zumindest bereichsweise von der Außenseite des Schaufelblattes 4 abgetragen ist.An advantage of the turbine blade according to the invention is that the airfoil 7 can be easily replaced as needed in the context of a refurbishment without having to replace the airfoil 6 core. Another advantage is the fact that an effective emergency cooling can be realized by means of the second part of film cooling holes 10 in the blade casing 7, whose effect occurs precisely when the heat-insulating layer is at least partially removed from the outside of the airfoil 4 due to erosion.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims (15)

Turbinenschaufel (1) für eine Strömungsmaschine, insbesondere eine Gasturbine, mit einem Schaufelfuß (2), an dem eine Schaufelplattform (3) ausgebildet ist, und einem Schaufelblatt (4), das gegenüberliegend zu dem Schaufelfuß (2) von der Schaufelplattform (3) abragt, wobei in dem Innerem des Schaufelblattes (4) ein Hohlraum (5) für ein Kühlfluid vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaufelblatt (4) einen Schaufelblattkern (6) und eine an dem Schaufelblattkern (6) montierte Schaufelblatthülle (7) umfasst, die den Schaufelblattkern (6) formschlüssig umgibt.Turbine blade (1) for a turbomachine, in particular a gas turbine, having a blade root (2) on which a blade platform (3) is formed, and an air blade (4) which is opposite the blade root (2) of the blade platform (3) wherein a cavity (5) for a cooling fluid is provided in the interior of the airfoil (4), characterized in that the airfoil (4) comprises an airfoil core (6) and a blade airfoil (7) mounted on the airfoil core (6) , which surrounds the blade core (6) in a form-fitting manner. Turbinenschaufel nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schaufelblatthülle (7) ein Metall oder eine Metalllegierung umfasst, insbesondere eine Nickelbasislegierung wie beispielsweise CM247 oder SIEMET-DS oder daraus besteht und/oder das Material der Schaufelblatthülle (7) einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt als das Material des Schaufelblattkerns (6).Turbine blade according to claim 1,
characterized in that
the aerofoil sheath (7) comprises a metal or a metal alloy, in particular a nickel-based alloy such as CM247 or SIEMET-DS, and / or the material of the aerofoil sheath (7) has a lower thermal expansion coefficient than the material of the aerofoil core (6). Turbinenschaufel nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die Schaufelblatthülle (7) eine Dicke im Bereich von 100 µm bis 500 µm und bevorzugt von 200 µm besitzt und/oder mittels eines generativen Herstellungsverfahrens, insbesondere mittels selektiven Laserschmelzens (SLM) als separates Bauteil gefertigt ist.Turbine blade according to one of claims 1 or 2, characterized in that
the blade leaf sheath (7) has a thickness in the range of 100 μm to 500 μm and preferably of 200 μm and / or is manufactured as a separate component by means of a generative production method, in particular by means of selective laser melting (SLM). Turbinenschaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Schaufelblatthülle (7) mit dem Schaufelblattkern (6) verbunden ist, wobei die Verbindung mittels konventioneller Fügeverfahren, insbesondere mittels Hochtemperaturlötens oder durch Aufschrumpfen der Schaufelblatthülle (7) auf den Schaufelblattkern (6) hergestellt ist.Turbine blade according to one of the preceding claims, characterized in that
the blade airfoil (7) is connected to the airfoil core (6), wherein the connection is made by conventional joining methods, in particular by high-temperature brazing or by shrinking the airfoil sheath (7) onto the airfoil core (6). Turbinenschaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Schaufelblatt (4) eine Wärmedämmschicht (TBC) aufweist, wobei insbesondere die Wärmedämmschicht ein keramisches Material, insbesondere teilstabilisiertes Zirkon oder Gadoliniumzirkonat umfasst oder daraus besteht und/oder die Wärmedämmschicht außenseitig an der Schaufelblatthülle (7) angeordnet ist, wobei insbesondere die Schaufelblatthülle (7) an ihrer Außenseite eine raue Oberfläche oder Mikrostrukturierung derart aufweist, dass die Wärmedämmschicht mechanisch mit der Oberfläche oder der Mikrostrukturierung verklammert ist.Turbine blade according to one of the preceding claims, characterized in that
the airfoil sheet (4) comprises a thermal barrier coating (TBC), wherein in particular the thermal barrier coating comprises or consists of a ceramic material, in particular partially stabilized zirconium or gadolinium zirconate and / or the heat insulation layer is arranged on the outside of the airfoil cover (7), wherein in particular the airfoil cover (7 ) has on its outside a rough surface or microstructure such that the thermal barrier coating is mechanically clamped to the surface or the microstructure. Turbinenschaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Schaufelblatthülle (7) wenigstens zwei Segmente umfasst.Turbine blade according to one of the preceding claims, characterized in that
the airfoil sheath (7) comprises at least two segments. Turbinenschaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Schaufelblattkern (6) mittels eines Vakuumfeingussverfahrens oder eines 3D-Druckverfahrens gefertigt ist.Turbine blade according to one of the preceding claims, characterized in that
the airfoil core (6) is manufactured by means of a vacuum investment casting process or a 3D printing process. Turbinenschaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Schaufelblattkern (6) eine Mehrzahl von Kühlfluidbohrungen (8) und/oder die Schaufelblatthülle (7) eine Mehrzahl von Kühlfluidbohrungen (10) aufweist.Turbine blade according to one of the preceding claims, characterized in that
the blade airfoil core (6) has a plurality of cooling fluid bores (8) and / or the airfoil cover (7) has a plurality of cooling fluid bores (10). Turbinenschaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Schaufelblattkern (6) an seiner Außenseite wenigstens einen Kühlfluidkanal (9) aufweist, der die Form einer Nut besitzt, nach außen offen und über wenigstens eine Kühlfluidbohrung (8) mit dem Hohlraum (5) verbunden ist.Turbine blade according to one of the preceding claims, characterized in that
the airfoil core (6) has on its outside at least one cooling fluid channel (9), which has the shape of a groove, is open to the outside and connected to the cavity (5) via at least one cooling fluid bore (8). Turbinenschaufel nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schaufelblattkern (6) eine Mehrzahl von Kühlfluidkanälen (9) aufweist, wobei zumindest zwei Kühlfluidkanäle (9) miteinander, insbesondere alle Kühlfluidkanäle (9) netzartig verbunden sind.Turbine blade according to claim 9,
characterized in that
the airfoil core (6) has a plurality of cooling fluid ducts (9), wherein at least two cooling fluid ducts (9) are connected to each other like a net, in particular all cooling fluid ducts (9). Turbinenschaufel nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein erster Teil der Kühlfluidbohrungen (10) der Schaufelblatthülle (7) mit korrespondierenden Kühlfluidbohrungen (8) des Schaufelblattkerns (6) fluchtet, wenn die Schaufelblatthülle (7) den Schaufelblattkern (6) formschlüssig umgibt, wobei insbesondere die Kühlfluidbohrungen (10) des ersten Teils der Kühlfluidbohrungen (10) Durchmesser im Bereich von 500 µm bis 2500 µm besitzen.Turbine blade according to claim 10,
characterized in that
a first part of the cooling fluid bores (10) of the airfoil shroud (7) is aligned with corresponding cooling fluid bores (8) of the airfoil core (6) when the airfoil shroud (7) surrounds the airfoil core (6) in a form-fitting manner, in particular the cooling fluid bores (10) of the first part the cooling fluid bores (10) have diameters in the range of 500 microns to 2500 microns. Turbinenschaufel nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein zweiter Teil der Kühlfluidbohrungen (10) der Schaufelblatthülle (7) mit korrespondierenden Kühlfluidkanälen (9) des Schaufelblattkerns (3) fluidverbunden ist, wenn die Schaufelblatthülle (7) den Schaufelblattkern (6) formschlüssig umgibt, wobei insbesondere Kühlfluidbohrungen (10) des zweiten Teils der Kühlfluidbohrungen (10) auf Knotenpunkten eines Gitternetzes angeordnet sind.Turbine blade according to claim 11,
characterized in that
a second part of the cooling fluid bores (10) of the airfoil shroud (7) is fluidly connected to corresponding cooling fluid ducts (9) of the airfoil core (3) when the airfoil shroud (7) surrounds the airfoil core (6) in a form-fitting manner, in particular cooling fluid bores (10) of the second part the cooling fluid bores (10) are arranged on nodes of a grid. Turbinenschaufel nach Anspruch 12 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
der zweite Teil der Kühlfluidbohrungen (10) von der Wärmedämmschicht bedeckt ist.Turbine blade according to claim 12 and claim 5, characterized in that
the second part of the cooling fluid bores (10) is covered by the thermal barrier coating. Turbinenschaufel nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eine Kühlfluidbohrung (10), insbesondere alle Kühlfluidbohrungen (10) des zweiten Teils der Kühlfluidbohrungen (10) einen Durchmesser im Bereich zwischen 100 µm und 500 µm besitzen.Turbine blade according to one of claims 12 or 13, characterized in that
at least one cooling fluid bore (10), in particular all cooling fluid bores (10) of the second part of the cooling fluid bores (10) have a diameter in the range between 100 μm and 500 μm. Strömungsmaschine,
insbesondere Gasturbine, mit einem Gehäuse (11), in dem sich in einer axialen Richtung (A) ein Strömungskanal (12) erstreckt, der während des Betriebs der Strömungsmaschine von einem Heißgas durchströmt wird, und einer Mehrzahl von Turbinenstufen (13), die jeweils einen Leitschaufelkranz (14) und einen Laufschaufelkranz (15) umfassen, wobei die Turbinenstufen (13) in dem Strömungskanal (12) in der axialen Richtung (A) hintereinander und beabstandet zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufelkränze (14) und/oder Laufschaufelkränze (15) Turbinenschaufeln (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 aufweisen.Flow machine,
in particular gas turbine, comprising a housing (11) in which extends in an axial direction (A) a flow channel (12) through which a hot gas flows during operation of the turbomachine, and a plurality of turbine stages (13), each a vane ring (14) and a blade ring (15), wherein the turbine stages (13) in the flow channel (12) in the axial direction (A) are arranged one behind the other and spaced from each other, characterized in that the guide vane rings (14) and / or blade rings (15) comprise turbine blades (1) according to one of claims 1 to 14.
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