EP3425162A1 - Turbinenschaufel und befestigungsausnehmung für eine strömungsmaschine, sowie deren herstellungsverfahren - Google Patents

Turbinenschaufel und befestigungsausnehmung für eine strömungsmaschine, sowie deren herstellungsverfahren Download PDF

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Publication number
EP3425162A1
EP3425162A1 EP17180253.1A EP17180253A EP3425162A1 EP 3425162 A1 EP3425162 A1 EP 3425162A1 EP 17180253 A EP17180253 A EP 17180253A EP 3425162 A1 EP3425162 A1 EP 3425162A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tooth flank
anchoring
recess
elevation
anchoring tooth
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Withdrawn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
EP17180253.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Balazs Janos Becs
Ricardo NILSSON
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 EP17180253.1A priority Critical patent/EP3425162A1/de
Publication of EP3425162A1 publication Critical patent/EP3425162A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/3007—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/30—Manufacture with deposition of material

Definitions

  • the invention relates to a turbine blade for a turbomachine, a mounting recess for a turbomachine and method for producing a turbine blade of a turbomachine and a mounting recess of a turbomachine.
  • a turbine blade for a turbomachine such as a gas turbine
  • a turbomachine such as a gas turbine
  • the blade attachment section serves to secure the turbine blade in the fastening recess provided for it in all phases of operation.
  • the operating phases include a full load of the gas turbines, a stoppage of the gas turbine and all areas in between.
  • the various operating phases cause different loads to be absorbed by the blade attachment portion and the attachment recess.
  • the blade attachment portion usually has a profile shape which forms a positive connection with the mounting recess, whereby an unwanted movement of the turbine blade is counteracted.
  • the blade attachment portion has in the joining direction a first edge region disposed at the beginning of the blade attachment portion and a second edge region disposed at the end of the blade attachment portion. These edge areas are under high load particularly high loads, so-called edge stresses exposed. These loads lead to very high mechanical stresses in these edge areas. Due to the fact that the edge regions are exposed to particularly high voltages, under full load, for example, voltage peaks can occur which exceed the material limits of the material used. If the stress spikes exceed the material limits, unwanted deformations or even material fractures can occur which can damage the blade attachment section, the turbine blade and the entire turbomachine.
  • the object of the invention is therefore to provide a turbine blade for a turbomachine, a mounting recess for a turbomachine and method for producing a turbine blade of a turbomachine and a mounting recess of a turbomachine, in their blade mounting portion or in the mounting recess an occurrence of voltage peaks that the material boundaries of the material used to prevent, whereby the turbine blade and the mounting recess have a long life.
  • the turbomachine blade according to the invention for a turbomachine has a blade attachment section which has at least one anchoring tooth which is designed for installation in a corresponding attachment recess, wherein the at least one anchoring tooth has at least one anchoring tooth flank whose surface extends from two edges extending in the joining direction and from an initial edge and is delimited by an end edge whose direction of extension deviates from the joining direction, wherein one of the anchoring tooth flanks has at least one elevation along the joining direction extending edges, the elevation having a maximum extension in a region of the anchoring tooth flank extending from the leading edge and the end edge of the anchoring tooth flank is spaced at least greater than zero, whereby at least one defined engagement point or at least one defined engagement region with a voltage applied to the anchoring tooth flank Befest onlysausEnglishungszahnflanke of the mounting recess can be formed.
  • the anchoring tooth flanks Due to the fact that at least one of the anchoring tooth flanks has an increase along the edges extending in the joining direction, in the region of the elevation the defined engagement point or the defined engagement region forms with the adjoining fastening recess tooth flank of the fastening recess.
  • a turbomachine is a fluid energy machine that allows energy transfer between a fluid and a machine by the laws of fluid dynamics.
  • the blade attachment portion is formed, for example, with a profile which is formed symmetrically on its two profile sides, a first profile side and a second profile side.
  • the blade attachment section can have, for example, more than one of the anchoring teeth on each of the profile sides.
  • each of the profile sides can have more than one of the anchoring teeth
  • each of the profile sides also has more than one of the anchoring tooth flanks.
  • each of the anchoring teeth usually has two anchoring tooth flanks, it must be distinguished in which direction the anchoring tooth flanks are oriented. In most cases, one of the anchoring tooth flanks of the anchoring tooth is oriented substantially radially outwardly and the other of the anchoring tooth flanks of the anchoring tooth is oriented substantially radially inwards.
  • edges which extend in the joining direction preferably run in the axial direction of the flow machine, but may, for example, also deviate therefrom and run along a curve.
  • the edges which extend in the joining direction preferably run along this curve insofar as the fastening recess in which the blade fastening section is inserted along the same curve or along the same curves.
  • the leading edge connects the two edges extending in the joining direction on a front edge-side end face of the blade fastening section, and the end edge connects the edges extending in the joining direction on a trailing edge-side end face of the blade fastening section.
  • one of the leading edges, one of the edges extending in the joining direction, one of the end edges and one of the other edges extending in the joining direction forms one of the anchoring tooth flanks.
  • the edges extending in the joining direction can be arranged at different positions on the anchoring tooth.
  • the anchoring tooth flank is formed by the surrounding edges, it has a flat geometric surface, which is formed by the geometric shape of the edges.
  • the geometric surface of the anchoring tooth flanks does not have to be flat, but can be curved by way of example or have a different geometric shape.
  • the elevation arranged on a curved geometrical surface can, for example, be formed as a slightly more outwardly curved surface. Because the slightly more outwardly curved surface forms an elevation, a defined engagement point or a defined engagement edge or a defined engagement region forms with the adjacent engagement surface of the attachment recess.
  • the attachment recess has, for example, an inwardly curved geometric surface which is a negative of the outwardly directed curved geometric Surface of the anchoring tooth flank without the increase represents.
  • the increase may, for example, also be only a very locally positioned elevation or a bead-like thickening.
  • the anchoring tooth flank elastically deforms with the increase under load, as a result of which the anchoring tooth flank conforms to the raised engagement surface of the fastening recess.
  • the fact that the anchoring tooth flank conforms to the fastening recess increases the area of the anchoring tooth flank which absorbs the stresses, as a result of which the stresses are distributed over a larger area, as a result of which local voltage peaks decrease.
  • the entire surface of the anchoring tooth flank rests against the engagement surface of the fastening recess with the elevation only under a relatively high load.
  • the engagement surface of the fastening recess bears against the entire surface of the anchoring tooth flank with the elevation only under full load of the turbomachine.
  • the anchoring tooth flank also plastically deforms with the increase, whereby an optimal fitting to the engagement surface of the fastening recess can be realized for a longer period of time.
  • the anchoring tooth flank has at least one elevation
  • the entire stresses occurring on the profile can be influenced. It can be influenced in which areas the highest voltages and in which areas the smallest voltages occur. Depending on requirements, this can be influenced by the positioning of at least one increase the stress distribution, whereby the life of the turbine blade can be positively influenced.
  • the increase with the anchoring tooth is usually made of the same material, but it is also conceivable that the increase may be formed of a different material. Furthermore, the increase may be integrally formed with the anchoring tooth.
  • the blade attachment portion of the turbine blade on two or more anchoring teeth, each having the increase.
  • the blade attachment portion has two or more anchoring teeth, each having the increase, formed on each of the anchoring teeth of the defined engagement point or the defined engagement region with the voltage applied to the respective anchoring tooth flank Befest onlysausEnglishungszahnflanke of the mounting recess.
  • the blade attachment section has three anchoring teeth, each with two anchoring tooth flanks, on each of the profile sides, it may be advantageous to equip the two outwardly oriented anchoring tooth flanks of the two anchoring teeth of the two profile sides arranged radially further in each case with the elevation.
  • the stress peaks at the edge regions of the anchoring tooth flanks and / or notches occurring at the anchoring tooth valleys can be reduced or even avoided at several or all of the anchoring tooth flanks.
  • the greatest stresses along the anchoring tooth flanks and / or the largest notch stresses occur over the entire blade attachment portion only in the region spaced from the starting edges and the end edges of the anchoring tooth flanks. The fact that this area absorbs the greatest stresses, and not the edge areas, increases the service life of the blade attachment section.
  • the anchoring tooth flank has an anchoring tooth flank center point, wherein the elevation of the anchoring tooth flank has its maximum extent in a region of the anchoring tooth flank center point.
  • the anchoring tooth flank center For example, is the geometric center of the surface of the anchoring tooth flank.
  • the defined engagement point or defined engagement area with the anchoring tooth flank engaging securement tooth flank of the mounting recess forms at the region of the anchoring tooth flank center point, whereby the forces occurring under load are first in the range engage the Anank fürszahnflankenstoffticians and increases with increasing load due to the elastic and / or plastic deformation of the Anank fürszahnflanke or the mounting recess, the area extending from Verank fürszahnflankenstoff Vietnamese up to the edge regions of the Verank fürs leopardflanke, whereby the edge areas, for example, only under full load must absorb relatively low forces. Because the edge regions only have to absorb relatively small forces under full load, relatively low stresses arise in the edge regions, which in turn lead to relatively low edge stresses, which is why the blade fastening section according to the invention has the longer service life.
  • the elevation has an elevation profile extending from the start edge to the end edge or extending in a region portion between the start edge and the end edge.
  • the elevation profile is essentially formed following the edges extending in the joining direction.
  • the elevation can extend, for example, along the entire anchoring tooth flank, from the starting edge to the end edge, or extend only in an area section between the starting edge and the end edge. Due to the fact that the elevation profile can extend completely or only in sections along the entire anchoring tooth flank, it is possible, depending on the requirements, to position the elevation at the desired position along the anchoring tooth flank.
  • the increase profile can be continuous or discontinuous or regionally continuous and / or regionally discontinuous.
  • the elevation profile is formed at least in regions of at least one higher-order curve, a sinusoidal curve or at least one higher-order curve segment, a sinusoidal curve segment or a straight line segment.
  • a particularly advantageous nestling of the anchoring tooth flank can be realized with the increase of the engagement surface of the mounting recess . It is also conceivable, for example, that a plurality of maximum expansions of the elevation form along the anchoring tooth flank. Because the elevation profile along the joining edges extends, for example, along the straight line section, a relatively simple production of the elevation is possible.
  • the elevation profile is composed along the edges extending in the joining direction from the straight line section, the higher-order curve section and the sinusoidal curve section.
  • the elevation profile has a plurality of the maximum dimensions and a plurality of minimum dimensions.
  • the elevation profile should be selected according to the requirements and essentially serves to enable optimal transmission of forces from the anchoring tooth flank to an engagement surface of the fastening recess.
  • a plurality of the anchoring tooth flanks or each of the anchoring tooth flanks have a different elevation profile.
  • the elevation profile changes along the edges extending in the joining direction and changes along the leading edge and / or the trailing edge.
  • the elevation profile can be freely designed.
  • the maximum extent of the elevation is preferably arranged in a region of the anchoring tooth flank which is spaced from at least one of the edges of the anchoring tooth flank which extends in the joining direction. Characterized in that the maximum extent of the increase in a region of the anchoring tooth flank is arranged, which is spaced from at least one of the joining direction extending edges of the anchoring tooth flank, the defined engagement point or the defined engagement portion of the anchoring tooth flank with the adjacent Befest
  • This elevation profile along the leading edge and / or along the end edge may be constructed from the same curve sections as the elevation profile along one of the edges extending in the joining direction. It is also possible that the elevation profile extends along the start edge and / or along the end edge along the entire leading edge and / or along the entire end edge, from one joining edge to the other joining edge, or only partially formed between them. Likewise, the elevation profile may vary along the leading edge and / or along the end edge along one of the edges extending in the joining direction.
  • the surface of the elevation is thus formed in the joining direction from the elevation profile of extending in the joining direction edges and deviating from the joining direction of the elevation profile of the leading edge and / or end edge.
  • the surface of the increase can be wavy or wavy, smooth or partially smooth, curved or wavy partially curved, continuous or regionally continuous, unsteady or regionally discontinuous and even or regionally flat.
  • the blade attachment portion is formed as a fir tree blade attachment portion. Characterized in that the blade attachment portion is formed as a fir tree blade attachment portion, the blade attachment portion has at least two anchoring teeth per profile side, wherein the radially inner anchoring tooth preferably has the smaller anchoring tooth flank than the radially outer anchoring tooth.
  • the fir tree blade attachment portions preferably have a V-shape that is substantially tapered from outside to inside.
  • the anchoring tooth disposed radially further inwards preferably has the smaller anchoring tooth flank than the anchoring tooth arranged radially further, and due to the V-shape of the fir tree blade mounting section, it may be advantageous for the elevation to be arranged on the anchoring tooth arranged radially further inwards. Due to the V-shape and the smaller surface of the radially inner anchoring tooth flank arranged this anchoring tooth flank is easily elastically deformable, which is why it advantageously conforms to the engagement surface of the mounting recess and thereby advantageously transfers the forces occurring. Why the blade attachment portion has the longer life.
  • At least one of the edges extending in the joining direction and / or the starting edge and / or the end edge has a curvature.
  • the fastening recess into which the blade attachment section must be inserted has a curvature, thus it is necessary for a positive connection that the blade attachment section also has the same curvature.
  • the blade attachment section has the curvature, most of them also extend in the joining direction Edges of the anchoring tooth flank on this curvature.
  • the anchoring tooth flank may merge along the joining edge via another curvature into another region of the anchoring tooth such as, for example, an anchoring tooth tip or an anchoring tooth tip.
  • the increase has a maximum extension of 0.2mm.
  • the maximum extent of the increase is the difference between the point of engagement or the engagement region with the engagement surface of the attachment recess and the anchorage side without elevation which bears against the anchoring tooth flank.
  • the machining may include, by way of example, milling, grinding, planing or other machining methods.
  • the method according to the invention for producing a turbine blade comprises the steps of: a) providing a turbine blade having a blade attachment portion with at least one anchoring tooth adapted for installation in a corresponding attachment recess, the anchor tooth having at least one anchoring tooth flank; b) Irregular application of material to the anchoring tooth flank of the anchoring tooth along one of the joining edges, whereby at least one elevation is formed on the anchoring tooth flank compared to the unprocessed anchoring tooth flank, whereby at least one defined engagement point or at least one defined engagement region with one on the Anchoring tooth flank adjacent Befest onlysaus predominantlyungszahnflanke the mounting recess is formed.
  • the irregular application of material to the anchoring tooth flank is realized by means of additive manufacturing methods. It is also conceivable that the entire turbine blade or parts of the turbine blade, such as, for example, the blade attachment section, can be manufactured using additive manufacturing methods. If the blade attachment section is produced by methods of additive manufacturing, it is possible to realize a provision of one of the anchoring tooth flanks with the increase in a particularly advantageous manner.
  • a mounting recess for a turbomachine has at least one fastening recess tooth, which is designed to receive a blade mounting section of a turbine blade, wherein the at least one fastening recess tooth has at least one Befest onlyungszahnflanke having at least one increase along a joining direction extending edge, the increase a maximum Expansion in a region of the Befest onlysausEnglishungszahnflanke, which is spaced from a leading edge and an end edge of the Befest onlysaus fundamentalungszahnflanke at least greater than zero, whereby at least one defined engagement point or at least one defined engagement region can be formed with a voltage applied to the Befest onlysausnaturalungszahnflanke Anank ceremoniesszahnflanke the blade attachment portion.
  • the elevation is not arranged on the blade attachment section but on the attachment recess.
  • the mounting recess has a profile of a negative of the blade attachment portion and thus also has at least one Befest onlyungszahnflanke, which could have an increase. It should be noted, however, that it may be advantageous to arrange the increase on one of the Befest onlysaus simplifiedungszahnflanken the mounting recess, which are oriented substantially radially inwardly.
  • the mounting recess has two or more Befest onlyungszähne, each having the increase in at least one of Befest onlystsEnglishungszahnflanken. It is also conceivable that the mounting recess has the increase at several or all of the Befest onlysausnaturalungszahnflanken.
  • the elevation has an elevation profile that extends along the entire attachment recess tooth flank in the joining direction or that extends in a region section of the attachment recess tooth flank in the joining direction.
  • the elevation profile is at least partially formed of at least one higher-order curve, a sinusoidal curve or at least one higher-order curve segment, a sinusoidal curve segment or a straight line segment.
  • the elevation profile of the fastening recess tooth flank of the fastening recess can have the same geometric surface shapes as the elevation of the anchoring tooth flanks of the blade fastening portion.
  • the method according to the invention for producing a fastening recess comprises the following steps: a) providing a fastening recess having at least one fastening recess tooth, which is designed to receive a blade fastening section of a turbine blade, wherein the fastening recess tooth has at least one fastening recess tooth flank; b) Abrasive removal of material from the attachment recess tooth flank of the attachment recess tooth, thereby forming at least one elevation on the attachment recess tooth flank compared to the unmachined attachment recess tooth flank, thereby forming at least one defined engagement point or at least one defined engagement portion with an anchoring tooth flank of the blade attachment portion abutting the attachment recess tooth flank.
  • the machining may include, by way of example, milling, grinding, planing or other machining methods.
  • the method according to the invention for producing a fastening recess comprises the following steps: a) providing a fastening recess having at least one fastening recess tooth, which is designed to receive a blade fastening section of a turbine blade, wherein the fastening recess tooth has at least one fastening recess tooth flank; b) Irregular application of material from the attachment recess tooth flank of the attachment recess tooth, thereby forming at least one elevation on the attachment recess tooth flank compared to the unprocessed fastener recess tooth flank, whereby at least one defined engagement point or at least one defined engagement portion adjoins the attachment recess tooth flank An anchoring tooth flank of the blade mounting portion is formed.
  • a turbomachine preferably has such a turbine blade and / or a blade attachment section. It is conceivable, by way of example, that the blade attachment section and the attachment recess have the same, a similar or a different elevation. As a result, the desired effect, for example, be particularly enhanced.
  • FIG. 1 shows a turbine blade 1 for a turbomachine, which has an airfoil 2, a platform 3 and a blade attachment portion 4.
  • the airfoil 2 has a front edge 5 and a trailing edge 6, wherein the front edge 5 is arranged upstream relative to the trailing edge 6.
  • FIG. 2 shows the blade attachment portion 4 of in FIG. 1 shown blade 1.
  • the blade attachment section 4 has a front edge-side end face 7, a trailing edge-side end face 8, a bottom side 9, a first profile side 13 and a second profile side 14.
  • the front edge-side end face 7 is arranged substantially on the same side as the front edge 5 and the trailing edge-side end face 8 is arranged substantially on the same side as the trailing edge 6.
  • the bottom face 9 is oriented substantially radially inward, the first profile side 13 is arranged in relation to the blade 1 substantially on the pressure side and the second profile side 14 is arranged with respect to the blade 1 substantially suction side.
  • the blade attachment portion 4 is formed as a symmetrical Tannenbaumprofil.
  • the first profile page 13 is explained below. Due to the symmetry, the second profile side 14 has all the features of the first profile side 13.
  • the first profile side 13 has a first anchoring tooth 10, a second anchoring tooth 11 and a third anchoring tooth 12. These three anchoring teeth 10, 11, 12 together with a platform flank 31 and the bottom 9, the first profile side 13 of the blade mounting portion 4.
  • the anchoring tooth 10 and the anchoring tooth 11 have an anchoring tooth valley 18, a first anchoring tooth flank 15, an anchoring tooth tip 17 and a second anchoring tooth flank 16.
  • the third anchoring tooth 12 is formed by means of the anchoring tooth valley 18, the first anchoring tooth flank 15, the anchoring tooth tip 17 and the underside 9.
  • the anchoring teeth 10, 11, 12 extend from the front edge-side end face 7 up to the rear edge-side end face 8.
  • the third anchoring tooth 12 has an elevation 38 on its first anchoring tooth flank 15.
  • the first anchoring tooth 10 and the second anchoring tooth 11 do not have the elevation 38 on any of their anchoring tooth flanks 15, 16.
  • the other anchoring teeth 10, 11 also have the elevation 38.
  • the maximum extent of the elevation 38 on the third anchoring tooth 12 is arranged centrally on its first anchoring tooth flank 15.
  • first auxiliary level 19 and a second auxiliary level 20 are shown.
  • the first auxiliary plane 19 is drawn along an imaginary edge of the first anchoring tooth flank 15 of the second anchoring tooth 11 that extends in the joining direction.
  • first auxiliary plane 19 along the entire first anchoring tooth flank 15 of the second anchoring tooth 11 intersects this imaginary edge.
  • the second auxiliary plane 20 is arranged parallel to the first auxiliary plane 19 and intersects an imaginary substantially in the joining direction extending edge of the first anchoring tooth flank 15 of the third anchoring tooth 12 only in the region of the maximum extent of the elevation 38 of the third anchoring tooth 12.
  • the profile of the elevation 38 is formed along a sinusoidal curve and extends along the entire first anchoring tooth flank 15 of the third anchoring tooth 12. It is also conceivable, for example, that the profile is formed following another curve section and / or a straight line section and extends only over a region of the first anchoring tooth flank 15.
  • the FIG. 4 shows a diagram of occurring mechanical notch stresses along the anchoring tooth 18 of the third anchoring tooth 12.
  • the diagram has an abscissa 23, an ordinate 24, a first auxiliary line 28, a second auxiliary line 29 and an arrow 27.
  • the abscissa 23 represents the extension of the Anank fürszahntals 18 of the third anchoring tooth 12, starting at the front edge side end side 7 to the trailing edge side end 8.
  • the ordinate 24 represents the notch stresses occurring under load.
  • the notch stresses occur shown under load over the extension of the first anchoring tooth flank 15 of the third anchoring tooth 12.
  • a first curve 25 shows the notch stresses of the Anank fürszahntals 18 of the third anchoring tooth 12, which has the increase 38 and a second curve 26, the notch stresses occurring the same Anank fürszahntals 18, which does not have the increase 38.
  • FIG. 4 It can be clearly seen that the notch stresses occurring in the region of the maximum extent of the elevation 38 differ only insignificantly, but that the notch stresses occurring in the edge regions of the anchoring tooth valley 18, which are the increase 38, are less than the notch stresses of the same Anank fürs leopardtals 18, 38 do not have the increase.
  • the voltage peaks of the notch stresses shown in the upper right area of the diagram differ by about 25 percent.
  • the auxiliary line 28, the auxiliary line 29 and the arrow 27 represent the difference between the voltage peaks of the notch stresses between the first curve 25 and the second curve 26.
  • the FIG. 5 shows a mounting recess 32, in which the blade attachment portion 4 is inserted, whereby a positive connection between the two components, which can absorb the forces occurring arises.
  • the attachment recess 32 has a first attachment recess tooth 33, a second attachment recess tooth 34 and a third attachment recess tooth 35.
  • Each of the mounting recess teeth 33, 34, 35 has a first radially outwardly oriented first mounting recessed tooth flank 36 and a second generally radially inwardly oriented second mounting recessed tooth flank 37.
  • the Befest Trentauersaus Principleungszähne 33, 34, 35 form with the anchoring teeth 10, 11, 12 the positive connection and thereby allow an advantageous transfer of the forces occurring.
  • the elevation 38 is arranged on the substantially outwardly oriented anchoring tooth flank 15 of the fastening portion 4 or on the substantially inwardly oriented second Befest onlysaus predominantlyungszahnflanke 37 of the mounting recess 32 is arranged. Due to the fact that the elevation 38 is arranged on one of these two flanks, the occurring forces first of all come into contact with the region at which the elevation 38 has its maximum extent and distribute with increasing load to further regions of the flanks up to edge regions of the fastening recess tooth flank 37th

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Turbinenschaufel (1) für eine Strömungsmaschine, mit einem Schaufelbefestigungsabschnitt (4), der mindestens einen Verankerungszahn (10, 11, 12) aufweist, der zum Einbau in eine entsprechende Befestigungsausnehmung (32) ausgebildet ist, wobei der mindestens eine Verankerungszahn (10, 11, 12) mindestens eine Verankerungszahnflanke (15, 16) aufweist, deren Fläche von zwei sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten (41, 42) und von einer Anfangskante (39) und von einer Endkante (40), deren Erstreckungsrichtung von der Fügerichtung abweichen, begrenzt ist, wobei eine der Verankerungszahnflanken (15, 16) mindestens eine Erhöhung (38) entlang der sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten (41, 42) aufweist, wobei die Erhöhung (38) eine maximale Ausdehnung in einem Bereich der Verankerungszahnflanke (15, 16) hat, der von der Anfangskante (39) und von der Endkante (40) der Verankerungszahnflanke (15, 16) mindestens größer Null beabstandet ist.
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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Turbinenschaufel für eine Strömungsmaschine, eine Befestigungsausnehmung für eine Strömungsmaschine sowie Verfahren zum Herstellen einer Turbinenschaufel einer Strömungsmaschine und einer Befestigungsausnehmung einer Strömungsmaschine.
  • Eine Turbinenschaufel für eine Strömungsmaschine, wie beispielsweise einer Gasturbine, weist ein Schaufelblatt, eine Plattform und einen Schaufelbefestigungsabschnitt auf. Der Schaufelbefestigungsabschnitt dient dazu, dass die Turbinenschaufel in der für sie vorgesehenen Befestigungsausnehmung in allen Betriebsphasen befestigt ist. Die Betriebsphasen umfassen eine Volllast der Gastrubine, einen Stillstand der Gasturbine und alle Bereiche dazwischen. Die verschiedenen Betriebsphasen verursachen unterschiedliche Belastungen, die von dem Schaufelbefestigungsabschnitt und der Befestigungsausnehmung aufgenommen werden müssen. Hierzu weist der Schaufelbefestigungsabschnitt zumeist eine Profilform auf, die einen Formschluss mit der Befestigungsausnehmung formt, wodurch einer ungewollten Bewegung der Turbinenschaufel entgegengewirkt wird. Unter Volllast erreichen moderne Gasturbinen eine sehr hohe Drehzahl, die zu einer sehr hohen nach außen gerichteten Zentrifugalkraft und einer sehr hohen nach innen gerichteten Zentripetalkraft, die auf die Turbinenschaufel wirken, führt. Aufgrund dieser hohen Kräfte sind insbesondere die Kontaktflächen, die den Formschluss zwischen dem Schaufelbefestigungsabschnitt und der Befestigungsausnehmung formen einer sehr hohen Belastung ausgesetzt.
  • Der Schaufelbefestigungsabschnitt weist in Fügerichtung einen ersten Randbereich, der am Anfang des Schaufelbefestigungsabschnitts angeordnet ist, und einen zweiten Randbereich, der am Ende des Schaufelbefestigungsabschnitts angeordnet ist, auf. Diese Randbereiche sind unter hoher Last besonders hohen Belastungen, sogenannten Randspannungen, ausgesetzt. Diese Belastungen führen zu sehr hohen mechanischen Spannungen in diesen Randbereichen. Dadurch, dass die Randbereiche besonders hohen Spannungen ausgesetzt sind, können unter Volllast beispielsweise Spannungsspitzen entstehen, die die Werkstoffgrenzen des eingesetzten Werkstoffs übersteigen. Wenn die Spannungsspitzen die Werkstoffgrenzen übersteigen, können ungewollte Verformungen oder sogar Werkstoffbrüche auftreten, die den Schaufelbefestigungsabschnitt, die Turbinenschaufel und die gesamte Strömungsmaschine beschädigen können.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Turbinenschaufel für eine Strömungsmaschine, eine Befestigungsausnehmung für eine Strömungsmaschine sowie Verfahren zum Herstellen einer Turbinenschaufel einer Strömungsmaschine und einer Befestigungsausnehmung einer Strömungsmaschine zu schaffen, die in ihrem Schaufelbefestigungsabschnitt beziehungsweise in der Befestigungsausnehmung ein Auftreten von Spannungsspitzen, die die Werkstoffgrenzen des eingesetzten Werkstoffs übersteigen, verhindern, wodurch die Turbinenschaufel und die Befestigungsausnehmung eine lange Lebensdauer haben.
  • Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 8, 9, 10, 14 und 15. Bevorzugte Ausführungsformen dazu sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Turbinenschaufel für eine Strömungsmaschine weist einen Schaufelbefestigungsabschnitt auf, der mindestens einen Verankerungszahn aufweist, der zum Einbau in eine entsprechende Befestigungsausnehmung ausgebildet ist, wobei der mindestens eine Verankerungszahn mindestens eine Verankerungszahnflanke aufweist, deren Fläche von zwei sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten und von einer Anfangskante und von einer Endkante, deren Erstreckungsrichtung von der Fügerichtung abweichen, begrenzt ist, wobei eine der Verankerungszahnflanken mindestens eine Erhöhung entlang der sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten aufweist, wobei die Erhöhung eine maximale Ausdehnung in einem Bereich der Verankerungszahnflanke hat, der von der Anfangskante und von der Endkante der Verankerungszahnflanke mindestens größer Null beabstandet ist, wodurch mindestens ein definierter Eingriffspunkt oder mindestens ein definierter Eingriffsbereich mit einer an der Verankerungszahnflanke anliegenden Befestigungsausnehmungszahnflanke der Befestigungsausnehmung ausbildbar ist. Dadurch, dass mindestens eine der Verankerungszahnflanken eine Erhöhung entlang der sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten aufweist, bildest sich im Bereich der Erhöhung der definierte Eingriffspunkt oder der definierte Eingriffsbereich mit der anliegenden Befestigungsausnehmungszahnflanke der Befestigungsausnehmung aus. Dadurch, dass die maximale Ausdehnung der Erhöhung in dem Bereich der Verankerungszahnflanke angeordnet ist, der von der Anfangskante und von der Endkante der Verankerungszahnflanke beabstandet ist, ist der Eingriffspunkt oder der Eingriffsbereich von Randbereichen des Schaufelbefestigungsabschnitts beabstandet, wodurch unter Last auftretende Spannungen in dem Eingriffspunkt oder dem Eingriffsbereich auftreten, der von der Anfangskante und von der Endkante beabstandet ist. Die Randbereiche sind Bereiche der Verankerungszahnflanke, die in der Nähe der Anfangskante oder der Endkante angeordnet sind. Dadurch, dass die auftretenden Spannungen nicht direkt an den Randbereichen des Schaufelbefestigungsabschnitts auftreten, bilden sich an diesen Bereichen keine oder nur geringere Spannungsspitzen aus, wodurch wiederum der eingesetzte Werkstoff einer geringeren Belastung ausgesetzt ist, weshalb die Lebensdauer des Schaufelbefestigungsabschnitts und der gesamten Turbinenschaufel verlängert wird. Eine Strömungsmaschine ist eine Fluidenergiemaschine, die eine Energieübertragung zwischen einem Fluid und einer Maschine mittels Gesetzen der Fluiddynamik ermöglicht.
  • Der Schaufelbefestigungsabschnitt ist beispielsweise mit einem Profil ausgebildet, das an seinen beiden Profilseiten, einer ersten Profilseite und einer zweiten Profilseite, symmetrisch ausgebildet ist. Dabei kann der Schaufelbefestigungsabschnitt beispielhaft auf jeder der Profilseiten mehr als einen der Verankerungszähne aufweisen. Dadurch, dass jede der Profilseiten mehr als einen der Verankerungszähne aufweisen kann, weist jede der Profilseiten auch mehr als eine der Verankerungszahnflanken auf. Dadurch, dass jeder der Verankerungszähne zumeist zwei Verankerungszahnflanken aufweist, muss unterschieden werden in welche Richtung die Verankerungszahnflanken orientiert sind. Zumeist ist eine der Verankerungszahnflanken des Verankerungszahns im Wesentlichen radial nach außen hin orientiert und die andere der Verankerungszahnflanken des Verankerungszahns im Wesentlichen radial nach innen hin orientiert. Jene der Verankerungszahnflanken, die im Wesentlichen radial nach außen hin orientiert sind müssen unter Last viel höhere Spannungen aufnehmen als jene der Verankerungszahnflanken, die im Wesentlichen radial nach innen hin orientiert sind, da eine nach außen wirkende Zentrifugalkraft und eine nach innen wirkende Zentripetalkraft bei Rotation direkt an den radial nach außen hin orientierten Verankerungszahnflanken angreift. Aus diesem Grund ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die nach außen hin orientierten Verankerungszahnflanken die Erhöhung aufweisen.
  • Dadurch, dass die Erhöhung in dem Bereich angeordnet ist, der von der Anfangskante und von der Endkante beabstandet ist, greifen die auftretenden Kräfte unter Last in einem Bereich der Verankerungszahnflanke an, der im Wesentlichen mittig entlang der sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten angeordnet ist. Die sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten verlaufen vorzugsweise in Strömungsmaschinenaxialrichtung, können aber beispielsweise auch davon abweichen und entlang einer Kurve verlaufen. Die sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten verlaufen vorzugsweise entlang dieser Kurve insofern die Befestigungsausnehmung, in der der Schaufelbefestigungsabschnitt eingefügt wird, entlang derselben Kurve beziehungsweise entlang derselben Kurven verläuft.
  • Die Anfangskante verbindet beispielhaft an einer vorderkantenseitigen Stirnseite des Schaufelbefestigungsabschnitts die beiden sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten und die Endkante verbindet an einer hinterkantenseitigen Stirnseite des Schaufelbefestigungsabschnitts die sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten. Somit bilden eine der Anfangskanten, eine der sich in Fügerichtung erstreckende Kanten, eine der Endkanten und eine der anderen sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten eine der Verankerungszahnflanken. Dabei können die sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten an verschiedenen Positionen auf dem Verankerungszahn angeordnet sein. Aufgrund einer zumeist stetig gekrümmt geformten Oberfläche der Verankerungszähne sind die sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten nicht zwingend mittels zwei aneinanderstoßender Ebenen gebildet, sondern können beispielhaft frei auf der gekrümmten Oberfläche der Verankerungszähne von der einen Stirnseite bis hin zu der anderen Stirnseite angeordnet werden, um Verankerungszahnflankengrenzen zu definieren.
  • Dadurch, dass die Verankerungszahnflanke von den sie umgebenden Kanten gebildet ist, weist sie eine flächige geometrische Oberfläche auf, die von der geometrischen Form der Kanten gebildet ist. Somit muss die geometrische Oberfläche der Verankerungszahnflanken nicht eben sein, sondern kann beispielhaft gewölbt sein oder eine andere geometrische Form aufweisen. Die an einer gewölbten geometrischen Oberfläche angeordnete Erhöhung kann beispielhaft als eine etwas weiter nach außen gewölbten Oberfläche ausgebildet sein. Dadurch, dass die etwas weiter nach außen gewölbte Oberfläche eine Erhöhung bildet, bildet sich ein definierter Eingriffspunkt oder eine definierte Eingriffskante oder ein definierter Eingriffsbereich mit der anliegenden Eingriffsfläche der Befestigungsausnehmung aus. Die Befestigungsausnehmung weist hierzu beispielsweise eine nach innen gewölbte geometrische Oberfläche auf, die ein Negativ der nach außen gerichteten gewölbten geometrischen Oberfläche der Verankerungszahnflanke ohne der Erhöhung darstellt. Die Erhöhung kann beispielsweise auch nur eine sehr lokal positionierte Erhöhung oder eine wulstartig ausgeführte Aufdickung sein.
  • Es ist beispielhaft denkbar, dass sich die Verankerungszahnflanke mit der Erhöhung unter Last elastisch verformt, wodurch sich die Verankerungszahnflanke mit der Erhöhung an die anliegende Eingriffsfläche der Befestigungsausnehmung anschmiegt. Dadurch, dass sich die Verankerungszahnflanke an die Befestigungsausnehmung anschmiegt, erhöht sich die Fläche der Verankerungszahnflanke die die Spannungen aufnimmt, wodurch die Spannungen sich auf eine größere Fläche verteilen, weshalb sich lokale Spannungsspitzen verringern. Es ist beispielhaft denkbar, dass die gesamte Fläche der Verankerungszahnflanke mit der Erhöhung nur unter einer relativ hohen Last an der Eingriffsfläche der Befestigungsausnehmung anliegt. Beispielhaft ist auch denkbar, dass die Eingriffsfläche der Befestigungsausnehmung nur unter Volllast der Strömungsmaschine auf der gesamten Fläche der Verankerungszahnflanke mit der Erhöhung anliegt. Außerdem ist es denkbar, dass sich die Verankerungszahnflanke mit der Erhöhung auch plastisch verformt, wodurch eine optimale Anschmiegung an die Eingriffsfläche der Befestigungsausnehmung für einen längeren Zeitraum realisiert werden kann.
  • Dadurch, dass die Verankerungszahnflanke mindestens eine Erhöhung aufweist, lassen sich die gesamten am Profil auftretenden Spannungen beeinflussen. Es ist beeinflussbar in welchen Bereichen die größten Spannungen und in welchen Bereichen die kleinsten Spannungen auftreten. Je nach Anforderungen kann dadurch mittels der Positionierung mindestens einer Erhöhung die Spannungsverteilung beeinflusst werden, wodurch sich die Lebensdauer der Turbinenschaufel positiv beeinflussen lässt.
  • Fertigungsbedingt ist die Erhöhung mit dem Verankerungszahn zumeist materialeinheitlich ausgebildet, es ist jedoch auch denkbar, dass die Erhöhung aus einem anderen Material ausgebildet sein kann. Ferner kann die Erhöhung mit dem Verankerungszahn einstückig ausgebildet sein.
  • Bevorzugt weist der Schaufelbefestigungsabschnitt der Turbinenschaufel zwei oder mehrere Verankerungszähne auf, die jeweils die Erhöhung aufweisen. Dadurch, dass der Schaufelbefestigungsabschnitt zwei oder mehrere Verankerungszähne aufweist, die jeweils die Erhöhung aufweisen, bildet sich an jedem der Verankerungszähne der definierte Eingriffspunkt oder der definierte Eingriffsbereich mit der an der jeweiligen Verankerungszahnflanke anliegenden Befestigungsausnehmungszahnflanke der Befestigungsausnehmung aus. Weist der Schaufelbefestigungsabschnitt beispielhaft an jeder der Profilseiten drei Verankerungszähne mit jeweils zwei Verankerungszahnflanken auf, kann es vorteilhaft sein die zwei nach außen hin orientierten Verankerungszahnflanken der beiden radial weiter innen angeordneten Verankerungszähne der beiden Profilseiten jeweils mit der Erhöhung auszustatten. Dadurch, dass nicht nur einer der Verankerungszahnflanken die Erhöhung aufweist, sondern mehrere oder alle der Verankerungszahnflanken die Erhöhung aufweisen können an mehreren oder an allen der Verankerungszahnflanken die Spannungsspitzen an den Randbereichen der Verankerungszahnflanken und/oder an den Verankerungszahntälern auftretende Kerbspannungen gesenkt oder sogar vermieden werden. Somit treten die größten Spannungen entlang der Verankerungszahnflanken und/oder die größten Kerbspannungen über den gesamten Schaufelbefestigungsabschnitt nur in dem Bereich auf, der von den Anfangskanten und von den Endkanten der Verankerungszahnflanken beabstandet ist. Dadurch, dass dieser Bereich die größten Spannungen aufnimmt, und nicht die Randbereiche erhöht sich die Lebensdauer des Schaufelbefestigungsabschnitts.
  • Bevorzugt weist die Verankerungszahnflanke einen Verankerungszahnflankenmittelpunkt auf, wobei die Erhöhung der Verankerungszahnflanke ihre maximale Ausdehnung in einem Bereich des Verankerungszahnflankenmittelpunkts hat. Der Verankerungszahnflankenmittelpunkt ist beispielsweise der geometrische Mittelpunkt der Fläche der Verankerungszahnflanke. Dadurch, dass die Erhöhung ihre maximale Ausdehnung in einem Bereich des Verankerungszahnflankenmittelpunkts hat, bildet sich der definierte Eingriffspunkt oder der definierte Eingriffsbereich mit der an der Verankerungszahnflanke anliegenden Befestigungsausnehmungszahnflanke der Befestigungsausnehmung an dem Bereich des Verankerungszahnflankenmittelpunkts aus, wodurch die unter Last auftretenden Kräfte zuerst in dem Bereich des Verankerungszahnflankenmittelpunkts angreifen und bei steigender Last aufgrund der elastischen und/oder der plastischen Verformung der Verankerungszahnflanke oder der Befestigungsausnehmung sich der Bereich vom Verankerungszahnflankenmittelpunkt ausgehend bis hin zu den Randbereichen der Verankerungszahnflanke erweitert, wodurch die Randbereiche beispielsweise nur unter Volllast relativ geringe Kräfte aufnehmen müssen. Dadurch, dass die Randbereiche nur unter Volllast relativ geringe Kräfte aufnehmen müssen entstehen in den Randbereichen relativ niedrige Spannungen, die wiederum zu relativ niedrigen Randspannungen führen, weshalb der erfindungsgemäße Schaufelbefestigungsabschnitt die längere Lebensdauer aufweist.
  • Bevorzugt weist die Erhöhung ein Erhöhungsprofil auf, das sich von der Anfangskante bis zu der Endkante erstreckt oder sich in einem Bereichsabschnitt zwischen der Anfangskante und der Endkante erstreckt. Das Erhöhungsprofil ist beispielhaft im Wesentlichen den sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten folgend ausgebildet. Dabei kann sich die Erhöhung beispielhaft entlang der gesamten Verankerungszahnflanke, von der Anfangskante bis hin zu der Endkante erstrecken oder sich nur in einem Bereichsabschnitt zwischen der Anfangskante und der Endkante erstrecken. Dadurch, dass sich das Erhöhungsprofil vollständig oder nur bereichsweise entlang der gesamten Verankerungszahnflanke erstrecken kann, ist es möglich je nach Anforderungen die Erhöhung an der gewünschten Position entlang der Verankerungszahnflanke zu positionieren. Das Erhöhungsprofil kann dabei stetig oder unstetig oder bereichsweise stetig und/oder bereichsweise unstetig sein.
  • Bevorzugt ist das Erhöhungsprofil mindestens bereichsweise mindestens einer Kurve höherer Ordnung, einer sinusförmigen Kurve oder mindestens einem Kurvenabschnitt höherer Ordnung, einem sinusförmigen Kurvenabschnitt oder einem Geradenabschnitt folgend ausgebildet. Dadurch, dass das Erhöhungsprofil entlang den sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten der sinusförmigen Kurve oder einer Kurve höherer Ordnung oder des sinusförmigen Kurvenabschnitts oder des Kurvenabschnitts höherer Ordnung folgend ausgebildet ist, kann ein besonders vorteilhaftes Anschmiegen der Verankerungszahnflanke mit der Erhöhung an die Eingriffsfläche der Befestigungsausnehmung realisiert werden. Dabei ist es beispielhaft auch denkbar, dass sich mehrere maximale Ausdehnungen der Erhöhung entlang der Verankerungszahnflanke ausbilden. Dadurch, dass das Erhöhungsprofil entlang den sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten beispielsweise entlang des Geradenabschnitts folgend ausgebildet ist, ist eine relativ einfache Herstellung der Erhöhung möglich.
  • Denkbar ist beispielhaft, dass sich das Erhöhungsprofil entlang den sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten aus dem Geradenabschnitt, dem Kurvenabschnitt höherer Ordnung und dem sinusförmigen Kurvenabschnitt zusammensetzt. Außerdem ist es auch denkbar, dass das Erhöhungsprofil mehrere der maximalen Ausdehnungen und mehrere minimale Ausdehnungen aufweist. Das Erhöhungsprofil sollte den Anforderungen entsprechend gewählt werden und dient im Wesentlichen dazu eine optimale Kräfteübertragung von der Verankerungszahnflanke auf eine Eingriffsfläche der Befestigungsausnehmung zu ermöglichen. Außerdem ist es denkbar, dass mehrere der Verankerungszahnflanken oder jede der Verankerungszahnflanken ein unterschiedliches Erhöhungsprofil aufweisen.
  • Denkbar ist beispielhaft auch, dass sich das Erhöhungsprofil entlang der sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten ändert und sich entlang der Anfangskante und/oder der Endkante ändert. Das Erhöhungsprofil ist dadurch je nach Anforderungen frei gestaltbar.
  • Bevorzugt ist die maximale Ausdehnung der Erhöhung in einem Bereich der Verankerungszahnflanke angeordnet, der von mindestens einer der sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten der Verankerungszahnflanke beabstandet ist. Dadurch, dass die maximale Ausdehnung der Erhöhung in einem Bereich der Verankerungszahnflanke angeordnet ist, der von mindestens einer der sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten der Verankerungszahnflanke beabstandet ist, ist der definierte Eingriffspunkt oder der definierte Eingriffsbereich der Verankerungszahnflanke mit der anliegenden Befestigungsausnehmungszahnflanke der Befestigungsausnehmung von mindestens einer der sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten beabstandet. Die Erhöhung kann somit auch ein entsprechendes Erhöhungsprofil entlang der Anfangskante und/oder entlang der Endkante aufweisen. Dieses Erhöhungsprofil entlang der Anfangskante und/oder entlang der Endkante kann aus denselben Kurvenabschnitten aufgebaut sein, wie das Erhöhungsprofil entlang einer der sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten. Auch ist es möglich, dass sich das Erhöhungsprofil entlang der Anfangskante und/oder entlang der Endkante entlang der gesamten Anfangskante und/oder entlang der gesamten Endkante, von der einen sich in Fügerichtung erstreckenden Kante bis zu der anderen sich in Fügerichtung erstreckenden Kante erstreckt oder nur bereichsweise dazwischen ausgebildet ist. Ebenso kann das Erhöhungsprofil entlang der Anfangskante und/oder entlang der Endkante entlang einer der sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten variieren.
  • Die Oberfläche der Erhöhung ist somit in Fügerichtung aus dem Erhöhungsprofil der sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten und von der Fügerichtung abweichend aus dem Erhöhungsprofil der Anfangskante und/oder Endkante gebildet. Die Oberfläche der Erhöhung kann dadurch beispielhaft wellig oder bereichsweise wellig, glatt oder bereichsweise glatt, gekrümmt oder bereichsweise gekrümmt, stetig oder bereichsweise stetig, unstetig oder bereichsweise unstetig und eben oder bereichsweise eben sein.
  • Denkbar ist auch, dass der Schaufelbefestigungsabschnitt als ein Tannenbaumschaufelbefestigungsabschnitt ausgebildet ist. Dadurch, dass der Schaufelbefestigungsabschnitt als ein Tannenbaumschaufelbefestigungsabschnitt ausgebildet ist, weist der Schaufelbefestigungsabschnitt mindestens zwei Verankerungszähne pro Profilseite auf, wobei der radial weiter innen angeordnete Verankerungszahn vorzugsweise die kleinere Verankerungszahnflanke aufweist als der radial weiter außen angeordnete Verankerungszahn. Außerdem weist der Tannenbaumschaufelbefestigungsabschnitte vorzugsweise eine V-Form, die von außen nach innen hin im Wesentlichen spitz zuläuft, auf. Dadurch, dass der radial weiter innen angeordnete Verankerungszahn vorzugsweise die kleinere Verankerungszahnflanke aufweist als der radial weiter außen angeordnete Verankerungszahn und aufgrund der V-Form des Tannenbaumschaufelbefestigungsabschnitts kann es vorteilhaft sein, dass die Erhöhung an dem radial weiter innen angeordneten Verankerungszahns angeordnet ist. Aufgrund der V-Form und der kleineren Fläche der radial weiter innen angeordneten Verankerungszahnflanke ist diese Verankerungszahnflanke leichter elastisch verformbar, weshalb sie sich vorteilhaft an die Eingriffsfläche der Befestigungsausnehmung anschmiegt und dadurch die auftretenden Kräfte vorteilhaft überträgt. Weshalb der Schaufelbefestigungsabschnitt die längere Lebensdauer aufweist.
  • Bevorzugt weist mindestens eine der sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten und/oder die Anfangskante und/oder die Endkante eine Krümmung auf. Denkbar ist beispielhaft, dass die Befestigungsausnehmung, in die der Schaufelbefestigungsabschnitt eingebracht werden muss, eine Krümmung aufweist, somit ist für einen Formschluss erforderlich, dass auch der Schaufelbefestigungsabschnitt dieselbe Krümmung aufweist. Dadurch, dass der Schaufelbefestigungsabschnitt die Krümmung aufweist, weisen zumeist auch die sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten der Verankerungszahnflanke diese Krümmung auf. Dadurch, dass der Verankerungszahn beispielhaft einer anderen Krümmung folgen kann, können auch die Anfangskante und/oder die Endkante dieser anderen Krümmung folgen. Außerdem kann die Verankerungszahnflanke entlang der sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten via eine weitere Krümmung in einen anderen Bereich des Verankerungszahns wie beispielsweise in ein Verankerungszahntal oder in eine Verankerungszahnspitze übergehen.
  • Denkbar ist, dass die Erhöhung eine maximale Ausdehnung von 0,2mm hat. Die maximale Ausdehnung der Erhöhung ist die Differenz zwischen dem Eingriffspunkt oder dem Eingriffsbereich mit der an der Verankerungszahnflanke anliegenden Eingriffsfläche der Befestigungsausnehmung und der Verankerungsflanke ohne Erhöhung.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Turbinenschaufel weist folgende Schritte auf:
    1. a) Bereitstellen einer Turbinenschaufel, die einen Schaufelbefestigungsabschnitt mit mindestens einem Verankerungszahn aufweist, der zum Einbau in eine entsprechende Befestigungsausnehmung ausgebildet wird, wobei der Verankerungszahn mindestens eine Verankerungszahnflanke aufweist; b) Unregelmäßiges Abtrangen von Material von der Verankerungszahnflanke des Verankerungszahns entlang einer der sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten, wodurch mindestens eine Erhöhung auf der Verankerungszahnflanke im Vergleich zu der unbearbeiteten Verankerungszahnflanke ausgebildet wird, wodurch mindestens ein definierter Eingriffspunkt oder mindestens ein definierter Eingriffsbereich mit einer an der Verankerungszahnflanke anliegenden Befestigungsausnehmungszahnflanke der Befestigungsausnehmung ausgebildet wird. Das unregelmäßige Abtragen von Material der Verankerungszahnflanke führt dazu, dass eine oder mehrere Erhöhungen auf der Verankerungszahnflanke im Vergleich zu der unbearbeiteten Verankerungszahnflanke ausgebildet werden. Die Erhöhung kann verschiedene geometrische Eigenschaften aufweisen, die bereits genannt wurden. Die Erhöhung wird durch das Abtragen von Material an bestimmten Bereichen der Verankerungszahnflanke realisiert. Bevorzugte Bereiche, in denen Material abgetragen wird, können beispielhaft Randbereiche der Verankerungszahnflanke sein.
  • Es ist denkbar, dass das Abtragen von Material mittels einer spanenden Bearbeitung erfolgt. Dadurch, dass das Abtragen von Material mittels einer spanenden Bearbeitung erfolgt, ist eine relativ genaue Gestaltung der Verankerungszahnflanke mit der Erhöhung ermöglicht. Die spanende Bearbeitung kann beispielhaft ein Fräsen, ein Schleifen, ein Hobeln oder andere spanende Verfahren umfassen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Turbinenschaufel weist folgende Schritte auf: a) Bereitstellen einer Turbinenschaufel, die einen Schaufelbefestigungsabschnitt mit mindestens einem Verankerungszahn, der zum Einbau in eine entsprechende Befestigungsausnehmung ausgebildet ist, aufweist, wobei der Verankerungszahn mindestens eine Verankerungszahnflanke aufweist; b) Unregelmäßiges Aufbringen von Material auf die Verankerungszahnflanke des Verankerungszahns entlang einer der sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten, wodurch mindestens eine Erhöhung auf der Verankerungszahnflanke im Vergleich zu der unbearbeiteten Verankerungszahnflanke ausgebildet wird, wodurch mindestens ein definierter Eingriffspunkt oder mindestens ein definierter Eingriffsbereich mit einer an der Verankerungszahnflanke anliegenden Befestigungsausnehmungszahnflanke der Befestigungsausnehmung ausgebildet wird. Denkbar ist beispielhaft, dass das unregelmäßige Aufbringen von Material auf die Verankerungszahnflanke mittels Methoden der additiven Fertigung realisiert wird. Auch ist es denkbar, dass die gesamte Turbinenschaufel oder Teile der Turbinenschaufel wie beispielsweise der Schaufelbefestigungsabschnitt mittels Methoden der additiven Fertigung hergestellt werden. Wird der Schaufelbefestigungsabschnitt mittels Methoden der additiven Fertigung hergestellt, ist ein Versehen einer der Verankerungszahnflanken mit der Erhöhung besonders vorteilhaft realisierbar.
  • Denkbar ist beispielhaft, dass das Aufbringen von Material mittels eines Auftragsschweißens erfolgt. Dadurch, dass das Aufbringen von Material mittels eines Auftragsschweißens erfolgt, können beispielsweise auch bestehende Turbinenschaufeln mit der Erhöhung nachgerüstet werden.
  • Denkbar ist beispielhaft, dass vor dem Aufbringen von Material zusätzliche Bearbeitungsschritte, wie beispielsweise ein Abtragen von Material, erfolgen können.
  • Erfindungsgemäß weist eine Befestigungsausnehmung für eine Strömungsmaschine mindestens einen Befestigungsausnehmungszahn auf, der zur Aufnahme eines Schaufelbefestigungsabschnitts einer Turbinenschaufel ausgebildet ist, wobei der mindestens eine Befestigungsausnehmungszahn mindestens eine Befestigungsausnehmungszahnflanke aufweist, die mindestens eine Erhöhung entlang einer sich in Fügerichtung erstreckenden Kante aufweist, wobei die Erhöhung eine maximale Ausdehnung in einem Bereich der Befestigungsausnehmungszahnflanke hat, der von einer Anfangskante und von einer Endkante der Befestigungsausnehmungszahnflanke mindestens größer Null beabstandet ist, wodurch mindestens ein definierter Eingriffspunkt oder mindestens ein definierter Eingriffsbereich mit einer an der Befestigungsausnehmungszahnflanke anliegenden Verankerungszahnflanke des Schaufelbefestigungsabschnitts ausbildbar ist. Denkbar ist beispielhaft auch, dass die Erhöhung nicht an dem Schaufelbefestigungsabschnitt, sondern an der Befestigungsausnehmung angeordnet ist. Die Befestigungsausnehmung weist als Profil ein Negativ des Schaufelbefestigungsabschnitts auf und weist somit auch mindestens eine Befestigungsausnehmungszahnflanke auf, die eine Erhöhung aufweisen könnte. Dabei ist allerdings zu beachten, dass es vorteilhaft sein kann die Erhöhung an einer der Befestigungsausnehmungszahnflanken der Befestigungsausnehmung anzuordnen, die im Wesentlichen radial nach innen hin orientiert sind.
  • Dadurch, dass die Erhöhung an einer der Befestigungsausnehmungszahnflanken angeordnet sind, die im Wesentlichen radial nach innen hin orientiert sind greifen die auftretenden Kräfte unter Last zuerst an jenen Bereichen der Befestigungsausnehmungszahnflanken der Befestigungsausnehmung an, an denen die Erhöhung ihre maximale Ausdehnung hat. Dadurch, dass die auftretenden Kräfte zuerst an jenen Bereichen angreifen an denen die Erhöhung ihre maximale Ausdehnung hat, ergeben sich dieselben Vorteile wie wenn die Erhöhung an einer der Verankerungszahnflanken des Schaufelbefestigungsabschnitts angeordnet wäre.
  • Bevorzugt weist die Befestigungsausnehmung zwei oder mehrere Befestigungsausnehmungszähne auf, die jeweils die Erhöhung an mindestens einer ihrer Befestigungsausnehmungszahnflanken aufweisen. Es ist weiter auch denkbar, dass die Befestigungsausnehmung an mehreren oder an allen der Befestigungsausnehmungszahnflanken die Erhöhung aufweist.
  • Bevorzugt weist die Erhöhung ein Erhöhungsprofil auf, das sich entlang der gesamten Befestigungsausnehmungszahnflanke in Fügerichtung erstreckt oder sich in einem Bereichsabschnitt der Befestigungsausnehmungszahnflanke in Fügerichtung erstreckt.
  • Bevorzugt ist das Erhöhungsprofil mindestens bereichsweise mindestens einer Kurve höherer Ordnung, einer sinusförmigen Kurve oder mindestens einem Kurvenabschnitt höherer Ordnung, einem sinusförmigen Kurvenabschnitts oder einem Geradenabschnitts folgend ausgebildet.
  • Denkbar ist, dass das Erhöhungsprofil der Befestigungsausnehmungszahnflanke der Befestigungsausnehmung dieselben geometrischen Oberflächenformen aufweisen kann, wie die Erhöhung der Verankerungszahnflanken des Schaufelbefestigungsabschnitts.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Befestigungsausnehmung weist folgende Schritte auf: a) Bereitstellen einer Befestigungsausnehmung mit mindestens einem Befestigungsausnehmungszahn, der zur Aufnahme eines Schaufelbefestigungsabschnitts einer Turbinenschaufel ausgebildet ist, wobei der Befestigungsausnehmungszahn mindestens eine Befestigungsausnehmungszahnflanke aufweist; b) Unregelmäßiges Abtragen von Material von der Befestigungsausnehmungszahnflanke des Befestigungsausnehmungszahns, wodurch mindestens eine Erhöhung auf der Befestigungsausnehmungszahnflanke im Vergleich zu der unbearbeiteten Befestigungsausnehmungszahnflanke ausgebildet wird, wodurch mindestens ein definierter Eingriffspunkt oder mindestens ein definierter Eingriffsbereich mit einer an der Befestigungsausnehmungszahnflanke anliegenden Verankerungszahnflanke des Schaufelbefestigungsabschnitts ausgebildet wird. Es ist denkbar, dass das Abtragen von Material mittels einer spanenden Bearbeitung erfolgt. Dadurch, dass das Abtragen von Material mittels einer spanenden Bearbeitung erfolgt, ist eine relativ genaue Gestaltung der Befestigungsausnehmungszahnflanke mit der Erhöhung ermöglicht. Die spanende Bearbeitung kann beispielhaft ein Fräsen, ein Schleifen, ein Hobeln oder andere spanende Verfahren umfassen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Befestigungsausnehmung weist folgende Schritte auf: a) Bereitstellen einer Befestigungsausnehmung mit mindestens einem Befestigungsausnehmungszahn, der zur Aufnahme eines Schaufelbefestigungsabschnitts einer Turbinenschaufel ausgebildet ist, wobei der Befestigungsausnehmungszahn mindestens eine Befestigungsausnehmungszahnflanke aufweist; b) Unregelmäßiges Aufbringen von Material von der Befestigungsausnehmungszahnflanke des Befestigungsausnehmungszahns, wodurch mindestens eine Erhöhung auf der Befestigungsausnehmungszahnflanke im Vergleich zu der unbearbeiteten Befestigungsausnehmungszahnflanke ausgebildet wird, wodurch mindestens ein definierter Eingriffspunkt oder mindestens ein definierter Eingriffsbereich mit einer an der Befestigungsausnehmungszahnflanke anliegenden Verankerungszahnflanke des Schaufelbefestigungsabschnitts ausgebildet wird.
  • Denkbar ist beispielhaft, dass das Aufbringen von Material mittels eines Auftragsschweißens erfolgt. Dadurch, dass das Aufbringen von Material mittels des Auftragsschweißens erfolgt, können beispielsweise auch bestehende Befestigungsausnehmungen mit der Erhöhung nachgerüstet werden. Auch ist es denkbar, dass neue Befestigungsausnehmungen mittels Methoden der additiven Fertigung hergestellt werden, wodurch es relativ einfach realisierbar ist, dass die Befestigungsausnehmungszahnflanke die Erhöhung aufweist.
  • Bevorzugt weist eine Strömungsmaschine eine derartige Turbinenschaufel und/oder einen derartigen Schaufelbefestigungsabschnitt auf. Denkbar ist beispielhaft, dass der Schaufelbefestigungsabschnitt und die Befestigungsausnehmung die gleiche, eine ähnliche oder eine andere Erhöhung aufweisen. Dadurch kann der gewünschte Effekt beispielsweise besonders verstärkt werden.
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Turbinenschaufel einer Strömungsmaschine anhand schematischer Zeichnungen dargestellt.
    • Figur 1
    zeigt eine schematische Darstellung einer Turbinenschaufel.
    Figur 2
    zeigt eine schematische Darstellung eines Schaufelbefestigungsabschnitts.
    Figur 3
    zeigt eine Detailansicht des in Figur 2 dargestellten Schaufelbefestigungsabschnitts.
    Figur 4
    zeigt ein Diagramm von auftretenden Spannungen entlang eines Verankerungszahntals.
    Figur 5
    zeigt eine schematische Darstellung einer Befestigungsausnehmung.
  • Die Figur 1 zeigt eine Turbinenschaufel 1 für eine Strömungsmaschine, die ein Schaufelblatt 2, eine Plattform 3 und einen Schaufelbefestigungsabschnitt 4 aufweist. Das Schaufelblatt 2 weist eine Vorderkante 5 und eine Hinterkante 6 auf, wobei die Vorderkante 5 in Bezug zur Hinterkante 6 stromaufwärts angeordnet ist.
  • Die Figur 2 zeigt den Schaufelbefestigungsabschnitt 4 der in Figur 1 gezeigten Schaufel 1.
  • Der Schaufelbefestigungsabschnitt 4 weist eine vorderkantenseitige Stirnseite 7, eine hinterkantenseitige Stirnseite 8, eine Unterseite 9, eine erste Profilseite 13 und eine zweite Profilseite 14 auf. Die vorderkantenseitige Stirnseite 7 ist im Wesentlichen auf derselben Seite angeordnet, wie die Vorderkante 5 und die hinterkantenseitige Stirnseite 8 ist im Wesentlichen auf derselben Seite angeordnet, wie die Hinterkante 6. Die Unterseite 9 ist im Wesentlichen radial nach innen hin orientiert, die erste Profilseite 13 ist im Bezug zur Schaufel 1 im Wesentlichen druckseitig angeordnet und die zweite Profilseite 14 ist im Bezug zur Schaufel 1 im Wesentlichen saugseitig angeordnet. Der Schaufelbefestigungsabschnitt 4 ist als symmetrisches Tannenbaumprofil ausgebildet. Im Folgenden wird die erste Profilseite 13 erläutert. Aufgrund der Symmetrie weist die zweite Profilseite 14 sämtliche Merkmale der ersten Profilseite 13 auf.
  • Die erste Profilseite 13 weist ausgehend von der Plattform 3 einen ersten Verankerungszahn 10, einen zweiten Verankerungszahn 11 und einen dritten Verankerungszahn 12 auf. Diese drei Verankerungszähne 10, 11, 12 bilden zusammen mit einer Plattformflanke 31 und der Unterseite 9 die erste Profilseite 13 des Schaufelbefestigungsabschnitts 4. Der Verankerungszahn 10 und der Verankerungszahn 11 weisen ein Verankerungszahntal 18, eine erste Verankerungszahnflanke 15, eine Verankerungszahnspitze 17 und eine zweite Verankerungszahnflanke 16 auf. Der dritte Verankerungszahn 12 wird mittels dem Verankerungszahntal 18, der ersten Verankerungszahnflanke 15, der Verankerungszahnspitze 17 und der Unterseite 9 gebildet. Die Verankerungszähne 10, 11, 12 erstrecken sich von der vorderkantenseitigen Stirnseite 7 bis hin zu der hinterkantenseitigen Stirnseite 8.
  • In der vorliegenden Ausführungsform weist nur der dritte Verankerungszahn 12 eine Erhöhung 38 auf seiner ersten Verankerungszahnflanke 15 auf. Der erste Verankerungszahn 10 und der zweite Verankerungszahn 11 weisen auf keiner ihrer Verankerungszahnflanken 15, 16 die Erhöhung 38 auf. Es ist jedoch beispielhaft auch denkbar, dass die anderen Verankerungszähne 10, 11 auch die Erhöhung 38 aufweisen. Die maximale Ausdehnung der Erhöhung 38 auf dem dritten Verankerungszahn 12, ist mittig auf seiner ersten Verankerungszahnflanke 15 angeordnet.
  • Es wird nun zusätzlich auf die Figur 3 Bezug genommen.
  • In der Figur 2 und auf der Figur 3 sind eine erste Hilfsebene 19 und eine zweite Hilfsebene 20 eingezeichnet. Die erste Hilfsebene 19 ist entlang einer gedachten sich in Fügerichtung erstreckenden Kante der ersten Verankerungszahnflanke 15 des zweiten Verankerungszahns 11 eingezeichnet. Dabei schneidet die erste Hilfsebene 19 entlang der gesamten ersten Verankerungszahnflanke 15 des zweiten Verankerungszahns 11 diese gedachten Kante. Die zweite Hilfsebene 20 ist parallel zu der ersten Hilfsebene 19 angeordnet und schneidet eine gedachte sich im Wesentlichen in Fügerichtung erstreckende Kante der ersten Verankerungszahnflanke 15 des dritten Verankerungszahns 12 nur im Bereich der maximalen Ausdehnung der Erhöhung 38 des dritten Verankerungszahns 12. Je näher die gedachte Kante der vorderkantenseitigen Stirnseite 7 oder der hinterkantenseitigen Stirnseite 8 kommt, desto größer wird der Abstand zwischen der gedachten Kante und der zweiten Hilfsebene 20. Mittels der zu der ersten Hilfseben 19 parallelen Hilfsebene 20 lässt sich die Erhöhung 38 mit einer relativ geringen maximalen Ausdehnung gut darstellen. Die in Figur 3 dargestellte Detailansicht zeigt mittels eines ersten Pfeils 21 und eines zweiten Pfeils 22 die maximale Ausdehnung der Erhöhung 38 des dritten Verankerungszahns 12.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist das Profil der Erhöhung 38 entlang einer sinusförmigen Kurve ausgebildet und erstreckt sich entlang der gesamten ersten Verankerungszahnflanke 15 des dritten Verankerungszahns 12. Es ist beispielhaft auch denkbar, dass das Profil einem anderen Kurvenabschnitt und/oder einem Geradenabschnitt folgende ausgebildet ist und sich nur über einen Bereich der ersten Verankerungszahnflanke 15 erstreckt.
  • Die Figur 4 zeigt ein Diagramm von auftretenden mechanischen Kerbspannungen entlang des Verankerungszahntals 18 des dritten Verankerungszahns 12. Dabei weist das Diagramm eine Abszisse 23, eine Ordinate 24 eine erste Hilfslinie 28, eine zweite Hilfslinie 29 und einen Pfeil 27 auf. Die Abszisse 23 stellt die Erstreckung des Verankerungszahntals 18 des dritten Verankerungszahns 12 beginnend bei der vorderkantenseitigen Stirnseite 7 bis hin zu der hinterkantenseitigen Stirnseite 8 dar. Die Ordinate 24 stellt die auftretenden Kerbspannungen unter Last dar. Somit sind in dem Diagramm der Figur 4 die auftretenden Kerbspannungen unter Last über die Erstreckung der ersten Verankerungszahnflanke 15 des dritten Verankerungszahns 12 dargestellt. Dabei zeigt eine erste Kurve 25 die auftretenden Kerbspannungen des Verankerungszahntals 18 des dritten Verankerungszahns 12, die die Erhöhung 38 aufweist und eine zweite Kurve 26 die auftretenden Kerbspannungen desselben Verankerungszahntals 18, die die Erhöhung 38 nicht aufweist. In Figur 4 ist deutlich erkennbar, dass sich die auftretenden Kerbspannungen im Bereich der maximalen Ausdehnung der Erhöhung 38 nur unwesentlich unterscheiden aber, dass die in den Randbereichen des Verankerungszahntals 18 auftretenden Kerbspannungen, die die Erhöhung 38 aufweist, geringer sind als die auftretenden Kerbspannungen desselben Verankerungszahntals 18, die die Erhöhung 38 nicht aufweisen. Die Spannungsspitzen der im oberen rechten Bereich des Diagramms dargestellten Kerbspannungen unterscheiden sich um rund 25 Prozent. Die Hilfslinie 28, die Hilfslinie 29 und der Pfeil 27 stellen die Differenz zwischen den Spannungsspitzen der Kerbspannungen zwischen der ersten Kurve 25 und der zweiten Kurve 26 dar.
  • Die Figur 5 zeigt eine Befestigungsausnehmung 32, in die der Schaufelbefestigungsabschnitt 4 eingeführt wird, wodurch ein Formschluss zwischen den beiden Komponenten, der die auftretenden Kräfte aufnehmen kann, entsteht. Die Befestigungsausnehmung 32 weist einen ersten Befestigungsausnehmungszahn 33, einen zweiten Befestigungsausnehmungszahn 34 und einen dritten Befestigungsausnehmungszahn 35 auf. Jeder der Befestigungsausnehmungszähne 33, 34, 35 weist eine im Wesentlichen radial nach außen hin orientierte erste Befestigungsausnehmungszahnflanke 36 und einen im Wesentlichen radial nach innen hin orientierte zweite Befestigungsausnehmungszahnflanke 37 auf. Die Befestigungsausnehmungszähne 33, 34, 35 bilden mit den Verankerungszähnen 10, 11, 12 den Formschluss und ermöglichen dadurch ein vorteilhaftes Übertragen der auftretenden Kräfte. Aufgrund des Formschlusses ist es prinzipiell egal ob die Erhöhung 38 auf der im Wesentlichen nach außen hin orientierten Verankerungszahnflanke 15 des Befestigungsabschnitts 4 angeordnet ist oder auf der im Wesentlichen nach innen hin orientierten zweite Befestigungsausnehmungszahnflanke 37 der Befestigungsausnehmung 32 angeordnet ist. Dadurch, dass die Erhöhung 38 auf einer diesen beiden Flanken angeordnet ist greifen die auftretenden Kräfte zuerst in jenem Bereich an, an dem die Erhöhung 38 ihre maximale Ausdehnung hat und verteilen sich mit zunehmender Last auf weitere Bereiche der Flanken, bis hin zu Randbereichen der Befestigungsausnehmungszahnflanke 37.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele 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.

Claims (16)

  1. Turbinenschaufel (1) für eine Strömungsmaschine,
    mit einem Schaufelbefestigungsabschnitt (4),
    der mindestens einen Verankerungszahn (10, 11, 12) aufweist,
    der zum Einbau in eine entsprechende Befestigungsausnehmung (32) ausgebildet ist,
    wobei der mindestens eine Verankerungszahn (10, 11, 12) mindestens eine Verankerungszahnflanke (15, 16) aufweist, deren Fläche von zwei sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten (41, 42) und von einer Anfangskante (39) und von einer Endkante (40), deren Erstreckungsrichtung von der Fügerichtung abweichen, begrenzt ist, wobei eine der Verankerungszahnflanken (15, 16) mindestens eine Erhöhung (38) entlang der sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten (41, 42) aufweist, wobei die Erhöhung (38) eine maximale Ausdehnung in einem Bereich der Verankerungszahnflanke (15, 16) hat, der von der Anfangskante (39) und von der Endkante (40) der Verankerungszahnflanke (15, 16) mindestens größer Null beabstandet ist, wodurch mindestens ein definierter Eingriffspunkt oder mindestens ein definierter Eingriffsbereich mit einer an der Verankerungszahnflanke (15, 16) anliegenden Befestigungsausnehmungszahnflanke (36, 37) der Befestigungsausnehmung (32) ausbildbar ist.
  2. Turbinenschaufel (1) gemäß Anspruch 1,
    wobei der Schaufelbefestigungsabschnitt (4) zwei oder mehrere Verankerungszähne (10, 11, 12) aufweist, die jeweils die Erhöhung (38) aufweisen.
  3. Turbinenschaufel (1) gemäß Anspruch 1 oder 2,
    wobei die Verankerungszahnflanke (15, 16) einen Verankerungszahnflankenmittelpunkt (38) aufweist und die Erhöhung (38) der Verankerungszahnflanke (15, 16) ihre maximale Ausdehnung in einem Bereich des Verankerungszahnflankenmittelpunkts (38) hat.
  4. Turbinenschaufel (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3,
    wobei die Erhöhung (38) ein Erhöhungsprofil, aufweist, das sich von der Anfangskante (39) bis zu der Endkante (40) erstreckt oder sich in einem Bereichsabschnitt zwischen der Anfangskante (39) und der Endkante (40) erstreckt.
  5. Turbinenschaufel (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4,
    wobei das Erhöhungsprofil mindestens bereichsweise mindestens einer Kurve höherer Ordnung, einer sinusförmigen Kurve oder mindestens einem Kurvenabschnitt höherer Ordnung, einem sinusförmigen Kurvenabschnitt oder einem Geradenabschnitt folgend ausgebildet ist.
  6. Turbinenschaufeln (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5,
    wobei die maximale Ausdehnung der Erhöhung (38) in einem Bereich der Verankerungszahnflanke (15, 16) angeordnet ist, der von mindestens einer der sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten (41, 42) der Verankerungszahnflanke (15, 16) beabstandet ist.
  7. Turbinenschaufel (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6,
    wobei mindestens eine der sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten (41, 42) und/oder die Anfangskante (39) und/oder die Endkante (40) eine Krümmung aufweist.
  8. Verfahren zum Herstellen einer Turbinenschaufel (1) mit den Schritten:
    a) Bereitstellen einer Turbinenschaufel (1), die einen Schaufelbefestigungsabschnitt (4) mit mindestens einem Verankerungszahn (10, 11, 12) aufweist, der zum Einbau in eine entsprechende Befestigungsausnehmung (32) ausgebildet wird, wobei der Verankerungszahn (10, 11, 12) mindestens eine Verankerungszahnflanke (15, 16) aufweist;
    b) Unregelmäßiges Abtrangen von Material von der Verankerungszahnflanke (15, 16) des Verankerungszahns (10, 11, 12) entlang einer der sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten (41, 42), wodurch mindestens eine Erhöhung (38) auf der Verankerungszahnflanke (15, 16) im Vergleich zu der unbearbeiteten Verankerungszahnflanke (15, 16) ausgebildet wird, wodurch mindestens ein definierter Eingriffspunkt oder mindestens ein definierter Eingriffsbereich mit einer an der Verankerungszahnflanke (15, 16) anliegenden Befestigungsausnehmungszahnflanke (36, 37) der Befestigungsausnehmung (32) ausgebildet wird.
  9. Verfahren zum Herstellen einer Turbinenschaufel (1) mit den Schritten:
    a) Bereitstellen einer Turbinenschaufel (1), die einen Schaufelbefestigungsabschnitt (4) mit mindestens einem Verankerungszahn (10, 11, 12), der zum Einbau in eine entsprechende Befestigungsausnehmung (32) ausgebildet ist, aufweist, wobei der Verankerungszahn (10, 11, 12) mindestens eine Verankerungszahnflanke (15, 16) aufweist;
    b) Unregelmäßiges Aufbringen von Material auf die Verankerungszahnflanke (15, 16) des Verankerungszahns (10, 11, 12) entlang einer der sich in Fügerichtung erstreckenden Kanten (41, 42), wodurch mindestens eine Erhöhung (38) auf der Verankerungszahnflanke (15, 16) im Vergleich zu der unbearbeiteten Verankerungszahnflanke (15, 16) ausgebildet wird, wodurch mindestens ein definierter Eingriffspunkt oder mindestens ein definierter Eingriffsbereich mit einer an der Verankerungszahnflanke (15, 16) anliegenden Befestigungsausnehmungszahnflanke (36, 37) der Befestigungsausnehmung (32) ausgebildet wird.
  10. Befestigungsausnehmung (32) für eine Strömungsmaschine, mit mindestens einem Befestigungsausnehmungszahn (33, 34, 35), der zur Aufnahme eines Schaufelbefestigungsabschnitts (4) einer Turbinenschaufel (1) ausgebildet ist,
    wobei der mindestens eine Befestigungsausnehmungszahn (33, 34, 35) mindestens eine Befestigungsausnehmungszahnflanke (36, 37) aufweist, die mindestens eine Erhöhung (38) entlang einer sich in Fügerichtung erstreckenden Kante aufweist, wobei die Erhöhung (38) eine maximale Ausdehnung in einem Bereich der Befestigungsausnehmungszahnflanke (36, 37) hat, der von einer Anfangskante und von einer Endkante der Befestigungsausnehmungszahnflanke (36, 37) mindestens größer Null beabstandet ist, wodurch mindestens ein definierter Eingriffspunkt oder mindestens ein definierter Eingriffsbereich mit einer an der Befestigungsausnehmungszahnflanke (36, 37) anliegenden Verankerungszahnflanke (15, 16) des Schaufelbefestigungsabschnitts (4) ausbildbar ist.
  11. Befestigungsausnehmung (32) gemäß Anspruch 10,
    wobei die Befestigungsausnehmung (32) zwei oder mehrere Befestigungsausnehmungszähne (33, 34, 35) aufweist, die jeweils die Erhöhung (38) an mindestens einer ihren Befestigungsausnehmungszahnflanken (36, 37) aufweisen.
  12. Befestigungsausnehmung (32) gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei die Erhöhung (38) ein Erhöhungsprofil aufweist, das sich entlang der gesamten Befestigungsausnehmungszahnflanke (36, 37) in Fügerichtung erstreckt oder sich in einem Bereichsabschnitt der Befestigungsausnehmungszahnflanke (36, 37) in Fügerichtung erstreckt.
  13. Befestigungsausnehmung (32) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12,
    wobei das Erhöhungsprofil mindestens bereichsweise mindestens einer Kurve höherer Ordnung, einer sinusförmigen Kurve oder mindestens einem Kurvenabschnitt höherer Ordnung, einem sinusförmigen Kurvenabschnitts oder einem Geradenabschnitts folgend ausgebildet ist.
  14. Verfahren zum Herstellen einer Befestigungsausnehmung (32) mit den Schritten:
    a) Bereitstellen einer Befestigungsausnehmung (32) mit mindestens einem Befestigungsausnehmungszahn (33, 34, 35), der zur Aufnahme eines Schaufelbefestigungsabschnitts (4) einer Turbinenschaufel (1) ausgebildet ist, wobei der Befestigungsausnehmungszahn (33, 34, 35) mindestens eine Befestigungsausnehmungszahnflanke (36, 37) aufweist;
    b) Unregelmäßiges Abtragen von Material von der Befestigungsausnehmungszahnflanke (36, 37) des Befestigungsausnehmungszahns (33, 34, 35), wodurch mindestens eine Erhöhung (38) auf der Befestigungsausnehmungszahnflanke (36, 37) im Vergleich zu der unbearbeiteten Befestigungsausnehmungszahnflanke (36, 37) ausgebildet wird, wodurch mindestens ein definierter Eingriffspunkt oder mindestens ein definierter Eingriffsbereich mit einer an der Befestigungsausnehmungszahnflanke (36, 37) anliegenden Verankerungszahnflanke (15, 16) des Schaufelbefestigungsabschnitts (4) ausgebildet wird.
  15. Verfahren zum Herstellen einer Befestigungsausnehmung (32) mit den Schritten:
    a) Bereitstellen einer Befestigungsausnehmung (32) mit mindestens einem Befestigungsausnehmungszahn (33, 34, 35), der zur Aufnahme eines Schaufelbefestigungsabschnitts (4) einer Turbinenschaufel (1) ausgebildet ist, wobei der Befestigungsausnehmungszahn (33, 34, 35) mindestens eine Befestigungsausnehmungszahnflanke (36, 37) aufweist;
    b) Unregelmäßiges Aufbringen von Material von der Befestigungsausnehmungszahnflanke (36, 37) des Befestigungsausnehmungszahns (33, 34, 35), wodurch mindestens eine Erhöhung (38) auf der Befestigungsausnehmungszahnflanke (36, 37) im Vergleich zu der unbearbeiteten Befestigungsausnehmungszahnflanke (36, 37) ausgebildet wird, wodurch mindestens ein definierter Eingriffspunkt oder mindestens ein definierter Eingriffsbereich mit einer an der Befestigungsausnehmungszahnflanke (36, 37) anliegenden Verankerungszahnflanke (15, 16) des Schaufelbefestigungsabschnitts (4) ausgebildet wird.
  16. Strömungsmaschine gemäß einem der vorangehenden Ansprüche,
    mit einer Turbinenschaufel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder einer Befestigungsausnehmung (32) nach einem der Ansprüche 10 bis 13.
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