EP3546702A1

EP3546702A1 - Turbinenlaufschaufel für eine gasturbine

Info

Publication number: EP3546702A1
Application number: EP18165004.5A
Authority: EP
Inventors: Johannes Döhnert; Torsten JOKISCH; Francis Ladru; Thorsten Schulz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2019-10-02
Also published as: WO2019185526A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Turbinenlaufschaufel (10) für eine Gasturbine mit einem Schaufelblatt (16) umfassend eine von einem Heißgas (S) anströmbare Vorderkante (18), von der aus sich eine Saugseitenwand (22) und eine Druckseitenwand (24) zu einer Hinterkante (20) des Schaufelblatts (16) erstrecken, wobei das Schaufelblatt (16) in einer sich dazu quer erstreckenden Radialrichtung (R) von einem fußseitigen Ende (26) zu einem eine Blattspitze (30) bildenden spitzenseitigen Ende (28) erstreckt und wobei an der radial nach außen weisenden Fläche der Blattspitze (30) eine erste Schneidschicht (36) aufgebracht ist. Um eine Turbinenlaufschaufel (10) bereitzustellen, welche eine verbesserte Lebensdauer aufweist, wird vorgeschlagen, dass die die Schneidschicht (36) aufweisende Stirnfläche (33) der Schneidschicht (36) auf einem größeren Radius (R2) angeordnet ist als eine radial äußerste Kante (23) der Druckseitenwand (24).

Description

Die Erfindung betrifft eine Turbinenlaufschaufel für eine Gasturbine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Eine dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechende Turbinenlaufschaufel ist beispielsweise aus der Druckschrift EP 0 166 676 A2 bekannt. Die vorbekannte Turbinenschaufel weist ein metallisches Schaufelblatt auf, an dessen nach außen weisender Spitze eine Schicht mit Hartstoffpartikeln aufgebracht wurde. Diese dient bei Verwendung der Turbinenlaufschaufel in einer Gasturbine zum gezielten Abtragen von Material, welches an der der Schaufelspitze gegenüberliegenden Gehäusewand aufgebracht wurde. Üblicherweise werden diese den Strömungspfad begrenzenden Gehäusewände bei stationären Gasturbinen durch sogenannte Ringsegmente gebildet, auf denen das abreibbare Material nicht nur als Temperaturschutz, sondern auch funktional zur Radialspalteinstellung und -optimierung aufgebracht ist. Hintergrund ist eine sich während des Betriebs der Gasturbine einstellende thermische Verteilung, die zu unterschiedlichen thermisch bedingten Dehnungen im Gehäuse führen. Aufgrund der unterschiedlichen Wärmeverteilung der und unterschiedlich gestalteten Gehäusebauteile entsteht eine nicht exakt kreisrunde Strömungskontur der Gehäusewände, in dem sich der mit den Turbinenlaufschaufeln bestückte Rotor dreht. Auch die hydrodynamische Lagerung führt ebenfalls dazu, dass der Rotor nicht exakt mittig positioniert ist. Im Ergebnis stellt sich zwischen jeder Schaufelblattspitze und der dieser gegenüberliegenden Gehäusewand ein individueller Radialspalt ein. Diese können längs des Umfangs verteilt unterschiedlich groß sein. Zur Steigerung des Turbinenwirkungsgrades sind diese Unterschiede zu vergleichmäßigen und kleinstmögliche Radialspalte einzustellen, was mit Hilfe des abreibbaren Materials erreichbar ist. Dieses wird als eine keramische, abriebfähige Schicht - auch Einlaufschicht genannt - auf den Ringsegmenten aufgebracht und erlaubt ein Anstreifen und ein Eingraben der Laufschaufeln darin.
So schlägt beispielsweise die eingangs erwähnte EP 0 166 676 A2 vor, auf der nach außen weisenden Fläche der Schaufelspitze ein besonders hartes Material zu verwenden, um somit das weichere, auf den Ringsegmenten aufgebrachte Material während des Betriebs der Gasturbine zur Einstellung minimaler Spalte und auch zur Verbesserung des Warmstartverhaltens dort abzureiben.
Darüber hinaus ist es in Fachkreisen bekannt, das Schaufelblatt von Turbinenschaufeln mittels eines Schichtsystems aus zumeist zwei Schichten, einer zuerst aufgetragenen Haftvermittlerschicht und einer darüber aufgetragenen keramischen Wärmedämmschicht, gegen den schädlichen Einfluss des Heißgases zu schützen.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass zum Eingraben in eine abriebfähige Schicht verwendete Laufschaufeln dazu neigen können, an ihrem äußeren Ende die thermische Wärmedämmschicht lokal zu verlieren. Dies reduziert den Schutz des Schaufelblatts gegen Heißgaseinflüsse, so dass an den Stellen fehlender Wärmedämmschichten das metallische Material der Turbinenschaufel vorzeitig altern kann. Dies kann die Lebensdauer der Turbinenlaufschaufel verkürzen, was schlimmstenfalls einen vorzeitigen Austausch des beschädigten Bauteils nach sich ziehen kann.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Turbinenlaufschaufel für eine Gasturbine, welche, ausgestaltet zum Eingraben in eine gehäuseseitig vorgesehene abriebfähige Schicht, eine vergleichsweise lange Lebensdauer aufweist.
Die auf die Turbinenlaufschaufel gerichtete Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Mithin wird zur Lösung der Aufgabe eine Turbinenlaufschaufel für eine Gasturbine, mit einem Schaufelblatt umfassend eine von einem Heißgas anströmbare Vorderkante, von der aus sich eine Saugseitenwand und eine Druckseitenwand zu einer Hinterkante des Schaufelblatts erstrecken, wobei das Schaufelblatt in einer sich dazu quer erstreckenden Radialrichtung von einem fußseitigen Ende zu einem eine Blattspitze bildenden spitzenseitigen Ende erstreckt, und wobei die Blattspitze zumindest eine Anstreifkante mit einer radial nach außen weisende Stirnfläche aufweist, auf welcher Stirnfläche eine Schneidschicht aufgebracht ist und wobei zumindest auf der Druckseitenwand des Schaufelblatts zumindest eine Schicht aufgebracht ist, vorgeschlagen, dass die die Schneidschicht aufweisende Stirnfläche auf einem größeren Radius angeordnet ist als eine radial äußerste Kante der Druckseitenwand.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die Schneidschicht eine in Radialrichtung erfassbare Dicke aufweist, die vergleichsweise gering ist und die Schicht des Schaufelblatts bis an die Reibschicht heranreicht. Bei Anstreifvorgängen der betreffenden Turbinenlaufschaufel während ihres Umlaufs kann sich diese dann derart tief in Radialrichtung in das abzureibende Material der Gehäusewand eingraben, dass auch ein Kontakt zwischen der auf den Seitenwänden aufgebrachten Schicht, zumeist der Wärmedammschicht, und dem abzureibenden Material der Gehäusewand auftritt. Der Kontakt kann sowohl saugseitig als auch druckseitig erfolgen. Beim saugseitigen Kontakt werden aufgrund der Rotationsrichtung des Rotors zwei ähnliche harte Materialien aufeinander gepresst, so dass nicht zwingend das abzureibende Material der Gehäusewand abgerieben wird. Vielmehr kann die auch an den spitzenseitigen Enden des Schaufelblatts aufgebrachte Schicht wegen des ungewünschten Kontakts lokal abplatzen. Beim druckseitigen Kontakt wird aufgrund der Rotationsrichtung des Rotors die auf dem Schaufelblatt aufgebrachte Schicht im Kontaktbereich auf Zug belastet. Es hat sich herausgestellt, dass schon vergleichsweise geringe Zugbelastungen ein lokales Ablösen der Schicht, insbesondere der Wärmedämmschicht, hervorrufen kann. Des Weiteren kann sich die erste auf der radial nach außen weisenden Fläche der Blattspitze aufgebrachte Schneidschicht beim Eingraben in die gegenüberliegende auf der Gehäusewand aufgebrachte abreibbare Schicht signifikant erwärmen. Die Erwärmung führt zu thermischen Dehnungen in der Schneidschicht und auch in den daran angrenzenden Bereichen. Insbesondere die auf den Seitenwänden und an der Vorderkante des Schaufelblatts spitzenseitig angebrachte Wärmedämmschicht kann sich unzulässig hoch erwärmen, so dass die Gefahr eines spitzenseitigen Abplatzens der Wärmedämmschicht auch dadurch erhöht ist.
Um diese Effekte zu vermeiden, schlägt die Erfindung vor, dass die die Schneidschicht aufweisende Stirnfläche auf einem Radius angeordnet ist, welcher größer ist als derjenigen Radius, auf dem eine radial äußere Kante der Druckseitenwand liegt. Die Radien werden zum einen bezogen auf die Rotationsachse eines Rotors einer Turbine, in welcher die Turbinenlaufschaufel zur Anwendung vorgesehen ist. Ebenso gut ist es möglich, anstelle der Radien die Abstände zwischen einer Unterseite des Schaufelfußes der Turbinenlaufschaufel einerseits und den besagten Kanten bzw. Stirnfläche anderseits zu ermitteln, was geringfügig ungenauer ist als die zuerst angegebene Variante. Zum anderen sind die Radien bzw. die Abstände, wenn bezogen auf die Unterseite eines Schaufelfußes der Turbinenlaufschaufel, in einer Ebene zu ermitteln, welche normal zur Rotationsachse der Turbine bzw. zur Unterseite des Schaufelfußes ist.
Mit dieser Ausgestaltung gelangt die radial äußere Kante der Druckseitenwand nicht in Kontakt mit der abzureibenden Schicht der Gehäusewand. Insofern wird mit der Erfindung ein hinreichender radialer Abstand zwischen der radial äußeren Kante bzw. dem radial äußeren Ende der Druckseitenwand und der Einlaufschicht der Gehäusewand bereitgestellt, der verhindert, dass während eines möglichen Abtragens der Einlaufschicht insbesondere die auf der Druckseitenwand aufgetragene keramische Wärmedammschicht spitzenseitig unter Zugbelastung gelangt und dort örtlich Schaden nehmen kann.
Durch den aufrechterhaltenen Schutz des Schaufelblatts aufgrund des Fortbestands der keramischen Wärmedämmschicht auf den Seitenwänden des Schaufelblatts kann die Lebensdauer der Turbinenlaufschaufel verbessert werden, verglichen mit Turbinenlaufschaufeln aus dem Stand der Technik.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben, wobei deren Merkmale beliebig miteinander kombinierbar sind.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die zumindest eine Anstreifkante saugseitig auf der Blattspitze oder mittig zwischen der Saugseitenwand und der Druckseitenwand angeordnet. Mit diesen Varianten lässt sich in der Regel sicherstellen, dass die radial äußere Kante der Druckseitenwand auf einem geringeren Radius angeordnet ist als die radial nach außen weisende Schneidfläche der Schneidschicht.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind an der Blattspitze zumindest zwei Anstreifkanten vorgesehen, von denen eine erste saugseitig und eine zweite druckseitig angeordnet ist, wobei die zur Druckseite des Schaufelblatts weisende Seitenfläche der ersten Anstreifkante und die Fläche der Druckseitenwand stufenlos ineinander übergehen, wobei die erste Anstreifkante eine in Radialrichtung erfassbare Höhe aufweist, welche geringer ist als die Höhe der mit der Schneidschicht versehenen Anstreifkante. Diese Ausgestaltung reduziert die Strömungsverluste über die Blattspitze aufgrund des dort weiter erhöhten Strömungswiderstandes. Gleichzeitig ist es möglich, die Seitenfläche der ersten Anstreifkante und die Fläche der Druckseitenwand mit einer durchgehenden keramischen Wärmedämmschicht zu überziehen, ohne dass die Gefahr besteht, aufgrund eines Kontakts mit der Einlaufschicht diese spitzenseitig zu verlieren.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die nach außen weisende Stirnfläche der zumindest einen, die Schneidschicht aufweisenden Anstreifkante zur Druckseitenwand hin abfallend geneigt. Darunter wird verstanden, dass die Stirnfläche nicht senkrecht zu Radialrichtung steht. Im Längsschnitt betrachtet schließt die Schnittlinie durch die Stirnfläche mit der Radialrichtung einen Winkel ungleich von 90° ein, beispielsweise einen Winkel 75° oder 60°, so dass die Stirnfläche zur Druckseitenwand hin abfällt und damit auf einem kleineren Radius endet als das diesem gegenüberliegendem, dem vorauseilenden Ende der Stirnfläche. Auch mit dieser Ausgestaltung wird vermieden, dass bei Kontakt der Blattspritze mit der beschichteten Gehäusewand die Schicht der Druckseite vom Schaufelblatt abgerissen wird.
Um die Haftung der keramischen Wärmedämmschicht auf der Druckseitenwand bzw. auf dem Schaufelblatt der Turbinenschaufel zu erhöhen, sind zumindest auf der Druckseitenwand des Schaufelblatts eine Haftvermittlerschicht und zumindest eine keramische Wärmedämmschicht aufgebracht. Auch dies verbessert die Anbindung der keramischen Wärmedämmschicht insbesondere auf der Druckseitenwand.
Besonders bevorzugt ist die Ausgestaltung, bei der die keramische Wärmedämmschicht des Schaufelblatts von denjenigen Beschichtungen räumlich getrennt ist, die auf der die Schneidschicht aufweisenden Anstreifkante oder auf der Blattspitze aufgebracht sind. Aufgrund der Trennung der Beschichtungen wird sicher vermieden, dass ein etwaiges Lösen oder Abplatzen einer radial weiter außen angeordneten Beschichtung sich auf die keramische Wärmedämmschicht des Schaufelblatts überträgt und diese auch nur geringfügig mit loslöst bzw. abreißt. Auch damit wird die Lebensdauer der Turbinenlaufschaufel verbessert.
Die Schneidschicht, üblicherweise mit Hartstoffpartikeln, insbesondere aus kubischem oder hexagonalem Bornitrid angereichert, weist damit eine hinreichende Festigkeit und Härte auf, die es ermöglicht, dass lediglich das an der Gehäusewand aufgetragene Material dort abgetragen wird. Die auf den Seitenwänden des Schaufelblatts aufgetragene Wärmedämmschicht ist somit vor zerstörerischem Kontakt mit der beschichteten Gehäusewand geschützt.
Besonders bevorzugt wird eine Mischung aus kubischem Bornitrid (cBN) und MAX-Phasenpulver als Schneidschicht aufgebracht, so dass sich die Abriebbeständigkeit der Turbinenlaufschaufel signifikant verbessert. Das kubische Bornitrid weist eine sehr hohe Härte auf und zeichnet sich durch eine herausragende Verschleißbeständigkeit aus. Das Einbettmaterial für das kubische Bornitrid sollte ebenfalls über eine gute Verschleißbeständigkeit, kombiniert mit einer guten Oxidationsbeständigkeit und einer hohen thermischen Beständigkeit verfügen. Diese Kombination aus Eigenschaften wird durch die MAX-Phasen optimal abgedeckt. MAX-Phasen sind Werkstoffe, deren Eigenschaften zwischen denen von Keramiken und Metallen liegen. Dabei steht M für ein Element aus den Übergansmetallen (z.B. Ti, Cr, Nb, Ta, etc.), A steht für ein Element aus der A-Gruppe (z.B. Al, Si, etc.) und X steht für Kohlenstoff oder Stickstoff (C oder N). Typische Vertreter der MAX-Phasen sind Ti2AlC, Cr2AlC sowie Nb2AlC. Das Gemisch aus kubischem Bornitrid und MAX-Phase könnte z.B. über Laserpulverauftragsschweißen aufgebracht werden. Alternativ könnten Preforms gesintert werden, die anschließend über einen Lötprozess an die Turbinenschaufel angebunden werden.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen schematisch:

Figur 1: eine perspektivische Ansicht auf eine Turbinenlaufschaufel gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels,
Figur 2: den Längsschnitt durch die Blattspitze der Turbinenschaufel gemäß Figur 2,
Figur 3: im Längsschnitt eine alternative Blattspitze gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels,
Figur 4: im Längsschnitt eine alternative Blattspitze gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels und
Figur 5: im Längsschnitt eine alternative Blattspitze gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels.

Die für das Verständnis der Erfindung irrelevanten Elemente der Turbinenlaufschaufel sind - wie stets bei schematischen Darstellungen - nicht dargestellt. Gleiche Merkmale sind in den Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen. Einzelne Bezugszeichen können in der Beschreibung und in den Figuren zudem durch die Suffixe "d" für druckseitig und "s" für saugseitig erweitert worden sein, wenn mehrfach vorhandene Merkmale einzeln identifiziert werden sollen. Bei Verwendung ohne Suffix gelten die gemachten Ausführungen für alle betreffenden Merkmale.
In Figur 1 ist in einer perspektivischen Darstellung eine Turbinenlaufschaufel 10 dargestellt. Entlang einer Achse, die mit der Radialrichtung einer Gasturbine zusammenfällt, in welcher die Turbinenlaufschaufel 10 eingebaut ist, umfasst diese von innen nach außen gesehen einen Schaufelfuß 12, eine Plattform 14 und ein Schaufelblatt 16. Üblicherweise werden derartige Turbinenlaufschaufeln 10 innen gekühlt. Mithin werden diese gewöhnlich in einem Gussverfahren hergestellt, so dass sie insgesamt aus einem metallischen Grundwerkstoff gebildet sind. Dieses weist eine von einem Heißgas S anströmbare Vorderkante 18 sowie eine Hinterkante 20 auf. Dazwischen erstrecken sich eine Saugseitenwand 22 und eine Druckseitenwand 24, welche in Querrichtung und somit in Radialrichtung R sich von einem fußseitigen Ende 26 zu einem spitzenseitigen Ende 28 erstrecken. Letzteres bildet gleichzeitig die Blattspitze 30, welche nicht zwingend eben ausgebildet sein muss. Gemäß dem gezeigten ersten Ausführungsbeispiel ist die Blattspitze 30 mit einer Umrandung, welche auch als Anstreifkante 32 bezeichnet wird, versehen. Auf einem Teil einer radial nach außen weisenden Stirnfläche 33 der Anstreifkante 32 ist eine in Figur 1 nicht weiter dargestellte Schneidschicht aufgebracht, die jedoch in den Figuren 2 und 3 im Detail zu sehen ist.
Die Figuren 2 bis 4 zeigen unterschiedliche Ausführungsbeispiele von Turbinenschaufel-Blattspitzen 30 im Längsschnitt entsprechend der Schnittlinie II-II, wobei zudem eine mit einer Einlaufschicht 13 versehene Gehäusewand 11 ausschnittsweise dargestellt ist. Eine Rotationsachse eines Rotors einer Turbine, in welcher die Turbinenlaufschaufel 10 zu Anwendung vorgesehen ist, ist mit A bezeichnet, die Rotationsrichtung des Rotors mit D. Gemäß dem in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel weist das Schaufelblatt 16 sowohl saugseitig eine Anstreifkante 32s als auch druckseitig eine Anstreifkante 32d auf. Beide Anstreifkanten 32 sind derartig auf der Blattspitze 30 angeordnet, dass ihre seitlich nach außen weisenden Seitenflächen 35 jeweils stufenlos mit den Flächen der Saugseitenwand 22 bzw. Druckseitenwand 24 ineinander übergehen. Mithin stellen diese Seitenflächen 35 der Anstreifkanten 32s, 32d Teile der Saugseitenwand 22 und Teile der Druckseitenwand 24 dar, weswegen diese ebenso wie das originäre Schaufelblatt 16 mit einer Haftvermittlerschicht 40 und einer Wärmedämmschicht 42 überzogen sind. Auf der nach außen weisenden Stirnfläche 33 ist eine Schneidschicht 36 aufgebracht, die ihrerseits wiederum eine nach außen weisende Schneidfläche 37 aufweist. Die Stirnfläche 33 der saugseitigen Anstreifkante 32s ist auf einem Radius R2 angeordnet, welcher größer ist als der Radius R1 der radial äußeren Kante 23 der Druckseitenwand 24. In diesem Ausführungsbeispiel fällt die radial äußere Kante 23 der Druckseitenwand 24 mit der radial äußerste Kante der druckseitigen Anstreifkante 32d zusammen, da letztere schneidschichtfrei ist oder weniger weit radial hervorsteht als die saugseitige Anstreifkante 32s. Die Radien R1, R2 beziehen sich auf eine Rotationsachse A und sind in einer Ebene zu ermitteln, welche normal zur Rotationsachse der Turbine ist. Diese Ebene fällt somit mit der Blattebene der Zeichnung zusammen. Anstelle der Radien R1 und R2 lassen sich in analoger Weise nicht weiter dargestellte Abstände in der gleichen Ebene ermitteln. Diese beziehen sich dann nicht auf die Rotationsachse, sondern auf eine Unterseite 15 des Schaufelfußes 12, insbesondere auf dessen Mitte.
Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Blattspitze 30. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel weist diese Turbinenlaufschaufel 10 lediglich eine einzige Anstreifkante 32 auf, die saugseitig vorgesehen ist; die druckseitige Anstreifkante des ersten Ausführungsbeispiels ist ersatzlos weggefallen. Auch hier ist die nach außen weisende Schneidfläche 37 der Schneidschicht 36 auf einem Radius R2 angeordnet, welcher größer ist als der Radius R1 der radial äußeren Kante 23 der Druckseitenwand 24.
Figur 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Blattspitze 30. Im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel ist die einzige Anstreifkante 32 nicht saugseitig, sondern mittig zwischen der Saugseitenwand 22 und der Druckseitenwand 24 angeordnet. Auch hier ist die nach außen weisende Schneidfläche 37 der Schneidschicht 36 auf einem Radius R2 angeordnet, welcher größer ist als der Radius R1 der radial äußeren Kante 23 der Druckseitenwand 24.
Figur 5 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer Blattspitze 30. Im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel ist die Stirnfläche 33 der Anstreifkante 32d nicht senkrecht zur Radialrichtung. Im Längsschnitt betrachtet ist die in der Ebene der Stirnfläche 33 liegende Schnittlinie zur Druckseitenwand 24 hin abfallend geneigt, so dass die Stirnfläche 33 dort auf einem kleineren Radius (23) endet als ihr gegenüberliegendes voreilendes Ende. Auch diese Variante schützt die Schicht 40, 42 vor einer sie spitzenseitig ggf. zerstörenden Zugbelastung.
In jedem der gezeigten Ausführungsbeispielen ist das Schaufelblatt 16 jeweils sowohl saugseitig als auch druckseitig großflächig zuerst von einer Haftvermittlerschicht 40 überzogen, die ihrerseits wiederrum durch eine keramische Wärmedämmschicht 42 abgedeckt ist. Es ist dabei möglich, dass ein restlicher Teil 39 der radial nach außen weisenden Fläche der Blattspitze 30 auch mit der Haftvermittlerschicht 40 und/oder der Wärmedämmschicht 42 überzogen ist.
Die zur Druckseite weisende Seitenfläche 35 der Anstreifkante 32 ist mithin zur Druckseitenwand 24 derartig versetzt angeordnet, dass bei bestimmungsgemäßen Gebrauch der Turbinenlaufschaufel 10 im Rotor einer Turbine in Bezug auf die Rotationsrichtung D die Anstreifkanten-Seitenfläche 35 der Druckseitenwand 22 vorauseilt.
Allen Ausführungsbeispielen ist gemein, dass die beiden Schichten 40, 42 nicht direkt an die Schneidschicht 36 angrenzen und diese berühren, sondern von dieser getrennt sind. Dies gilt insbesondere für die beiden ersten Ausführungsbeispiele, bei denen die Schneidschicht 36 auch saugseitig an einer radial äußersten Kante 25 der Anstreifkante 32 in Kontakt mit den Schichten 40, 42 gelangen könnte, was aber durch einen hinreichend große Lücke vermieden wird. Die Schneidschicht 36 hat somit keinen unmittelbaren Einfluss auf die Schichten 40, 42 des Schaufelblatts 16, weder saugseitig noch druckseitig. Dies erhält die Lebensdauer der Turbinenlaufschaufel 10 selbst bei Reibkontakt mit der Einlaufschicht 13 oder gar bei Verlust der Schneidschicht 36 aufrecht.
Insgesamt betrifft die Erfindung eine Turbinenlaufschaufel 10 für eine Gasturbine mit einem Schaufelblatt 16 umfassend eine von einem Heißgas S anströmbare Vorderkante 18, von der aus sich eine Saugseitenwand 22 und eine Druckseitenwand 24 zu einer Hinterkante 20 des Schaufelblatts 16 erstrecken, wobei das Schaufelblatt 16 in einer sich dazu quer erstreckenden Radialrichtung R von einem fußseitigen Ende 26 zu einem eine Blattspitze 30 bildenden spitzenseitigen Ende 28 erstreckt und wobei an der radial nach außen weisenden Fläche der Blattspitze 30 eine erste Schneidschicht 36 aufgebracht ist. Um eine Turbinenlaufschaufel 10 bereitzustellen, welche eine verbesserte Lebensdauer aufweist, wird vorgeschlagen, dass die die Schneidschicht 36 aufweisende Stirnfläche 33 auf einem größeren Radius R2 angeordnet ist als eine radial äußerste Kante 23 der Druckseitenwand 24.

Claims

Turbinenlaufschaufel (10) für eine Gasturbine,
mit einem Schaufelblatt (16) umfassend eine von einem Heißgas anströmbare Vorderkante (18), von der aus sich eine Saugseitenwand (22) und eine Druckseitenwand (24) zu einer Hinterkante (20) des Schaufelblatts (16) erstrecken,
wobei das Schaufelblatt (16) in einer sich dazu quer erstreckenden Radialrichtung von einem fußseitigen Ende (26) zu einem eine Blattspitze (30) bildenden spitzenseitigen Ende (28) erstreckt, und
wobei die Blattspitze (30) zumindest eine Anstreifkante (32) mit einer radial nach außen weisende Stirnfläche (33) aufweist, auf welcher Stirnfläche (33) eine Schneidschicht (36) aufgebracht ist und
wobei zumindest auf der Druckseitenwand (24) des Schaufelblatts (16) zumindest eine Schicht (40, 42) aufgebracht ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die die Schneidschicht (36) aufweisende Stirnfläche (33) auf einem größeren Radius angeordnet ist als eine radial äußerste Kante (23) der Druckseitenwand (24).
Turbinenlaufschaufel (10) nach Anspruch 1,
bei der die zumindest eine Anstreifkante (32) saugseitig auf der Blattspitze (30) oder mittig zwischen Saugseitenwand (22) und Druckseitenwand (24) angeordnet ist.
Turbinenlaufschaufel (10) nach Anspruch 1 bzw. 2,
bei der an der Blattspitze (30) zumindest zwei Anstreifkanten (32s, 32d) vorgesehen sind, von denen eine erste saugseitig (32s) und eine zweite davon druckseitig (32d) angeordnet ist, wobei die zur Druckseite des Schaufelblatts (16) weisende Seitenfläche der ersten Anstreifkante (32s) und die Fläche der Druckseitenwand (24) stufenlos ineinander übergehen,
wobei die erste Anstreifkante (32s) eine in Radialrichtung erfassbare Höhe aufweist, welche geringer ist als die Höhe der zweiten Anstreifkante.
Turbinenlaufschaufel (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei der die nach außen weisende Stirnfläche (33) der zumindest einen, die Schneidschicht (36) aufweisenden Anstreifkante (32) zur Druckseitenwand (24) hin abfallend geneigt ist.
Turbinenlaufschaufel (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei der die zumindest eine Schicht als keramische Wärmedämmschicht (42) ausgestaltet ist.
Turbinenlaufschaufel (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei der die zumindest eine Schicht zumindest zwei Schichten umfasst, von denen eine zuerst aufgetragene Schicht als Haftvermittlerschicht (40) und eine darüber aufgetragene Schicht als eine keramische Wärmedämmschicht (42) ausgestaltet ist.
Turbinenlaufschaufel (10) nach Anspruch 5 oder 6,
bei der die keramische Wärmedämmschicht (42) des Schaufelblatts (16) von auf der die Schneidschicht (36) aufweisenden Anstreifkante (42) oder
von auf der Blattspitze aufgebrachten Schichten (40, 42) getrennt ist.
Turbinenlaufschaufel (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei der die Schneidschicht (36) Hartpartikel, insbesondere aus kubischem und/oder hexagonalem Bornitrid, und MAX-Phasen enthält.