WO2010020210A2 - Laufschaufelsystem für eine laufschaufelreihe einer strömungsmaschine - Google Patents

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    • Y10T29/4932—Turbomachine making
    • Y10T29/49321—Assembling individual fluid flow interacting members, e.g., blades, vanes, buckets, on rotary support member

Definitions

  • the invention relates to a blade system referred to in the preamble of claim 1 for a type of blade row of a turbomachine.
  • the invention further relates to a turbomachine specified in the preamble of claim 7 and a method for mounting a blade row for a turbomachine.
  • the blade system comprises two or more blade segments, of which each blade segment has at least two blades, which are at least predominantly radially arranged between a radially inner and a radially outer shroud with respect to a rotational axis of the blade row and coupled to the shrouds. At least the radially outer shrouds of the blade segments comprise mutually corresponding contact surfaces via which the blade segments abut one another. With the help of the blade segments (so-called cluster), the number of joints and gaps of the blade system can be significantly reduced compared to blade systems from individual o blades.
  • attack surfaces provide for guided by the associated turbomachine gases, whereby the durability of such blade systems or blade rows can be increased.
  • the blade segments also form mechanically comparatively stable units in the mounted state, whereby relative movements during operation and the associated wear are advantageously reduced.
  • a disadvantage of the known blade systems is the fact that the blade segments, in contrast to blade systems from individual o blades, are no longer counteracted by torsion of the blades of a blade row. can be braced each other. As a result, the blade segments are mechanically decoupled from each other and vibrationally difficult to control.
  • the object of the present invention is therefore to provide a blade system of the type mentioned at the outset which has improved vibration mechanical properties.
  • a rotor blade system according to the invention for a blade row of a turbomachine having improved vibration mechanical properties is provided in that radial equilibrium axes of adjacent blades of the at least two blade segments are each tilted axially at an angle to their respective base pitch, the angles being relative to the base pitch have opposite signs.
  • adjacent blades of the at least two blade segments are arranged starting from their respective base inclination tilted like a scissor.
  • the base inclination which is also referred to as "lean" usually serves to largely compensate the gas forces which occur during operation of the turbomachine, which generate corresponding bending moments on the rotor blades, at least in certain operating areas of the turbomachine Depending on the design of the turbomachine, this usually amounts to between 0 ° and 2 °, whereby the equilibrium axis can run coaxially or axially parallel to a threading axis of the blade profiles depending on the geometries of the rotor blades. Arrangement of the adjacent blades according to the invention therefore a center of gravity displacement is achieved in particular in the region of the contact surfaces of the radially outer shrouds.
  • the blades are cast in the inner shroud and / or in the outer shroud. This allows a cost-effective manner a mechanically stable and reliable connection of the blades to the relevant shroud.
  • the contact surfaces are designed as a mechanical latch.
  • the pressing forces which can be achieved with the aid of the rotor blade system according to the invention can be distributed over a wide area, so that, in contrast to the prior art, no elastic deformations occur, but the resulting forces in the area of the contact surfaces can be deposited as contact forces.
  • This will be a mechanically particularly stable coupling of the at least two blade segments achieved, so that the blade system is not critical vibration mechanics.
  • an amount of the angle between 0.1 ° and 10 °, in particular between 0.1 ° and 5 °, and preferably between 0.1 ° and 2 °.
  • a turbomachine in particular a thermal gas turbine, with a blade row, which comprises a blade system of at least two blade segments, each of which blade segment at least two blades, with respect to a rotational axis of the blade row at least predominantly radially between a radial arranged inside and a radially outer shroud and are coupled to the shrouds, wherein at least the radially outer shrouds of the two blade segments comprise mutually corresponding application areas, via which the blade segments are coupled together.
  • radial equilibrium axes of adjacent blades of the at least two blade segments are each tilted axially at an angle to their respective base pitch, wherein the angles have opposite signs with respect to the base pitch.
  • the blade row is arranged in a turbine region, in particular a low-pressure turbine region of the turbomachine.
  • a turbine region in particular a low-pressure turbine region of the turbomachine.
  • Another aspect of the invention relates to a method for mounting a blade row for a turbomachine, in particular for a thermal gas turbine, in which at least two blade segments of a blade system according to one of the preceding embodiments provided and the respective blades of the at least two blade segments, each axially about an angle (a a, OC 1) are tilted relative to their respective baseline slope, are arranged adjacent to each other, said angle having regard to the base inclination of the blades opposite signs.
  • This allows a mechanically stable and vibration-mechanically uncritical assembly of the blade row, whereby a significant reduction in manufacturing costs is given at the same time increased durability.
  • Another advantage is that the bracing contact forces between the blade segments only occur speed-dependent during operation of the turbomachine, so that the blade segments are particularly easy to assemble or disassemble in the state.
  • Further advantages arise when the connection areas of the blade segments are coupled together without deformation.
  • the contact force In contrast to the prior art, in which due to the torsion of the blade profiles against the shrouds, the contact force must be generated at the connection areas by elastic deformation 5 and also acts in the state, can with the aid of the inventive method and the center of gravity displacement of the blades during operation a Preload and thus a vibration mechanical uncritical coupling of the at least two blade segments are achieved without deformation.
  • FIGURE shows a schematic perspective view of two coupled blade segments of a blade system for a blade row for arrangement in a low-pressure turbine region of a thermal gas turbine. 5
  • each rotor blade segment 10a, 10b comprises in each case four rotor blades 12 (airfoils) which, with respect to an axis of rotation of the blade row mounted in the turbomachine, predominantly radially between a radially inner shroud 14a, 14a 'and a radially outer shroud 14b, 14b 1 arranged and with the.
  • Shrouds 14a, 14b and 14a ', 14b' are coupled.
  • the radially outer shrouds 14b, 14b 'of the two blade segments 10a, 10b comprise mutually correspondingly formed contact surfaces 16a, 16b, with a Z-shaped profile (so-called Z-shroud).
  • the contact surfaces 16a, 16b which are arranged at an angle to one another are designed as mechanical latches.
  • the blades 12 are respectively cast into the inner and outer shrouds 14a, 14a ', 14b, 14b' to achieve a mechanically stable connection with low weight. As the multiple blades 12 comprehensive
  • Blade segments 10a, 10b in contrast to individual blades 12 no longer by torsion opposite the Deckbändem 14a, 14a ', 14b, 14b' can be braced against each other, the required contact force between the contact surfaces 16a, 16b generated during operation of the associated turbomachine that radial equilibrium axes A adjacent blades 12 of at least The angles ⁇ a, a are arranged tilted two blade segments 10a, 1 Whether each axially by an angle (X 3, a compared to their respective baseline slope (the so-called b. Lean).
  • the contact forces increase with the speed. Conversely, no contact force acts between the blade segments 10a, 10b in the stationary state, as a result of which they are correspondingly easy to assemble and disassemble.
  • the angles ⁇ a , 0C b are in the illustrated embodiment about ⁇ 1 °. In principle, however, it is possible to choose deviating angles ⁇ or angles of differing magnitude ⁇ a , (X b ) It is preferably provided that the marginal rotor blades 12 of each rotor blade segment 10 are also tilted at mutually opposite angles ⁇ with respect to their respective base inclination can also be provided that inner blades 12 of the respective blade segments 10 are tilted by an angle ⁇ with respect to their respective base inclination.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Laufschaufelsystem für eine Laufschaufelreihe einer Strömungsmaschine, insbesondere einer thermischen Gasturbine, mit wenigstens zwei Laufschaufelsegmenten (10a, 10b), von welchen jedes Laufschaufelsegment (10a, 10b) mindestens zwei Laufschaufeln (12) umfasst, die bezüglich einer Drehachse der Laufschaufelreihe zumindest überwiegend radial zwischen einem radial inneren und einem radial äußeren Deckband (14a, 14a', 14b, 14b') angeordnet und mit den Deckbändern (14a, 14a', 14b, 14b') gekoppelt sind, wobei zumindest die radial äußeren Deckbänder (14b, 14b') der zwei Laufschaufelsegmente (10a, 10b) miteinander korrespondierende Kontaktflächen (16a5 16b) umfassen, wobei radiale Gleichgewichtsachsen (A) benachbarter Laufschaufeln (12) der wenigstens zwei Laufschaufelsegmente (10a, 10b) jeweils axial um einen Winkel (aa, ab) gegenüber ihrer jeweiligen Grundneigung verkippt angeordnet sind, wobei die Winkel (aa, ab) bezüglich der Grundneigung entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Strömungsmaschine sowie ein Verfahren zum Montieren einer Laufschaufelreihe für eine Strömungsmaschine.

Description

Laufschaufelsystem für eine Laufschaufelreihe einer Strömungsmaschine
Beschreibung
5 Die Erfindung betrifft ein Laufschaufelsystem der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art für eine Laufschaufelreihe einer Strömungsmaschine. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Strömungsmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 7 angegebenen Art sowie ein Verfahren zum Montieren einer Laufschaufelreihe für eine Strömungsmaschine. 0
Ein derartiges Laufschaufelsystem für eine Laufschaufelreihe einer Strömungsmaschine ist bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Das Laufschaufelsystem umfasst dabei zwei oder mehr Laufschaufelsegmente, von welchen jedes Laufschaufelsegment mindestens zwei Laufschaufeln aufweist, die bezüglich einer Drehachse der Laufschaufelreihe zumin-5 dest überwiegend radial zwischen einem radial inneren und einem radial äußeren Deckband angeordnet und mit den Deckbändern gekoppelt sind. Zumindest die radial äußeren Deckbänder der Laufschaufelsegmente umfassen miteinander korrespondierende Kontaktfiä- chen, über welche die Laufschaufelsegmente aneinander anliegen. Mit Hilfe der Laufschaufelsegmente (sog. Cluster) können im Vergleich zu Laufschaufelsystemen aus einzelnen o Laufschaufeln die Anzahl der Fugen und Spalte des Laufschaufelsystems erheblich reduziert werden. Zudem bieten sich weniger Angriffsflächen für durch die zugeordnete Strömungsmaschine geführte Gase, wodurch die Haltbarkeit derartiger Laufschaufelsysteme beziehungsweise Laufschaufelreihen gesteigert werden kann. Die Laufschaufelsegmente bilden darüber hinaus im montierten Zustand mechanisch vergleichsweise stabile Einhei- 5 ten, wodurch Relativbewegungen während des Betriebs und der damit verbundene Verschleiß vorteilhaft reduziert werden.
Als nachteilig an dem bekannten Laufschaufelsystemen ist jedoch der Umstand anzusehen, dass die Laufschaufelsegmente im Unterschied zu Laufschaufelsystemen aus einzelnen o Lauf schaufeln nicht mehr durch Torsion der Laufschaufeln einer Laufschaufelreihe gegen- einander verspannt werden können. Dadurch sind die Laufschaufelsegmente mechanisch zueinander entkoppelt und schwingungsmechanisch nur schwer beherrschbar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ei^Laufschaufelsystem der eingangs ge- 5 nannten Art zu schaffen, welches verbesserte schwingungsmechanische Eigenschaften aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Laufschaufelsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, eine Strömungsmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 o sowie durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des Laufschaufelsystems beziehungsweise der Strömungsmaschine - soweit anwendbar - als vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und umgekehrt anzusehen sind. 5
Ein erfindungsgemäßes Laufschaufelsystem für eine Laufschaufelreihe einer Strömungsmaschine, welches verbesserte schwingungsmechanische Eigenschaften aufweist, ist dadurch geschaffen, dass radiale Gleichgewichtsachsen benachbarter Laufschaufeln der wenigstens zwei Laufschaufelsegmente jeweils axial um einen Winkel gegenüber ihrer jewei- o ligen Grundneigung verkippt angeordnet sind, wobei die Winkel bezüglich der Grundneigung entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen. Mit anderen Worten ist vorgesehen, dass benachbarte Laufschaufeln der wenigstens zwei Laufschaufelsegmente ausgehend von ihrer jeweiligen Grundneigung scherenartig verkippt angeordnet sind. Die Grundneigung, die auch als „Lean" bezeichnet wird, dient üblicherweise dazu, die während des Betriebs der 5 zugeordneten Strömungsmaschine auftretenden Gaskräfte, die entsprechende Biegemomente an den Laufschaufeln erzeugen, zumindest in bestimmten Betriebsbereichen der Strömungsmaschine weitgehend auszugleichen. Die Grundneigung, um welche die Gleichgewichtsachsen der Laufschaufeln verkippt angeordnet sind, beträgt dabei in Abhängigkeit der Ausgestaltung der Strömungsmaschine üblicherweise zwischen 0° und 2°. Dabei kann o die Gleichgewichtsachse in Abhängigkeit der Geometrien der Laufschaufeln koaxial bzw. achsparallel zu einer Auffädelachse der Laufschaufelprofile verlaufen. Mit Hilfe der erfin- dungsgemäßen Anordnung der benachbarten Laufschaufeln wird daher eine Schwerpunktsverlagerung insbesondere im Bereich der Kontaktflächen der radial äußeren Deckbänder erzielt. Durch die während des Betriebs der zugeordneten Strömungsmaschine entstehenden Fliehkräfte können somit auf konstruktiv einfache Weise drehzahlabhängige Anpresskräfte zwischen den zumindest zwei Laufschaufelsegmenten erzeugt werden, die zu einer verbesserten mechanischen Kopplung der Laufschaufelsegmente und einer entsprechenden Verbesserung der schwingungsmechanischen Eigenschaften führen.
Indem die Winkel, um welche die radialen Gleichgewichtsachsen gegenüber ihrer jeweili- gen Grundneigungen verkippt angeordnet sind, betragsmäßig gleich sind, werden während des Betriebs des Laufschaufelsystems entsprechend betragsmäßig gleiche, einander entgegengerichtete Anpresskräfte an den Kontaktflächen der Laufschaufelsegmente erzeugt. Somit kann das Entstehen unerwünschter Biegemomente zwischen den Laufschaufelsegmenten zuverlässig verhindert werden.
Weiter Vorteile ergeben sich, indem die Laufschaufeln wenigstens eines Laufschaufelsegments einstückig mit dem inneren Deckband und/oder mit dem äußeren Deckband ausgebildet sind. Hierdurch wird eine erhebliche Reduzierung von Fertigungskosten aufgrund der geringeren Anzahl zu montierender Bauteile erzielt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Laufschaufeln in das innere Deckband und/oder in das äußere Deckband eingegossen sind. Dies ermöglicht auf kostengünstige Weise eine mechanisch stabile und betriebssichere Anbindung der Laufschaufeln an das betreffende Deckband.
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn die Kontaktflächen als mechanische Verklinkung ausgebildet sind. Hierdurch können die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Laufschaufelsystems erzielbaren Anpresskräfte flächig verteilt werden, so dass im Unterschied zum Stand der Technik keine elastischen Verformungen auftreten, sondern die entstehenden Kräfte im Be- reich der Kontaktflächen als Anpresskräfte abgesetzt werden können. Hierdurch wird eine mechanisch besonders stabile Kopplung der wenigstens zwei Laufschaufelsegmente erzielt, so dass das Laufschaufelsystem schwingungsmechanisch unkritisch ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Betrag der Winkel zwischen 0,1° und 10°, insbesondere zwischen 0,1° und 5° und vorzugsweise zwischen 0,1° und 2° beträgt. Dies erlaubt einerseits eine vorteilhafte Anpassbarkeit an unterschiedlich ausgebildete Laufschaufeln bzw. Strömungsmaschinen und ermöglicht zudem eine präzise Schwerpunktverlagerung mit entsprechend gezielt anpassbaren Fliehkräften während des Betriebs.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine, insbesondere eine thermische Gasturbine, mit einer Laufschaufelreihe, welche ein Laufschaufelsystem aus wenigstens zwei Laufschaufelsegmenten umfasst, von welchen jedes Laufschaufelsegment mindestens zwei Laufschaufeln aufweist, die bezüglich einer Drehachse der Laufschaufel- reihe zumindest überwiegend radial zwischen einem radial inneren und einem radial äußeren Deckband angeordnet und mit den Deckbändern gekoppelt sind, wobei zumindest die radial äußeren Deckbänder der zwei Laufschaufelsegmente miteinander korrespondierende Anwendungsbereiche umfassen, über welche die Laufschaufelsegmente miteinander gekoppelt sind. Um verbesserte schwingungsmechanische Eigenschaften zu erzielen ist es dabei erfindungsgemäß vorgesehen, dass radiale Gleichgewichtsachsen benachbarter Laufschaufeln der wenigstens zwei Laufschaufelsegmente jeweils axial um einen Winkel gegenüber ihrer jeweiligen Grundneigung verkippt sind, wobei die Winkel bezüglich der Grundneigung entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen. Auf diese Weise wird eine gezielte Schwerpunktsverlagerung der Laufschaufeln erreicht, so dass während des Betriebs der Laufscliaufelreihe beziehungsweise der Strömungsmaschine eine aufrichtende Kraft auf die benachbarten Laufschaufeln entsteht, die zu einer mechanisch stabilen und schwingungs- mechanisch unkritischen Kopplung der Anbindungsbereiche und damit der wenigstens zwei Laufschaufelsegmente führt. Weitere Vorteile ergeben sich, indem das Laufschaufelsystem der Laufschaufelreihe gemäß einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele ausgebildet ist. Die sich hieraus ergebenden Vorteile sind den entsprechenden Vorteilsbeschreibungen zu entnehmen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Laufschaufelreihe in einem Turbinenbereich, insbesondere einem Niederdruck-Turbinenbereich der Strömungsmaschine angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, die Strömungsmaschine mit wenigen Laufschaufelreihen zu versehen, wodurch erhebliche Gewichts- und Kosteneinsparungen gegeben sind. Aufgrund der Kopplung der Laufschaufeln mit den Deckbän- dem einerseits und der Kopplung der wenigstens zwei Laufschaufelsegmente miteinander andererseits, reduzieren sich in der Laufschaufelreihe die Anzahl der Fugen und Spalte, wodurch etwaige Strömungsverluste entsprechend reduziert werden. Zudem bieten sich den im Turbinenbereich auftretenden, aggressiven Heißgasen weniger Angriffsflächen, wodurch die Haltbarkeit der Laufschaufelreihe und der Strömungsmaschine insgesamt gestei- gert wird.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Montieren einer Laufschaufelreihe für eine Strömungsmaschine, insbesondere für eine thermische Gasturbine, bei welchem wenigstens zwei Laufschaufelsegmente eines Laufschaufelsystems gemäß einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele bereitgestellt und diej enigen Laufschaufeln der wenigstens zwei Laufschaufelsegmente, die jeweils axial um einen Winkel (aa, OC1,) gegenüber ihrer jeweiligen Grundneigung verkippt sind, benachbart zueinander angeordnet werden, wobei die Winkel bezüglich der Grundneigung der Laufschaufeln entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen. Dies erlaubt eine mechanisch stabile und schwingungsmechanisch unkritische Montage der Laufschaufelreihe, wodurch eine erhebliche Reduzierung der Fertigungskosten bei gleichzeitig erhöhter Haltbarkeit gegeben ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die verspannenden Anpresskräfte zwischen den Laufschaufelsegmenten erst drehzahlabhängig während des Betriebs der Strömungsmaschine auftreten, so dass die Laufschaufelsegmente im Stand besonders leicht montierbar bzw. demontierbar sind. Weiter Vorteile ergeben sich, wenn die Anbindungsbereiche der Laufschaufelsegmente verformungsfrei miteinander gekoppelt werden. Im Unterschied zum Stand der Technik, in welchem aufgrund der Torsion der Schaufelprofile gegenüber den Deckbändern die Anpresskraft an den Anbindungsbereichen durch elastische Verformung erzeugt werden muss 5 und auch im Stand wirkt, kann mit Hilfe des erfmdungsgemäßen Verfahrens und der Schwerpunktverlagerung der Laufschaufeln während des Betriebs eine Vorspannung und damit eine schwingungsmechanisch unkritische Kopplung der wenigstens zwei Laufschaufelsegmente auch ohne Verformung erzielt werden.
o Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Perspektivansicht von zwei miteinander gekoppelten Laufschaufelsegmenten eines Laufschaufelsystems für eine Laufschaufelreihe zur Anordnung in einem Niederdruck-Turbinenbereich einer thermischen Gasturbine. 5
Die einzige Figur zeigt eine schematische Perspektivansicht von zwei miteinander gekoppelten Laufschaufelsegmenten 10a, 10b eines aus einer Mehrzahl von Laufschaufelsegmenten 10 ausgebildeten Laufschaufelsystems für eine Laufschaufelreihe, die zur Anordnung in einem Niederdruck-Turbinenbereich einer thermischen Gasturbine (nicht dargestellt) dient. o Jedes Laufschaufelsegment 10a, 1 Ob umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel j eweils vier Laufschaufeln 12 (Airfoils), die bezüglich einer Drehachse der in der Strömungsmaschine montierten Laufschaufelreihe überwiegend radial zwischen einem radial inneren Deckband 14a, 14a' und einem radial äußeren Deckband 14b, 14b1 angeordnet und mit den . Deckbändern 14a, 14b beziehungsweise 14a', 14b' gekoppelt sind. Die radial äußeren5 Deckbänder 14b, 14b' der beiden Laufschaufelsegmente 10a, 10b umfassen miteinander korrespondierend ausgebildete Kontaktflächen 16a, 16b, mit einem Z-förmigen Verlauf (sog. Z-shroud). Die winklig zueinander angeordneten Kontaktflächen 16a, 16b sind dabei als mechanische Verklinkung ausgebildet. Die Laufschaufeln 12 sind jeweils in die inneren und äußeren Deckbänder 14a, 14a', 14b, 14b' eingegossen, um eine mechanisch stabile Ver- o bindung mit geringem Gewicht zu erzielen. Da die mehrere Laufschaufeln 12 umfassenden
Laufschaufelsegmente 10a, 10b (sog. Cluster) im Unterschied zu einzelnen Laufschaufeln 12 nicht mehr durch Torsion gegenüber den Deckbändem 14a, 14a', 14b, 14b' gegeneinander verspannt werden können, wird die erforderliche Anpresskraft zwischen den Kontaktflächen 16a, 16b während des Betriebs der zugeordneten Strömungsmaschine dadurch erzeugt, dass radiale Gleichgewichtsachsen A benachbarter Laufschaufeln 12 der wenigstens zwei Laufschaufelsegmente 10a, 1 Ob jeweils axial um einen Winkel (X3, ab gegenüber ihrer jeweiligen Grundneigung (sog. Lean) verkippt angeordnet sind. Die Winkel αa, ab sind dabei derart gewählt, dass benachbarte Laufschaufeln 12 bezüglich ihrer jeweiligen Grundneigung um einander entgegen gesetzte, aber betragsmäßig gleiche Winkel αa bzw. ab scherenartig verkippt sind. Mit anderen Worten ist eine Laufschaufel 12 gegenüber dem Lean bezüglich einer Drehachse des Laufschaufelsystems nach hinten und die benachbarte Laufschaufel 12 entsprechend nach vorne verkippt. Hierdurch wird eine Schwerpunktverlagerung der betroffenen Laufschaufeln 12 erreicht, wodurch aufgrund der Fliegkräfte während des Betriebs der zugeordneten Strömungsmaschine drehzahlabhängige aufrichtende Kräfte entstehen, die sich gemäß den Pfeilen 18a5 18b in den Kontaktflächen 16a, 16b als Anpresskräfte absetzen. Auf diese Weise sind die Laufschaufelsegmente 1 Oa, 1 Ob während des Betriebs mechanisch gekoppelt, so dass das gesamte Laufschaufelsystem beziehungsweise die Laufschaufelreihe schwingungsmechanisch unkritisch ist. Die Anpresskräfte steigen dabei mit der Drehzahl an. Umgekehrt wirkt zwischen den Laufschaufelsegmenten 10a, 10b im Stand keine Anpresskraft, wodurch diese entsprechend leicht montierbar und demontierbar sind. Die Winkel αa, 0Cb betragen dabei im gezeigten Ausfuhrungsbeispiel etwa ±1°. Grundsätzlich können jedoch abweichende Winkel α bzw. betragsmäßig unterschiedlich große Winkel αa, (Xb gewählt werden. Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass die randständigen Laufschaufeln 12 jedes Laufschaufelsegments 10 ebenfalls um einander entgegengesetzte Winkel α gegenüber ihrer jeweiligen Grundneigung verkippt sind. Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass innere Laufschaufeln 12 der jeweiligen Laufschaufelsegmente 10 um einen Winkel α gegenüber ihrer jeweiligen Grundneigung verkippt sind.

Claims

Patentansprüche
1. Laufschaufelsystem für eine Laufschaufelreihe einer Strömungsmaschine, insbesonde- re einer thermischen Gasturbine, mit wenigstens zwei Laufschaufelsegmenten (10a,
10b), von welchen jedes Laufschaufelsegment (10a, 10b) mindestens zwei Laufschaufeln (12) umfasst, die bezüglich einer Drehachse der Laufschaufelreihe zumindest ü- berwiegend radial zwischen einem radial inneren und einem radial äußeren Deckband (14a, 14a1, 14b, 14b1) angeordnet und mit den Deckbändern (14a, 14a', 14b, 14b') ge- koppelt sind, wobei zumindest die radial äußeren Deckbänder (14b, 14b') der zwei
Laufschaufelsegmente (10a, 10b) miteinander korrespondierende Kontaktfiächen (16a, 16b) umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass radiale Gleichgewichtsachsen (A) benachbarter Laufschaufeln (12) der wenigstens zwei Laufschaufelsegmente (10a, 10b) jeweils axial um einen Winkel (αa, ab) gegenüber ihrer jeweiligen Grundneigung verkippt angeordnet sind, wobei die Winkel (αa, Ok) bezüglich der Grundneigung entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen.
2. Lauf schaufelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkel (αa, ab) betragsmäßig gleich sind.
3. Laufschaufelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufschaufeln (12) wenigstens eines Laufschaufelsegments (10a, 10b) einstückig mit dem inneren Deckband (14a, 14a1) und/oder mit dem äußeren Deckband (14b, 14b') ausgebildet sind.
4. Laufschaufelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufschaufeln (12) in das innere Deckband (14a, 14a1) und/oder in das äußere Deckband (14b, 14b1) eingegossen sind.
5. Laufschaufelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (16a, 16b) als mechanische Verklinkung ausgebildet sind.
6. Laufschaufelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betrag der Winkel (O3, ab) zwischen 0,1° und 10°, insbesondere zwischen 0,1° und 5° und vorzugsweise zwischen 0,1° und 2° beträgt.
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7. Strömungsmaschine, insbesondere thermische Gasturbine, mit einer Laufschaufelreihe, welche ein Laufschaufelsystem aus wenigstens zwei Laufschaufelsegmenten (10a, 10b) umfasst, von welchen jedes Laufschaufelsegment (10a, 10b) mindestens zwei Laufschaufeln (12) umfasst, die bezüglich einer Drehachse der Laufschaufelreihe zumindest o überwiegend radial zwischen einem radial inneren und einem radial äußeren Deckband
(14a, 14a1, 14b, 14b') angeordnet und mit den Deckbändern (14a, 14a1, 14b, 14b') gekoppelt sind, wobei zumindest die radial äußeren Deckbänder (14b, 14b1) der zwei Laufschaufelsegmente (10a, 10b) miteinander korrespondierende Kontaktflächen (16a, 16b) umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass radiale Gleichgewichtsachsen (A) be-5 nachbarter Laufschaufeln (12) der wenigstens zwei Laufschaufelsegmente (10a, 10b) jeweils axial um einen Winkel (αa, ab) gegenüber ihrer jeweiligen Grundneigung verkippt sind, wobei die Winkel (aa, OCb) bezüglich der Grundneigung entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen. 0 8. Strömungsmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufschaufelsystem der Laufschaufelreihe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist.
9. Strömungsmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufschaufelreihe in einem Turbinenbereich, insbesondere einem Niederdruck- 5 Turbinenbereich, der Strömungsmaschine angeordnet ist.
10. Verfahren zum Montieren einer Laufschaufelreihe für eine Strömungsmaschine, insbesondere für eine thermische Gasturbine, bei welchem wenigstens zwei Laufschaufelsegmente (10a, 10b) eines Laufschaufelsystems gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 o bereitgestellt und diejenigen Laufschaufeln (12) der wenigstens zwei Laufschaufelsegmente (10a, 10b), die jeweils axial um einen Winkel (αa, ab) gegenüber ihrer jewei- ligen Grundneigung verkippt sind, benachbart zueinander angeordnet werden, wobei die Winkel (αa, (Xb) bezüglich der Grundneigung der Laufschaufeln (12) entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufschaufelsegmente (10a, 10b) verformungsfrei miteinander gekoppelt werden.
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