WO2014016149A1 - Verfahren zur herstellung einer leitschaufel sowie leitschaufel - Google Patents

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airfoil
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Michael HÄNDLER
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • Y10T29/49336—Blade making
    • Y10T29/49337—Composite blade

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a turbine blade with an airfoil and a blade root. It further relates to such a turbine blade.
  • a turbine is a turbomachine that converts the internal energy (enthalpy) of a flowing fluid (liquid or gas) into rotational energy and ultimately into mechanical drive energy. Due to the turbulence-free laminar flow around the turbine blades, a portion of its internal energy is dissipated from the fluid flow which is transferred to the rotor blades of the turbine. About this then the turbine shaft is rotated, the usable power is delivered to a coupled machine, such as a generator. Blades and shaft are parts of the movable rotor or rotor of the turbine, which is arranged within a housing.
  • Blades mounted on the axle are mounted on the axle. Blades mounted in a plane each form a paddle wheel or impeller. The blades are slightly curved profiled, similar to an aircraft wing. Before each impeller is usually a stator. These vanes protrude from the housing into the flowing medium and cause it to spin. The swirl generated in the stator (kinetic energy) is used in the following impeller to set the shaft on which the impeller blades are mounted in rotation.
  • stator and the impeller together are called stages. Often several such stages are connected in series. Since the stator is stationary, its vanes can be mounted both on the inside of the housing and on the outside of the housing, and thus provide a bearing for the shaft of the impeller. Both vanes and rotor blades of the turbine usually comprise, in addition to the aerodynamically effective actual blade, a blade root, which is also referred to as a platform, widened relative to the blade and has fastening devices for fixing the respective blade to, for example, the rotor or the housing. The blade root and blade are usually cast together in the piece in the production process and then coated metallically.
  • the film cooling is used for cooling the hot gas-charged components of a turbine, in particular a gas turbine, among other things.
  • the cooling medium - typically air - is passed through cylindrical or diffuser-like cooling air openings on the surface to be cooled in order to form a protective cooling film.
  • the optimum cooling efficiency is obtained by tilting the cooling air openings in relation to the surface, depending on the local flow conditions along the flow lines.
  • the cooling air holes are mainly introduced by laser or erosion.
  • the accessibility of the laser or eroding tool is severely restricted in the region of the transition of the blade to the platform due to the concave edge formed there.
  • Three-dimensionally shaped airfoils with an angle between the pressure side of the airfoil and platform smaller than 90 ° and flow lines influenced by secondary flow effects make it impossible to introduce optimally aligned cooling air holes.
  • the object is achieved according to the invention by the method comprising the following steps: a) producing a blade and a blade root as separate components,
  • the invention is based on the consideration that improvement in the efficiency of the turbine could be achieved in that the cooling air holes could be optimally introduced just in the region of the transition from blade to platform with respect to the streamlines of the circulating medium.
  • the corresponding tools for introducing the openings have sufficient freedom of movement. This can be achieved if platform or blade root and blade are produced as separate components and only joined together when the openings are introduced.
  • the openings can be introduced without hindrance by the blade root in the blade or the opening without obstruction by the blade in the blade root in each streamlined optimal order.
  • the manufacture of blade root and / or blade by pouring takes place. hereby a production of the components is guaranteed in an exact form with low fault tolerance.
  • the introduction of the cooling air openings is advantageously carried out by laser and / or by spark erosion. As a result, both the axis of the openings and their shape are particularly easy to control.
  • the axis of the cooling air opening on the outside of the airfoil is directed onto the blade root or the axis of the cooling air opening on the outside of the blade root on the airfoil.
  • Such openings are necessary just in the region of the concave edge between the blade and the platform in order to ensure optimum alignment of the cooling air flow along the hot gas flow lines.
  • they are particularly easy to produce with the described method, since the obstruction of the insertion tool deleted by the blade root and this is free to move.
  • the method comprises the additional step:
  • Airfoil be applied to a closed coating, which increase the thermal and / or mechanical resistance of the component.
  • the coating only takes place after the cooling air openings have been introduced. This can lead to a local clogging of the cooling air openings. If the axis of the cooling air holes is oriented counter to the coating direction, this risk can be minimized.
  • the cooling air opening is conical. As a result, the metallic layer within the opening does not affect the cooling air flow. Especially at an introduction by laser is a conical design without much effort possible.
  • a turbine blade is advantageously produced by the described method.
  • the object is achieved by the turbine blade comprising an airfoil and a blade root, wherein the airfoil has a cooling air opening, the axis of which is directed to the blade root on the outside of the airfoil.
  • a turbine advantageously comprises such a turbine blade.
  • the advantages achieved by the invention are, in particular, that a particularly high flexibility with respect to the orientation of the axis of the opening is achieved by the introduction of the cooling air openings on the separate airfoil after casting, so that the cooling air holes can be aligned optimized along the streamlines of the hot gas, the cooling efficiency and thus the efficiency of the turbine is increased.
  • the described method can effectively cool even the most complex 3D geometries.
  • FIG 4 a vane with pre-assembly of the blade and blade root introduced cooling holes in plan
  • FIG. 5 shows a guide blade with cooling holes introduced in front of the blade blade and the blade root before assembly
  • FIG. 1 shows a turbine 100, here a gas turbine, in a longitudinal partial section.
  • the gas turbine 100 has inside a rotatably mounted around a rotation axis 102 (axial direction) rotor 103, which is also referred to as a turbine runner.
  • a rotation axis 102 axial direction
  • rotor 103 which is also referred to as a turbine runner.
  • an intake housing 104 a compressor 105
  • a toroidal combustion chamber 110 in particular annular combustion chamber 106
  • burners 107 a turbine 108 and the exhaust housing 109th
  • the annular combustion chamber 106 communicates with an annular hot gas channel 111.
  • turbine stages 112 connected in series form the turbine 108.
  • Each turbine stage 112 is formed from two blade rings.
  • a series 125 formed of rotor blades 120 follows.
  • the vanes 130 are attached to the stator 143, whereas the blades 120 of a row 125 are mounted on the rotor 103 by means of a turbine disk 133.
  • the rotor blades 120 thus form components of the rotor or rotor 103.
  • Coupled to the rotor 103 is a generator or a working machine (not shown).
  • air 105 is sucked in by the compressor 105 through the intake housing 104 and compressed.
  • the compressed air provided at the turbine-side end of the compressor 105 is supplied to the burners 107 where it is mixed with a fuel.
  • the mixture is then burned to form the working fluid 113 in the combustion chamber 110.
  • the working medium 113 flows along the hot gas channel 111 past the guide vanes 130 and the rotor blades 120.
  • the working medium 113 expands in a pulse-transmitting manner so that the rotor blades 120 drive the rotor 103 and drive the machine coupled to it.
  • the components exposed to the hot working medium 113 are subject to thermal loads during operation of the gas turbine 100.
  • the guide vanes 130 and rotor blades 120 of the first turbine stage 112, viewed in the direction of flow of the working medium 113, are subjected to the greatest thermal stress in addition to the heat shield bricks lining the annular combustion chamber 106. In order to withstand the temperatures prevailing there, they are cooled by means of a coolant.
  • the blades 120, 130 may have coatings against corrosion
  • M Fe, Co, Ni, rare earths
  • heat thermal barrier coating, for example Zr0 2 , Y 2 0 4 -Zr0 2 ).
  • FIG 2 a guide blade 130 according to the prior art in plan view and in FIG 3 is shown in partial section.
  • the vane 130 has a vane root 145 facing the inner shell 138 of the turbine 108 and a vane head 147 opposite the vane root 145.
  • the vane head is assigned to the rotor 103. turns and attached to a mounting ring 140 of the stator 143.
  • the vane 130 is hollow. In the interior 131 circulates a cooling medium, typically air.
  • the guide blade 130 has a plurality of cooling air openings 151, in particular on the guide blade blade 149 located between the guide blade root 145 and the guide blade head 147.
  • the cooling air openings 151 are introduced into the cast guide vane 130 in the prior art.
  • the axis 155 of the cooling air opening 151 in the region of the edge 153 is directed onto the guide blade root 145.
  • the guide blade 130 shown in FIGS. 4 and 5 is analogous to FIGS. 2 and 3.
  • the flow of cooling air K is directed along the flow lines of the hot gas H and a much better efficiency of the gas turbine 100 is achieved.
  • cooling air openings 151 is made possible by the manufacturing method, which will be explained below.
  • vane blade 149 and vane foot 145 are cast separately.
  • the critical cooling air openings 151 are introduced in the region of the edge 153 by means of laser or spark erosion.
  • the tool is freely movable.
  • the blade root 145 and blade 149 are connected to the seam 157 shown in FIG 5, z. B. welded.
  • a coating of the guide vane 130, z. B. with a metallic layer In this case, the cooling air openings 151 can become clogged with the coating material. So that there is no impairment of the cooling air flow, the cooling air openings 151 are configured conical.
  • the coating over the cooling air openings 151 can subsequently be removed again by means of laser or spark erosion.
  • the accessibility uncritical cooling air openings can be introduced.
  • a guide blade 130 manufactured in this way increases the efficiency of the gas turbine 100 due to the improved cooling effect.

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Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung einer Turbinenschaufel (130) mit einem Schaufelblatt (149) und einem Schaufelfuß (145) soll dazu dienen, einen höheren Wirkungsgrad einer Turbine zu erzielen. Dazu umfasst das Verfahren die Schritte: a) Herstellen eines Schaufelblatts (149) und eines Schaufelfußes (145) als separate Bauteile, b) Einbringen einer Kühlluftöffnung (151) in das Schaufelblatt (149), und c) Zusammenfügen von Schaufelblatt (149) und Schaufelfuß (145) nach Schritt b).

Description

Beschreibung
VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER LEITSCHAUFEL SOWIE LEITSCHAUFEL Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Turbinenschaufel mit einem Schaufelblatt und einem Schaufel - fuß. Sie betrifft weiter eine derartige Turbinenschaufel.
Eine Turbine ist eine Strömungsmaschine, welche die innere Energie (Enthalpie) eines strömenden Fluids (Flüssigkeit oder Gas) in Rotationsenergie und letztlich in mechanische Antriebsenergie umwandelt. Dem Fluidstrom wird durch die möglichst wirbelfreie laminare Umströmung der Turbinenschaufeln ein Teil seiner inneren Energie entzogen, der auf die Lauf- schaufeln der Turbine übergeht. Über diese wird dann die Turbinenwelle in Drehung versetzt, die nutzbare Leistung wird an eine angekuppelte Arbeitsmaschine, wie beispielsweise an einen Generator, abgegeben. Laufschaufeln und Welle sind Teile des beweglichen Rotors oder Läufers der Turbine, der inner- halb eines Gehäuses angeordnet ist.
In der Regel sind mehrere Schaufeln auf der Achse montiert. In einer Ebene montierte Laufschaufeln bilden jeweils ein Schaufelrad oder Laufrad. Die Schaufeln sind leicht gekrümmt profiliert, ähnlich einer Flugzeugtragfläche. Vor jedem Laufrad befindet sich üblicherweise ein Leitrad. Diese Leitschaufeln ragen vom Gehäuse in das strömende Medium hinein und versetzen es in einen Drall. Der im Leitrad erzeugte Drall (kinetische Energie) wird im darauffolgenden Laufrad genutzt, um die Welle, auf der die Laufradschaufeln montiert sind, in Rotation zu versetzen.
Leitrad und Laufrad zusammen bezeichnet man als Stufe. Oft sind mehrere solcher Stufen hintereinandergeschaltet. Da das Leitrad stillsteht, können seine Leitschaufeln sowohl am Gehäuseinneren als auch am Gehäuseäußeren befestigt sein, und somit für die Welle des Laufrads ein Lager bieten. Sowohl Leitschaufeln als auch Laufschaufeln der Turbine umfassen neben dem aerodynamisch wirksamen eigentlichen Schaufelblatt üblicherweise einen Schaufelfuß, der auch als Plattform bezeichnet wird, gegenüber dem Schaufelblatt verbreitert ist und Befestigungsvorrichtungen zur Fixierung der jeweiligen Schaufel beispielsweise am Rotor oder am Gehäuse aufweist. Schaufelfuß und Schaufelblatt werden üblicherweise im Herstellungsprozess am Stück gemeinsam gegossen und anschließend metallisch beschichtet.
Zur Kühlung der heißgasbeaufschlagten Bauteile einer Turbine, insbesondere einer Gasturbine, wird unter anderem die Filmkühlung eingesetzt. Dies gilt auch für die Turbinenschaufeln. Dabei wird durch zylindrische oder diffusorartige Kühlluft- Öffnungen das Kühlmedium - typischerweise Luft - auf die zu kühlende Oberfläche geleitet, um einen schützenden Kühlfilm zu bilden. Den optimalen Kühlwirkungsgrad erhält man, indem man die Kühlluftöffnungen gegenüber der Oberfläche abhängig von den lokalen Strömungsverhältnissen entlang der Strom- linien neigt.
Im Herstellungsprozess werden die Kühlluftbohrungen überwiegend durch Laser oder Erodierverfahren eingebracht. Bei Tur- binenleitschaufein ist im Bereich des Überganges des Schau- felblatts zur Plattform aufgrund der dort entstehenden konkaven Kante die Zugängigkeit des Laser- bzw. Erodierwerkzeuges stark eingeschränkt. Dreidimensional geformte Schaufelblätter mit einem Winkel zwischen Druckseite des Schaufelblatts und Plattform kleiner als 90° sowie durch Sekundär- Strömungseffekte beeinflusste Stromlinien machen das Einbringen optimal ausgerichteter Kühlluftbohrungen unmöglich.
Da das Einbringen optimal ausgerichteter Bohrungen mit maximalem Kühlwirkungsgrad bislang nicht möglich war, musste die schlechtere Kühlwirkung durch eine erhöhte Anzahl von nicht optimalen Bohrungen kompensiert werden. Dadurch wurde der Kühlluftverbrauch erhöht und der aerodynamische Wirkungsgrad der Schaufelreihe reduziert. Beides führt zu einer Verschlechterung des Turbinenwirkungsgrades.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Her- Stellung einer Turbinenschaufel sowie eine Turbinenschaufel aufzuzeigen, mit dem ein höherer Wirkungsgrad einer Turbine erzielt werden kann.
Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß ge- löst, indem das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Herstellen eines Schaufelblatts und eines Schaufelfußes als separate Bauteile,
b) Einbringen zumindest einer Kühlluftöffnung in das Schaufelblatt oder in den Schaufelfuß oder
das Einbringen von zumindest zwei Öffnung, von denen jeweils zumindest eine in dem Schaufelfuß und in dem Schaufelblatt angeordnet ist, und
c) Zusammenfügen von Schaufelblatt und Schaufelfuß nach
Schritt b) .
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass Verbesserung des Wirkungsgrades der Turbine dadurch erreicht werden könnte, dass die Kühlluftbohrungen gerade im Bereich des Überganges von Schaufelblatt zu Plattform hinsichtlich der Stromlinien des umfließenden Mediums optimiert eingebracht werden könnten. Dies ist jedoch nur möglich, wenn die entsprechenden Werkzeuge zur Einbringung der Öffnungen eine ausreichende Bewegungsfreiheit haben. Dies ist erreichbar, wenn Plattform bzw. Schaufelfuß und Schaufelblatt als getrennte Bauteile hergestellt und erst zusammengefügt werden, wenn die Öffnungen eingebracht sind. Somit können die Öffnungen ohne Behinderung durch den Schaufelfuß in das Schaufelblatt oder die Öffnung ohne Behinderung durch das Schaufelblatt in den Schaufelfuß jeweils in beliebiger stromlinienoptimierter An- Ordnung eingebracht werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung erfolgt das Herstellen von Schaufelfuß und/oder Schaufelblatt durch Gießen. Hierdurch wird eine Herstellung der Bauteile in exakter Form mit geringer Fehlertoleranz gewährleistet.
Das Einbringen der Kühlluftöffnungen erfolgt vorteilhafter- weise durch Laser und/oder mittels Funkenerodieren. Dadurch kann sowohl die Achse der Öffnungen als auch deren Form besonders einfach kontrolliert werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist die Achse der Kühlluftöff- nung an der Außenseite des Schaufelblatts auf den Schaufelfuß bzw. die Achse der Kühlluftöffnung an der Außenseite des Schaufelfußes auf das Schaufelblatt gerichtet. Derartige Öffnungen sind gerade im Bereich der konkaven Kante zwischen Schaufelblatt und Plattform notwendig, um eine optimale Aus- richtung des Kühlluftstromes entlang der Heißgasstromlinien zu gewährleisten. Gleichzeitig sind sie mit dem beschriebenen Verfahren besonders einfach herzustellen, da die Behinderung des Einbringwerkzeuges durch den Schaufelfuß entfällt und dieses frei beweglich ist.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung umfasst das Verfahren den zusätzlichen Schritt:
d) Beschichten eines Bereiches von Schaufelfuß und Schaufelblatt mit einer Beschichtung.
Dadurch kann nach dem Zusammenfügen von Schaufelfuß und
Schaufelblatt eine geschlossene Beschichtung aufgebracht werden, die die thermische und/oder mechanische Widerstandsfähigkeit des Bauteils erhöhen. Hierbei kann es problematisch sein, dass im beschriebenen Verfahren die Beschichtung erst erfolgt, nachdem die Kühlluftöffnungen eingebracht worden sind. Hier kann es zu einem lokalen Zusetzen der Kühlluftöffnungen kommen. Wird die Achse der Kühlluftbohrungen entgegen der Beschichtungsrichtung ori- entiert, lässt sich diese Gefahr minimieren. Vorteilhafterweise wird die Kühlluftöffnung jedoch konisch ausgestaltet. Dadurch wirkt sich die metallische Schicht innerhalb der Öffnung nicht auf den Kühlluftdurchfluss aus. Insbesondere bei einer Einbringung mittels Laser ist eine konische Ausgestaltung ohne größeren Aufwand möglich.
In alternativer oder zusätzlicher Ausgestaltung des Verfah- rens umfasst es den zusätzlichen Schritt:
e) Entfernen der Beschichtung über der Kühlluftöffnung durch Laser und/oder mittels Funkenerodieren.
Da hier lediglich eine oberflächliche Entfernung und keine tiefe Bohrung mehr vorgenommen wird, ist keine so große Be- weglichkeit des Werkzeugs erforderlich, so dass die Entfernung auch nach Zusammenbau und Beschichten des Bauteils möglich ist. Dazu ist lediglich die Kenntnis der genauen Position der Öffnung notwendig. Eine Turbinenschaufel wird vorteilhafterweise mit dem beschriebenen Verfahren hergestellt.
Bezüglich der Turbinenschaufel wird die Aufgabe gelöst, indem die Turbinenschaufel ein Schaufelblatt und einen Schaufelfuß umfasst, wobei das Schaufelblatt eine Kühlluftöffnung aufweist, deren Achse an der Außenseite des Schaufelblatts auf den Schaufelfuß gerichtet ist.
Eine Turbine umfasst vorteilhafterweise eine derartige Turbi- nenschaufel .
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die Einbringung der Kühlluftöffnungen am separaten Schaufelblatt nach dem Gießen eine besonders hohe Flexibilität hinsichtlich der Ausrichtung der Achse der Öffnung erreicht wird, so dass die Kühlluftbohrungen entlang der Stromlinien des Heißgases optimiert ausgerichtet werden können, der Kühlwirkungsgrad und somit auch der Wirkungsgrad der Turbine erhöht wird. Durch das beschriebene Verfahren lassen sich auch komplexeste 3D-Geometrien effektiv kühlen.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen: FIG 1 eine Gasturbine im Längsteilschnitt,
FIG 2 eine Leitschaufel nach dem Stand der Technik in
Aufsicht,
FIG 3 eine Leitschaufel nach dem Stand der Technik im
Schnitt , FIG 4 eine Leitschaufel mit vor Zusammenbau von Schaufelblatt und Schaufelfuß eingebrachten Kühllöchern in Aufsicht, und
FIG 5 eine Leitschaufei mit vor Zusammenbau von Schaufel - blatt und Schaufelfuß eingebrachten Kühllöchern im
Schnitt .
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die FIG 1 zeigt eine Turbine 100, hier eine Gasturbine, in einem Längsteilschnitt. Die Gasturbine 100 weist im Inneren einen um eine Rotationsachse 102 (Axialrichtung) drehgelagerten Rotor 103 auf, der auch als Turbinenläufer bezeichnet wird. Entlang des Rotors 103 folgen aufeinander ein Ansauggehäuse 104, ein Verdichter 105, eine torusartige Brennkammer 110, insbesondere Ringbrennkammer 106, mit mehreren koaxial angeordneten Brennern 107, eine Turbine 108 und das Abgas- gehäuse 109.
Die Ringbrennkammer 106 kommuniziert mit einem ringförmigen Heißgaskanal 111. Dort bilden beispielsweise vier hintereinander geschaltete Turbinenstufen 112 die Turbine 108. Jede Turbinenstufe 112 ist aus zwei Schaufelringen gebildet. In Strömungsrichtung eines Arbeitsmediums 113 gesehen folgt im Heißgaskanal 111 einer Leitschaufelreihe 115 eine aus Laufschaufeln 120 gebildete Reihe 125. Die Leitschaufeln 130 sind dabei am Stator 143 befestigt, wohingegen die Laufschaufeln 120 einer Reihe 125 mittels einer Turbinenscheibe 133 am Rotor 103 angebracht sind. Die Lauf- schaufeln 120 bilden somit Bestandteile des Rotors oder Läu- fers 103. An dem Rotor 103 angekoppelt ist ein Generator oder eine Arbeitsmaschine (nicht dargestellt) .
Während des Betriebes der Gasturbine 100 wird vom Verdichter 105 durch das Ansauggehäuse 104 Luft 135 angesaugt und ver- dichtet. Die am turbinenseitigen Ende des Verdichters 105 bereitgestellte verdichtete Luft wird zu den Brennern 107 geführt und dort mit einem Brennmittel vermischt. Das Gemisch wird dann unter Bildung des Arbeitsmediums 113 in der Brennkammer 110 verbrannt. Von dort aus strömt das Arbeitsmedium 113 entlang des Heißgaskanals 111 vorbei an den Leitschaufeln 130 und den Laufschaufeln 120. An den Laufschaufeln 120 entspannt sich das Arbeitsmedium 113 impulsübertragend, so dass die Laufschaufeln 120 den Rotor 103 antreiben und dieser die an ihn angekoppelte Arbeitsmaschine.
Die dem heißen Arbeitsmedium 113 ausgesetzten Bauteile unterliegen während des Betriebes der Gasturbine 100 thermischen Belastungen. Die Leitschaufeln 130 und Laufschaufeln 120 der in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums 113 gesehen ersten Turbinenstufe 112 werden neben den die Ringbrennkammer 106 auskleidenden Hitzeschildsteinen am meisten thermisch belastet. Um den dort herrschenden Temperaturen standzuhalten, werden diese mittels eines Kühlmittels gekühlt. Ebenso können die Schaufeln 120, 130 Beschichtungen gegen Korrosion
(MCrAlX; M = Fe, Co, Ni , Seltene Erden) und Wärme (Wärmedämmschicht, beispielsweise Zr02, Y204-Zr02) aufweisen.
In FIG 2 ist eine Leitschaufel 130 gemäß dem Stand der Technik in Aufsicht und in FIG 3 im Teilschnitt dargestellt. Mit Bezug zu FIG 1 weist die Leitschaufel 130 einen dem Innengehäuse 138 der Turbine 108 zugewandten Leitschaufelfuß 145 und einen dem Leitschaufelfuß 145 gegenüberliegenden Leitschaufelkopf 147 auf. Der Leitschaufelkopf ist dem Rotor 103 zuge- wandt und an einem Befestigungsring 140 des Stators 143 befestigt. Die Leitschaufel 130 ist hohl ausgestaltet. Im Innenraum 131 zirkuliert ein Kühlmedium, typischerweise Luft. Die Leitschaufel 130 weist insbesondere an dem zwischen Leitschaufelfuß 145 und Leitschaufelkopf 147 liegenden Leitschaufelblatt 149 eine Vielzahl von Kühlluftöffnungen 151 auf. Die Kühlluftöffnungen 151 werden im Stand der Technik in die am Stück gegossene Leitschaufel 130 eingebracht. Insbesondere im Bereich des Übergangs zwischen Leitschaufelfuß 145 und Leitschaufelblatt 149, wo eine konkave Kante 153 entsteht, ist hierbei jedoch die Flexibilität des Werkzeugs zum Einbringen der Kühlluftöffnungen 151 eingeschränkt. So konnten bislang nur Kühlluftöffnungen 151 eingebracht werden, deren Achse 155 nicht auf den Leitschaufelfuß 145 gerichtet ist. In den FIG 2 und 3 zeigen Pfeile die Strömungsrichtung von Kühlluft K und Heißgas H. Wie FIG 3 deutlich zeigt, sind die Strömungsrichtungen teilweise entgegengesetzt, so dass keine optimale Kühlung gewährleistet ist und der Kühlluftverbrauch erhöht ist.
Eine erhebliche Verbesserung bietet hier die in FIG 4 und 5 analog zu FIG 2 bzw. 3 gezeigte Leitschaufel 130. Hier ist die Achse 155 der Kühlluftöffnung 151 im Bereich der Kante 153 auf den Leitschaufelfuß 145 gerichtet. Dadurch ist der Strom der Kühlluft K entlang der Stromlinien des Heißgases H gerichtet und es wird ein wesentlich besserer Wirkungsgrad der Gasturbine 100 erreicht.
Ermöglicht wird diese Anordnung der Kühlluftöffnungen 151 durch das Herstellungsverfahren, das im Folgenden erläutert wird. Zunächst werden Leitschaufelblatt 149 und Leitschaufel - fuß 145 getrennt gegossen. Dann werden die kritischen Kühl- luftöffnungen 151 im Bereich der Kante 153 mittels Laser oder Funkenerodieren eingebracht. Das Werkzeug ist dabei frei be- weglich. Anschließend werden Schaufelfuß 145 und Schaufelblatt 149 an der in FIG 5 gezeigten Naht 157 verbunden, z. B. verschweißt . Anschließend erfolgt eine Beschichtung der Leitschaufel 130, z. B. mit einer metallischen Schicht. Dabei können sich die Kühlluftöffnungen 151 mit dem Beschichtungsmaterial zusetzen. Damit hier keine Beeinträchtigung des Kühlluftflusses ent- steht, sind die Kühlluftöffnungen 151 konisch ausgestaltet. Alternativ oder zusätzlich kann die Beschichtung über den Kühlluftöffnungen 151 anschließend mittels Laser oder Funkenerodieren wieder entfernt werden. Gleichzeitig können weitere, hinsichtlich der Erreichbarkeit unkritische Kühlluft- Öffnungen eingebracht werden.
Eine derart gefertigte Leitschaufel 130 erhöht den Wirkungsgrad der Gasturbine 100 aufgrund der verbesserten Kühlwirkung .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Turbinenschaufel (130) mit einem Schaufelblatt (149) und einem Schaufelfuß (145) mit den Schritten:
a) Herstellen eines Schaufelblatts (149) und eines Schaufelfußes (145) als separate Bauteile,
b) Einbringen zumindest einer Kühlluftöffnung (151) in das Schaufelblatt (149) und/oder in den Schaufelfuß (145) , und c) Zusammenfügen von Schaufelblatt (149) und Schaufelfuß (145) nach Schritt b) .
2. Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem das Herstellen der separaten Bauteile (145, 149) gemäß Schritt a) durch Gießen erfolgt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem das Einbringen von der zumindest einen Kühlluftöff- nung gemäß Schritt b) durch Laser und/oder mittels Funkenerodieren erfolgt .
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Achse (155) der Kühlluftöffnung (151) an der Außenseite des Schaufelblatts (149) auf den Schaufelfuß (145) bzw. umgekehrt gerichtet ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit dem zusätzlichen Schritt:
d) Beschichten eines Bereiches von Schaufelfuß (145) und Schaufelblatt (149) mit einer Beschichtung .
6. Verfahren nach Anspruch 5,
bei dem die Kühlluftöffnung (151) konisch ausgestaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6 mit dem zusätzlichen Schritt :
e) Entfernen der Beschichtung über der Kühlluftöffnung (151) durch Laser und/oder mittels Funkenerodieren.
Turbinenschaufel (130) ,
hergestellt mit dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche .
Turbinenschaufel (130) mit einem Schaufelblatt (149) und einem Schaufelfuß (145) , bei der das Schaufelblatt (149) eine Kühlluftöffnung (151) aufweist, deren Achse (155) an der Außenseite des Schaufelblatts (149) auf den Schaufelfuß (145) gerichtet ist.
10. Turbine (100) mit einer Turbinenschaufel (130) nach Anspruch 8 oder 9.
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