WO2015158514A1 - Turbine blade and turbine - Google Patents

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WO2015158514A1
WO2015158514A1 PCT/EP2015/056399 EP2015056399W WO2015158514A1 WO 2015158514 A1 WO2015158514 A1 WO 2015158514A1 EP 2015056399 W EP2015056399 W EP 2015056399W WO 2015158514 A1 WO2015158514 A1 WO 2015158514A1
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rib
turbine blade
turbine
height
fin
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Application number
PCT/EP2015/056399
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Fathi Ahmad
Björn Buchholz
Daniela Koch
Marco Schüler
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/187—Convection cooling
    • F01D5/188—Convection cooling with an insert in the blade cavity to guide the cooling fluid, e.g. forming a separation wall
    • 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
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/70—Shape
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/94—Functionality given by mechanical stress related aspects such as low cycle fatigue [LCF] of high cycle fatigue [HCF]
    • F05D2260/941—Functionality given by mechanical stress related aspects such as low cycle fatigue [LCF] of high cycle fatigue [HCF] particularly aimed at mechanical or thermal stress reduction

Definitions

  • the invention relates to a turbine blade with a turbine blade ⁇ nenschaufelblatt, in which a cavity is formed, which is divided by a rib member whose Rip ⁇ pen altar extends from a front side wall of the turbine blade to a rear side wall of the turbine blade.
  • the invention further relates to a turbine insbeson ⁇ particular a gas turbine, with at least one turbine stage comprehensively a plurality of turbine blades.
  • a turbine blade for a flow rotary machine with a cavity ausbil ⁇ forming airfoil in which the pressure side wall and the suction side wall are interconnected by an intermediate wall, wherein the intermediate wall in a Anschlußbe ⁇ rich to the pressure and / or suction side wall at least from section ⁇ has a perforation in order to increase the elasticity of the intermediate wall in the connection area.
  • the partition may be cumulatively U-shaped to enhance the effect.
  • a blade for gas turbine engines which has a hollow blade ⁇ body, are within which inserts removably inserted to go ⁇ visually divide the cavity of the blade body a more effective cooling.
  • One of the insert parts has a curved plate which extends between a front side and a rear side of the blade body ⁇ . By means of this curved plate, the blade interior is divided into a front and a rear blade part.
  • EP 1 944 467 A2 shows a turbine guide vane of a gas turbine engine.
  • the turbine vane has a flow profile which forms a front hollow space and a front edge cavity, wherein the front cavity and the front edge cavity are separated by a rib.
  • a plurality of openings is provided, through which cooling air from the front cavity to the front edge Cavity can flow to cool the turbine blade advantageously ⁇ .
  • EP 1 630 353 A2 teaches an internally cooled gas turbine blade with a supporting profile wing.
  • the Tragpro ⁇ fil wing consists of an outer wall, which forms pressure and suction surfaces, wherein the outer wall is supported by an inner ⁇ structure, and wherein parts of the inner structure partially carry a constricted cross-section, in order to heat input into the inner structure to reduce .
  • the object of the invention to further develop generic turbine shop ⁇ feln such that at least the above-mentioned disadvantages overcome and critical stress states can be avoided even better.
  • the object of the invention is achieved by a turbine blade with a turbine blade, in which a cavity is formed, which is divided by a rib member whose rib height extends from a front wall of the turbine blade to a rear wall of the Turbi ⁇ nenschaufelblatts, wherein the rib cross section of the rib member so is configured such that the Rippenele- ment at least partly bogenför ⁇ mig is configured in the direction of the rib height, so that the induced thermal differentiation ⁇ zen between the front and rear side wall within the fin member voltages by means of an improved deformability of the fin member are kompensier- bar, wherein the rib member has a cross-sectional weakening in the direction of the fin height, which increases in the direction of the central longitudinal axis of the turbine blade, in order to increase the deformation and / or bending capacity of the rib member.
  • this rib element can deform significantly better than previously, so that in particular thermally conditional stresses in the turbine blade can be much better absorbed by the front ⁇ lying rib element, whereby in particular the front and rear side wall of the turbine blade are less loaded by an inherent stiffness of the rib member.
  • the rib member has a ge ⁇ ringere rigidity and better in reverse suspension ⁇ properties.
  • an improved deformability can be achieved in a structurally simple manner if the rib element has a rib cross section which is different from a substantially rectangular rib cross section.
  • the deformation and / or bending ability is significantly improved, since the rib member in the direction of the rib height has a cross-sectional weakening, which increases in the direction of the central longitudinal axis of the turbine blade. Also thereby the deformation and / or Bie ⁇ ge réelle of particular continuously curved fin member can be increased.
  • the inventive turbine blade is preferably a turbine blade of a gas turbine and spe ⁇ essential a hot gas turbine, since this effect turbine acting ⁇ feln are thermally most heavily loaded, so that this turbine blades may just be developed particularly advantageously by the invention.
  • the rib cross-section of the ⁇ art is configured such that the rib member has transversely to its longitudinal extent an improved bendability is.
  • the drawbacks described at the outset can be overcome in a structurally simple manner.
  • the rib element is designed in the direction of the fin height at least partially arcuately from ⁇ is.
  • An arcuately shaped rib element arranged between the front and rear side wall can deform much better and / or bend much laterally with respect to its rib height radially laterally than a substantially rectangular-shaped rib element can do. Especially as a result, the bending ability of the fin element can be increased.
  • the rib element has the smallest rib thickness in the center in relation to the rib height, the rib element can be designed with particularly good flexural elastic properties, in short flexural elasticity.
  • an associated center width of the rib element is at least only half as strong as the transition region.
  • a sufficiently rigid, yet resilient ribs well ⁇ element can be provided when the rib member is configured curved over the entire rib height.
  • the rib element is continuously curved from the pre ⁇ side wall to the rear side wall or bow ⁇ shaped.
  • the arcuate rib element in this case preferably has a continuous curvature. That is, the present Rippenele ⁇ ment is from the front wall to the rear wall be ⁇ vorzugt continuously curved.
  • the rib element has a concavely configured L Lucasssei ⁇ ten Design on, it can deform substantially more favorable with respect to a substantially rectangular-shaped fin member or deflect in a defined direction.
  • This concave longitudinal side surface extends in the longitudinal direction of the rib ⁇ element and is clamped between the front and rear side wall.
  • this concave longitudinal side surface of the rear, tapered turbine blade edge edge is ⁇ supplied.
  • the fin element can be targeted to deform on a front turbine blade edge.
  • the rib element has a convexly configured longitudinal side surface.
  • the rib ⁇ element can - with sufficient strength - deformed even better or bend in a defined direction when the concave longitudinal side surface opposite longitudinal side surface is convex.
  • This convex longitudinal side surface is preferably facing the front turbine blade edge.
  • a clearly defined bending direction can be specified. It is advantageous if that the rib element has in direction of rib height a variable rib cross-section ⁇ .
  • this variable rib cross section it is possible in a structurally particularly simple way to impart to the present ribbed element a further improved deformability and / or bending capacity.
  • Conventional fin elements of known turbine blades have a substantially rectangular cross-section, whereby these conventional rib elements inherent only significantly lower deformation and / or bending capacity.
  • the rib element is designed to be waisted in the direction of the rib height.
  • this area ⁇ can be interpreted less stiff.
  • a cross-sectional weakening of the rib member can be realized structurally easier.
  • the present rib element can be arranged almost arbitrarily aligned within the cavity of the turbine blade ⁇ blade. However, a particularly good stress reduction can be achieved on the turbine blade, when the fin element is aligned in the longitudinal extent of the turbine blade.
  • the object of the invention is also achieved by a turbine, in particular ⁇ sondere a gas turbine, with at least one turbine stage comprising a plurality of turbine blades, wherein the at least one turbine stage turbine blades comprises according to any of the preceding features.
  • a turbine equipped with the turbine blades according to the invention can be operated with less maintenance. Furthermore, this increases the runtime of the turbine, since the material of the present turbine blades is less heavily loaded.
  • the rib is made with the turbine blade sheet monolith.
  • the turbine blade is one in which at least the turbine blade ⁇ and its inner rib arranged in the casting method has been produced.
  • Figure 1 schematically illustrates a cross-sectional view of a Turbi ⁇ nenschaufelblatts a turbine blade of a hot gas turbine; and
  • FIG. 2 schematically shows a partially sectioned plan view of the turbine blade blade from FIG. 1.
  • the turbine blade 1 of a hot gas turbine 2 shown in FIGS. 1 and 2 has a turbine blade 3 with a hollow profile 4.
  • the hollow section 4 in this case encloses a cavity 5 of the turbine blade 1 essentially constituted by a front side wall 6 of the turbine blade 3 as well as by a rear wall 7 of the turbine blade 3.
  • the front side wall 6 in this case forms the pressure side 8 and the rear side wall 7, accordingly, the suction side 9 of the turbine blade 1 ,
  • the pressure side 8 and thus the front side wall 6 is thermally more stressed than the suction side 9 and thus as the rear side wall 7.
  • a rib member 15 Within the cavity 5 is located to stabilize the hollow section 4 of the preferably cast Turbinenschau ⁇ fel one hand, and for dividing the hollow profile walls 4 ⁇ hand, a rib member 15, so that the cavity is divided into the 5 ⁇ sem embodiment into two main cooling channels. 16 and 17
  • the fin member 15 a extends inside the hollow profile 4 with its rib length 18 in the longitudinal direction 19 of the turbine blade 3 of a portion 20 of a non-ge here ⁇ showed turbine blade up to an end portion 21 here also not shown turbine blade tip.
  • the rib member 15 is further arranged diametrically within the hollow profile 4, so that the ripple member 15 ver ⁇ beyond running from a turbine blade leading edge 22 to a rear turbine blade trailing edge 23 ver ( Figure 2).
  • the cogging element 15 further extends with its rib height 25 between the front wall 6 and the rear ⁇ side wall 7, wherein the rib member 15 passes into a first transition area 26 in the front wall 6 and in a second transition region 27 in the rear side wall. 7
  • the rib element 15 has these
  • Transition regions 26 and 27 has a greater width 28 than the central width 29 in the middle 30 and at the height of the central longitudinal ⁇ axis 31 of the ripple element 15.
  • the Rip ⁇ penelement 15 is designed thinner in the middle 30 than at its transition regions 26 and 27.
  • the ripple element 15 has the lowest rib thickness there, which is equal to the center width 29.
  • the rib element 15 has a variable rib cross section 35 in the direction 32 of the rib height 25.
  • the rib element 15 or the rib cross-section 35 of the rib element 15 alone is designed in such a way that it has, in particular, an improved deformability than has hitherto been the case with conventional rectangular-shaped rib cross-sections.
  • the conventional rectangularly configured rib cross-section is at least partially shown as a dot-dash line.
  • the fin member 15 and the rib cross is ⁇ section 35 of the fin member 15 is now in such a way that the are compensated by thermal differences between the front and rear side wall 6, 7 caused within the fin member 15 voltages by means of this improved deformability of the fin member 15th
  • the rib member 15 is designed arcuate in this embodiment, so that the rib member 15 inherent here ⁇ by improved suspension properties.
  • the rib member 15 or the cross-ribs is ⁇ section 35 configured such that the fin member 15 has transversely to its longitudinal extent 36, that is transverse to its length ribs 18 provide an improved bendability.
  • the rib member 15 may flex laterally in the direction 37 toward the turbine bucket blade leading edge 22 when forces acting on the rib member 15 in the direction 32 of the rib height 25.
  • the rib element 15 or its rib cross-section 35 is configured in such a way that the rib element 15 can deflect in the transverse direction 37 by compressive forces acting in the direction 32 of the rib height 25 in order to avoid stress peaks within the turbine blade 1 caused thereby.
  • a conventional rectangular designed rib element (see dash-dotted line), however, would only compressed, which would have adverse voltage increases not only in the rechtecki ⁇ gene rib element itself but also in the front and rear walls 6 and 7.
  • the rib element 15 is arranged in such a curved manner between the front side wall 6 and the rear side wall 7 that a concave longitudinal side surface 38 of the turbine blade edge trailing edge 23 faces.
  • This concave longitudinal surface side 38 is configured continuously curved from the front side wall 6 to the rear side wall 7.
  • a convexly shaped longitudinal surface side 39 of the rib element 15 faces the turbine blade leaf leading edge 22. This assists that the rib element 15 can always bend only in the direction of the turbine blade leaf leading edge 22 when acting in the direction 32 of the rib height 25 forces on the rib member 15.

Abstract

The invention relates to a turbine blade (1) with a turbine blade airfoil (3) in which a cavity (5) is formed that is divided by a rib element (15), the height (25) of said rib element extending from a front wall (6) of the turbine blade airfoil to a rear wall (7) of the turbine blade airfoil (3). The cross-section (35) of the rib element (15) is designed such that the rib element (15) is at least partly arc-shaped in the direction (32) of the height (25) of the rib in such a manner that stresses caused by thermal differences between the front and rear wall (6, 7) within the rib element (15) can be compensated by an improved deformation capacity of the rib element (15). The rib element (15) has a cross-sectional weakening in the direction (32) of the height (25) of the rib, said weakening increasing in the direction of the central longitudinal axis (31) of the turbine blade airfoil (3) in order to increase the deformation capability and/or flexibility of the rib element.

Description

Beschreibung description
Turbinenschaufel und Turbine Turbine blade and turbine
Die Erfindung betrifft eine Turbinenschaufel mit einem Turbi¬ nenschaufelblatt, in welchem ein Hohlraum ausgebildet ist, welcher von einem Rippenelement unterteilt ist, dessen Rip¬ penhöhe sich von einer Vorderseitenwand des Turbinenschaufel- blatts zu einer Hinterseitenwand des Turbinenschaufelblatts erstreckt . The invention relates to a turbine blade with a turbine blade ¬ nenschaufelblatt, in which a cavity is formed, which is divided by a rib member whose Rip ¬ penhöhe extends from a front side wall of the turbine blade to a rear side wall of the turbine blade.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Turbine, insbeson¬ dere eine Gasturbine, mit wenigstens einer Turbinenstufe um- fassend eine Vielzahl an Turbinenschaufeln. The invention further relates to a turbine insbeson ¬ particular a gas turbine, with at least one turbine stage comprehensively a plurality of turbine blades.
Gattungsgemäße Turbinenschaufeln sowie Turbinen und Gasturbi¬ nen sind aus dem Stand der Technik bereits gut bekannt. Oft¬ mals ist eine diesbezügliche Turbinenschaufel mit einem innengekühlten Turbinenschaufelblatt ausgerüstet, um selbst hohen in der Turbine, insbesondere in einer Heißgasturbine, vorherrschenden Temperaturen thermisch und mechanisch standhalten zu können. Hierzu besitzt ein derartiges innengekühltes Turbinenschaufelblatt einen Hohlraum, durch welchen ein Kühlmedium durchgeleitet werden kann. In diesem Hohlraum ist unter anderem auch aus Stabilitätsgründen oftmals noch zusätzlich ein Rippenelement oder eine Vielzahl an Rippenele¬ menten angeordnet. Mit diesem Rippenelement bzw. diesen Rip¬ penelementen kann der Hohlraum darüber hinaus auch in ver- schiedene Kühlkanäle unterteilt werden. Gerade in Heißgastur¬ binen sind die Turbinenschaufeln oftmals thermisch und mechanisch höher belastet. Insbesondere wenn die Vorderflächen- seite des Turbinenschaufelblatts, also die Druckflächenseite des Turbinenschaufelblatts, und die Hinterflächenseite des Turbinenschaufelblatts, also die Saugflächenseite des Turbi¬ nenschaufelblatts, thermisch weniger gut ausbalanciert sind, können diese im Bereich eines diesbezüglichen das Turbinenschaufelblatt aussteifenden Rippenelements mit thermisch be- dingten Spannungen ungünstig beaufschlagt werden. Hierdurch können sich an dem Turbinenschaufelblatt kritische Spannungs- zustände einstellen, wodurch die Turbinenschaufel insgesamt nachteiligen Belastungszuständen ausgesetzt ist. Generic turbine blades and turbines and Gasturbi ¬ nen are already well known in the prior art. Often times ¬ a related turbine blade having an internally cooled turbine blade is provided to even high in the turbine, particularly in a hot gas turbine to be able to withstand the prevailing temperatures thermally and mechanically. For this purpose, such an internally cooled turbine blade has a cavity through which a cooling medium can be passed. In this cavity a rib element or a plurality of Rippenele ¬ elements is, inter alia, for reasons of stability often additionally arranged. This rib element or these Rip ¬ group elements, the cavity can be further subdivided also into different cooling channels. Especially in hot gas turbines ¬ the turbine blades are often thermally and mechanically loaded higher. Especially if the front surface side of the turbine blade, so the pressure surface of the turbine blade and the rear surface of the turbine blade, so the Saugflächenseite of Turbi ¬ nenschaufelblatts are thermally less well balanced, they can in the area of the relevant turbine blade stiffening ribs element to thermal stresses tingten voltages are applied unfavorably. As a result, critical stress states can be set on the turbine blade, as a result of which the turbine blade is exposed to adverse load conditions as a whole.
Aus der WO 2003/139926 AI ist eine Turbinenschaufel für eine Strömungsrotationsmaschine mit einem einen Hohlraum ausbil¬ denden Schaufelblatt bekannt, bei welchem die Druckseitenwand und die Saugseitenwand durch eine Zwischenwand miteinander verbunden sind, wobei die Zwischenwand in einem Anschlussbe¬ reich an die Druck- und/oder Saugseitenwand wenigstens ab¬ schnittsweise eine Perforierung aufweist, um die Elastizität der Zwischenwand in dem Anschlussbereich zu erhöhen. Hierdurch kann der Gefahr von kritischen Spannungszuständen be- reits gut entgegen gewirkt werden. Die Zwischenwand kann kumulativ u-förmig ausgebildet sein, um den Effekt zu verstärken . From WO 2003/139926 AI a turbine blade for a flow rotary machine with a cavity ausbil ¬ forming airfoil is known in which the pressure side wall and the suction side wall are interconnected by an intermediate wall, wherein the intermediate wall in a Anschlußbe ¬ rich to the pressure and / or suction side wall at least from section ¬ has a perforation in order to increase the elasticity of the intermediate wall in the connection area. As a result, the danger of critical stress states can already be counteracted well. The partition may be cumulatively U-shaped to enhance the effect.
In der US 4,257,734 A ist darüber hinaus eine Schaufel für Gasturbinentriebwerke offenbart, die einen hohlen Schaufel¬ körper besitzt, innerhalb welchem Einsatzteile herausnehmbar eingesetzt sind, um den Hohlraum des Schaufelkörpers hin¬ sichtlich einer effektiveren Kühlung zu unterteilen. Eines der Einsatzteile weist eine gebogene Platte auf, welche sich zwischen einer Vorderseite und einer Rückseite des Schaufel¬ körpers erstreckt. Mittels dieser gebogenen Platte wird das Schaufelinnere in einen vorderen und einen hinteren Schaufelteil unterteilt. Ferner ist in der EP 1 944 467 A2 eine Turbinenleitschaufel einer Gasturbinenmaschine gezeigt. Die Turbinenleitschaufel weist ein Strömungsprofil auf, welches einen vorderen Hohl¬ raum und einen Vorderrand-Hohlraum bildet, wobei der vordere Hohlraum und der Vorderrand-Hohlraum durch eine Rippe ge- trennt sind. In dem dünnsten Querschnittsbereich der Rippe ist eine Vielzahl an Öffnungen vorgesehen, durch welche hindurch Kühlluft von dem vorderen Hohlraum zu dem Vorderrand- Hohlraum strömen kann, um die Turbinenleitschaufel vorteil¬ haft zu kühlen. In US 4,257,734 A a blade for gas turbine engines is also disclosed, which has a hollow blade ¬ body, are within which inserts removably inserted to go ¬ visually divide the cavity of the blade body a more effective cooling. One of the insert parts has a curved plate which extends between a front side and a rear side of the blade body ¬ . By means of this curved plate, the blade interior is divided into a front and a rear blade part. Furthermore, EP 1 944 467 A2 shows a turbine guide vane of a gas turbine engine. The turbine vane has a flow profile which forms a front hollow space and a front edge cavity, wherein the front cavity and the front edge cavity are separated by a rib. In the thinnest cross-sectional area of the rib a plurality of openings is provided, through which cooling air from the front cavity to the front edge Cavity can flow to cool the turbine blade advantageously ¬ .
Des Weiteren lehrt die EP 1 630 353 A2 eine innengekühlte Gasturbinenschaufel mit einem Tragprofilflügel. Der Tragpro¬ filflügel besteht aus einer äußeren Wand, welche Druck- und Saugflächen bildet, wobei die äußere Wand von einer Innen¬ struktur abgestützt ist, und wobei lastragende Teile der Innenstruktur teilweise einen eingeschnürten Querschnitt auf- weisen, um einen Wärmeeintrag in die Innenstruktur zu reduzieren . Furthermore, EP 1 630 353 A2 teaches an internally cooled gas turbine blade with a supporting profile wing. The Tragpro ¬ fil wing consists of an outer wall, which forms pressure and suction surfaces, wherein the outer wall is supported by an inner ¬ structure, and wherein parts of the inner structure partially carry a constricted cross-section, in order to heat input into the inner structure to reduce .
Es ist Aufgabe der Erfindung, gattungsgemäße Turbinenschau¬ feln derart weiterzuentwickeln, dass zumindest die vorstehend genannten Nachteile überwunden und kritische Spannungszu- stände noch besser vermieden werden können. The object of the invention to further develop generic turbine shop ¬ feln such that at least the above-mentioned disadvantages overcome and critical stress states can be avoided even better.
Die Aufgabe der Erfindung wird von einer Turbinenschaufel mit einem Turbinenschaufelblatt gelöst, in welchem ein Hohlraum ausgebildet ist, welcher von einem Rippenelement unterteilt ist, dessen Rippenhöhe sich von einer Vorderseitenwand des Turbinenschaufelblatts zu einer Hinterseitenwand des Turbi¬ nenschaufelblatts erstreckt, wobei der Rippenquerschnitt des Rippenelements derart ausgestaltet ist, dass das Rippenele- ment in Richtung der Rippenhöhe zumindest teilweise bogenför¬ mig ausgestaltet ist, so dass die durch thermische Differen¬ zen zwischen der Vorder- und Hinterseitenwand innerhalb des Rippenelements hervorgerufenen Spannungen mittels eines verbesserten Verformungsvermögens des Rippenelements kompensier- bar sind, wobei das Rippenelement in Richtung der Rippenhöhe eine Querschnittschwächung aufweist, welche sich in Richtung der Mittellängsachse des Turbinenschaufelblatts erhöht, um das Verformungs- und/oder Biegevermögen des Rippenelements zu erhöhen . The object of the invention is achieved by a turbine blade with a turbine blade, in which a cavity is formed, which is divided by a rib member whose rib height extends from a front wall of the turbine blade to a rear wall of the Turbi ¬ nenschaufelblatts, wherein the rib cross section of the rib member so is configured such that the Rippenele- ment at least partly bogenför ¬ mig is configured in the direction of the rib height, so that the induced thermal differentiation ¬ zen between the front and rear side wall within the fin member voltages by means of an improved deformability of the fin member are kompensier- bar, wherein the rib member has a cross-sectional weakening in the direction of the fin height, which increases in the direction of the central longitudinal axis of the turbine blade, in order to increase the deformation and / or bending capacity of the rib member.
Ist das Verformungsvermögen des Rippenelements im Sinne der Erfindung erhöht, kann sich dieses Rippenelement signifikant besser als bisher verformen, so dass insbesondere thermisch bedingte Spannungen im Turbinenschaufelblatt durch das vor¬ liegende Rippenelement wesentlich besser aufgenommen werden können, wodurch speziell die Vorder- und Hinterseitenwand des Turbinenschaufelblatts durch eine dem Rippenelement innewoh- nenden Steifigkeit weniger belastet werden. If the deformability of the rib element is increased in the sense of the invention, this rib element can deform significantly better than previously, so that in particular thermally conditional stresses in the turbine blade can be much better absorbed by the front ¬ lying rib element, whereby in particular the front and rear side wall of the turbine blade are less loaded by an inherent stiffness of the rib member.
Insofern ist es vorteilhaft, wenn das Rippenelement eine ge¬ ringere Steifigkeit und im Umkehrschluss bessere Federungs¬ eigenschaften aufweist. This respect it is advantageous if the rib member has a ge ¬ ringere rigidity and better in reverse suspension ¬ properties.
Insbesondere ein verbessertes Verformungsvermögen kann konstruktiv einfach erzielt werden, wenn das Rippenelement einen Rippenquerschnitt aufweist, welcher von einem im Wesentlichen rechteckig ausgestalteten Rippenquerschnitt verschieden ist. In particular, an improved deformability can be achieved in a structurally simple manner if the rib element has a rib cross section which is different from a substantially rectangular rib cross section.
Erfindungsgemäß ist das Verformungs- und/oder Biegevermögen signifikant verbessert, da das Rippenelement in Richtung der Rippenhöhe eine Querschnittschwächung aufweist, welche sich in Richtung der Mittellängsachse des Turbinenschaufelblatts erhöht. Auch hierdurch können das Verformungs- und/oder Bie¬ gevermögen des insbesondere durchgängig gekrümmten Rippenelements erhöht werden. According to the invention, the deformation and / or bending ability is significantly improved, since the rib member in the direction of the rib height has a cross-sectional weakening, which increases in the direction of the central longitudinal axis of the turbine blade. Also thereby the deformation and / or Bie ¬ gevermögen of particular continuously curved fin member can be increased.
Bei der erfindungsgemäßen Turbinenschaufel handelt es sich bevorzugt um eine Turbinenschaufel einer Gasturbine und spe¬ ziell einer Heißgasturbine, da diesbezügliche Turbinenschau¬ feln thermisch besonders stark belastet sind, so dass gerade diese Turbinenschaufeln durch die Erfindung besonders vorteilhaft weiterentwickelt werden können. In the inventive turbine blade is preferably a turbine blade of a gas turbine and spe ¬ essential a hot gas turbine, since this effect turbine acting ¬ feln are thermally most heavily loaded, so that this turbine blades may just be developed particularly advantageously by the invention.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Rippenquerschnitt der¬ art ausgestaltet ist, dass das Rippenelement quer zu seiner Längserstreckung ein verbessertes Biegevermögen aufweist. Durch ein derart ausgestaltetes Rippenelement können die ein- gangs beschriebenen Nachteile konstruktiv einfach überwunden werden . Bereits sehr vorteilhaft ist es, dass das Rippenelement in Richtung der Rippenhöhe zumindest teilweise bogenförmig aus¬ gestaltet ist. Ein zwischen der Vorder- und Hinterseitenwand angeordnetes bogenförmig ausgeformtes Rippenelement kann sich wesentlich besser verformen und/oder sich in Bezug auf seine Rippenhöhe nach radial seitlich wesentlich besser durchbiegen, als dies ein im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildetes Rippenelement vermag. Speziell hierdurch kann das Biege¬ vermögen des Rippenelements erhöht werden. It is particularly advantageous if the rib cross-section of the ¬ art is configured such that the rib member has transversely to its longitudinal extent an improved bendability is. By means of a rib element configured in this way, the drawbacks described at the outset can be overcome in a structurally simple manner. Already it is very advantageous that the rib element is designed in the direction of the fin height at least partially arcuately from ¬ is. An arcuately shaped rib element arranged between the front and rear side wall can deform much better and / or bend much laterally with respect to its rib height radially laterally than a substantially rectangular-shaped rib element can do. Especially as a result, the bending ability of the fin element can be increased.
Weist das Rippenelement bezogen auf die Rippenhöhe in der Mitte die geringste Rippendicke auf, kann das Rippenelement mit besonders guten biegeelastischen Eigenschaften, kurz biegeelastischer, ausgestaltet werden. Bevorzugt ist eine dies- bezügliche Mittenbreite des Rippenelements mindestens nur halb so stark wie der Übergangsbereich. If the rib element has the smallest rib thickness in the center in relation to the rib height, the rib element can be designed with particularly good flexural elastic properties, in short flexural elasticity. Preferably, an associated center width of the rib element is at least only half as strong as the transition region.
Ein ausreichend steifes, aber dennoch gut federndes Rippen¬ element kann bereitgestellt werden, wenn das Rippenelement über die gesamte Rippenhöhe gekrümmt ausgestaltet ist. A sufficiently rigid, yet resilient ribs well ¬ element can be provided when the rib member is configured curved over the entire rib height.
Vorzugsweise ist das Rippenelement durchgängig von der Vor¬ derseitenwand bis zur Hinterseitenwand gekrümmt bzw. bogen¬ förmig ausgestaltet. Preferably, the rib element is continuously curved from the pre ¬ side wall to the rear side wall or bow ¬ shaped.
Das bogenförmige Rippenelement besitzt hierbei bevorzugt eine stetige Krümmung. Das heißt, dass das vorliegende Rippenele¬ ment von der Vorderseitenwand bis zu der Hinterseitenwand be¬ vorzugt stetig gekrümmt ist. The arcuate rib element in this case preferably has a continuous curvature. That is, the present Rippenele ¬ ment is from the front wall to the rear wall be ¬ vorzugt continuously curved.
Weist das Rippenelement eine konkav ausgestaltete Längssei¬ tenfläche auf, kann es sich gegenüber einem im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildeten Rippenelement wesentlich günstiger verformen bzw. in eine definierte Richtung durchbiegen. , The rib element has a concavely configured Längssei ¬ tenfläche on, it can deform substantially more favorable with respect to a substantially rectangular-shaped fin member or deflect in a defined direction.
Diese konkave Längsseitenfläche erstreckt sich in Längsrich¬ tung des Rippenelements und ist zwischen der Vorder- und Hinterseitenwand aufgespannt. Vorteilhafterweise ist diese konkave Längsseitenfläche der hinteren, spitz zulaufenden Turbinenschaufelblattkante zuge¬ wandt. Somit kann sich das Rippenelement gezielter auf eine vordere Turbinenschaufelblattkante gerichtet verformen. This concave longitudinal side surface extends in the longitudinal direction of the rib ¬ element and is clamped between the front and rear side wall. Advantageously, this concave longitudinal side surface of the rear, tapered turbine blade edge edge is ¬ supplied. Thus, the fin element can be targeted to deform on a front turbine blade edge.
Kumulativ ist es vorteilhaft, wenn das Rippenelement eine konvex ausgestaltete Längsseitenfläche aufweist. Das Rippen¬ element kann sich - bei ausreichender Festigkeit - nochmals verbessert verformen bzw. in eine definierte Richtung durchbiegen, wenn die der konkav ausgebildeten Längsseitenfläche gegenüberliegende Längsseitenfläche konvex ausgebildet ist. Cumulatively, it is advantageous if the rib element has a convexly configured longitudinal side surface. The rib ¬ element can - with sufficient strength - deformed even better or bend in a defined direction when the concave longitudinal side surface opposite longitudinal side surface is convex.
Diese konvexe Längsseitenfläche ist bevorzugt der vorderen Turbinenschaufelblattkante zugewandt. This convex longitudinal side surface is preferably facing the front turbine blade edge.
Bei einem derart ausgestalteten Rippenelement kann eine klar definierte Biegerichtung vorgegeben werden. Vorteilhaft ist es, wenn dass das Rippenelement in Richtung der Rippenhöhe einen veränderlichen Rippenquerschnitt auf¬ weist. Durch diesen veränderlichen Rippenquerschnitt gelingt es auf baulich besonders einfache Weise, dem vorliegenden Rippenelement ein nochmals verbessertes Verformungsvermögen und/oder Biegevermögen zu verleihen. Herkömmliche Rippenelemente bekannter Turbinenschaufeln haben einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt, wodurch diesen herkömmlichen Rippenelementen nur wesentlich schlechtere Verformungs- und/oder Biegungsvermögen innewohnen. In a rib element designed in this way, a clearly defined bending direction can be specified. It is advantageous if that the rib element has in direction of rib height a variable rib cross-section ¬. By means of this variable rib cross section, it is possible in a structurally particularly simple way to impart to the present ribbed element a further improved deformability and / or bending capacity. Conventional fin elements of known turbine blades have a substantially rectangular cross-section, whereby these conventional rib elements inherent only significantly lower deformation and / or bending capacity.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das Rippenelement in Richtung der Rippenhöhe tailliert ausgestaltet ist. Durch ein tailliert ausgeformtes Rippenelement kann dieses bereichs¬ weise weniger steif ausgelegt werden. Furthermore, it is advantageous if the rib element is designed to be waisted in the direction of the rib height. By a waisted rib shaped element this area ¬ can be interpreted less stiff.
Ist das Rippenelement an seinen Übergangsbereichen zu der Vorder- und Hinterseitenwand dicker ausgestaltet als in einem Bereich dazwischen, kann eine Querschnittschwächung des Rippenelements konstruktiv einfacher realisiert werden. Is the rib member made thicker at its transitional areas to the front and rear wall than in a Area between, a cross-sectional weakening of the rib member can be realized structurally easier.
Es versteht sich, dass das vorliegende Rippenelement nahezu beliebig ausgerichtet innerhalb des Hohlraums des Turbinen¬ schaufelblatts angeordnet sein kann. Eine besonders gute Spannungsreduzierung kann an dem Turbinenschaufelblatt jedoch erzielt werden, wenn das Rippenelement in Längserstreckung des Turbinenschaufelblatts ausgerichtet ist. It is understood that the present rib element can be arranged almost arbitrarily aligned within the cavity of the turbine blade ¬ blade. However, a particularly good stress reduction can be achieved on the turbine blade, when the fin element is aligned in the longitudinal extent of the turbine blade.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch von einer Turbine, insbe¬ sondere einer Gasturbine, mit wenigstens einer Turbinenstufe umfassend eine Vielzahl an Turbinenschaufeln gelöst, wobei die wenigstens eine Turbinenstufe Turbinenschaufeln nach einem der vorhergehenden Merkmale umfasst. Eine mit den erfindungsgemäßen Turbinenschaufeln ausgerüstete Turbine kann wartungsärmer betrieben werden. Ferner erhöht sich hierdurch die Laufzeit der Turbine, da das Material der vorliegenden Turbinenschaufeln weniger stark belastet wird. The object of the invention is also achieved by a turbine, in particular ¬ sondere a gas turbine, with at least one turbine stage comprising a plurality of turbine blades, wherein the at least one turbine stage turbine blades comprises according to any of the preceding features. A turbine equipped with the turbine blades according to the invention can be operated with less maintenance. Furthermore, this increases the runtime of the turbine, since the material of the present turbine blades is less heavily loaded.
Vorzugsweise ist die Rippe mit dem Turbinenschaufelblatt monolith ausgeführt. Mit anderen Worten handelt es sich bei der Turbinenschaufel um eine, bei der zumindest das Turbinen¬ schaufelblatt und dessen im Inneren angeordnete Rippe im Gießverfahren hergestellt worden ist. Preferably, the rib is made with the turbine blade sheet monolith. In other words, the turbine blade is one in which at least the turbine blade ¬ and its inner rib arranged in the casting method has been produced.
Weitere Merkmale, Effekte und Vorteile vorliegender Erfindung werden anhand anliegender Zeichnung und nachfolgender Beschreibung erläutert, in welchen beispielhaft ein Turbinen- Schaufelblatt einer an einer Heißgastrubine verbauten Turbi¬ nenschaufel dargestellt und beschrieben ist. Further features, effects and advantages of the present invention will be explained with reference to the attached drawing and the following description in which an example of a turbine is shown the airfoil of a built-up on a hot guest Rubine turbine blade and described.
In der Zeichnung zeigen: Figur 1 schematisch eine Querschnittsansicht eines Turbi¬ nenschaufelblatts einer Turbinenschaufel einer Heißgasturbine; und Figur 2 schematisch eine teilweise geschnittene Aufsicht des Turbinenschaufelblatts aus der Figur 1. In the drawings: Figure 1 schematically illustrates a cross-sectional view of a Turbi ¬ nenschaufelblatts a turbine blade of a hot gas turbine; and FIG. 2 schematically shows a partially sectioned plan view of the turbine blade blade from FIG. 1.
Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Turbinenschaufel 1 einer Heißgasturbine 2 weist ein Turbinenschaufelblatt 3 mit einem Hohlprofil 4 auf. Das Hohlprofil 4 umschließt hierbei einen Hohlraum 5 der Turbinenschaufel 1 im Wesentlichen durch eine Vorderseitenwand 6 des Turbinenschaufelblatts 3 sowie durch eine Hinterseitenwand 7 des Turbinenschaufelblatts 3. Die Vorderseitenwand 6 bildet hierbei die Druckseite 8 und die Hinterseitenwand 7 dementsprechend die Saugseite 9 der Turbi¬ nenschaufel 1, da die Turbinenschaufel 1 im Betrieb der Hei߬ gasturbine 2 in Strömungsrichtung 10 von dem Heißgas (nicht dargestellt) angeströmt wird. Es versteht sich, dass durch die Strömungsrichtung 10 die Druckseite 8 und damit auch die Vorderseitenwand 6 thermisch stärker beansprucht ist als die Saugseite 9 und damit als die Hinterseitenwand 7. Innerhalb des Hohlraums 5 befindet sich zur Stabilisierung des Hohlprofils 4 der vorzugsweise gegossenen Turbinenschau¬ fel einerseits und zur Unterteilung des Hohlprofils 4 ande¬ rerseits ein Rippenelement 15, so dass der Hohlraum 5 in die¬ sem Ausführungsbeispiel in zwei Hauptkühlkanäle 16 und 17 unterteilt ist. The turbine blade 1 of a hot gas turbine 2 shown in FIGS. 1 and 2 has a turbine blade 3 with a hollow profile 4. The hollow section 4 in this case encloses a cavity 5 of the turbine blade 1 essentially constituted by a front side wall 6 of the turbine blade 3 as well as by a rear wall 7 of the turbine blade 3. The front side wall 6 in this case forms the pressure side 8 and the rear side wall 7, accordingly, the suction side 9 of the turbine blade 1 , As the turbine blade 1 in the operation of the hot ¬ gas turbine 2 in the flow direction 10 of the hot gas (not shown) is flown. It is understood that by the flow direction 10, the pressure side 8 and thus the front side wall 6 is thermally more stressed than the suction side 9 and thus as the rear side wall 7. Within the cavity 5 is located to stabilize the hollow section 4 of the preferably cast Turbinenschau ¬ fel one hand, and for dividing the hollow profile walls 4 ¬ hand, a rib member 15, so that the cavity is divided into the 5 ¬ sem embodiment into two main cooling channels. 16 and 17
Wie gemäß der Darstellung nach Figur 2 gut erkennbar ist, erstreckt sich das Rippenelement 15 innerhalb des Hohlprofils 4 mit seiner Rippenlänge 18 in Längsrichtung 19 des Turbinen- Schaufelblatts 3 von einem Bereich 20 eines hier nicht ge¬ zeigten Turbinenschaufelfuß bis zu einem Endbereich 21 einer hier ebenfalls nicht gezeigten Turbinenschaufelspitze . As according to the representation can be clearly seen in FIG 2, the fin member 15 a extends inside the hollow profile 4 with its rib length 18 in the longitudinal direction 19 of the turbine blade 3 of a portion 20 of a non-ge here ¬ showed turbine blade up to an end portion 21 here also not shown turbine blade tip.
Hierbei ist das Rippenelement 15 ferner diametral innerhalb des Hohlprofils 4 angeordnet, so dass das Rippelelement 15 darüber hinaus von einer Turbinenschaufelblattvorderkante 22 zu einer hinteren Turbinenschaufelblatthinterkante 23 ver¬ läuft (FIG 2) . Das Rippelelement 15 erstreckt sich des Weiteren mit seiner Rippenhöhe 25 zwischen der Vorderseitenwand 6 und der Hinter¬ seitenwand 7, wobei das Rippenelement 15 in einem ersten Übergangsbereich 26 in die Vorderseitenwand 6 und in einem zweiten Übergangsbereich 27 in die Hinterseitenwand 7 übergeht . In this case, the rib member 15 is further arranged diametrically within the hollow profile 4, so that the ripple member 15 ver ¬ beyond running from a turbine blade leading edge 22 to a rear turbine blade trailing edge 23 ver (Figure 2). The cogging element 15 further extends with its rib height 25 between the front wall 6 and the rear ¬ side wall 7, wherein the rib member 15 passes into a first transition area 26 in the front wall 6 and in a second transition region 27 in the rear side wall. 7
Wie gemäß der Querschnittsdarstellung nach der Figur 1 weiter gut erkennbar ist, besitzt das Rippenelement 15 in diesenAs can be clearly seen in accordance with the cross-sectional illustration according to FIG. 1, the rib element 15 has these
Übergangsbereichen 26 und 27 eine größere Breite 28 als die Mittenbreite 29 in der Mitte 30 und auf Höhe der Mittellängs¬ achse 31 des Rippelelements 15. Mit anderen Worten, das Rip¬ penelement 15 ist in der Mitte 30 dünner ausgestaltet als an seinen Übergangsbereichen 26 und 27. Bevorzugt weist das Rippelelement 15 dort die geringste Rippendicke auf, welche gleich der Mittenbreite 29 ist. Transition regions 26 and 27 has a greater width 28 than the central width 29 in the middle 30 and at the height of the central longitudinal ¬ axis 31 of the ripple element 15. In other words, the Rip ¬ penelement 15 is designed thinner in the middle 30 than at its transition regions 26 and 27. Preferably, the ripple element 15 has the lowest rib thickness there, which is equal to the center width 29.
Insofern weist das Rippenelement 15 in Richtung 32 der Rip- penhöhe 25 einen veränderlichen Rippenquerschnitt 35 auf.Insofar, the rib element 15 has a variable rib cross section 35 in the direction 32 of the rib height 25.
Dieser neue veränderliche Rippenquerschnitt 35 ist gemäß der Darstellung nach der Figur 1 durchgängig liniert dargestellt. This new variable rib cross-section 35 is shown in line with the illustration of Figure 1.
Allein hierdurch ist das Rippenelement 15 bzw. der Rippen- querschnitt 35 des Rippenelements 15 derart ausgestaltet, dass es insbesondere ein verbessertes Verformungsvermögen aufweist als dies bisher bei herkömmlichen rechteckig ausgestalteten Rippenquerschnitten der Fall ist. Zu besseren Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Unterschieds ist der her- kömmlich rechteckig ausgestalte Rippenquerschnitt zumindest teilweise noch als strich-punktierte Linie dargestellt. The rib element 15 or the rib cross-section 35 of the rib element 15 alone is designed in such a way that it has, in particular, an improved deformability than has hitherto been the case with conventional rectangular-shaped rib cross-sections. For better clarification of the difference according to the invention, the conventional rectangularly configured rib cross-section is at least partially shown as a dot-dash line.
Erfindungsgemäß ist das Rippenelement 15 bzw. der Rippenquer¬ schnitt 35 des Rippenelements 15 nun derart ausgestaltet, dass die durch thermische Differenzen zwischen der Vorder- und Hinterseitenwand 6, 7 innerhalb des Rippenelements 15 hervorgerufene Spannungen mittels dieses verbesserten Verformungsvermögens des Rippenelements 15 kompensierbar sind. Ferner ist das Rippenelement 15 in diesem Ausführungsbeispiel bogenförmig ausgestaltet, so dass dem Rippenelement 15 hier¬ durch verbesserte Federungseigenschaften innewohnen. According to the invention, the fin member 15 and the rib cross is ¬ section 35 of the fin member 15 is now in such a way that the are compensated by thermal differences between the front and rear side wall 6, 7 caused within the fin member 15 voltages by means of this improved deformability of the fin member 15th Further, the rib member 15 is designed arcuate in this embodiment, so that the rib member 15 inherent here ¬ by improved suspension properties.
Darüber hinaus ist das Rippenelement 15 bzw. der Rippenquer¬ schnitt 35 derart ausgestaltet, dass das Rippenelement 15 quer zu seiner Längserstreckung 36, also quer zu seiner Rippenlänge 18, ein verbessertes Biegevermögen aufweist. In addition, the rib member 15 or the cross-ribs is ¬ section 35 configured such that the fin member 15 has transversely to its longitudinal extent 36, that is transverse to its length ribs 18 provide an improved bendability.
Speziell kann sich das Rippenelement 15 nach seitlich in Richtung 37 auf die Turbinenschaufelblattvorderkante 22 zu biegen, wenn in Richtung 32 der Rippenhöhe 25 wirkende Kräfte auf das Rippenelement 15 wirken. Insofern ist das Rippenele- ment 15 bzw. dessen Rippenquerschnitt 35 derart ausgestaltet, dass sich das Rippenelement 15 durch in Richtung 32 der Rippenhöhe 25 wirkende Druckkräfte in Querrichtung 37 ausweichen kann, um hierdurch bedingte Spannungsspitzen innerhalb der Turbinenschaufel 1 zu vermeiden. Specifically, the rib member 15 may flex laterally in the direction 37 toward the turbine bucket blade leading edge 22 when forces acting on the rib member 15 in the direction 32 of the rib height 25. In this respect, the rib element 15 or its rib cross-section 35 is configured in such a way that the rib element 15 can deflect in the transverse direction 37 by compressive forces acting in the direction 32 of the rib height 25 in order to avoid stress peaks within the turbine blade 1 caused thereby.
Ein herkömmliches rechteckig ausgestaltetes Rippenelement (siehe strich-punktierte Linie) würde hingegen nur gestaucht, was nachteilige Spannungszuwächse nicht nur in dem rechtecki¬ gen Rippenelement selbst sondern darüber hinaus auch in den Vorder- und Hinterseitenwänden 6 und 7 zur Folge hätte. A conventional rectangular designed rib element (see dash-dotted line), however, would only compressed, which would have adverse voltage increases not only in the rechtecki ¬ gene rib element itself but also in the front and rear walls 6 and 7.
Das Rippenelemente 15 ist hierbei derart gekrümmt zwischen der Vorderseitenwand 6 und der Hinterseitenwand 7 angeordnet, dass eine konkav ausgestaltete Längsseitenfläche 38 der Tur- binenschaufelblatthinterkante 23 zugewandt ist. In this case, the rib element 15 is arranged in such a curved manner between the front side wall 6 and the rear side wall 7 that a concave longitudinal side surface 38 of the turbine blade edge trailing edge 23 faces.
Diese konkav ausgestaltete Längsflächenseite 38 ist von der Vorderseitenwand 6 bis zu der Hinterseitenwand 7 stetig ge¬ krümmt ausgestaltet. This concave longitudinal surface side 38 is configured continuously curved from the front side wall 6 to the rear side wall 7.
Dahingegen ist eine konvex ausgestaltete Längsflächenseite 39 des Rippenelements 15 der Turbinenschaufelblattvorderkante 22 zugewandt. Dies unterstützt es, dass sich das Rippenelement 15 immer nur in Richtung der Turbinenschaufelblattvorderkante 22 verbiegen kann, wenn in Richtung 32 der Rippenhöhe 25 Kräfte auf das Rippenelement 15 einwirken. Die konvex ausgestaltete Längsflächenseite 39 ist zwischen den Übergangsbereichen 26 und 27 stetig gekrümmt ausgestal¬ tet . On the other hand, a convexly shaped longitudinal surface side 39 of the rib element 15 faces the turbine blade leaf leading edge 22. This assists that the rib element 15 can always bend only in the direction of the turbine blade leaf leading edge 22 when acting in the direction 32 of the rib height 25 forces on the rib member 15. The convex side 39 is configured longitudinal surface continuously curved between the transition areas 26 and 27 ausgestal ¬ tet.
In dem Hohlprofil 4 ist neben dem erfindungsgemäßen Rippen- element 15 im Bereich der Turbinenschaufelblatthinterkante noch ein weiteres Rippenelement 40 vorgesehen, dessen Gestalt wegen der geringen Rippenhöhe (hier nicht eingezeichnet) für die vorliegende Erfindung jedoch keine Rolle spielt. Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch dieses offenbarte Ausführungsbei¬ spiel eingeschränkt, und andere Variationen können vom Fach¬ mann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Er- findung zu verlassen. In the hollow profile 4, in addition to the rib element 15 according to the invention in the area of the turbine blade trailing edge, another rib element 40 is provided whose shape, however, does not matter for the present invention because of the low rib height (not shown here). Although the invention has been illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by this disclosed Ausführungsbei ¬ game, and other variations can be derived from the expert ¬ man from this, without departing from the scope of the invention.

Claims

Patentansprüche claims
1. Turbinenschaufel (1) mit einem Turbinenschaufelblatt 1. turbine blade (1) with a turbine blade
(3) , in welchem ein Hohlraum (5) ausgebildet ist, welcher von einem Rippenelement (15) unterteilt ist, dessen Rippen¬ höhe (25) sich von einer Vorderseitenwand (6) des Turbinen¬ schaufelblatts (3) zu einer Hinterseitenwand (7) des Turbi¬ nenschaufelblatts (3) erstreckt, (3) is formed in which a cavity (5) extending from a rib member (15) is divided, the ribs ¬ height (25) from a front side wall (6) of the turbine blade sheet (3) to a rear wall (7 ) of the Turbi ¬ nenschaufelblatts (3),
wobei der Rippenquerschnitt (35) des Rippenelements (15) derart ausgestaltet ist, dass das Rippenelement (15) in Richtung (32) der Rippenhöhe (25) zumindest teilweise bogenförmig ausgestaltet ist, so dass die durch thermische Differenzen zwischen der Vorder- und Hinterseitenwand (6, 7) innerhalb des Rippenelements (15) hervorgerufenen Span¬ nungen mittels eines verbesserten Verformungsvermögens des Rippenelements (15) kompensierbar sind, wherein the rib cross-section (35) of the rib member (15) is configured such that the rib member (15) is at least partially arcuate in the direction (32) of the rib height (25), so that thermal differences between the front and rear sidewall (FIG. 6, 7) within the fin element (15) caused ¬ clamping voltages by means of an improved deformability of the fin member (15) are compensated,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Rippenelement (15) in Richtung (32) der Rippenhöhe (25) eine Querschnittschwächung aufweist, welche sich in Richtung der Mittellängsachse (31) des Turbinenschaufelblatts (3) erhöht, um das Verformungs- und/oder Biegevermögen des Rippenelements zu erhöhen.  the fin element (15) in the direction (32) of the fin height (25) has a cross-sectional weakening which increases in the direction of the central longitudinal axis (31) of the turbine blade (3) in order to increase the deformation and / or bending capacity of the rib element.
2. Turbinenschaufel (1) nach Anspruch 1, 2. turbine blade (1) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Rippenelement (15) bezogen auf die Rippenhöhe (25) in der Mitte (30) die geringste Rippendicke aufweist.  the rib element (15) has the smallest rib thickness relative to the rib height (25) in the middle (30).
3. Turbinenschaufel (1) nach Anspruch 1 oder 2, 3. turbine blade (1) according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Rippenquerschnitt (35) derart ausgestaltet ist, dass das Rippenelement (15) quer zu seiner Längserstreckung (36) ein verbessertes Biegevermögen aufweist. the rib cross section (35) is designed such that the rib element (15) has an improved bending capacity transversely to its longitudinal extent (36).
4. Turbinenschaufel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass 4. turbine blade (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that
das Rippenelement (15) über die gesamte Rippenhöhe (25) ge¬ krümmt ausgestaltet ist. the fin member (15) over the entire rib height (25) is adapted ge ¬ curves.
5. Turbinenschaufel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass 5. turbine blade (1) according to one of claims 1 to 4, characterized in that
das Rippenelement (15) eine konkav ausgestaltete Längssei¬ tenfläche (38) aufweist. the fin member (15) has a concavely configured Längssei ¬ tenfläche (38).
6. Turbinenschaufel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass 6. turbine blade (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that
das Rippenelement (15) eine konvex ausgestaltete Längssei¬ tenfläche (39) aufweist. the fin member (15) has a convexly configured Längssei ¬ tenfläche (39).
7. Turbinenschaufel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass 7. turbine blade (1) according to one of claims 1 to 6, characterized in that
das Rippenelement (15) in Richtung (32) der Rippenhöhe (25) einen veränderlichen Rippenquerschnitt (35) aufweist.  the rib element (15) has a variable rib cross-section (35) in the direction (32) of the rib height (25).
8. Turbinenschaufel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass 8. turbine blade (1) according to one of claims 1 to 7, characterized in that
das Rippenelement (15) an seinen Übergangsbereichen (26, 27) zu der Vorder- und Hinterseitenwand (6, 7) dicker aus- gestaltet ist als in einem dazwischen liegenden Mittenbe¬ reich (29) des Rippenelements (15) . the fin member (15) at its junction regions (26, 27) to the front and rear side wall (6, 7) Removing thick is formed as in an intermediate Mittenbe ¬ rich (29) of the fin member (15).
9. Turbinenschaufel (1) nach einer der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass 9. turbine blade (1) according to one of claims 1 to 8, characterized in that
das Rippenelement (15) in Längsrichtung (19) des Turbinen¬ schaufelblatts (3) ausgerichtet ist. the rib element (15) is aligned in the longitudinal direction (19) of the turbine blade [ 3 ] .
10. Turbine (2), insbesondere Gasturbine, mit wenigstens einer Turbinenstufe umfassend eine Vielzahl an Turbinen- schaufeln ( 1 ) , 10. Turbine (2), in particular gas turbine, with at least one turbine stage comprising a plurality of turbine blades (1),
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die wenigstens eine Turbinenstufe Turbinenschaufeln (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.  The at least one turbine stage comprises turbine blades (1) according to any one of the preceding claims.
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CN109057872A (en) * 2018-08-01 2018-12-21 常州金坛环保设备有限公司 A kind of turbine blade
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