WO2019185526A1

WO2019185526A1 - Turbinenlaufschaufel für eine gasturbine

Info

Publication number: WO2019185526A1
Application number: PCT/EP2019/057405
Authority: WO
Inventors: Johannes Döhnert; Torsten JOKISCH; Francis Ladru; Thorsten Schulz
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2019-10-03
Also published as: EP3546702A1

Abstract

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

Description

Beschreibung

Turbinenlaufschaufel für eine Gasturbine

Die Erfindung betrifft eine Turbinenlaufschaufel für eine Gasturbine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Eine dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechende Turbinen laufschaufel ist beispielsweise aus der Druckschrift EP 0 166 676 A2 oder aus der Druckschrift EP 2 316 988 Al bekannt. Die vorbekannte Turbinenschaufel weist ein metallisches, freiste hendes Schaufelblatt auf, an dessen nach außen weisender Spitze eine Schicht mit Hartstoffpartikeln aufgebracht wurde. Diese dient bei Verwendung der Turbinenlaufschaufel in einer Gasturbine zum gezielten Abtragen von Material, welches an der der Schaufelspitze gegenüberliegenden Gehäusewand aufge bracht wurde. Üblicherweise werden diese den Strömungspfad begrenzenden Gehäusewände bei stationären Gasturbinen durch sogenannte Ringsegmente gebildet, auf denen das abreibbare Material nicht nur als Temperaturschutz, sondern auch funkti onal zur Radialspalteinstellung und -Optimierung aufgebracht ist. Hintergrund ist eine sich während des Betriebs der Gas turbine einstellende thermische Verteilung, die zu unter schiedlichen thermisch bedingten Dehnungen im Gehäuse führen. Aufgrund der unterschiedlichen Wärmeverteilung der und unter schiedlich gestalteten Gehäusebauteile entsteht eine nicht exakt kreisrunde Strömungskontur der Gehäusewände, in dem sich der mit den Turbinenlaufschaufeln bestückte Rotor dreht. Auch die hydrodynamische Lagerung führt ebenfalls dazu, dass der Rotor nicht exakt mittig positioniert ist. Im Ergebnis stellt sich zwischen jeder Schaufelblattspitze und der dieser gegenüberliegenden Gehäusewand ein individueller Radialspalt ein. Diese können längs des Umfangs verteilt unterschiedlich groß sein. Zur Steigerung des Turbinenwirkungsgrades sind diese Unterschiede zu vergleichmäßigen und kleinstmögliche Radialspalte einzustellen, was mit Hilfe des abreibbaren Ma terials erreichbar ist. Dieses wird als eine keramische, ab- riebfähige Schicht - auch EinlaufSchicht genannt - auf den Ringsegmenten aufgebracht und erlaubt ein Anstreifen und ein Eingraben der Laufschaufeln darin.

So schlägt beispielsweise die eingangs erwähnte EP 0 166 676 A2 vor, auf der nach außen weisenden Fläche der Schaufelspit ze ein besonders hartes Material zu verwenden, um somit das weichere, auf den Ringsegmenten aufgebrachte Material während des Betriebs der Gasturbine zur Einstellung minimaler Spalte und auch zur Verbesserung des Warmstartverhaltens dort abzu reiben .

Darüber hinaus ist es in Fachkreisen bekannt, das Schaufel blatt von Turbinenschaufeln mittels eines Schichtsystems aus zumeist zwei Schichten, einer zuerst aufgetragenen Haftver mittlerschicht und einer darüber aufgetragenen keramischen Wärmedämmschicht, gegen den schädlichen Einfluss des Heißga ses zu schützen.

Es hat sich jedoch gezeigt, dass zum Eingraben in eine ab riebfähige Schicht verwendete Laufschaufeln dazu neigen kön nen, an ihrem äußeren Ende die thermische Wärmedämmschicht lokal zu verlieren. Dies reduziert den Schutz des Schaufel blatts gegen Heißgaseinflüsse, sodass an den Stellen fehlen der Wärmedämmschichten das metallische Material der Turbinen schaufel vorzeitig altern kann. Dies kann die Lebensdauer der Turbinenlaufschaufel verkürzen, was schlimmstenfalls einen vorzeitigen Austausch des beschädigten Bauteils nach sich ziehen kann.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Tur binenlaufschaufel für eine Gasturbine, welche, ausgestaltet zum Eingraben in eine gehäuseseitig vorgesehene abriebfähige Schicht, eine vergleichsweise lange Lebensdauer aufweist.

Die auf die Turbinenlaufschaufel gerichtete Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Mithin wird zur Lösung der Aufgabe eine Turbinenlaufschaufel für eine Gasturbine, mit einem Schaufelblatt umfassend eine von einem Heißgas an- strömbare Vorderkante, von der aus sich eine Saugseitenwand und eine Druckseitenwand zu einer Hinterkante des Schaufel blatts erstrecken, wobei das Schaufelblatt in einer sich dazu quer erstreckenden Radialrichtung von einem fußseitigen Ende zu einem eine Blattspitze bildenden spitzenseitigen Ende er streckt, und wobei die Blattspitze zumindest eine Anstreif kante mit einer radial nach außen weisende Stirnfläche auf weist, auf welcher Stirnfläche eine Schneidschicht aufge bracht ist und wobei zumindest auf der Druckseitenwand des Schaufelblatts eine Schicht oder mehrere Schichten aufge bracht ist bzw. sind, die bzw. von denen eine als keramische Wärmedämmschicht ausgestaltet ist, vorgeschlagen, dass die die Schneidschicht aufweisende Stirnfläche auf einem größeren Radius angeordnet ist als eine radial äußerste Kante der Druckseitenwand, sodass die keramische Wärmedämmschicht des Schaufelblatts von auf der die Schneidschicht aufweisenden Anstreifkante oder von auf der Blattspitze aufgebrachten Schichten getrennt ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die

Schneidschicht eine in Radialrichtung erfassbare Dicke auf weist, die vergleichsweise gering ist und die Schicht des Schaufelblatts bis an die Reibschicht heranreicht. Bei An streifvorgängen der betreffenden Turbinenlaufschaufel während ihres Umlaufs kann sich diese dann derart tief in Radialrich tung in das abzureibende Material der Gehäusewand eingraben, dass auch ein Kontakt zwischen der auf den Seitenwänden auf gebrachten Schicht, zumeist der Wärmedammschicht, und dem ab zureibenden Material der Gehäusewand auftritt. Der Kontakt kann sowohl saugseitig als auch druckseitig erfolgen. Beim saugseitigen Kontakt werden aufgrund der Rotationsrichtung des Rotors zwei ähnliche harte Materialien aufeinanderge presst, sodass nicht zwingend das abzureibende Material der Gehäusewand abgerieben wird. Vielmehr kann die auch an den spitzenseitigen Enden des Schaufelblatts aufgebrachte Schicht wegen des ungewünschten Kontakts lokal abplatzen. Beim druck seitigen Kontakt wird aufgrund der Rotationsrichtung des Ro- tors die auf dem Schaufelblatt aufgebrachte Schicht im Kon taktbereich auf Zug belastet. Es hat sich herausgestellt, dass schon vergleichsweise geringe Zugbelastungen ein lokales Ablösen der Schicht, insbesondere der Wärmedämmschicht, her- vorrufen kann. Des Weiteren kann sich die erste auf der radi al nach außen weisenden Fläche der Blattspitze aufgebrachte Schneidschicht beim Eingraben in die gegenüberliegende auf der Gehäusewand aufgebrachte abreibbare Schicht signifikant erwärmen. Die Erwärmung führt zu thermischen Dehnungen in der Schneidschicht und auch in den daran angrenzenden Bereichen. Insbesondere die auf den Seitenwänden und an der Vorderkante des Schaufelblatts spitzenseitig angebrachte Wärmedämmschicht kann sich unzulässig hoch erwärmen, sodass die Gefahr eines spitzenseitigen Abplatzens der Wärmedämmschicht auch dadurch erhöht ist.

Um diese Effekte zu vermeiden, schlägt die Erfindung vor, dass die die Schneidschicht aufweisende Stirnfläche auf einem Radius angeordnet ist, welcher größer ist als derjenigen Ra dius, auf dem eine radial äußere Kante der Druckseitenwand liegt. Die Radien werden zum einen bezogen auf die Rotations achse eines Rotors einer Turbine, in welcher die Turbinen laufschaufel zur Anwendung vorgesehen ist. Ebenso gut ist es möglich, anstelle der Radien die Abstände zwischen einer Un terseite des Schaufelfußes der Turbinenlaufschaufel einer seits und den besagten Kanten bzw. Stirnfläche anderseits zu ermitteln, was geringfügig ungenauer ist als die zuerst ange gebene Variante. Zum anderen sind die Radien bzw. die Abstän de, wenn bezogen auf die Unterseite eines Schaufelfußes der Turbinenlaufschaufel, in einer Ebene zu ermitteln, welche normal zur Rotationsachse der Turbine bzw. zur Unterseite des Schaufelfußes ist.

Mit dieser Ausgestaltung gelangt die radial äußere Kante der Druckseitenwand nicht in Kontakt mit der abzureibenden

Schicht der Gehäusewand. Insofern wird mit der Erfindung ein hinreichender radialer Abstand zwischen der radial äußeren Kante bzw. dem radial äußeren Ende der Druckseitenwand und der EinlaufSchicht der Gehäusewand bereitgestellt, der ver hindert, dass während eines möglichen Abtragens der Einlauf schicht insbesondere die auf der Druckseitenwand aufgetragene keramische Wärmedammschicht spitzenseitig unter Zugbelastung gelangt und dort örtlich Schaden nehmen kann.

Durch den aufrechterhaltenen Schutz des Schaufelblatts auf grund des Fortbestands der keramischen Wärmedämmschicht auf den Seitenwänden des Schaufelblatts kann die Lebensdauer der Turbinenlaufschaufel verbessert werden, verglichen mit Turbi nenlaufschaufeln aus dem Stand der Technik.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen an gegeben, wobei deren Merkmale beliebig miteinander kombinier bar sind.

Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die zumindest eine Anstreifkante saugseitig auf der Blattspitze oder mittig zwischen der Saugseitenwand und der Druckseitenwand angeordnet. Mit diesen Varianten lässt sich in der Regel sicherstellen, dass die radial äußere Kante der Druckseitenwand auf einem geringeren Radius angeordnet ist als die radial nach außen weisende Schneidfläche der Schneid schicht .

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind an der Blattspitze zumindest zwei Anstreifkanten vorge sehen, von denen eine erste saugseitig und eine zweite druck seitig angeordnet ist, wobei die zur Druckseite des Schaufel blatts weisende Seitenfläche der zweiten Anstreifkante und die Fläche der Druckseitenwand stufenlos ineinander überge hen, wobei die zweite Anstreifkante eine in Radialrichtung erfassbare Höhe aufweist, welche geringer ist als die Höhe der mit der Schneidschicht versehenen Anstreifkante . Diese Ausgestaltung reduziert die Strömungsverluste über die Blatt spitze aufgrund des dort weiter erhöhten Strömungswiderstan des. Gleichzeitig ist es möglich, die Seitenfläche der ersten Anstreifkante und die Fläche der Druckseitenwand mit einer durchgehenden keramischen Wärmedämmschicht zu überziehen, oh ne dass die Gefahr besteht, aufgrund eines Kontakts mit der EinlaufSchicht diese spitzenseitig zu verlieren.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die nach außen weisende Stirnfläche der zumindest einen, die Schneid schicht aufweisenden Anstreifkante zur Druckseitenwand hin abfallend geneigt. Darunter wird verstanden, dass die Stirn fläche nicht senkrecht zu Radialrichtung steht. Im Längs schnitt betrachtet schließt die Schnittlinie durch die Stirn fläche mit der Radialrichtung einen Winkel ungleich von 90° ein, beispielsweise einen Winkel 75° oder 60°, sodass die Stirnfläche zur Druckseitenwand hin abfällt und damit auf ei nem kleineren Radius endet als das diesem gegenüberliegendem, dem vorauseilenden Ende der Stirnfläche. Auch mit dieser Aus gestaltung wird vermieden, dass bei Kontakt der Blattspritze mit der beschichteten Gehäusewand die Schicht der Druckseite vom Schaufelblatt abgerissen wird.

Um die Haftung der keramischen Wärmedämmschicht auf der

Druckseitenwand bzw. auf dem Schaufelblatt der Turbinenschau fel zu erhöhen, sind zumindest auf der Druckseitenwand des Schaufelblatts eine Haftvermittlerschicht und zumindest eine keramische Wärmedämmschicht aufgebracht. Auch dies verbessert die Anbindung der keramischen Wärmedämmschicht insbesondere auf der Druckseitenwand.

Besonders bevorzugt ist die Ausgestaltung, bei der die kera mische Wärmedämmschicht des Schaufelblatts von denjenigen Be schichtungen räumlich getrennt ist, die auf der die Schneid schicht aufweisenden Anstreifkante oder auf der Blattspitze aufgebracht sind. Aufgrund der Trennung der Beschichtungen wird sicher vermieden, dass ein etwaiges Lösen oder Abplatzen einer radial weiter außen angeordneten Beschichtung sich auf die keramische Wärmedämmschicht des Schaufelblatts überträgt und diese auch nur geringfügig mit loslöst bzw. abreißt. Auch damit wird die Lebensdauer der Turbinenlaufschaufel verbes sert . Die Schneidschicht, üblicherweise mit Hartstoffpartikeln, insbesondere aus kubischem oder hexagonalem Bornitrid ange reichert, weist damit eine hinreichende Festigkeit und Härte auf, die es ermöglicht, dass lediglich das an der Gehäusewand aufgetragene Material dort abgetragen wird. Die auf den Sei tenwänden des Schaufelblatts aufgetragene Wärmedämmschicht ist somit vor zerstörerischem Kontakt mit der beschichteten Gehäusewand geschützt.

Besonders bevorzugt wird eine Mischung aus kubischem Borni trid (cBN) und MAX-Phasenpulver als Schneidschicht aufge bracht, sodass sich die Abriebbeständigkeit der

Turbinenlaufschaufel signifikant verbessert. Das kubische Bornitrid weist eine sehr hohe Härte auf und zeichnet sich durch eine herausragende Verschleißbeständigkeit aus. Das Einbettmaterial für das kubische Bornitrid sollte ebenfalls über eine gute Verschleißbeständigkeit, kombiniert mit einer guten Oxidationsbeständigkeit und einer hohen thermischen Be ständigkeit verfügen. Diese Kombination aus Eigenschaften wird durch die MAX-Phasen optimal abgedeckt. MAX-Phasen sind Werkstoffe, deren Eigenschaften zwischen denen von Keramiken und Metallen liegen. Dabei steht M für ein Element aus den Übergansmetallen (z.B. Ti, Cr, Nb, Ta, etc.), A steht für ein Element aus der A-Gruppe (z.B. Al, Si, etc.) und X steht für Kohlenstoff oder Stickstoff (C oder N) . Typische Vertreter der MAX-Phasen sind Ti2AlC, Cr2AlC sowie Nb2AlC. Das Gemisch aus kubischem Bornitrid und MAX-Phase könnte z.B. über Laser pulverauftragsschweißen aufgebracht werden. Alternativ könn ten Preforms gesintert werden, die anschließend über einen Lötprozess an die Turbinenschaufel angebunden werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen schematisch : Figur 1 eine perspektivische Ansicht auf eine Turbinen laufschaufel gemäß eines ersten Ausführungsbei spiels,

Figur 2 den Längsschnitt durch die Blattspitze der Turbi nenschaufel gemäß Figur 2,

Figur 3 im Längsschnitt eine alternative Blattspitze ge mäß eines zweiten Ausführungsbeispiels, Figur 4 im Längsschnitt eine alternative Blattspitze ge mäß eines dritten Ausführungsbeispiels und

Figur 5 im Längsschnitt eine alternative Blattspitze ge mäß eines vierten Ausführungsbeispiels.

Die für das Verständnis der Erfindung irrelevanten Elemente der Turbinenlaufschaufel sind - wie stets bei schematischen Darstellungen - nicht dargestellt. Gleiche Merkmale sind in den Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen. Einzelne Bezugszeichen können in der Beschreibung und in den Figuren zudem durch die Suffixe „d" für druckseitig und „s" für saug seitig erweitert worden sein, wenn mehrfach vorhandene Merk male einzeln identifiziert werden sollen. Bei Verwendung ohne Suffix gelten die gemachten Ausführungen für alle betreffen den Merkmale.

In Figur 1 ist in einer perspektivischen Darstellung eine freistehende, d.h. deckbandlose Turbinenlaufschaufel 10 dar gestellt. Entlang einer Achse, die mit der Radialrichtung ei ner Gasturbine zusammenfällt, in welcher die Turbinenlauf schaufel 10 eingebaut ist, umfasst diese von innen nach außen gesehen einen Schaufelfuß 12, eine Plattform 14 und ein

Schaufelblatt 16. Üblicherweise werden derartige Turbinen laufschaufeln 10 innen gekühlt. Mithin werden diese gewöhn lich in einem Gussverfahren hergestellt, sodass sie insgesamt aus einem metallischen Grundwerkstoff gebildet sind. Dieses weist eine von einem Heißgas S anströmbare Vorderkante 18 so wie eine Hinterkante 20 auf. Dazwischen erstrecken sich eine Saugseitenwand 22 und eine Druckseitenwand 24, welche in Qu errichtung und somit in Radialrichtung R sich von einem fuß seitigen Ende 26 zu einem spitzenseitigen Ende 28 erstrecken. Letzteres bildet gleichzeitig die Blattspitze 30, welche nicht zwingend eben ausgebildet sein muss. Gemäß dem gezeig ten ersten Ausführungsbeispiel ist die Blattspitze 30 mit ei ner Umrandung, welche auch als Anstreifkante 32 bezeichnet wird, versehen. Auf einem Teil einer radial nach außen wei senden Stirnfläche 33 der Anstreifkante 32 ist eine in Figur 1 nicht weiter dargestellte Schneidschicht aufgebracht, die jedoch in den Figuren 2 und 3 im Detail zu sehen ist.

Die Figuren 2 bis 4 zeigen unterschiedliche Ausführungsbei spiele von Turbinenschaufel-Blattspitzen 30 im Längsschnitt entsprechend der Schnittlinie II-II, wobei zudem eine mit ei ner EinlaufSchicht 13 versehene Gehäusewand 11 ausschnitts weise dargestellt ist. Eine Rotationsachse eines Rotors einer Turbine, in welcher die Turbinenlaufschaufel 10 zu Anwendung vorgesehen ist, ist mit A bezeichnet, die Rotationsrichtung des Rotors mit D. Gemäß dem in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel weist das Schaufelblatt 16 sowohl saug seitig eine Anstreifkante 32s als auch druckseitig eine An streifkante 32d auf. Beide Anstreifkanten 32 sind derartig auf der Blattspitze 30 angeordnet, dass ihre seitlich nach außen weisenden Seitenflächen 35 jeweils stufenlos mit den Flächen der Saugseitenwand 22 bzw. Druckseitenwand 24 inei nander übergehen. Mithin stellen diese Seitenflächen 35 der Anstreifkanten 32s, 32d Teile der Saugseitenwand 22 und Teile der Druckseitenwand 24 dar, weswegen diese ebenso wie das originäre Schaufelblatt 16 mit einer Haftvermittlerschicht 40 und einer Wärmedämmschicht 42 überzogen sind. Auf der nach außen weisenden Stirnfläche 33 ist eine Schneidschicht 36 aufgebracht, die ihrerseits wiederum eine nach außen weisende Schneidfläche 37 aufweist. Die Stirnfläche 33 der saugseiti gen Anstreifkante 32s ist auf einem Radius R2 angeordnet, welcher größer ist als der Radius RI der radial äußeren Kante 23 der Druckseitenwand 24. In diesem Ausführungsbeispiel fällt die radial äußere Kante 23 der Druckseitenwand 24 mit der radial äußerste Kante der druckseitigen Anstreifkante 32d zusammen, da letztere schneidschichtfrei ist oder weniger weit radial nach außen hervorsteht als die saugseitige An- streifkante 32s. Mit anderen Worten: Die in Radialrichtung erfassbare Höhe der erste Anstreifkante 32s ist größer als die Höhe der zweiten Anstreifkante 32d. Die Radien RI, R2 be ziehen sich auf eine Rotationsachse A und sind in einer Ebene zu ermitteln, welche normal zur Rotationsachse der Turbine ist. Diese Ebene fällt somit mit der Blattebene der Zeichnung zusammen. Anstelle der Radien RI und R2 lassen sich in analo ger Weise nicht weiter dargestellte Abstände in der gleichen Ebene ermitteln. Diese beziehen sich dann nicht auf die Rota tionsachse, sondern auf eine Unterseite 15 des Schaufelfußes 12, insbesondere auf dessen Mitte.

Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Blatt spitze 30. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel weist diese Turbinenlaufschaufel 10 lediglich eine einzige Anstreifkante 32 auf, die saugseitig vorgesehen ist; die druckseitige Anstreifkante des ersten Ausführungsbeispiels ist ersatzlos weggefallen. Auch hier ist die nach außen wei sende Schneidfläche 37 der Schneidschicht 36 auf einem Radius R2 angeordnet, welcher größer ist als der Radius RI der radi al äußeren Kante 23 der Druckseitenwand 24.

Figur 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Blatt spitze 30. Im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel ist die einzige Anstreifkante 32 nicht saugseitig, sondern mittig zwischen der Saugseitenwand 22 und der Druckseitenwand 24 an geordnet. Auch hier ist die nach außen weisende Schneidfläche 37 der Schneidschicht 36 auf einem Radius R2 angeordnet, wel cher größer ist als der Radius RI der radial äußeren Kante 23 der Druckseitenwand 24.

Figur 5 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer Blatt spitze 30. Im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel ist die Stirnfläche 33 der Anstreifkante 32d nicht senkrecht zur Radialrichtung. Im Längsschnitt betrachtet ist die in der Ebene der Stirnfläche 33 liegende Schnittlinie zur Drucksei tenwand 24 hin abfallend geneigt, sodass die Stirnfläche 33 dort auf einem kleineren Radius (23) endet als ihr gegenüber- liegendes voreilendes Ende. Auch diese Variante schützt die Schicht 40, 42 vor einer sie spitzenseitig ggf. zerstörenden Zugbelastung .

In jedem der gezeigten Ausführungsbeispielen ist das Schau felblatt 16 jeweils sowohl saugseitig als auch druckseitig großflächig zuerst von einer Haftvermittlerschicht 40 überzo gen, die ihrerseits wiederrum durch eine keramische Wärme dämmschicht 42 abgedeckt ist. Es ist dabei möglich, dass ein restlicher Teil 39 der radial nach außen weisenden Fläche der Blattspitze 30 auch mit der Haftvermittlerschicht 40 und/oder der Wärmedämmschicht 42 überzogen ist.

Die zur Druckseite weisende Seitenfläche 35 der Anstreifkante 32 ist mithin zur Druckseitenwand 24 derartig versetzt ange ordnet, dass bei bestimmungsgemäßen Gebrauch der Turbinen laufschaufel 10 im Rotor einer Turbine in Bezug auf die Rota tionsrichtung D die Anstreifkanten-Seitenfläche 35 der Druck seitenwand 22 vorauseilt.

Allen Ausführungsbeispielen ist gemein, dass die beiden

Schichten 40, 42 nicht direkt an die Schneidschicht 36 an grenzen und diese berühren, sondern von dieser getrennt sind. Dies gilt insbesondere für die beiden ersten Ausführungsbei spiele, bei denen die Schneidschicht 36 auch saugseitig an einer radial äußersten Kante 25 der Anstreifkante 32 in Kon takt mit den Schichten 40, 42 gelangen könnte, was aber durch einen hinreichend große Lücke vermieden wird. Die Schneid schicht 36 hat somit keinen unmittelbaren Einfluss auf die Schichten 40, 42 des Schaufelblatts 16, weder saugseitig noch druckseitig. Dies erhält die Lebensdauer der Turbinenlauf schaufel 10 selbst bei Reibkontakt mit der EinlaufSchicht 13 oder gar bei Verlust der Schneidschicht 36 aufrecht.

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

Claims

Patentansprüche

1. Turbinenlaufschaufel (10) für eine Gasturbine,

mit einem freistehenden Schaufelblatt (16) umfassend eine von einem Heißgas anströmbare Vorderkante (18), von der aus sich eine Saugseitenwand (22) und eine Druckseiten wand (24) zu einer Hinterkante (20) des Schaufelblatts (16) erstrecken,

wobei das Schaufelblatt (16) in einer sich dazu quer er streckenden Radialrichtung von einem fußseitigen Ende (26) zu einem eine Blattspitze (30) bildenden spitzensei tigen Ende (28) erstreckt, und

wobei die Blattspitze (30) zumindest eine Anstreifkante

(32) mit einer radial nach außen weisende Stirnfläche

(33) aufweist, auf welcher Stirnfläche (33) eine Schneid schicht (36) aufgebracht ist und

wobei zumindest auf der Druckseitenwand (24) des Schau felblatts (16) eine Schicht (40) oder mehrere Schichten (40, 42) aufgebracht ist bzw. sind, die bzw. von denen zumindest eine als keramische Wärmedämmschicht (42) aus gestaltet ist,

dadurch gekennzeichnet,

dass die die Schneidschicht (36) aufweisende Stirnfläche (33) auf einem größeren Radius angeordnet ist als eine radial äußerste Kante (23) der Druckseitenwand (24), so- dass die keramische Wärmedämmschicht (42) des Schaufel blatts (16)

von auf der die Schneidschicht (36) aufweisenden An streifkante (42) oder

von auf der Blattspitze

aufgebrachten Schichten (36) getrennt ist.

2. Turbinenlaufschaufel (10) nach Anspruch 1,

bei der die zumindest eine Anstreifkante (32) saugseitig auf der Blattspitze (30) oder mittig zwischen Saugseiten wand (22) und Druckseitenwand (24) angeordnet ist.

3. Turbinenlaufschaufel (10) nach Anspruch 1 bzw. 2, bei der an der Blattspitze (30) zumindest zwei Anstreif kanten (32s, 32d) vorgesehen sind, von denen eine erste saugseitig (32s) und eine zweite davon druckseitig (32d) angeordnet ist, wobei die zur Druckseite des Schaufel blatts (16) weisende Seitenfläche der zweiten Anstreif kante (32d) und die Fläche der Druckseitenwand (24) stu fenlos ineinander übergehen,

wobei die erste Anstreifkante (32s) eine in Radialrich tung erfassbare Höhe aufweist, welche größer ist als die Höhe der zweiten Anstreifkante (32d) .

4. Turbinenlaufschaufel (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche,

bei der die nach außen weisende Stirnfläche (33) der zu mindest einen, die Schneidschicht (36) aufweisenden An streifkante (32) zur Druckseitenwand (24) hin abfallend geneigt ist.

5. Turbinenlaufschaufel (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche,

bei der die zumindest eine Schicht zumindest zwei Schich ten umfasst, von denen eine zuerst aufgetragene Schicht als Haftvermittlerschicht (40) und eine darüber aufgetra gene Schicht als eine keramische Wärmedämmschicht (42) ausgestaltet ist.

6. Turbinenlaufschaufel (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche,

bei der die Schneidschicht (36) Hartpartikel, insbesonde re aus kubischem und/oder hexagonalem Bornitrid, und MAX- Phasen enthält.