DE112016004862B4

DE112016004862B4 - Schaufel, damit ausgestattete Gasturbine und Verfahren zur Herstellung der Schaufel

Info

Publication number: DE112016004862B4
Application number: DE112016004862.9T
Authority: DE
Inventors: Keita Takamura; Saki MATSUO; Yoshifumi Tsuji; Satoshi Hada; Hidekatsu Atsumi
Original assignee: Mitsubishi Power Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2015-10-22
Filing date: 2016-10-19
Publication date: 2021-12-02
Anticipated expiration: 2036-10-20
Also published as: JP6613803B2; WO2017069145A1; CN108138575B; US20180274371A1; US10633977B2; KR20180044975A; KR102048686B1; DE112016004862T5; JP2017078391A; CN108138575A

Abstract

Schaufel (50,50a,50b,50c,50d;100), umfassend:einen Schaufelkörper (51;151) mit einer Schaufelblattform, die in einem Verbrennungsgaskanal (49) anzuordnen ist, in dem Verbrennungsgas strömt, undeine Endplatte (60;160;110), die auf einem Endabschnitt in einer Schaufelhöhenrichtung (Dwh) des Schaufelkörpers (51;151) ausgebildet ist,wobei die Endplatte (60;160;110) Folgendes enthält:eine dem Verbrennungsgaskanal (49) zugewandte Gaswegoberfläche (61;121),eine Gegen-Gaswegoberfläche (62;122), die entgegengesetzt zu der Gaswegoberfläche (61;121) gerichtet ist,eine Endoberfläche (63,64;124) entlang einer Kante der Gaswegoberfläche (61;121),eine Vielzahl von Kanälen (81;181), die sich in einer Richtung entlang der Gaswegoberfläche (61;121) erstrecken, angeordnet zwischen der Gaswegoberfläche (61;121) und der Gegen-Gaswegoberfläche (62;122), undein Schürzenloch (75p,76n,75pc,75pe;176n,177p,178p), das an einer Teilendoberfläche (63p,64b;124b), die ein Abschnitt der Endoberfläche (63,64;124) ist, geöffnet ist;wobei die Vielzahl von Kanälen (81;181) in einer perspektivischen Richtung in Bezug auf die Teilendoberfläche (63p,64b;124b) ausgerichtet ist,wobei das Schürzenloch (75p,76n,75pc,75pe;176n,177p,178p) mit einem inneren Kanal (83p,84n;184p,185p,184n) kommuniziert, der weiter von der Teilendoberfläche (63p,64b;124b) entfernt ist als ein äußerer Kanal (85n,85p;183p,185n), der näher an der Teilendoberfläche (63p,64b;124b) liegt, aus der Vielzahl von Kanälen (81;181),wobei ein Abschnitt des Schürzenlochs (75p,76n,75pc,75pe;176n,177p,178p) mit dem äußeren Kanal (85n,85p;183p,185n), von der Schaufelhöhenrichtung (Dwh) aus gesehen, überlappt und sich eine Position in der Schaufelhöhenrichtung (Dwh) des Abschnitts der Schürzenlöcher (75p,76n,75pc,75pe;176n,177p,178p) von einer Position in der Schaufelhöhenrichtung (Dwh) des äußeren Kanals (85n,85p;183p,185n) unterscheidet, undwobei das Schürzenloch (75p,76n,75pc,75pe;176n,177p,178p) auf einer Seite verläuft, die näher an der Gegen-Gaswegoberfläche (62;122) als an dem äußeren Kanal (85n,85p;183p,185n) liegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaufel, eine mit dieser Schaufel ausgestattete Gasturbine und ein Verfahren zur Herstellung einer Schaufel.
Die Gasturbine enthält einen Rotor, der sich um eine axiale Linie dreht, und ein Gehäuse, das den Rotor abdeckt. Der Rotor enthält eine Rotorwelle und eine Vielzahl von Schaufeln, die an der Rotorwelle befestigt sind. Des Weiteren ist an der inneren Umfangsseite des Gehäuses eine Vielzahl von Leitschaufeln angebracht. Die Schaufel enthält einen Schaufelkörper mit einer Schaufelblattform, eine Plattform, die sich im Wesentlichen senkrecht zur Schaufelhöhenrichtung von einem Endabschnitt in der Schaufelhöhenrichtung des Schaufelkörpers aus erstreckt, und einen Wellenbefestigungsabschnitt, der sich von der Plattform zur gegenüberliegenden Seite als Schaufelkörper erstreckt.
Die Schaufeln und Leitschaufeln der Gasturbine werden einem Hochtemperatur-Verbrennungsgas ausgesetzt. Daher werden die Schaufeln und Leitschaufeln in der Regel mit Luft oder dergleichen gekühlt.
Zum Beispiel werden verschiedene Arten von Kühlkanälen, durch die eine Kühlluftströmung in der rotierenden Schaufel gebildet wird, in der JP 3 073 404 B2 beschrieben. Insbesondere sind Schaufelkanäle, in denen Kühlluft strömt, mit einem Innenraum, der sich in der Schaufelhöhenrichtung erstreckt, im Schaufelkörper, in der Plattform und im Wellenbefestigungsteil ausgebildet. Eine Gaswegoberfläche, die in der Schaufelhöhenrichtung ausgerichtet ist und mit dem Verbrennungsgas in Berührung kommt, eine Gegen-Gaswegoberfläche mit einer rückseitigen zusammenpassenden Beziehung zur Gaswegoberfläche und eine Endoberfläche entlang einer Kante der Gaswegoberfläche sind in der Plattform ausgebildet. Des Weiteren ist in der Plattform ein Plattformkanal ausgebildet, in dem Kühlgas strömt. Der Plattformkanal ist ein Serpentinenkanal. Der Serpentinenkanal weist eine Vielzahl von Kanälen auf, die sich in einer bestimmten Richtung erstrecken und in einer senkrechten Richtung zu der bestimmten Richtung angeordnet sind. Der Serpentinenkanal bildet einen Kanal, in dem Enden einer Vielzahl von Kanälen miteinander verbunden sind, um einen Gesamtzickzackkanal zu bilden.
Aus der US 2013 / 0 115 101 A1 ist eine Schaufelanordnung für ein Turbinensystem mit einem Schaufel-Hauptkörper, der einen Hauptkühlkreislauf definiert, und einer Plattform, die den Hauptkörper umgibt und zumindest teilweise einen Plattformkühlkreislauf definiert, bekannt. Die Plattform umfasst einen vorderen Teil und einen hinteren Teil, die sich jeweils zwischen einer druckseitigen Schrägfläche und einer saugseitigen Schrägfläche erstrecken. Die Plattform umfasst eine vordere Fläche, eine hintere Stirnseite und eine Oberseite. Die Schaufelanordnung umfasst einen Durchgang, der im hinteren Teil der Plattform ausgebildet ist. Der Durchgang steht in Fluidverbindung mit dem Hauptkühlkreislauf oder dem Plattformkühlkreislauf.
Aus der JP 2000 - 220 404 A ist eine gekühlte Gasturbinenschaufel mit einem Schaufel-Hauptkörper und einer Plattform bekannt. Um die Plattform zu kühlen, ist ein Plattform-Kühlmitteldurchgang vorgesehen, der in einen Kühlmittelzuführungsdurchgang an der Unterseite der Plattform und einen Kühlmittelrückgewinnungsdurchgang an der Kopfseite derselben unterteilt ist. Wenn ein Kühlmittel von dem Kühlmittelzuführungsdurchgang zu dem Kühlmittelrückgewinnungsdurchgang durch einen Verbindungsdurchgang zugeführt wird, wird die Plattform durch Aufprall gekühlt.
Aus der US 2014 / 0 072 400 A1 ist eine stationäres Gasturbinen-Düsenteil einer Gasturbine bekannt, das eine innere Endwand mit einer Vorderkante aufweist, wobei ein serpentinenförmiger Durchgang innerhalb der Vorderkante angeordnet ist und wobei an einem Einlass des serpentinenförmigen Durchgangs Luft angesaugt und an einem Auslass ausgestoßen wird, um die Vorderkante zu kühlen.
Aus der US 2012 / 0 082 566 A1 ist eine Plattformkühlanordnung für eine Turbinenrotorschaufel mit einer Plattform und einem inneren Kühlkanal bekannt. Die Plattform hat eine Oberseite, die sich von dem Strömungsprofil zu einer druckseitigen Schrägfläche erstreckt, und eine Unterseite. Die Kühlanordnung der Plattform umfasst einen Schaufelverteiler, der sich in der Nähe der Verbindung zwischen der Druckseite der Schaufel und der Plattform befindet, einen Schrägflächenverteiler, der sich in der Nähe der druckseitigen Schrägfläche befindet, ein Hochdruckverbindungsstück, das den Schaufelverteiler mit einem Hochdruckkühlmittelbereich des inneren Kühlkanals verbindet, einen Niederdruckverbinder, der den Schrägflächenverteiler mit einem Niederdruck-Kühlmittelbereich des inneren Kühlkanals verbindet, Kühlöffnungen, die sich von einem Ausgangspunkt entlang der druckseitigen Schrägfläche bis zu einer Verbindung mit dem Tragflächenverteiler erstrecken und den Schrägflächenverteiler dazwischen halbieren, und eine Vielzahl von nicht integralen Stopfen.
Aus der DE 102 36 339 B3 ist ein Verfahren zum Herstellen von Turbinenschaufeln mit darin angeordneten Kühlkanälen bekannt, wobei ein keramischer Kern hergestellt wird, der mit einem Wachs umspritzt wird, wobei über dem mit Wachs umspritzten Kern durch wiederholtes Tauchen und Besanden eine keramische Formschale erzeugt wird, die nach dem Entfernen des Wachses gebrannt wird, wobei der durch das Entfernen des Wachses entstandene Raum zur Bildung der Turbinenschaufel mit geschmolzenem Metall ausgegossen wird und dabei Bewegungen des Kerns in der Formschale durch vom Kern ausgehende, sich bis in die Formschale erstreckende Positionierungshilfen verhindert werden, und wobei nach dem Erhärten des Metalls die Formschale und der Kern entfernt werden, sowie die metallische Turbinenschaufel mechanisch bearbeitet wird.
Die rotierende Schaufel gemäß JP 3 073 404 B2 wird im Allgemeinen mit dem folgenden Verfahren hergestellt.

(1) Eine Gießform wird mit einem inneren Raum ausgebildet, welcher der äußeren Form der rotierenden Schaufel entspricht.
(2) Ein Kanalkern mit einer äußeren Form, die der Form des Plattformkanals entspricht, und ein Schürzenkern, der den Kanalkern in der Gießform trägt, werden ausgebildet.
(3) Der Kanalkern und der Schürzenkern werden in die Gießform eingebracht, und geschmolzenes Metall wird in die Gießform eingespritzt.
(4) Nach dem Aushärten der Metallschmelze wird der Kanalkern und der Schürzenkern gelöst.

Zusätzlich zum Plattformkanal, in dem Kühlluft strömt, wird ein Schürzenloch in einem Abschnitt ausgebildet, in dem der Schürzenkern, der im Herstellungsschritt in die Gießform eingebracht wurde, in der Plattform vorhanden war, welche die Endplatte der rotierenden Schaufel darstellt, die mit dem vorgenannten Verfahren hergestellt wurde.
Das Schürzenloch der Plattform, welche die Endplatte darstellt, wird herstellungsbedingt gebildet. Allerdings wird in der rotierenden Schaufel eine große Spannung erzeugt, da dieses Schürzenloch in der rotierenden Schaufel ausgebildet ist.
Demnach ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaufel, die das Auftreten hoher Spannungen unterdrücken kann, obwohl in der Endplatte eine Vielzahl von Kanälen ausgebildet ist, sowie eine mit der Schaufel ausgestattete Gasturbine und ein Verfahren zur Herstellung der Schaufel bereitzustellen.
Die Schaufel gemäß der Erfindung zur Lösung der vorgenannten Aufgabe umfasst die Merkmale des Patentanspruches 1 mit:

einem Schaufelkörper mit einer Schaufelblattform, der in einem Verbrennungsgaskanal angeordnet ist, in dem Verbrennungsgas strömt; und
eine Endplatte, die an einem Endabschnitt in der Schaufelhöhenrichtung des Schaufelkörpers ausgebildet ist;
wobei die Endplatte Folgendes enthält:
- eine Gaswegoberfläche, die einer Seite des Verbrennungsgaskanals zugewandt ist;
- eine Gegen-Gaswegoberfläche, die einer der Gaswegoberfläche gegenüberliegenden (entgegengesetzten) Seite zugewandt ist;
- eine Endoberfläche entlang einer Kante der Gaswegoberfläche;
- eine Vielzahl von Kanälen, die sich in einer Richtung entlang der Gaswegoberfläche erstrecken, angeordnet zwischen der Gaswegoberfläche und der Gegen-Gaswegoberfläche; und
- ein Schürzenloch, das an einer Teilendoberfläche, die ein Abschnitt der Endoberfläche ist, geöffnet ist;
- wobei die Vielzahl von Kanälen in einer perspektivischen Richtung in Bezug auf die Teilendoberfläche ausgerichtet ist; und
- von der Vielzahl von Kanälen, das Schürzenloch mit einem inneren Kanal kommuniziert, der weiter von der Teilendoberfläche entfernt ist als ein äußerer Kanal, der sich in der Nähe der Teilendoberfläche befindet.

Bei dieser Schaufel ist in der Teilendoberfläche der Endplatte ein Schürzenloch offen. Daher tritt Spannung in der Nähe der Teilendoberfläche auf, wo die Öffnung des Schürzenlochs in der Schaufel ausgebildet ist. Der äußere Umfangsseitenabschnitt der Endplatte ist jedoch im Wesentlichen ein freies Ende, sodass die Spannung, die im Seitenendabschnitt einschließlich der Teilendoberfläche der Endplatte auftritt, äußerst gering ist. Daher kann diese Schaufel Schäden in der Nähe der Öffnung des Schürzenlochs unterdrücken.
Darüber hinaus kann bei dieser Schaufel Kühlluft, die durch den inneren Kanal strömt, durch das Schürzenloch strömen und von der Teilendoberfläche der Endplatte abgegeben werden. Das bedeutet, dass bei dieser Schaufel das Schürzenloch als ein Luftkanal für das Durchströmen der Kühlluft genutzt werden kann. Die Kühlluft, die von der Teilendoberfläche der Endplatte abgegeben wurde, kühlt die Teilendoberfläche.
Bei die Schaufel gemäß der vorliegenden Erfindung überlappt das Schürzenloch den äußeren Kanal von der Schaufelhöhenrichtung aus gesehen teilweise und die Position unterscheidet sich in der Schaufelhöhenrichtung eines Abschnitts der Schürzenlöcher von der Position in der Schaufelhöhenrichtung des äußeren Kanals.
Bei dieser Schaufel verlaufen die Vielzahl von Kanälen näher an der Gaswegoberflächenseite als am Schürzenloch. Daher kann bei dieser Schaufel die Gaswegoberfläche der Endplatte durch die Kühlluft, die durch die Vielzahl von Kanälen strömt, effektiv gekühlt werden.
Die Schaufel gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Lösung der vorgenannten Aufgabe ist die Schaufel gemäß der Erfindung, wobei das Schürzenloch einen ersten verlaufenden Teil enthält, der sich von dem inneren Kanal zur Gegen-Gaswegoberflächenseite erstreckt, und einen zweiten verlaufenden Teil, der sich von einem Endabschnitt auf der Gegen-Gaswegoberflächenseite in Richtung der Teilendoberfläche erstreckt, in dem ersten verlaufenden Teil.
Die Schaufel gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Lösung der vorgenannten Aufgabe ist die Schaufel gemäß der Erfindung, wobei das Schürzenloch ein geneigtes Lochteil enthält, das sich allmählich der Gegen-Gaswegoberflächenseite nähert, wenn es sich der Teilendoberfläche aus dem inneren Kanal nähert.
Der innere Kanal der Schaufel kann durch Einsetzen eines Endoskops im Inneren überprüft werden. Bei dieser Schaufel kann das Endoskop auf einfache Weise vom Schürzenloch aus in den inneren Kanal eingesetzt werden. Somit kann bei dieser Schaufel die Inspektion des inneren Kanals auf einfache Weise durchgeführt werden.
Die Schaufel gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Lösung der vorgenannten Aufgabe ist die Schaufel gemäß der Erfindung, wobei der innere Kanal einen erweiterten Teil aufweist, der sich näher zur Gegen-Gaswegoberflächenseite hin erweitert als der äußere Kanal, und das Schürzenloch mit dem erweiterten Teil des inneren Kanals kommuniziert.
Auch bei dieser Schaufel lässt sich das Endoskop auf einfache Weise vom Schürzenloch aus in den inneren Kanal einsetzen. Somit kann bei auch dieser Schaufel die Inspektion des inneren Kanals auf einfache Weise durchgeführt werden.
Die Schaufel gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Lösung der vorgenannten Aufgabe ist die Schaufel gemäß der Erfindung, mit einem Stopfen, der die Öffnung des Schürzenlochs in der Teilendoberfläche blockiert.
Ist eine Kühlung der Teilendoberfläche durch die Kühlluft aus dem Schürzenloch nicht erforderlich, kann die Öffnung des Schürzenlochs in der Teilendoberfläche durch den Stopfen blockiert werden. Bei dieser rotierenden Schaufel wirkt die Zentrifugalkraft zur Außenseite in radialer Richtung auf den Stopfen, wenn der Rotor der Gasturbine rotiert. Bei dieser rotierenden Schaufel wird der Stopfen von der Innenfläche des Schürzenlochs aufgenommen, auch wenn versucht wird, den Stopfen durch die Zentrifugalkraft in radialer Richtung nach außen zu bewegen, sodass das Entfernen aus dem Schürzenloch erschwert wird. Daher kann rotierende Schaufel die Beschädigung der Endplatte unterdrücken.
Die Schaufel gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Lösung der vorgenannten Aufgabe ist die Schaufel gemäß der vorstehdenen Ausführungsform, wobei der Stopfen ein Durchgangsloch aufweist, das die Kühlluft in dem Schürzenloch nach außen abgibt.
Bei dieser Schaufel kann der Kühlluftstrom, der von der Teilendoberfläche abgegeben wird, durch entsprechende Einstellung des Innendurchmessers des Durchgangslochs entsprechend eingestellt werden. Bei dieser Schaufel kann daher die Menge an Kühlluft, die verbraucht wird, kontrolliert werden, während die Teilendoberfläche entsprechend gekühlt wird.
Die Schaufel gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Lösung der vorgenannten Aufgabe ist die Schaufel gemäß der Erfindung, wobei sich jeder der Vielzahl von Kanälen in der Richtung entlang der Teilendoberfläche erstreckt und mit einem Kanal kommuniziert, der in der perspektivischen Richtung benachbart ist, an einem Ende in der Richtung entlang der Teilendoberfläche, und dadurch die Vielzahl von Kanälen miteinander kommuniziert und einen Serpentinenkanal bildet.
Die Gasturbine gemäß der vorliegenden Erfindung zur Lösung der vorgenannten Aufgabe umfassend die Merkmale des Patentanspruches 8, umfassend: eine Vielzahl von Schaufeln gemäß der Erfindung; eine Rotorwelle, an der die Vielzahl von Schaufeln befestigt ist; ein Gehäuse, das die Vielzahl von Schaufeln und die Rotorwelle abdeckt; und eine Brennkammer, die Verbrennungsgas in einen Bereich überträgt, in dem die Vielzahl der Schaufeln im Gehäuse angeordnet ist.
Das Verfahren zur Herstellung einer Schaufel gemäß der vorliegenden Erfindung zur Lösung der vorgenannten Aufgabe umfasst die Merkmale des Patentanspruches 9, wobei die Schaufel einen Schaufelkörper mit einer Schaufelblattform aufweist, die in dem Verbrennungsgaskanal, in dem das Verbrennungsgas strömt, angeordnet ist, und eine Endplatte aufweist, die sich von dem Endabschnitt in der Schaufelhöhenrichtung des Schaufelkörpers in einer Richtung erstreckt, die eine senkrechte Komponente in Bezug auf die Schaufelhöhenrichtung aufweist; die Endplatte weist eine Gaswegoberfläche auf, die der Verbrennungsgaskanalseite zugewandt ist, eine Gegen-Gaswegoberfläche, die der Gaswegoberfläche gegenüberliegenden (entgegengesetzten) Seite zugewandt ist, und einen Luftraum, in dem Kühlluft strömt; und das Verfahren enthält:

einen Gießformbildungsschritt zum Ausbilden einer Gießform, die einen inneren Raum bildet, der mit der äußeren Form der Schaufel übereinstimmt; einen Kernbildungsschritt zum Ausbilden eines Kerns mit einer äußeren Form, die mit der Form des Luftraumes in der Endplatte übereinstimmt; einen Gießschritt, bei dem geschmolzenes Metall in die Gießform fließt, wobei der Kern in der Gießform vorgesehen ist; und einen Kernlösungsschritt, bei dem der Kern nach dem Aushärten des geschmolzenen Metalls gelöst wird;
im Kernbildungsschritt wird der Kern gebildet durch: einen Kanalkern, der zwischen der Gaswegoberfläche und der Gegen-Gaswegoberfläche an der Endplatte angeordnet ist, der sich in einer Richtung entlang der Gaswegoberfläche erstreckt und jeden aus der Vielzahl von Kanälen bildet, die in der perspektivischen Richtung in Bezug auf die Teilendoberfläche ausgerichtet sind, die ein Abschnitt der Endoberfläche ist; und
einen Schürzenkern, der ein Schürzenloch bildet, das sich in der Teilendoberfläche öffnet und mit einem inneren Kanal kommuniziert, der weiter von der Teilendoberfläche entfernt ist als der äußere Kanal, der näher an der Teilendoberfläche ist, aus der Vielzahl von Kanälen.

Das Verfahren zur Herstellung einer Schaufel gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zur Lösung der vorgenannten Aufgabe ist das Verfahren zur Herstellung einer Schaufel gemäß der Erfindung, wobei ein Abdichtungsschritt die Öffnung des Schürzenlochs in der Teilendoberfläche mittels eines Stopfens, nach dem Kernlösungsschritt, blockiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die hohe Spannung, die in der Schaufel entsteht, unterdrückt werden.

1 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche die Gasturbine der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 ist eine perspektivische Ansicht der rotierenden Schaufel der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Querschnittsansicht, die den Querschnitt auf einer Ebene entlang der Skelettlinie der rotierenden Schaufel gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
4 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie IV-IV in 3.
5 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie V-V von 4.
6 ist ein Flussdiagramm, welches das Verfahren zur Herstellung einer rotierenden Schaufel gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
7 ist eine Querschnittsansicht, welche die Hauptteile der Gießform und des Kerns, die im Verfahren zur Herstellung der rotierenden Schaufel der ersten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gebildet werden, veranschaulicht.
8 ist eine Querschnittsansicht von Hauptteilen, die den Querschnitt einer Ebene veranschaulicht, die sich in der Schaufeldickenrichtung der rotierenden Schaufel gemäß einem Vergleichsbeispiel erstreckt.
9 ist eine Querschnittsansicht von Hauptteilen, die den Querschnitt einer Ebene veranschaulicht, die sich in der Schaufeldickenrichtung der rotierenden Schaufel gemäß einer ersten Beispielvariante gemäß der vorliegenden Erfindung erstreckt.
10 ist eine Querschnittsansicht von Hauptteilen, die den Querschnitt einer Ebene veranschaulicht, die sich in der Schaufeldickenrichtung der rotierenden Schaufel gemäß einer zweiten Beispielvariante gemäß der vorliegenden Erfindung erstreckt.
11 ist eine Querschnittsansicht von Hauptteilen, die den Querschnitt einer Ebene veranschaulicht, die sich in der Schaufeldickenrichtung der rotierenden Schaufel gemäß einer dritten Beispielvariante gemäß der vorliegenden Erfindung erstreckt.
12 ist eine Querschnittsansicht, die lotrecht zur Schaufelhöhenrichtung der rotierenden Schaufel gemäß einer vierten Beispielvariante der vorliegenden Erfindung liegt.
13 ist eine Seitenflächenansicht der rotierenden Schaufel gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
14 ist eine Querschnittsansicht der rotierenden Schaufel gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
15 ist eine Draufsicht eines Deckbands gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
16 ist eine Querschnittsansicht eines Deckbands gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Nachfolgend werden die Ausführungsformen und verschiedene Beispielvarianten der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Eine Gasturbine 10 als die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält einen Kompressor 20, der Luft A verdichtet, eine Brennkammer 30, die ein Verbrennungsgas G erzeugt, indem sie einen Brennstoff F in der vom Kompressor 20 verdichteten Luft A verbrennt, und eine Turbine 40, die durch das Verbrennungsgas G angetrieben wird, wie in 1 veranschaulicht wird.
Der Kompressor 20 enthält einen Kompressorrotor 21, der um eine axiale Linie Ar rotiert, ein Kompressorgehäuse 25, das den Kompressorrotor 21 abdeckt, und eine Vielzahl von Leitschaufelreihen 26. Die Turbine 40 enthält einen Turbinenrotor 41, der um die Rotationsaxiallinie Ar rotiert, ein Turbinengehäuse 45, das den Turbinenrotor 41 abdeckt, und eine Vielzahl von Leitschaufelreihen 46.
Der Kompressorrotor 21 und der Turbinenrotor 41 sind auf derselben axialen Linie Ar angeordnet und miteinander verbunden, um einen Gasturbinenrotor 11 zu bilden. Ein Rotor eines Generators GEN ist beispielsweise mit diesem Gasturbinenrotor 11 verbunden. Die Gasturbine 10 enthält auch ein Zwischengehäuse 14, das zwischen dem Kompressorgehäuse 25 und dem Turbinengehäuse 45 vorgesehen ist. Die Brennkammer 30 ist an dem Zwischengehäuse 14 befestigt. Das Kompressorgehäuse 25, das Zwischengehäuse 14 und das Turbinengehäuse 45 sind miteinander verbunden, um ein Gasturbinengehäuse 15 zu bilden. Nachfolgend ist zu beachten, dass die Richtung, in der die axiale Linie Ar steht, die axiale Richtung Da ist, eine Umfangsrichtung um diese axiale Linie Ar einfach als Umfangsrichtung Dc bezeichnet wird und eine Richtung, die orthogonal zur axialen Linie Ar ist, als radiale Richtung Dr bezeichnet wird. Des Weiteren wird die Seite des Kompressors 20 der Turbine 40 in axialer Richtung Da als „stromaufwärtige Seite Dau“ und die dieser Seite gegenüberliegende Seite als „stromabwärtige Seite Dad“ bezeichnet. Ferner wird die Seite, die näher an der axialen Linie Ar in radialer Richtung Dr ist, als „Innenseite in Radialrichtung Dri“ bezeichnet, und die gegenüberliegende Seite ist die „Außenseite in Radialrichtung Dro“.
Der Turbinenrotor 41 enthält eine Rotorwelle 42, die um die axiale Linie Ar zentriert ist und sich in axialer Richtung Da erstreckt, und eine Vielzahl von Rotorschaufelreihen 43, die an dieser Rotorwelle 42 befestigt sind. Die Vielzahl der Rotorschaufelreihen 43 sind in axialer Richtung Da angeordnet. Jede der Rotorschaufelreihen 43 enthält eine Vielzahl von Rotorschaufeln 50, die in der Umfangsrichtung Dc angeordnet sind. Die Leitschaufelreihen 46 sind entsprechend auf der stromaufwärtigen Seite Dau von jeder der Vielzahl von Rotorschaufelreihen 43 angeordnet. Jede der Leitschaufelreihen 46 ist auf einer Innenseite des Turbinengehäuses 45 vorgesehen. Jede der Leitschaufelreihen 46 enthält eine Vielzahl von Leitschaufeln 46a, die in der Umfangsrichtung Dc angeordnet sind.
Ein Verbrennungsgasströmungskanal 49, durch den das Verbrennungsgas G aus der Brennkammer 30 strömt, ist in einem ringförmigen Raum zwischen einer äußeren Umfangsseite der Rotorwelle 42 und einer inneren Umfangsseite des Turbinengehäuses 45 in einem Bereich ausgebildet, in dem die Leitschaufel 46a und die Rotorschaufelreihen 50 in axialer Richtung Da angeordnet sind. Der Verbrennungsgaskanal 49 bildet um die axiale Linie Ar einen Ring, der sich in axialer Richtung Da erstreckt.
Wie in 2 veranschaulicht, enthält die rotierende Schaufel 50 einen Schaufelkörper 51 mit einer Schaufelblattform, eine Plattform 60, die auf einem Endabschnitt des Schaufelkörpers 51 in der Schaufelhöhenrichtung Dwh vorgesehen ist, und ein Wellenbefestigungsteil 90, das sich auf die gegenüberliegende Seite als der Schaufelkörper 51 aus der Plattform 60 erstreckt. Die Schaufelhöhenrichtung Dwh ist im Wesentlichen die gleiche Richtung wie die radiale Richtung Dr in einem Zustand, in dem die rotierende Schaufel 50 an der Rotorwelle 42 befestigt ist. Daher befindet sich in diesem Zustand der Schaufelkörper 51 auf der außenseitigen Radialrichtung Dro und das Wellenbefestigungsteil 90 befindet sich auf der innenseitigen Radialrichtung Dri, mit Bezug auf die Plattform 60.
Der Schaufelkörper 51 ist im Verbrennungsgaskanal 49 vorgesehen. Der Schaufelkörper 51 ist aus einer Rückseitenoberfläche (Unterdruckoberfläche) 54, die eine konvexe Oberfläche ist, und einer Vorderseitenoberfläche (Überdruckoberfläche) 55, die eine konkave Oberfläche ist, ausgeführt. Die Rückseitenoberfläche 54 und die Vorderseitenoberfläche 55 sind durch die Vorderkante 52 und die Hinterkante 53 des Schaufelkörpers 51 verbunden. Mit der an der Rotorwelle 42 befestigten Rotorschaufel 50 ist die Vorderkante 52 auf der stromaufwärtigen Seite Dau der axialen Richtung Da in Bezug auf die Hinterkante 53 angeordnet. Ferner ist unter dieser Bedingung die Rückseitenoberfläche 54 und die Vorderseitenoberfläche 55 in jede beliebige Richtung gerichtet, die eine Komponente der Umfangsrichtung Dc aufweist.
Die Plattform 60 ist ein plattenförmiges Element, das sich vom Endabschnitt der Schaufelhöhenrichtung Dwh im Schaufelkörper 51 in einer Richtung erstreckt, die eine senkrechte Komponente in Bezug auf die Schaufelhöhenrichtung Dwh aufweist. Das bedeutet, dass die Plattform 60 eine Endplatte des Schaufelkörpers 51 ist. Eine Gaswegoberfläche 61, die in den Verbrennungsgaskanal 49 gerichtet ist, eine Gegen-Gaswegoberfläche 62 mit einer rückseitigen zusammenpassenden Beziehung zur Gaswegoberfläche 61 und Endoberflächen 63, 64 entlang einer Kante der Gaswegoberfläche 61 sind in der Plattform 60 ausgebildet. Wie in 4 veranschaulicht enthalten die Endoberflächen 63, 64 ein Paar von Seitenendoberflächen 63, die einander gegenüberliegenden Seiten in der Breitenrichtung Dwp zugewandt sind, die eine senkrechte Komponente zu der Schaufelhöhenrichtung Dwh und der Schaufelsehnenrichtung Dwc aufweist, und ein Paar von Vorder- und Rückendoberflächen 64, die einander gegenüberliegenden Seiten in der Schaufelsehnenrichtung Dwc zugewandt sind. Es ist zu beachten, dass die Schaufelsehnenrichtung Dwc eine Richtung ist, die parallel zur Schaufelsehne Lco verläuft. In einem Zustand, in dem die rotierende Schaufel 50 an der Rotorwelle 42 befestigt ist, ist die Richtung, die eine Komponente der axialen Richtung Da enthält, die Schaufelsehnenrichtung Dwc, und die Richtung, die eine Komponente der Umfangsrichtung Dc enthält, ist die Breitenrichtung Dwp. Des Weiteren ist, wie nachfolgend beschrieben, die Seite, auf der die Vorderkante 52 in Bezug auf die Hinterkante 53 des Schaufelkörpers 51 in der Schaufelsehnenrichtung Dwc vorhanden ist, die Vorderseite Dwf, und die Seite gegenüber der Vorderseite Dwf ist die Rückseite Dwb. Des Weiteren ist, wie nachfolgend beschrieben, die Seite, auf der die Rückseitenoberfläche 54 in Bezug auf die Vorderseitenoberfläche 55 des Schaufelkörpers 51 in der Breitenrichtung Dwp vorhanden ist, die Rückseite Dpn, und die gegenüberliegende Seite der Rückseite Dpn ist einfach die Vorderseite Dpp. Des Weiteren ist, wie in 2 veranschaulicht, die Seite, auf der die Gaswegoberfläche 61 in Bezug auf die Gegen-Gaswegoberfläche 62 in der Schaufelhöhenrichtung Dwh vorhanden ist, die Gaswegseite Dwhp, und die gegenüberliegende Seite ist die Gegen-Gaswegseite Dwha.
Die Gaswegoberfläche 61 der Plattform 60 ist eine Oberfläche, die sich in einer Richtung erstreckt, die eine senkrechte Komponente in Bezug auf die Schaufelhöhenrichtung Dwh aufweist. Das Paar der Seitenendoberflächen 63 erstreckt sich jeweils in der Richtung, die eine senkrechte Komponente zur Breitenrichtung Dwp aufweist, und verbindet sich mit der Gaswegoberfläche 61. Ferner erstreckt sich das Paar der Vorder- und Rückendoberflächen 64 jeweils in der Richtung, die eine senkrechte Komponente zur Schaufelsehnenrichtung Dwc aufweist, und verbindet sich mit der Gaswegoberfläche 61. Von dem Paar der Seitenendoberflächen 63 bildet eine erste Seitenendoberfläche 63 eine Rückseitenendoberfläche 63n, und die zweite Seitenendoberfläche 63 bildet eine Vorderseitenendoberfläche 63p. Die Rückseitenendoberfläche 63n befindet sich auf der Rückseite Dpn in Bezug auf die Vorderseitenendoberfläche 63p. Des Weiteren bildet von dem Paar von Vorder- und Rückseitenendoberflächen 64 eine der Vorder- und Rückseitenendoberflächen 64 die Vorderseitenoberfläche 64f, und die andere Vorder- und Rückseitenendoberfläche 64 bildet die Rückseitenendoberfläche 64b. Die Vorderendoberfläche 64f befindet sich auf der Vorderseite Dcf in Bezug auf die Rückendoberfläche 64b. Die Rückseitenendoberfläche 63n und die Vorderseitenendoberfläche 63p sind parallel. Des Weiteren sind die Vorderendoberfläche 64f und die Rückendoberfläche 64b parallel. Daher bildet die Plattform 60, wie in 4 veranschaulicht, von der Schaufelhöhenrichtung Dwh aus gesehen ein Parallelogramm. Mit der an der Rotorwelle 42 befestigten Rotorschaufel 50 stellen die Vorderendoberfläche 64f und die Rückendoberfläche 64b Oberflächen dar, die senkrecht zur axialen Richtung Da verlaufen. Ferner ist in diesem Zustand die Vorderendoberfläche 64f auf der stromaufwärtigen Seite Dau in axialer Richtung Da in Bezug auf die Rückendoberfläche 64b angeordnet.
Wie in 2 veranschaulicht, weist das Wellenbefestigungsteil 90 einen Schaft 91 auf, der sich von der Plattform 60 zu der entgegengesetzten Seite wie der Schaufelkörper 51 in der Schaufelhöhenrichtung Dwh, oder mit anderen Worten, zu der Gegen-Gaswegseite Dwha erstreckt, und einen Schaufelfuß 92, der sich vom Schaft 91 auf der Gegen-Gaswegseite Dwha erstreckt. Der Schaufelfuß 92 weist eine zur Schaufelsehne senkrecht verlaufende Querschnittsform mit einer Tannenbaumform auf. Der Schaufelfuß 92 wird in eine Schaufelfußnut (nicht in den Zeichnungen veranschaulicht) in der Rotorwelle 42 (siehe 1) eingesetzt.
Wie in den 2 bis 4 veranschaulicht, ist eine Vielzahl von Schaufelkanälen 71, die sich in der Schaufelhöhenrichtung Dwh erstrecken, in der rotierenden Schaufel 50 ausgebildet. Alle Schaufelkanäle 71 sind kontinuierlich zum Schaufelkörper 51, zur Plattform 60 und zum Wellenbefestigungsteil 90 ausgebildet. Die Vielzahl von Schaufelkanälen 71 ist entlang der Skelettlinie Lca (siehe 4) des Schaufelkörpers 51 ausgerichtet. Benachbarte Schaufelkanäle 71 kommunizieren miteinander an einem Abschnitt des Endes in der Schaufelhöhenrichtung Dwh. Des Weiteren weist mindestens ein Schaufelkanal 71 aus der Vielzahl von Schaufelkanälen 71 eine Öffnung an einem Ende in der Schaufelhöhenrichtung Dwh des Schaufelfußes 92 auf. Kühlluft Ac aus dem in der Rotorwelle 42 gebildeten Kühlluftkanal strömt aus dieser Öffnung in den Schaufelkanal 71.
In der rotierenden Schaufel 50 der vorliegenden Ausführungsform sind, zum Beispiel, drei Schaufelkanäle 71 darin ausgebildet. Von diesen drei Schaufelkanälen 71 ist der Schaufelkanal 71 auf der vordersten Seite Dwf der erste Schaufelkanal 71a, der Schaufelkanal 71a benachbart zum ersten Schaufelkanal 71a auf der Rückseite Dwb ist der zweite Schaufelkanal 71b, und der Schaufelkanal 71b, der dem zweiten Schaufelkanal 71b auf der Rückseite Dwb benachbart ist, ist der dritte Schaufelkanal 71c. Der dritte Schaufelkanal 71c ist am Ende der Gegegen-Gaswegseite Dha in der Schaufelhöhenrichtung Dwh des Schaufelfußes 92 geöffnet. Der zweite Schaufelkanal 71b und der dritte Schaufelkanal 71c kommunizieren an einem Abschnitt auf der Gaswegseite Dwhp in der Schaufelhöhenrichtung Dwh. Ferner kommunizieren der zweite Schaufelkanal 71b und der erste Schaufelkanal 71a an einem Abschnitt auf der Gegen-Gaswegseite Dwha in der Schaufelhöhenrichtung Dwh. Eine Vielzahl von Schaufeloberflächenentladungskanälen 72, die sich zur Außenfläche des Schaufelkörpers 51 öffnen, sind in dem Schaufelkanal 71 ausgebildet. Zum Beispiel ist in dem dritten Schaufelkanal 71c eine Vielzahl von Schaufeloberflächenentladungskanälen 72 ausgebildet, die sich von dem dritten Schaufelkanal 71c zu der Rückseite Dwb erstrecken und die sich zur Außenfläche des Schaufelkörpers 51 öffnen. Des Weiteren ist in dem ersten Schaufelkanal 71a eine Vielzahl von Schaufeloberflächenentladungskanälen 72 ausgebildet, die sich vom ersten Schaufelkanal 71a zur Vorderseite Dwf erstrecken und die sich zur Außenfläche des Schaufelkörpers 51 öffnen.
Der Schaufelkörper 51 wird durch einen Prozess, bei dem die Kühlluft Ac den Schaufelkanal 71 durchströmt, konvektionsgekühlt. Ferner strömt die Kühlluft Ac, die in den Schaufelkanal 71 strömt, in den Schaufeloberflächenentlastungskanal 72 und strömt aus dem Schaufeloberflächenentlastungskanal 72 in den Verbrennungsgaskanal 49. Daher werden die Vorderkante 52 und die Hinterkante 53 und dergleichen des Schaufelkörpers 51 durch einen Prozess gekühlt, bei dem die Kühlluft Ac durch den Schaufeloberflächenentlastungskanal 72 strömt. Ferner spielt ein Teil der Kühlluft Ac, der aus dem Schaufeloberflächenentlastungskanal 72 in den Verbrennungsgaskanal 49 strömt, eine Rolle bei der teilweisen Abdeckung der Oberfläche des Schaufelfußes 51 als Filmluft.
Ein Plattformkanal 81, der sich in der Plattform 60 in der Richtung entlang der Gaswegoberfläche 61 erstreckt, ist in der Plattform 60 ausgebildet. Wie in 4 veranschaulicht, enthält der Plattformkanal 81n einen Rückseitenplattformkanal 81n, der in der Rückseite Dpn auf Basis des Schaufelkörpers 51 ausgebildet ist, und einen Vorderseitenplattformkanal 81p, der in der Vorderseite Dpp auf Basis des Schaufelkörpers 51 ausgebildet ist.
Der Rückseitenplattformkanal 81n weist einen Einlasskanal 82n, einen Seitenendkanal 83n, einen ersten Serpentinenkanal 84n und einen zweiten Serpentinenkanal 85n auf.
Der Einlasskanal 82n erstreckt sich von der Innenoberfläche der Rückseite Dpn der Innenoberfläche des ersten Schaufelkanals 71a zu einer Position der Rückseitenendoberfläche 63n auf der Rückseite Dpn. Der Seitenendkanal 83n erstreckt sich vom Ende der Rückseite Dpn des Einlasskanals 82n bis zur Rückseite Dwb entlang der Rückseitenendoberfläche 63n. Der erste Serpentinenkanal 84n erstreckt sich vom Ende auf der Rückseite Dwb des Seitenendkanals 83n zur Vorderseite Dpp. Der zweite Serpentinenkanal 85n erstreckt sich vom Ende der Vorderseite Dpp des ersten Serpentinenkanals 84n zur Rückseite Dpn. Der zweite Serpentinenkanal 85n öffnet sich auf der Rückseitenendoberfläche 63n der Plattform 60. Der erste Serpentinenkanal 84n und der zweite Serpentinenkanal 85n erstrecken sich beide in Richtung entlang der Rückendoberfläche 64b. Der erste Serpentinenkanal 84n und der zweite Serpentinenkanal 85n erstrecken sich beide in Richtung entlang der Rückendoberfläche 64b. Es ist zu beachten, dass in der vorliegenden Anwendung der Ausdruck „zwei Kanäle sind in perspektivischer Richtung in Bezug auf die Endoberfläche ausgerichtet“ darauf hindeutet, dass der Abstand von den Endoberflächen der zwei Kanäle voneinander verschieden ist und dass ein Abschnitt der beiden Kanäle sich überlappt, wenn man von der perspektivischen Richtung in Bezug auf die Endoberfläche aus betrachtet. Der zweite Serpentinenkanal 85n ist auf der Seite angeordnet, die näher an der Rückendoberfläche 64b liegt als der erste Serpentinenkanal 84n, und bildet den äußeren Kanal. Des Weiteren ist der erste Serpentinenkanal 84n auf der Seite angeordnet, die näher an der Rückendoberfläche 64b liegt als der zweite Serpentinenkanal 85n, und bildet den inneren Kanal. Der erste Serpentinenkanal 84n und der zweite Serpentinenkanal 85n kommunizieren miteinander an der Vorderseite Dpp. Daher wird ein Serpentinenkanal, der in einer Richtung entlang der Rückendoberfläche 64b zickzackförmig verläuft, durch den ersten Serpentinenkanal 84n und den zweiten Serpentinenkanal 85n gebildet. Es ist zu beachten, dass die Rückendoberfläche 64b der Plattform, welche die Endplatte darstellt, eine Teilendoberfläche in Bezug auf den ersten Serpentinenkanal 84n und den zweiten Serpentinenkanal 85n bildet.
Der vorderseitige Plattformkanal 81p weist einen Einlasskanal 82p, einen ersten Serpentinenkanal 83p, einen zweiten Serpentinenkanal 84p und einen dritten Serpentinenkanal 85p auf.
Der Einlasskanal 82p erstreckt sich von der Innenoberfläche auf der Vorderseite Dpp der Innenoberfläche des ersten Schaufelkanals 71a zur Vorderseite Dpp. Der erste Serpentinenkanal 83p erstreckt sich vom Ende auf der Vorderseite Dpp des Einlasskanals 82p in Richtung der Rückseite Dwb. Der zweite Serpentinenkanal 84p erstreckt sich vom Ende der Rückseite Dwb des ersten Serpentinenkanals 83p zur Vorderseite Dwf. Der dritte Serpentinenkanal 85p erstreckt sich vom Ende der Vorderseite Dwf des zweiten Serpentinenkanals 84p zur Rückseite Dwb. Der dritte Serpentinenkanal 85p öffnet sich auf der Rückendoberfläche 64b der Plattform. Der erste Serpentinenkanal 83p, der zweite Serpentinenkanal 84p und der dritte Serpentinenkanal 85p erstrecken sich alle in der Richtung entlang der Vorderseitenendoberfläche 63p. Der erste Serpentinenkanal 83p, der zweite Serpentinenkanal 84p und der dritte Serpentinenkanal 85p sind in perspektivischer Richtung in Bezug auf die Vorderseitenendoberfläche 63p ausgerichtet. Der dritte Serpentinenkanal 85p ist auf der Seite angeordnet, die näher an der Vorderseitenendoberfläche 63p liegt als der erste Serpentinenkanal 83p und der zweite Serpentinenkanal, und bildet den äußeren Kanal. Des Weiteren ist der zweite Serpentinenkanal 84p näher an der entfernteren Seite in Bezug auf die Vorderseitenendoberfläche 63p als der dritte Serpentinenkanal 85p angeordnet und bildet den inneren Kanal. Der erste Serpentinenkanal 83p ist näher an der entfernteren Seite in Bezug auf die Vorderseitenendoberfläche 63p als der zweite Serpentinenkanal 84p angeordnet und bildet den inneren Kanal. Der erste Serpentinenkanal 83p und der zweite Serpentinenkanal 84p kommunizieren miteinander auf der Rückseite Dwb. Des Weiteren kommunizieren der zweite Serpentinenkanal 84p und der dritte Serpentinenkanal 85p miteinander auf jedem der Enden der Vorderseite Dwf. Daher wird ein Serpentinenkanal, der in einer Richtung entlang der Vorderseitenendoberfläche 63b zickzackförmig verläuft, durch den ersten Serpentinenkanal 83p, den zweiten Serpentinenkanal 84p und den dritten Serpentinenkanal 85p gebildet. Es ist zu beachten, dass die Vorderseitenendoberfläche 63p der Plattform 60, welche die Endplatte darstellt, eine Teilendoberfläche in Bezug auf den ersten Serpentinenkanal 83p, den zweiten Serpentinenkanal 84p und den dritten Serpentinenkanal 85p bildet.
Ferner sind ein Seitenendschürzenloch 75n, ein erstes Rückseitenschürzenloch 76n, ein zweites Rückseitenschürzenloch 77n, ein erstes Vorderseitenschürzenloch 75p, ein zweites Vorderseitenschürzenloch 76p und ein drittes Vorderseitenschürzenloch 77p in der Plattform 60 ausgebildet.
Das Seitenendschürzenloch 75n kommuniziert mit dem Seitenendkanal 83n im Plattformkanal 81. Das Seitenendschürzenloch 75n erstreckt sich vom Seitenendkanal 83n zur Gegen-Gaswegseite Dwha und öffnet sich an der Gegen-Gaswegoberfläche 62 der Plattform 60. Das erste Rückseitenschürzenloch 76n kommuniziert mit dem ersten Serpentinenkanal 84n im Rückseitenplattformkanal 81n. Das erste Rückseitenschürzenloch 76n erstreckt sich vom ersten Serpentinenkanal 84n zur Rückseite Dwb und öffnet sich auf der Rückendoberfläche 64b der Plattform 60. Das zweite Rückseitenschürzenloch 77n kommuniziert mit dem zweiten Serpentinenkanal 85n im Rückseitenplattformkanal 81n. Das zweite Rückseitenschürzenloch 77n erstreckt sich vom zweiten Serpentinenkanal 85n zur Rückseite Dwb und öffnet sich auf der Rückendoberfläche 64b der Plattform 60. Das erste Vorderseitenschürzenloch 75p kommuniziert mit dem ersten Serpentinenkanal 83p im Vorderseitenplattformkanal 81p. Das erste Vorderseitenschürzenloch 75p erstreckt sich vom ersten Serpentinenkanal 83p zur Vorderseite Dpp und öffnet sich auf der Vorderseitenendoberfläche 63p der Plattform 60. Das zweite Vorderseitenschürzenloch 76p kommuniziert mit dem zweiten Serpentinenkanal 84p im Vorderseitenplattformkanal 81p. Das zweite Vorderseitenschürzenloch 76p erstreckt sich vom zweiten Serpentinenkanal 84p zur Vorderseite Dpp und öffnet sich auf der Vorderseitenendoberfläche 63p der Plattform 60. Das dritte Vorderseitenschürzenloch 77p kommuniziert mit dem dritten Serpentinenkanal 85p im Vorderseitenplattformkanal 81p. Das dritte Vorderseitenschürzenloch 77p erstreckt sich vom dritten Serpentinenkanal 85p zur Gegen-Gaswegseite Dwha und öffnet sich an der Gegen-Gaswegoberfläche 62 der Plattform 60. Die Öffnungen der Schürzenlöcher in der Plattform 60 werden durch Stopfen 78 blockiert.
Es ist zu beachten, dass das Seitenendschürzenloch 75n sich an der Gegen-Gaswegoberfläche 62 der Plattform 60 öffnet. Das Seitenendschürzenloch 75n erstreckt sich vom Seitenendkanal 83n zur Rückseite Dpn und öffnet sich an der Rückseitenendoberfläche 63n der Plattform 60. Ferner öffnet sich hierin das Vorderseitenschürzenloch 77p an der Gegen-Gaswegoberfläche 62 der Plattform 60. Allerdings erstreckt sich das Vorderseitenschürzenloch 77p vom dritten Serpentinenkanal 85p im Vorderseitenplattformkanal 81p zur Vorderseite Dpp und öffnet sich auf der Vorderseitenendoberfläche 63p der Plattform 60.
Wie in 5 veranschaulicht, enthält das erste Vorderseitenschürzenloch 75p einen ersten verlaufenden Teil 75pa, der sich von dem ersten Serpentinenkanal 83p im Vorderseitenplattformkanal 81p zur Gegen-Gaswegseite Dwha erstreckt, und einen zweiten verlaufenden Teil 75pb, der sich vom Endabschnitt der Gegen-Gaswegseite Dwha im ersten verlaufenden Teil 75pa zur Vorderseite Dpp erstreckt und sich an der Vorderseitenendoberfläche 63p öffnet. Der zweite verlaufende Teil 75pb durchläuft die Gegen-Gaswegseite Dwha in Bezug auf den zweiten Serpentinenkanal 84p und den dritten Serpentinenkanal 85p im Vorderseitenplattformkanal 81p. Von der Schaufelhöhenrichtung Dwh aus gesehen, wie in 4 veranschaulicht, überlappen sich daher bei dem zweiten verlaufenden Teil 75pb des ersten Vorderseitenschürzenlochs 75p der zweite Serpentinenkanal 84p und der dritte Serpentinenkanal 85p teilweise in dem Vorderseitenplattformkanal 81p. Das bedeutet, dass, von der Schaufelhöhenrichtung Dwh aus gesehen, der zweite verlaufende Teil 75pb des Vorderseitenschürzenlochs 75p sich mit dem zweiten Serpentinenkanal 84p und dem dritten Serpentinenkanal 85p im Vorderseitenplattformkanal 81p überschneidet. Die Öffnung der Rückseitenendoberfläche 63n im zweiten verlaufenden Teil 75pb wird durch einen Stopfen 78, wie vorstehend beschrieben, blockiert. Der Stopfen 78 wird durch Schweißen oder dergleichen mit der Plattform 60 verbunden. Ein Durchgangsloch 79, das Kühlluft aus dem ersten Vorderseitenschürzenloch 75p nach außen abgibt, ist im Stopfen 78 ausgebildet.
Obgleich nicht in den Zeichnungen veranschaulicht, enthält, ähnlich dem ersten Vorderseitenschürzenloch 75p, das zweite Vorderseitenschürzenloch 76p einen ersten verlaufenden Teil, der sich vom zweiten Serpentinenkanal 84p im Vorderseitenplattformkanal 81p zur Gegen-Gaswegseite Dwha erstreckt, und einen zweiten verlaufenden Teil, der sich vom Endabschnitt der Gegen-Gaswegseite Dwha im ersten verlaufenden Teil zur Vorderseite Dpp erstreckt und sich an der Vorderseitenendoberfläche 63p öffnet. Ähnlich dem zweiten verlaufenden Teil 75pb des ersten Vorderseitenschürzenlochs 75p durchläuft dieser zweite verlaufende Teil auch die Gegen-Gaswegseite Dwha in Bezug auf den dritten Serpentinenkanal 85p im Vorderseitenplattformkanal 81p. Von der Schaufelhöhenrichtung Dwh aus betrachtet, wie in 4 veranschaulicht, scheint sich daher der zweite verlaufende Teil 75pb des zweiten Vorderseitenschürzenloch 76p mit dem dritten Serpentinenkanal 85p im Vorderseitenplattformkanal 81p zu überschneiden.
Obgleich nicht in den Zeichnungen veranschaulicht, enthält das Rückseitenschürzenloch 76n einen ersten verlaufenden Teil, der sich vom ersten Serpentinenkanal 84n im Rückseitenplattformkanal 81n zur Gegen-Gaswegseite Dwha erstreckt, und einen zweiten verlaufenden Teil, der sich vom Endabschnitt der Gegen-Gaswegseite Dwha im ersten verlaufenden Teil zur Rückseite Dwb erstreckt und sich an der Rückendoberfläche 64b öffnet. Der zweite verlaufende Teil durchläuft die Gegen-Gaswegseite Dwha in Bezug auf den zweiten Serpentinenkanal 85n im Rückseitenplattformkanal 81n. Von der Schaufelhöhenrichtung Dwh aus gesehen, wie in 4 veranschaulicht, scheint sich daher der zweite verlaufende Teil des ersten Rückseitenschürzenlochs 76n mit dem zweiten Serpentinenkanal 85n im Rückseitenplattformkanal 81n zu überschneiden.
Nachstehend wird das Verfahren zur Herstellung der rotierenden Schaufel 50 wie vorstehend beschrieben mittels des in 6 dargestellten Fließdiagramms beschrieben.
Zuerst wird durch Gießen ein Zwischenprodukt der rotierenden Schaufel 50 gebildet (S1: Zwischenproduktbildungsschritt). Im Zwischenproduktbildungsschritt (S1) wird ein Gießformbildungsschritt (S2), ein Kernbildungsschritt (S3), ein Gießschritt (S4) und ein Kernlösungsschritt (S5) durchgeführt.
Im Gießformbildungsschritt (S2) wird eine Gießform mit einem inneren Raum ausgebildet, welcher der äußeren Form der rotierenden Schaufel 50 entspricht. Im Gießformbildungsschritt (S2) wird die Gießform beispielsweise mit Hilfe eines Wachsausschmelzverfahrens gebildet. Bei dem Wachsausschmelzverfahren wird zunächst ein Wachsmodell geformt, das die äußere Form der rotierenden Schaufel 50 nachbildet. Als nächstes wird das Wachsmodell in eine Aufschlämmung mit feuerfestem Pulver oder dergleichen gegeben, und die Aufschlämmung wird dann getrocknet. Des Weiteren wird das Wachsmodell nach dem Trocknen aus der Aufschlämmung entfernt, um eine Gießform zu bilden.
Im Kernbildungsschritt (S3) wird der Schaufelkanalkern mit einer äußeren Form, die der Form des Schaufelkanals 71 entspricht, ein Plattformkanalkern mit einer äußeren Form, die der Form des Plattformkanals 81 entspricht, und ein Schürzenkern mit einer äußeren Form, die der Form der Schürzenlöcher entspricht, ausgebildet. Der Plattformkanalkern enthält einen Vorderseitenplattformkanalkern mit einer äußeren Form, die der Form des Vorderseitenplattformkanals 81p entspricht, und einen Rückseitenplattformkanalkern mit einer äußeren Form, die dem Rückseitenplattformkanal 81n entspricht.
Der Schürzenkern enthält einen Seitenendschürzenkern mit einer äußeren Form, die der Form des Seitenendschürzenlochs 75n entspricht, einen ersten Rückseitenschürzenkern, welcher der Form des ersten Rückseitenschürzenlochs 76n entspricht, und einen zweiten Rückseitenschürzenkern mit einer äußeren Form, die der Form des zweiten Rückseitenschürzenlochs 77n entspricht. Diese Schürzenkerne sind einstückig mit dem Rückseitenplattformkanalkern ausgebildet. Des Weiteren enthält der Schürzenkern einen ersten Vorderseitenschürzenkern mit einer äußeren Form, die der Form des ersten Vorderseitenschürzenlochs 75p entspricht, einen zweiten Vorderseitenschürzenkern mit einer äußeren Form, die der Form des zweiten Vorderseitenschürzenlochs 76p entspricht, und einen dritten Vorderseitenschürzenkern mit einer äußeren Form, die der Form des dritten Vorderseitenschürzenlochs 77p entspricht.
Diese Schürzenkerne sind einstückig mit dem Vorderseitenplattformkanalkern ausgebildet. Die Kerne sind alle aus einer Keramik wie z. B. Aluminiumoxid und dergleichen ausgebildet. Der Kernbildungsschritt (S3) kann parallel zum Gießformbildungsschritt (S2) durchgeführt werden und kann vor oder nach dem Gießformbildungsschritt (S2) erfolgen.
Im Gießschritt (S4), wie in 7 veranschaulicht, wird der Schaufelkanalkern 96, der Plattformkanalkern 97 und der Schürzenkern 98 in die Gießform 95 eingebracht, und geschmolzenes Metall wird in die Gießform 95 eingespritzt.
Das geschmolzene Metall ist beispielsweise ein geschmolzenes Material aus einer Nickelbasislegierung oder dergleichen mit hoher Hitzebeständigkeit. In der Gießform 95 wird ein Kernhalteloch 95a ausgebildet, in das der Endabschnitt des Schürzenkerns 98 eingesetzt wird, mit einer Aussparung auf der Außenflächenseite von der Innenfläche aus. Der Endabschnitt des Schürzenkerns 98 wird in das Kernhalteloch 95a eingesetzt. Dadurch wird der Schürzenkern 98 in der Gießform 95 gehalten. Der Plattformkanalkern 97 wird wie vorstehend beschrieben in den Schürzenkern 98 integriert. Dadurch wird der Plattformkanalkern 97 in der Gießform 95 durch den Schürzenkern 98 gehalten. Das bedeutet, dass der Schürzenkern 98 die Position des Plattformkanalkerns 97 in der Gießform 95 bestimmt und eine Rolle beim Halten dieser Position spielt.
Der Kernlösungsschritt (S5) wird durchgeführt, nachdem das flüssige Metall, das in die Gießform 95 eingespritzt wurde, ausgehärtet ist. Im Kernlösungsschritt (S5) werden die Keramikkerne durch eine alkalische wässrige Lösung gelöst. Zu diesem Zeitpunkt leiten die von jedem der Schürzenkerne gebildeten Schürzenlöcher die alkalische wässrige Lösung zum Plattformkanal, der durch den Plattformkanalkern gebildet wird, und spielen auch eine Rolle bei der Ableitung der alkalischen wässrigen Lösung nach außen.
Damit ist der Zwischenproduktbildungsschritt (S1) abgeschlossen, und ein Zwischenprodukt der rotierenden Schaufel 50 ist erreicht.
Als nächstes werden die Kernlöcher in der Endoberfläche der Plattform 60 mit Stopfen 78 (S6: Abdichtungsschritt) blockiert. Im Abdichtungsschritt (S6) wird in einem Befestigungsabschnitt für den Stopfen 78 in der Plattform 60 durch einen mechanischen Vorgang oder dergleichen ein unteres Loch gebildet, und in das untere Loch wird ein Stopfen 78 eingesetzt. Des Weiteren wird der Stopfen 78 durch Schweißen oder dergleichen mit der Plattform 60 verbunden. Es ist zu beachten, dass der Innendurchmesser des unteren Lochs normalerweise so ausgebildet ist, dass er größer ist als der Innendurchmesser des Kernlochs.
Es ist zu beachten, dass, wenn der Schaufelkanal 71 und der Plattformkanal 81, die im Zwischenprodukt gebildet werden, nicht durch ein Kommunikationsloch miteinander kommunizieren, das die Kommunikation zwischen dem Schaufelkanal 71 und dem Plattformkanal 81 ermöglicht, durch einen elektrolytischen Prozess oder einen Elektroentladungsprozess oder dergleichen vor oder nach dem Abdichtungsschritt (S6) gebildet wird.
Als nächstes wird am Zwischenprodukt, das den Abdichtungsschritt (S6) abgeschlossen hat, ein Endbearbeitungsschritt zur Fertigstellung der rotierenden Schaufel 50 (S7: Endbearbeitungsschritt) durchgeführt. Während des Endbearbeitungsschrittes (S7) wird die Außenfläche des Zwischenproduktes poliert. Außerdem wird bei Bedarf eine hitzebeständige Beschichtung auf die Außenseite des Zwischenproduktes aufgebracht.
Als nächstes wird die Wirkung der rotierenden Schaufel 50 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Zuerst wird eine rotierende Schaufel 50z eines Vergleichsbeispiels beschrieben.
Wie in 8 veranschaulicht, weist die rotierende Schaufel 50z des Vergleichsbeispiels auch einen Schaufelkörper 51, eine Plattform 60 und ein Wellenbefestigungsteil 90 auf. Schaufelkanäle 71, in denen Kühlluft strömt, mit einem Innenraum, der sich in der Schaufelhöhenrichtung Dwh erstreckt, sind im Schaufelkörper 51, in der Plattform 60 und im Wellenbefestigungsteil 90 ausgebildet. Eine Gaswegoberfläche 61, die in der Schaufelhöhenrichtung Dwh ausgerichtet ist und die mit dem Verbrennungsgas in Berührung kommt, und eine Gegen-Gaswegoberfläche 62 mit einer rückseitigen zusammenpassenden Beziehung zur Gaswegoberfläche 61 sind in der Plattform 60 ausgebildet. Des Weiteren ist ein Plattformkanal 81z, der sich in der Richtung entlang der Gaswegoberfläche 61 erstreckt, und ein Schürzenloch 75z in der Plattform 60 ausgebildet. Der Plattformkanal 81z im Vergleichsbeispiel ist ähnlich ausgeführt wie der Vorderseitenplattformkanal 81p der vorliegenden Ausführungsform, die in 4 und 5 veranschaulicht wird. Das bedeutet, dass der Plattformkanal 81z des Vergleichsbeispiels einen ersten Serpentinenkanal 83p, einen zweiten Serpentinenkanal 84p und einen dritten Serpentinenkanal 85p, der sich in der Richtung entlang der Vorderseitenendoberfläche 63p erstreckt, aufweist. Ein Serpentinenkanal, der in einer Richtung entlang der Vorderseitenendoberfläche 63b zickzackförmig verläuft, wird durch den ersten Serpentinenkanal 83p, den zweiten Serpentinenkanal 84p und den dritten Serpentinenkanal 85p gebildet.
Ähnlich dem in 5 veranschaulichten ersten Serpentinenkanal 83p der vorliegenden Ausführungsform kommuniziert ein Schürzenloch 75z mit dem ersten Serpentinenkanal 83p, welcher den inneren Kanal darstellt. Allerdings erstreckt sich das Schürzenloch 75z linear vom ersten Serpentinenkanal 83p zur Gegen-Gaswegseite Dwha und öffnet sich in der Nähe der Grenze zwischen der Plattform 60 und dem Wellenbefestigungsteil 90.
Das Spitzenende des Schaufelkörpers 51 des sich bewegenden Schaufelblattes 50 ist ein freies Ende, und der Schaufelkörper 51 ist sowohl der Zentrifugalkraft als auch der Kraft durch das Verbrennungsgas ausgesetzt. Andererseits ist das Wellenbefestigungsteil 90 der rotierenden Schaufel 50 an der Rotorwelle 42 (siehe 1) befestigt. Daher entsteht im Grenzbereich zwischen dem Wellenbefestigungsteil 90 und der Plattform 60 eine hohe Spannung. Deshalb wird bei vielen rotierenden Schaufeln 50 bei der Annäherung an die Plattform 60 ein Schaft 91 des Wellenbefestigungsteils 90 in der Breitenrichtung Dwp allmählich dicker gemacht, um die im Grenzbereich zwischen dem Wellenbefestigungsteil 90 und der Plattform 60 erzeugte Spannung abzubauen. Dadurch bildet die Oberfläche des Schaftes 91 auf der Vorderseite Dpp eine graduelle glatte gekrümmte Oberfläche, die sich in Richtung der Vorderseite Dpp der Plattform 60 bewegt, wenn sie sich der Gegen-Gaswegoberfläche 62 der Plattform 60 nähert. Jedoch entsteht im Grenzbereich zwischen dem Wellenbefestigungsteil 90 und der Plattform 60 eine höhere Spannung als im Vergleich zum Ende oder dergleichen auf der Vorderseite Dpp der Plattform 60 zum Beispiel. Wenn also in diesem Abschnitt eine Öffnung für das Schürzenloch 75z ausgebildet ist, wird in diesem Abschnitt folglich Spannung auftreten.
Des Weiteren ist die Spannung in der Nähe der Öffnung leicht konzentriert. Wenn darüber hinaus eine Öffnung für das Schürzenloch 75z in der gekrümmten Oberfläche ausgebildet ist, wird ein Abschnitt gebildet, in dem der Winkel α, der zwischen dieser gekrümmten Oberfläche und der inneren Umfangsfläche des Schürzenlochs 75z gebildet wird, ein spitzer Winkel ist, und in diesem Abschnitt tritt eine noch höhere Spannung auf.
Deshalb wird bei der rotierenden Schaufel 50z des Vergleichsbeispiels der Bereich proximal zu der Öffnung des Rocklochs 75z auf einfache Weise beschädigt.
Andererseits öffnet sich bei der vorliegenden Ausführungsform, wie in 5 veranschaulicht, das erste Vorderseitenschürzenloch 75p, das mit dem ersten Serpentinenkanal 83p kommuniziert, der den inneren Kanal darstellt, an der Vorderseitenendoberfläche 63p der Plattform 60. Daher entsteht bei der vorliegenden Ausführungsform Spannung in dem Abschnitt, in dem die Öffnung der ersten Vorderseitenschürzenlochs 75p ausgebildet ist. Der äußere Umfangsseitenabschnitt der Plattform 60 ist jedoch im Wesentlichen ein freies Ende, sodass die Spannung, die durch die Zentrifugalkraft und die Gaskraft erzeugt wird, die im Seitenende einschließlich der Vorderseitenendoberfläche 63p der Plattform 60 auftritt, extrem klein sein wird. Des Weiteren ist der Winkel, der zwischen der Vorderseitenendoberfläche 63p und der Innenoberfläche des ersten Vorderseitenschürzenlochs 75p ausgebildet ist, ein spitzer Winkel von ca. 90°, und um die Öffnung des ersten Vorderseitenschürzenlochs 75p entsteht keine hohe Spannung. Folglich kann bei der vorliegenden Ausführungsform diese Schaufel die Beschädigung in der Nähe der Öffnung des ersten Vorderseitenschürzenlochs 75p unterdrücken.
Des Weiteren durchläuft bei der vorliegenden Ausführungsform die Kühlluft, die durch den ersten Serpentinenkanal 83p strömt, durch das erste Vorderseitenschürzenloch 75p und das Durchgangsloch 79 des Stopfens 78 und wird aus der Vorderseitenendoberfläche 63p der Plattform 60 abgegeben. Das bedeutet, dass bei der vorliegenden Ausführungsform das erste Vorderseitenschürzenloch 75p als ein Luftkanal verwendet wird, durch den die Kühlluft Ac strömt. Die Kühlluft Ac, die aus der Vorderseitenendoberfläche 63p der Plattform 60 abgegeben wird, kühlt die Vorderseitenendoberfläche 63p und kühlt auch die Rückseitenendoberfläche 63n der anderen Leitschaufeln, die der Vorderseite Dpp der Leitschaufeln benachbart sind. Daher kühlte bei der vorliegenden Ausführungsform die Vorderseitenendoberfläche 63p der Plattform 60 stärker ab als beim Vergleichsbeispiel. Des Weiteren kann bei der vorliegenden Ausführung der Kühlluftstrom Ac, der aus der Vorderseitenendoberfläche 63p abgegeben wird, durch entsprechende Einstellung des Innendurchmessers des Durchgangslochs 79 des Stopfens 78 entsprechend eingestellt werden. Daher kann bei dieser Ausführungsform die Menge an Kühlluft, die verbraucht wird, kontrolliert werden, während die Vorderseitenendoberfläche 63p entsprechend gekühlt wird.
Ferner öffnet sich ähnlich dem ersten Vorderseitenschürzenloch 75p das zweite Vorderseitenschürzenloch 76p der vorliegenden Ausführungsform an der Vorderseitenendoberfläche 63p der Plattform 60. Dadurch können Schäden in der Nähe der Öffnung des ersten Vorderseitenschürzenlochs 76p unterdrückt und die Vorderseitenendoberfläche 63p der Plattform 60 kann gekühlt werden. Des Weiteren öffnet sich das erste Vorderseitenschürzenloch 76n der vorliegenden Ausführungsform an der Rückendoberfläche 64b der Plattform 60. Dadurch können Schäden in der Nähe der Öffnung des ersten Rückseitenschürzenlochs 76n unterdrückt und die Rückseitenendoberfläche 64b der Plattform 60 kann gekühlt werden.
Wie vorstehend beschrieben, kann bei der vorliegenden Ausführungsform die Beschädigung der rotierenden Schaufel 50 in Verbindung mit der Ausbildung der Schürzenlöcher unterdrückt werden. Des Weiteren kann bei der vorliegenden Ausführungsform ein Abschnitt der Endoberfläche der Plattform 60 gekühlt werden.
Es ist zu beachten, dass bei der vorliegenden Ausführungsform der Rückseitenplattformkanal 81n einen Serpentinenkanal aufweist. Der Rückseitenplattformkanal 81n muss jedoch nicht zwangsläufig einen Serpentinenkanal bilden. Des Weiteren bildet bei der vorliegenden Ausführungsform der Abschnitt der Rückseite Dwb des Rückseitenplattformkanals 81n einen Serpentinenkanal. Es ist aber auch akzeptabel, dass auch der Abschnitt der Vorderseite Dwf des Rückseitenplattformkanals 81n oder dass nur der Abschnitt der Vorderseite Dwf des Rückseitenplattformkanals 81n einen Serpentinenkanal bildet. Der Serpentinenkanal des Rückseitenplattformkanals 81n kann zickzackförmig in einer Richtung entlang der Rückseitenendoberfläche 63n und der Vorderendoberfläche 64f der Plattform 60 verlaufen. In diesem Fall ist das Schürzenloch, das mit dem inneren Kanal, der einen Abschnitt des Serpentinenkanals darstellt, kommuniziert, an der Rückseitenendoberfläche 63n oder der Vorderendoberfläche 64f offen. Des Weiteren verläuft der Serpentinenkanal im Vorderseitenplattformkanal 81p der vorliegenden Ausführungsform zickzackförmig in einer Richtung entlang der Vorderseitenendoberfläche 63p. Der Serpentinenkanal des Vorderseitenplattformkanals 81p kann jedoch zickzackförmig in einer Richtung entlang der Rückendoberfläche 64b und der Vorderendoberfläche 64f der Plattform 60 verlaufen. In diesem Fall ist das Schürzenloch, das mit dem inneren Kanal, der einen Abschnitt des Serpentinenkanals darstellt, kommuniziert, an der Vorderendoberfläche 64f oder der Rückendoberfläche 64b offen.
Eine erste Variante der rotierenden Schaufel gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 9 beschrieben.
Bei der rotierenden Schaufel 50a der vorliegenden Variante wird die Öffnung des Schürzenlochs 75p in der Teilendoberfläche (Vorderseitenendoberfläche) 63p der Plattform 60 nicht durch einen Stopfen 78 blockiert. Daher kann bei der vorliegenden Variante die Teilendoberfläche 63p der Plattform 60 besser gekühlt werden.
Es ist zu beachten, dass, wenn die Teilendoberfläche 63p der Plattform 60 nicht mit Kühlluft Ac, die aus der Teilendoberfläche 63p abgegeben wird, gekühlt werden muss, die Öffnung des Schürzenlochs 75p in der Teilendoberfläche 63p durch einen Stopfen, in dem ein Durchgangsloch 79 nicht ausgebildet ist, blockiert werden kann.
Eine zweite Variante der rotierenden Schaufel gemäß der vorgenannten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 10 beschrieben.
Wie in 5 veranschaulicht, enthält das Schürzenloch 75p der vorgenannten Ausführungsform einen ersten verlaufenden Teil 75pa, der sich von dem inneren Kanal 83p im Serpentinenkanal zur Gegen-Gaswegseite Dwha erstreckt, und einen zweiten verlaufenden Teil 75pb, der sich vom Endabschnitt der Gegen-Gaswegseite Dwha im ersten verlaufenden Teil 75pa zur Teilendoberfläche 63p der Plattform 60 erstreckt und sich an der Teilendoberfläche 63p öffnet.
Das Schürzenloch 75pc in der rotierenden Schaufel 50b der vorliegenden Variante weist ein geneigtes Lochteil 75pd auf, das sich allmählich linear von dem inneren Kanal 83p in dem Serpentinenkanal zu der Seite in der Nähe der Seite der Gegen-Gaswegoberfläche 62 erstreckt, wenn es sich der Teilendseite 63p nähert. Das geneigte Lochteil 75pd öffnet sich an der Teilendoberfläche 63p.
Der in der Schaufel ausgebildete innere Kanal kann durch Einsetzen eines Endoskops im Inneren überprüft werden.
Bei dieser Variante kann das Endoskop auf einfache Weise vom Schürzenloch 75pc aus in den inneren Kanal 83p eingesetzt werden. Somit kann bei dieser Variante die Inspektion des inneren Kanals 83p auf einfache Weise durchgeführt werden.
Es ist zu beachten, dass bei der vorliegenden Variante, ähnlich der ersten Variante, die Öffnung des Schürzenlochs 75pc in der Teilendoberfläche 63p durch den Stopfen nicht blockiert werden muss. Des Weiteren ist bei der vorliegenden Variante nicht notwendigerweise ein Durchgangsloch 79 im Stopfen 78 ausgebildet.
Eine dritte Variante der rotierenden Schaufel gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 11 beschrieben.
Ähnlich dem Schürzenloch 75pc der zweiten Variante, ist das Schürzenloch 75pe in der rotierenden Schaufel 50c der vorliegenden Variante ein Loch, das sich linear von dem inneren Kanal 83p in dem Serpentinenkanal in Richtung der Teilendoberfläche 63p der Plattform 60 erstreckt. Jedoch anders als das Schürzenloch 75pc der zweiten Variante, ist das Schürzenloch 75pe der vorliegenden Variante ein Loch, das sich linear von dem inneren Kanal 83p in dem Serpentinenkanal in Richtung der Teilendoberfläche 63p der Plattform 60 im Wesentlichen parallel zur Gaswegoberfläche 61 erstreckt.
Bei der vorliegenden Variante ist das Schürzenloch 75pe im Wesentlichen parallel zur Gaswegoberfläche 61, und deshalb weist der innere Kanal 83p in dem Serpentinenkanal einen erweiterten Teil 83pe auf, der zur Gegen-Gaswegseite Dwha hin erweitert ist. Das Schürzenloch 75pe der vorliegenden Variante ist ein Loch, das sich linear von der Innenoberfläche der Teilendoberfläche 63p der Innenoberfläche des erweiterten Teils 83pe in Richtung der Teilendoberfläche 63p der Plattform 60, im Wesentlichen parallel zur Gaswegoberfläche 61 erstreckt.
Bei dieser Variante, ähnlich der zweiten Variante, kann das Endoskop auf einfache Weise vom Schürzenloch 75pe aus in den inneren Kanal 83p eingesetzt werden. Somit kann bei dieser Variante die Inspektion des inneren Kanals 83p auf einfache Weise durchgeführt werden.
Es ist zu beachten, dass auch bei der vorliegenden Variante, ähnlich der ersten Variante, die Öffnung des Schürzenlochs 75pe in der Teilendoberfläche 63p durch den Stopfen nicht blockiert werden muss. Des Weiteren ist bei der vorliegenden Variante nicht notwendigerweise ein Durchgangsloch 79 im Stopfen 78 ausgebildet.
Des Weiteren kann der innere Kanal 83p der vorgenannten Ausführungsform und der vorgenannten zweiten Variante den erweiterten Teil 83pe der vorliegenden Variante aufweisen. Weist der innere Kanal 83p der vorgenannten Ausführungsform einen erweiterten Abschnitt 83pe auf, dann erstreckt sich der erste erweiterte Teil 75pa des Schürzenlochs 75p von dem erweiterten Teil 83pe zur Gegen-Gaswegseite Dwha. Weist der inneren Kanal 83p der vorgenannten Ausführungsform einen erweiterten Abschnitt 83pe auf, dann erstreckt sich das geneigte Lochteil 75pd des Schürzenlochs 75pc aus dem erweiterten Teil 83pe.
Eine vierte Variante der rotierenden Schaufel gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 12 beschrieben.
Die Plattform 60 in der rotierenden Schaufel 50d der vorliegenden Variante weist einen ersten Vorderseitenplattformkanal 81pa und einen zweiten Vorderseitenplattformkanal 81pb als Vorderseitenplattformkanal auf. Der erste Vorderseitenplattformkanal 81pa weist einen Einlasskanal 82pa, einen Seitenendkanal 83pa und einen Entlastungskanal 84pa auf. Der zweite Vorderseitenplattformkanal 81pb weist einen Einlasskanal 82pb, einen Seitenendkanal 83pb und einen Entlastungskanal 84pb auf.
Der Einlasskanal 82pa des ersten Vorderseitenplattformkanals 81pa erstreckt sich von der Innenoberfläche der Vorderseite Dpp der Innenoberfläche des ersten Schaufelkanals 71a zu einer Position in der Nähe der Vorderseitenendoberfläche 63p auf der Vorderseite Dpp. Der Seitenendkanal 83pa des ersten Vorderseitenplattformkanals 81pa erstreckt sich vom Ende auf der Vorderseite Dpp des Einlasskanals 82pa zu der Rückseite Dwb entlang der Vorderseitenendoberfläche 63p. Der Einlasskanal 84pa des ersten Vorderseitenplattformkanals 81pa erstreckt sich vom Ende auf der Rückseite Dwb des Seitenendkanals 83pa zu der Rückseite Dpp und kommuniziert mit dem dritten Schaufelkanal 71c. Der Einlasskanal 82pb des ersten Vorderseitenplattformkanals 81pb erstreckt sich von der Innenoberfläche der Vorderseite Dpp der Innenoberfläche des zweiten Schaufelkanals 71b zu der Vorderseite Dpp. Der Seitenendkanal 83pb des zweiten Vorderseitenplattformkanals 81pb erstreckt sich vom Ende auf der Vorderseite Dpp des Einlasskanals 82pb zu der Rückseite Dwb entlang der Vorderseitenendoberfläche 63p. Der Einlasskanal 84pb des zweiten Vorderseitenplattformkanals 81pb erstreckt sich vom Ende auf der Rückseite Dwb des Seitenendkanals 83pb zu der Rückseite Dpp und kommuniziert mit dem dritten Schaufelkanal 71c. Der Seitenendkanal 83pb des zweiten Vorderseitenplattformkanals 81pb und der Seitenendkanal 83pa des ersten Vorderseitenplattformkanals 81pa erstrecken sich beide in der Richtung entlang der Vorderseitenendoberfläche 63p, wie vorstehend beschrieben. Des Weiteren sind der Seitenendkanal 83pb des zweiten Vorderseitenplattformkanals 81pb und der Seitenendkanal 83pa des ersten Vorderseitenplattformkanals 81pa in einer perspektivischen Richtung in Bezug auf die Vorderseitenendoberfläche 63p ausgerichtet. Der Seitenendkanal 83pa des ersten Vorderseitenplattformkanals 81pa ist auf der Seite angeordnet, die näher an der Vorderseitenendoberfläche 63p liegt als der Seitenendkanal 83pb des zweiten Vorderseitenplattformkanals 81pb, und bildet den äußeren Kanal. Ferner ist der Seitenendkanal 83pb des zweiten Vorderseitenplattformkanals 81pb auf der Seite angeordnet, die weiter zu dem Seitenendkanal 83pa des ersten Vorderseitenplattformkanals 81pa liegt als die Vorderseitenendoberfläche 63p, und bildet den inneren Kanal. Es ist zu beachten, dass der Seitenendkanal 63p der Plattform 60, der die Endplatte darstellt, die Teilendoberfläche für den Seitenendkanal 83pa des ersten Vorderseitenplattformkanals 81pa und den Seitenendkanal 83pb des zweiten Vorderseitenplattformkanals 81pb bildet.
Des Weiteren sind in der Plattform 60 ein Seitenendschürzenloch 76p und ein Vorderseitenschürzenloch 77p ausgebildet.
Das Seitenendschürzenloch 77p kommuniziert mit dem Seitenendkanal 83pa in dem ersten Vorderseitenplattformkanal 81pa. Das Seitenendschürzenloch 77p erstreckt sich von dem Seitenendkanal 83pa zur Gegen-Gaswegseite Dwha und öffnet sich an der Gegen-Gaswegoberfläche 62 der Plattform 60. Das Vorderseitenschürzenloch 76p kommuniziert mit dem Seitenendkanal 83pb in dem zweiten Vorderseitenplattformkanal 81pb. Das Vorderseitenschürzenloch 76p erstreckt sich von dem Seitenendkanal 83pb des zweiten Vorderseitenplattformkanals 81pb zu der Vorderseite Dpp, durchläuft die Gegen-Gaswegseite Dwha zu dem Seitenendkanal 83pa des ersten Vorderseitenplattformkanals 81pa und öffnet sich an der Vorderseitenendoberfläche 63p der Plattform 60. Daher scheint sich das Vorderseitenschürzenloch 76p, von der Schaufelhöhenrichtung Dwh aus gesehen, mit dem Seitenendkanal 83pa des ersten Vorderseitenplattformkanals 81pa zu überschneiden. Die Öffnungen der Schürzenlöcher 76p, 77p werden durch Stopfen 78 blockiert.
Wenn, wie vorstehend beschrieben, zwei Kanäle in perspektivischer Richtung in Bezug auf die Endoberfläche ausgerichtet sind, dann bilden die zwei Kanäle nicht notwendigerweise einen Serpentinenkanal, und Schürzenlöcher können ausgebildet sein, um sich von dem inneren Kanal der zwei Kanäle in Richtung der Endoberfläche zu erstrecken.
Es ist zu beachten, dass die vorliegenden Variante ein Beispiel darstellt, bei dem der Vorderseitenplattformkanal 81p der ersten Ausführungsform verändert wurde, jedoch der Rückseitenplattformkanal 81n in der ersten Ausführungsform ähnlich der vorstehend beschriebenen Variante verändert werden darf. Des Weiteren muss bei der vorliegenden Variante, ähnlich der ersten Variante, die Öffnung des Schürzenlochs nicht durch den Stopfen 78 verschlossen werden. Ferner kann bei der vorliegenden Variante die Form des Schürzenlochs die Form der zweiten Variante oder der dritten Variante darstellen.
Eine zweite Ausführungsform der rotierenden Schaufel wird mit Bezug auf die 13 bis 16 beschrieben.
Wie in 13 veranschaulicht, enthält die rotierende Schaufel 100 der vorliegenden Ausführungsform einen Schaufelkörper 151 mit einer Schaufelblattform, eine Plattform 160, die auf einem Endabschnitt des Schaufelkörpers 151 in der Schaufelhöhenrichtung Dwh vorgesehen ist, und ein Wellenbefestigungsteil 190, das sich zur gegenüberliegenden Seite als Schaufelkörper 151 aus der Plattform 160 erstreckt. Ferner weist die rotierende Schaufel 100 ein Deckband 110 auf, das auf einem Endabschnitt des Schaufelkörpers 151 in der Schaufelhöhenrichtung Dwh vorgesehen ist. Bei dieser rotierenden Schaufel 100 stellen die Plattform 160 und das Deckband 110 beide Endplatten dar, die auf dem Ende des Schaufelkörpers 151 in der Schaufelhöhenrichtung Dwh vorgesehen sind. Diese Art der rotierenden Schaufel 100 wird als eine rotierende Schaufel verwendet, die eine stromabwärtig rotierende Schaufelreihe bildet, beispielsweise aus der Vielzahl von rotierenden Schaufelreihen der Turbine.
Wie in 14 veranschaulicht, ist eine Vielzahl von Schaufelkanälen 171, die sich in der Schaufelhöhenrichtung Dwh erstrecken, in der rotierenden Schaufel 100 der vorliegenden Ausführungsform ausgebildet. Alle Schaufelkanäle 171 sind kontinuierlich zum Deckband 110, Schaufelkörper 151, zur Plattform 160 und zum Wellenbefestigungsteil 190 ausgebildet.
Obgleich nicht in den Zeichnungen veranschaulicht, sind, ähnlich der rotierenden Schaufel 50 der ersten Ausführungsform, der Plattformkanal und die Schürzenlöcher in der Plattform 160 ausgebildet.
Das Deckband 110 weist einen plattenförmigen Deckbandkörper 120, der sich vom Endabschnitt der Schaufelhöhenrichtung Dwh in eine Richtung mit einer senkrechten Komponente zur Schaufelhöhenrichtung Dwh erstreckt, eine erste Spitzenrippe 111, die im Deckbandkörper 120 vorgesehen ist, und eine zweite Spitzenrippe 112 auf.
Eine Gaswegoberfläche 121, die dem Verbrennungsgaskanal 49 zugewandt ist, eine Gegen-Gaswegoberfläche 122 mit einer rückseitigen zusammenpassenden Beziehung zur Gaswegoberfläche 121 und Endoberflächen 123, 124 sind in dem Deckbandkörper 120 ausgebildet. Die Gaswegoberfläche 121 des Deckbandkörpers 120 ist eine Oberfläche, die sich in einer Richtung erstreckt, die eine senkrechte Komponente in Bezug auf die Schaufelhöhenrichtung Dwh aufweist. Hierin stellt in dem Deckbandkörper 120 die Seite, auf der die Gaswegoberfläche 121 in Bezug auf die Gegen-Gaswegoberfläche 122 in der Schaufelhöhenrichtung Dwh vorhanden ist, die Gaswegseite Dwhp dar, und die gegenüberliegende Seite stellt die Gegen-Gaswegseite Dwha dar. Jedoch stellt in einem Zustand, in dem die rotierende Schaufel 100 an der Rotorwelle befestigt ist, die Gaswegseite Dwhp in der Plattform 160 die Außenseite in Radialrichtung Dro dar, und die Gegen-Gaswegseite Dwha stellt die Innenseite in Radialrichtung Dri dar, jedoch stellt die Gaswegseite Dwhp im Deckbandkörper 120 die Innenseite in Radialrichtung Dri und die Gegen-Gaswegseite Dwha die Außenseite in Radialrichtung Dro dar.
Die erste Spitzenrippe 111 und die zweite Spitzenrippe 112 ragen beide aus der Gegen-Gaswegoberfläche 122 des Deckbandkörpers 120 zur Gegen-Gaswegseite Dwha heraus. Die erste Spitzenrippe 111 und die zweite Spitzenrippe 112 erstrecken sich beide in Umfangsrichtung Dc, wie in 15 veranschaulicht, in einem Zustand, in dem die rotierende Schaufel 100 an der Rotorwelle befestigt ist. Die erste Spitzenrippe 111 ist an der Vorderseite Dwf der zweiten Spitzenrippe 112 angeordnet.
Die Endoberflächen 123, 124 des Deckbandkörpers 120 enthalten ein Paar von Vorder- und Rückendoberflächen 124, die einander gegenüberliegenden Seiten in der Schaufelsehnenrichtung Dwc zugewandt sind, und ein Paar von Seitenendoberflächen 123, die einander gegenüberliegenden Seiten in der Breitenrichtung Dwp zugewandt sind, mit einer Komponente senkrecht zu der Schaufelhöhenrichtung Dwh und der Schaufelsehnenrichtung Dwc. Das Paar der Vorder- und Rückendoberflächen 124 erstreckt sich jeweils in der Richtung, die eine senkrechte Komponente zur Schaufelsehnenrichtung Dwc aufweist und verbindet sich mit der Gaswegoberfläche 121. Von dem Paar der Vorder- und Rückseitenendoberflächen 124 bildet eine der Vorder- und Rückseitenendoberflächen 124 die Vorderseitenoberfläche 124f, und die andere Vorder- und Rückseitenendoberfläche 124 bildet die Rückseitenendoberfläche 124b. Die Vorderendoberfläche 124f befindet sich auf der Vorderseite Dwf in Bezug auf die Rückendoberfläche 124b. Das Paar der Vorder- und Rückendoberflächen 124 erstreckt sich in der Umfangsrichtung Dc in einem Zustand, in dem die rotierende Schaufel 100 an der Rotorwelle befestigt ist.
Von dem Paar der Seitenendoberflächen 123 bildet eine erste Seitenendoberfläche 123 eine Rückseitenendoberfläche 123n, und die zweite Seitenendoberfläche 123 bildet eine Vorderseitenendoberfläche 123p. Die Rückseitenendoberfläche 123n befindet sich auf der Rückseite Dpn in Bezug auf die Vorderseitenendoberfläche 123p. Die Rückseitenendoberfläche 123n weist eine erste Rückseitenendoberfläche 123na, eine zweite Rückseitenendoberfläche 123nb und eine dritte Rückseitenendoberfläche 123nc auf. Des Weiteren weist die Vorderseitenendoberfläche 123p eine erste Vorderseitenendoberfläche 123pa, eine zweite Vorderseitenendoberfläche 123pb und eine dritte Vorderseitenendoberfläche 123pc auf. Die erste Rückseitenendoberfläche 123na und die erste Vorderseitenendoberfläche 123pa sind parallel zueinander. Die zweite Rückseitenendoberfläche 123nb und die zweite Vorderseitenendoberfläche 123pb sind parallel zueinander. Die dritte Rückseitenendoberfläche 123nc und die dritte Vorderseitenendoberfläche 123pc sind parallel zueinander. Die erste Rückseitenendoberfläche 123na und die erste Vorderseitenendoberfläche 123pa erstrecken sich beide im Wesentlichen in der Schaufelsehnenrichtung Dwc. Die zweite Rückseitenendoberfläche 123nb erstreckt sich von dem Ende auf der Rückseite Dwb der ersten Rückseitenendoberfläche 123na im Wesentlichen zu der Rückseite Dpn. Die zweite Rückseitenendoberfläche 123pb erstreckt sich von dem Ende auf der Rückseite Dwb der ersten Vorderseitenendoberfläche 123pa im Wesentlichen zu der Vorderseite Dpn. Die dritte Rückseitenendoberfläche 123nc erstreckt sich von dem Ende auf der Rückseite Dpn der zweiten Rückseitenendoberfläche 123nb im Wesentlichen zu der Schaufelsehnenrichtung Dwc. Die dritte Rückseitenendoberfläche 123pc erstreckt sich von dem Ende auf der Rückseite der zweiten Vorderseitenendoberfläche 123pb im Wesentlichen zu der Schaufelsehnenrichtung Dwc. Es ist zu beachten, dass der Ausdruck „sich im Wesentlichen in der Schaufelsehnenrichtung Dwc erstreckend“ sich auf einen Zustand bezieht, in dem von der Komponente der Schaufelsehnenrichtung Dwc, der Komponente der Schaufelhöhenrichtung Dwh und der Komponente der Breitenrichtung Dwp, die Komponente der Schaufelsehnenrichtung Dwc die größte ist.
Wie in 14 veranschaulicht, sind in dem Deckbandkörper 120 vier Schaufelkanäle 171 vorgesehen. Die vier Schaufelkanäle 171 sind entlang der Skelettlinie des Schaufelkörpers 151 ausgerichtet. Wie in 16 veranschaulicht, sind ein Deckbandkanal 181 und ein Schürzenloch 175 in dem Deckbandkörper 120 ausgebildet.
Der Deckbandkanal 181 enthält einen ersten Rückseitendeckbandkanal 182n, einen zweiten Rückseitendeckbandkanal 183n, einen ersten Vorderseitendeckbandkanal 182p und einen zweiten Vorderseitendeckbandkanal 186p.
Der erste Rückseitendeckbandkanal 182n kommuniziert mit dem zweiten der zweiten Schaufelkanäle 171b der vier Schaufelkanäle 171 aus der Vorderseite Dwf. Der erste Rückseitendeckbandkanal 182n erstreckt sich linear von dem zweiten Schaufelkanal 171b in Richtung der ersten Rückseitenendoberfläche 123na und öffnet sich an der ersten Rückseitenendoberfläche 123na.
Der zweite Rückseitendeckbandkanal 183n weist einen ersten Serpentinenkanal 184n und einen zweiten Serpentinenkanal 185n auf.
Der erste Serpentinenkanal 184n und der zweite Serpentinenkanal 185n erstrecken sich beide in Richtung entlang der Rückendoberfläche 124b. Der erste Serpentinenkanal 184n und der zweite Serpentinenkanal 185n erstrecken sich beide in Richtung entlang der Rückendoberfläche 124b. Der zweite Serpentinenkanal 185n ist auf der Seite angeordnet, die näher an der Rückendoberfläche 124b liegt als der erste Serpentinenkanal 184n, und bildet den äußeren Kanal. Des Weiteren ist der erste Serpentinenkanal 184n auf der Seite angeordnet, die näher an der Rückendoberfläche 124b liegt als der zweite Serpentinenkanal 185n, und bildet den inneren Kanal. Der erste Serpentinenkanal 184n und der zweite Serpentinenkanal 185n kommunizieren an der Rückseite Dpn miteinander. Daher wird ein Serpentinenkanal, der in einer Richtung entlang der Rückendoberfläche 124b zickzackförmig verläuft, durch den ersten Serpentinenkanal 184n und den zweiten Serpentinenkanal 185n gebildet. Der zweite Serpentinenkanal 185n öffnet sich auf der Rückendoberfläche 124b des Deckbandkörpers 120. Es ist zu beachten, dass die Rückendoberfläche 124b des Deckbands 110, welche die Endplatte darstellt, eine Teilendoberfläche in Bezug auf den ersten Serpentinenkanal 184n und den zweiten Serpentinenkanal 185n bildet. Das Ende der Vorderseite Dpp in dem ersten Serpentinenkanal 184n kommuniziert mit dem vierten Schaufelkanal 171d auf der rückseitigsten Seite Dwb der vier Schaufelkanäle 171.
Der erste Vorderseitendeckbandkanal 182p weist einen ersten Serpentinenkanal 183p, einen zweiten Serpentinenkanal 184p und einen dritten Serpentinenkanal 185p auf.
Der erste Serpentinenkanal 183p, der zweite Serpentinenkanal 184p und der dritte Serpentinenkanal 185p erstrecken sich alle in der Richtung entlang der Vorderendoberfläche 124f. Der erste Serpentinenkanal 183p, der zweite Serpentinenkanal 184p und der dritte Serpentinenkanal 185p sind in perspektivischer Richtung in Bezug auf die Vorderfläche 124f ausgerichtet. Der erste Serpentinenkanal 183p ist auf der Seite angeordnet, die näher an der Vorderendoberfläche 124f liegt als der zweite Serpentinenkanal 184p und der dritte Serpentinenkanal 185p und bildet den äußeren Kanal. Des Weiteren ist der zweite Serpentinenkanal 184p näher an der entfernteren Seite in Bezug auf die Vorderendoberfläche 124f als der erste Serpentinenkanal 183p angeordnet und bildet den inneren Kanal. Der dritte Serpentinenkanal 185p ist an der entfernteren Seite in Bezug auf die Vorderendoberfläche 124f als der zweite Serpentinenkanal 184p angeordnet und bildet den inneren Kanal. Das Ende der Rückseite Dpn in dem ersten Serpentinenkanal 183p kommuniziert mit dem ersten Schaufelkanal 171a auf der rückseitigsten Seite Dwf der vier Schaufelkanäle 171. Der erste Serpentinenkanal 183p und der zweite Serpentinenkanal 184p kommunizieren mit dem entsprechenden Ende der Vorderseite Dpp. Des Weiteren kommunizieren der zweite Serpentinenkanal 184p und der dritte Serpentinenkanal 185p miteinander auf jedem der Enden der Rückseite Dpn. Daher wird ein Serpentinenkanal, der in einer Richtung entlang der Vorderseitenendoberfläche 124f zickzackförmig verläuft, durch den ersten Serpentinenkanal 183p, den zweiten Serpentinenkanal 184p und den dritten Serpentinenkanal 185p gebildet. Der dritte Serpentinenkanal 185p öffnet sich auf der Vorderseitenendoberfläche 123pa des Deckbandkörpers 120. Es ist zu beachten, dass die Vorderendoberfläche 124f des Deckbands 110, welche die Endplatte darstellt, eine Teilendoberfläche in Bezug auf den ersten Serpentinenkanal 183p, den zweiten Serpentinenkanal 184p und den dritten Serpentinenkanal 185p bildet.
Der zweite Vorderseitendeckbandkanal 186p kommuniziert mit dem dritten der dritten Schaufelkanäle 171c der vier Schaufelkanäle 171 aus der Vorderseite Dwf. Der zweite Vorderseitendeckbandkanal 186p erstreckt sich linear von dem dritten Schaufelkanal 171c in Richtung der zweiten Vorderseitenendoberfläche 123pb und öffnet sich an der zweiten Vorderseitenendoberfläche 123pb.
Das Schürzenloch 175 weist ein erstes Rückseitenschürzenloch 176n, ein zweites Rückseitenschürzenloch 177n, ein erstes Vorderseitenschürzenloch 176p, ein zweites Vorderseitenschürzenloch 177p und ein drittes Vorderseitenschürzenloch 178p auf.
Das erste Rückseitenschürzenloch 176n kommuniziert mit dem ersten Serpentinenkanal 184n im zweiten Rückseitendeckbandkanal 183n. Das erste Rückseitenschürzenloch 176n erstreckt sich vom ersten Serpentinenkanal 184n zur Rückseite Dwb und öffnet sich auf der Rückendoberfläche 124b des Deckbandkörpers 120. Das erste Rückseitenschürzenloch 176n verläuft zu der Gegen-Gaswegseite Dwha des zweiten Serpentinenkanals 185n in dem zweiten Rückseitendeckbandkanal 183n. Von der Schaufelhöhenrichtung Dwh aus gesehen, scheint sich daher das zweite Rückseitenschürzenloch 176n mit dem zweiten Serpentinenkanal 185n im zweiten Rückseitendeckbandkanal 183n zu überschneiden.
Das zweite Rückseitenschürzenloch 177n kommuniziert mit dem zweiten Serpentinenkanal 185n in dem zweiten Rückseitendeckbandkanal 183n. Das erste Rückseitenschürzenloch 177n erstreckt sich vom zweiten Serpentinenkanal 185n zu der Rückseite Dwb und öffnet sich auf der Rückendoberfläche 124b des Deckbandkörpers 120.
Das erste Vorderseitenschürzenloch 176p kommuniziert mit dem ersten Serpentinenkanal 183p in dem ersten Vorderseitendeckbandkanal 182p. Das erste Vorderseitenschürzenloch 176p erstreckt sich von dem ersten Serpentinenkanal 183p zu der Vorderseite Dwf und öffnet sich auf der Vorderseitenendoberfläche 124f des Deckbandkörpers 120.
Das zweite Vorderseitenschürzenloch 177p kommuniziert mit dem zweiten Serpentinenkanal 184p im ersten Vorderseitendeckbandkanal 182p. Das zweite Vorderseitenschürzenloch 177p erstreckt sich von dem zweiten Serpentinenkanal 184p zu der Vorderseite Dwf und öffnet sich auf der Vorderseitenendoberfläche 124f des Deckbandkörpers 120. Das zweite Vorderseitenschürzenloch 177p verläuft zu der Gegen-Gaswegseite Dwha des ersten Serpentinenkanals 183p in dem ersten Vorderseitendeckbandkanal 182p. Von der Schaufelhöhenrichtung Dwh aus gesehen, scheint sich daher das zweite Vorderseitenschürzenloch 177p mit dem ersten Serpentinenkanal 183p in dem ersten Vorderseitendeckbandkanal 182p zu überschneiden.
Das dritte Vorderseitenschürzenloch 178p kommuniziert mit dem dritten Serpentinenkanal 185p im ersten Vorderseitendeckbandkanal 182p. Das dritte Vorderseitenschürzenloch 178p erstreckt sich von dem dritten Serpentinenkanal 185p zu der Vorderseite Dwf und öffnet sich auf der Vorderseitenendoberfläche 124f des Deckbandkörpers 120. Das dritte Vorderseitenschürzenloch 178p verläuft zu der Gegen-Gaswegseite Dwha des ersten Serpentinenkanals 183p und des zweiten Serpentinenkanals 184p in dem ersten Vorderseitendeckbandkanal 182p. Von der Schaufelhöhenrichtung Dwh aus gesehen, scheint sich daher das dritte Vorderseitenschürzenloch 178p mit dem ersten Serpentinenkanal 183p und dem zweiten Serpentinenkanal 184p in dem ersten Vorderseitendeckbandkanal 182p zu überschneiden.
Die Öffnungen der Deckbandlöcher 175 werden durch Stopfen 178, in denen ein Durchgangsloch (nicht in den Zeichnungen veranschaulicht) ausgebildet ist, verschlossen.
Auch wenn das im Deckbandkörper 120 ausgebildete Deckbandloch 175 an der Gegen-Gaswegoberfläche 122 des Deckbandkörpers 120 offen ist, wird hierin die Öffnung durch den Stopfen verschlossen. Die Gegen-Gaswegoberfläche 122 des Deckbandkörpers 120 ist der Außenseite in Radialrichtung in einem Zustand zugewandt, in dem die rotierende Schaufel 100 an der Rotorwelle befestigt ist. Die Zentrifugalkraft in Richtung der Außenseite in der Radialrichtung wirkt auf den Stopfen, wenn sich der Gasturbinenrotor dreht. Des Weiteren lässt sich ein Stopfen, der die Öffnung in der Gegen-Gaswegoberfläche 122 verschließt, durch die Zentrifugalkraft auf einfache Weise zur Außenseite in Radialrichtung entfernen.
Andererseits ist bei der vorliegenden Ausführungsform das in dem Deckbandkörper 120 ausgebildete Deckbandloch 175 an der Teilendoberfläche 124 des Deckbandkörpers 120 offen. Wenn sich also die Gasturbine dreht und die Zentrifugalkraft in Richtung der Außenseite in Radialrichtung in Bezug auf den Stopfen 178 wirkt, um den Stopfen 178 zur Außenseite in Radialrichtung zu bewegen, wird der Stopfen 178 von der Innenoberfläche des Deckbandlochs 175 aufgenommen, sodass es folglich schwer ist, den Stopfen aus dem Deckbandloch 175 zu entfernen. Dadurch kann bei der vorliegenden Ausführungsform die Beschädigung des Deckbands 110 unterdrückt werden.
Des Weiteren kann bei der vorliegenden Ausführungsform die Teilendoberfläche 124 mit Kühlluft, die von der Teilendoberfläche 124 des Deckbandkörpers 120 abgegeben wird, gekühlt werden.
Es ist zu beachten, dass, ähnlich der Öffnung des Deckbandlochs der Plattform 60 in der ersten Variante, die Öffnung des Deckbandlochs 175 des Deckbandkörpers 120 in der vorliegenden Ausführungsform nicht notwendigerweise durch den Stopfen verschlossen werden muss.
Ferner kann, ähnlich dem Deckbandloch der Plattform 60 in der ersten Ausführungsform, das Schürzenloch 175 des Deckbandkörpers 120 der vorliegenden Ausführungsform den ersten erweiterten Teil, der sich von dem inneren Kanal in dem Serpentinenkanal zur Gegen-Gaswegseite Dwha erstreckt, und den zweiten erweiterten Teil, der sich vom Teil der Gegen-Gaswegseite Dwha in dem ersten verlaufenden Teil in Richtung der Seite der Teilendoberfläche 124 erstreckt und sich an der Teilendoberfläche 124 öffnet, enthalten. Des Weiteren kann, ähnlich dem Schürzenloch der Plattform 60 in der zweiten Variante, das Schürzenloch 175 des Deckbandkörpers 120 in der vorliegenden Ausführungsform ein geneigtes Lochteil aufweisen, das sich allmählich linear zu der Seite in der Nähe der Seite der Gegen-Gaswegoberfläche 122 erstreckt, wenn es sich vom inneren Kanal in dem Serpentinenkanal in Richtung der Teilendoberfläche bewegt 124. Des Weiteren kann, ähnlich der dritten Variante, bei der vorliegenden Ausführungsform der innere Kanal in dem Serpentinenkanal einen erweiterten Teil aufweisen, der sich zur Gegen-Gaswegseite Dwha erstreckt, und das Schürzenloch kann sich linear von der Innenoberfläche der Seite der Teilendoberfläche 124 der Innenoberfläche in dem erweiterten Teil in Richtung der Teilendoberfläche 124 des Deckbandkörpers 120 im Wesentlichen parallel zur Gaswegoberfläche 121 erstrecken.
Des Weiteren betreffen die vorgenannten Ausführungsformen und Varianten die vorliegende Erfindung, die eine rotierende Schaufel betrifft. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch auf eine Leitschaufel anwendbar. Das bedeutet, dass, ähnlich den vorgenannten Ausführungsformen und Varianten, ein innerer Kanal, ein äußerer Kanal und ein Schürzenloch in dem äußeren Deckband (Endplatte) oder dem inneren Deckband (Endplatte) der Leitschaufel ausgebildet sein können.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die hohe Spannung, die in der Schaufel entsteht, unterdrückt werden.
Bezugszeichenliste

10: Gasturbine
11: Gasturbinenrotor
15: Gasturbinengehäuse
20: Kompressor
21: Kompressorrotor
25: Kompressorgehäuse
30: Brennkammer
40: Turbine
41: Turbinenrotor
42: Rotorwelle
43: Schaufelreihe
45: Turbinengehäuse
46: Leitschaufelreihe
46a: Leitschaufel
49: Verbrennungsgasströmungskanal
50, 50a, 50b, 50c, 50d, 50z, 100: Rotierende Schaufeln (bzw. einfach Schaufeln)
51, 151: Schaufelkörper
52: Vorderkante
53: Hinterkante
54: Rückseitenoberfläche
55: Vorderseitenoberfläche
60,: 160 Plattform (Endplatte)
61, 121: Gaswegoberfläche
62, 122: Gegen-Gaswegoberfläche
63, 64, 123, 124: Endoberfläche
63, 123: Seitenendoberfläche
63n, 123n: Rückseitenendoberfläche
63p, 123p: Vorderseitenendoberfläche (Teilendoberfläche)
64, 124: Vorder- und Rückendoberfläche
64f, 124f: Vorderendoberfläche
64b, 124b: Rückendoberfläche (Teilendoberfläche)
71, 171: Schaufelkanal
71a, 171a: Erster Schaufelkanal
71b, 171b: Zweiter Schaufelkanal
71c, 171c: Dritter Schaufelkanal
171d: Vierter Schaufelkanal
75n: Seitenendschürzenloch
75p, 75pc, 75pe: Erstes Vorderseitenschürzenloch (Schürzenloch)
75pa: Erster verlaufender Teil
75pb: Zweiter verlaufender Teil
75pd: Geneigtes Lochteil
76n: Erstes Rückseitenschürzenloch
76p: Zweites Vorderseitenschürzenloch
77n: Zweites Rückseitenschürzenloch
77p: Drittes Vorderseitenschürzenloch (bzw. Vorderseitenschürzenloch)
78, 178: Stopfen
79: Durchgangsloch
81: Plattformkanal
81n: Rückseitenplattformkanal
81p: Vorderseitenplattformkanal
81pa: Erster Vorderseitenplattformkanal
81pb: Zweiter Vorderseitenplattformkanal
82n, 82p, 82pa, 82pb: Einlasskanal
83n, 83pa, 83pb: Seitenendkanal
83p,: 84n Erster Serpentinenkanal (innerer Kanal)
84pa,: 84pb Entlastungskanal
83pe: Expansionsteil
84p: Zweiter Serpentinenkanal (innerer Kanal)
85n: Zweiter Serpentinenkanal (äußerer Kanal)
85p: Dritter Serpentinenkanal (äußerer Kanal)
90, 190: Wellenbefestigungsteil
91: Schaft
92: Schaufelfuß
95: Gießform
96: Schaufelkanalkern
97: Plattformkanalkern
98: Schürzenkern
110: Deckband
111: Erste Spitzenrippe
112: Zweite Spitzenrippe
120: Deckbandkörper
175: Schürzenloch
176n: Erstes Rückseitenschürzenloch
176p: Erstes Vorderseitenschürzenloch
177n: Zweites Rückseitenschürzenloch
177p: Zweites Vorderseitenschürzenloch
178p: Drittes Vorderseitenschürzenloch
181: Deckbandkanal
182p: Erster Vorderseitendeckbandkanal
182n: Erster Rückseitendeckbandkanal
183n: Zweiter Rückseitendeckbandkanal
186p: Zweiter Vorderseitendeckbandkanal
Ac: Kühlluft
G: Verbrennungsgas
Da: Axiale Richtung
Dau: Stromaufwärtige Seite
Dad: Stromabwärtige Seite
Dc: Umfangsrichtung
Dr: Radialrichtung
Dri: Innenseite in Radialrichtung
Dro: Außenseite in Radialrichtung
Dwc: Sehnenrichtung
Dwf: Vorderseite
Dwb: Rückseite
Dwh: Schaufelhöhenrichtung
Dwhp: Gaswegseite
Dwha: Gegen-Gaswegseite
Dwp: Breitenrichtung
Dpn: Rückseite
Dpp: Vorderseite
Lca: Skelettlinie
Lco: Sehne

Claims

Schaufel (50,50a,50b,50c,50d;100), umfassend: einen Schaufelkörper (51;151) mit einer Schaufelblattform, die in einem Verbrennungsgaskanal (49) anzuordnen ist, in dem Verbrennungsgas strömt, und eine Endplatte (60;160;110), die auf einem Endabschnitt in einer Schaufelhöhenrichtung (Dwh) des Schaufelkörpers (51;151) ausgebildet ist, wobei die Endplatte (60;160;110) Folgendes enthält: eine dem Verbrennungsgaskanal (49) zugewandte Gaswegoberfläche (61;121), eine Gegen-Gaswegoberfläche (62;122), die entgegengesetzt zu der Gaswegoberfläche (61;121) gerichtet ist, eine Endoberfläche (63,64;124) entlang einer Kante der Gaswegoberfläche (61;121), eine Vielzahl von Kanälen (81;181), die sich in einer Richtung entlang der Gaswegoberfläche (61;121) erstrecken, angeordnet zwischen der Gaswegoberfläche (61;121) und der Gegen-Gaswegoberfläche (62;122), und ein Schürzenloch (75p,76n,75pc,75pe;176n,177p,178p), das an einer Teilendoberfläche (63p,64b;124b), die ein Abschnitt der Endoberfläche (63,64;124) ist, geöffnet ist; wobei die Vielzahl von Kanälen (81;181) in einer perspektivischen Richtung in Bezug auf die Teilendoberfläche (63p,64b;124b) ausgerichtet ist, wobei das Schürzenloch (75p,76n,75pc,75pe;176n,177p,178p) mit einem inneren Kanal (83p,84n;184p,185p,184n) kommuniziert, der weiter von der Teilendoberfläche (63p,64b;124b) entfernt ist als ein äußerer Kanal (85n,85p;183p,185n), der näher an der Teilendoberfläche (63p,64b;124b) liegt, aus der Vielzahl von Kanälen (81;181), wobei ein Abschnitt des Schürzenlochs (75p,76n,75pc,75pe;176n,177p,178p) mit dem äußeren Kanal (85n,85p;183p,185n), von der Schaufelhöhenrichtung (Dwh) aus gesehen, überlappt und sich eine Position in der Schaufelhöhenrichtung (Dwh) des Abschnitts der Schürzenlöcher (75p,76n,75pc,75pe;176n,177p,178p) von einer Position in der Schaufelhöhenrichtung (Dwh) des äußeren Kanals (85n,85p;183p,185n) unterscheidet, und wobei das Schürzenloch (75p,76n,75pc,75pe;176n,177p,178p) auf einer Seite verläuft, die näher an der Gegen-Gaswegoberfläche (62;122) als an dem äußeren Kanal (85n,85p;183p,185n) liegt.
Schaufel (50) nach Anspruch 1, wobei das Schürzenloch (75p) einen ersten verlaufenden Teil (75pa) enthält, der sich von dem inneren Kanal (83p) in Richtung der Gegen-Gaswegoberfläche (62) erstreckt, und einen zweiten verlaufenden Teil (75pb) enthält, der sich von einem Endabschnitt, der näher an der Gegen-Gaswegoberfläche (62) liegt, in Richtung der Teilendoberfläche (63p) erstreckt, in dem ersten verlaufenden Teil (75pa).
Schaufel (50b) nach Anspruch 1, wobei das Schürzenloch (75pc) ein geneigtes Lochteil (75pd) enthält, das sich allmählich der Gegen-Gaswegoberfläche (62) nähert, wenn es sich der Teilendoberfläche (63p) von dem inneren Kanal (83p) aus nähert.
Schaufel (50c) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der innere Kanal (83p) einen erweiterten Teil (83pe) aufweist, der sich mehr in Richtung der Gegen-Gaswegoberfläche (62) erweitert als der äußere Kanal (85p), und das Schürzenloch (75pe) mit dem erweiterten Teil (83pe) des inneren Kanals (83p) kommuniziert.
Schaufel (50,50a,50b,50c,50d;100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend einen Stopfen (78;178), der die Öffnung des Schürzenlochs (75p,76n,75pc,75pe;176n,177p,178p) in der Teilendoberfläche (63p,64b;124b) blockiert.
Schaufel (50b,50c) nach Anspruch 5, wobei der Stopfen (78) ein Durchgangsloch (79) enthält, das konfiguriert ist, um Kühlluft in dem Schürzenloch (75pc,75pe) nach außen abzugeben.
Schaufel (50;100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei jeder aus der Vielzahl von Kanälen (81;181) sich in der Richtung entlang der Teilendoberfläche (63p,64b;124b) erstreckt und mit einem Kanal kommuniziert, der in der perspektivischen Richtung benachbart ist, an einem Ende in der Richtung entlang der Teilendoberfläche (63p,64b;124b), und wobei die Vielzahl von Kanälen (81;181) miteinander kommunizieren und einen Serpentinenkanal bilden.
Gasturbine (10), umfassend: eine Rotorwelle (42), an der eine Vielzahl von Schaufeln (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 befestigt ist, ein Gehäuse (15), das die Vielzahl von Schaufeln (50) und die Rotorwelle (42) abdeckt, und eine Brennkammer (30), die konfiguriert ist, um ein Verbrennungsgas in einen Bereich zu übertragen, in dem die Vielzahl der Schaufeln (50) im Gehäuse (15) angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Schaufel (50;100), die einen Schaufelkörper (51;151) mit einer Schaufelblattform, die in einem Verbrennungsgaskanal (49), in dem ein Verbrennungsgas strömt, anzuordnen ist, und eine Endplatte (60;160;110), die sich von einem Endabschnitt in einer Schaufelhöhenrichtung (Dwh) des Schaufelkörpers (51;151) in einer Richtung erstreckt, die eine senkrechte Komponente in Bezug auf die Schaufelhöhenrichtung (Dwh) aufweist, aufweist, wobei die Endplatte (60;160;110) eine Gaswegoberfläche (61;121), die dem Verbrennungsgaskanal (49) zugewandt ist, eine Gegen-Gaswegoberfläche (62;122), die entgegengesetzt zu der Gaswegoberfläche (61;121) gerichtet ist, eine Endoberfläche (63,64;124) entlang einer Kante der Gaswegoberfläche (61;121) und einen Luftraum, in dem Kühlluft strömen kann, enthält, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: einen Gießformbildungsschritt (S2) zum Ausbilden einer Gießform, die einen inneren Raum bildet, der mit einer äußeren Form der Schaufel (50;100) übereinstimmt, einen Kernbildungsschritt (S3) zum Ausbilden eines Kerns mit einer äußeren Form, die mit einer Form des Luftraumes in der Endplatte (60;160;110) übereinstimmt, einen Gießschritt (S4), bei dem geschmolzenes Metall in die Gießform fließt, wobei der Kern in der Gießform angeordnet ist, und einen Kernauflösungsschritt (S5), bei dem der Kern nach dem Aushärten des geschmolzenen Metalls aufgelöst wird, wobei in dem Kernbildungsschritt (S3), während der Kern ausgebildet wird, ausgebildet werden: ein Kanalkern, der zwischen der Gaswegoberfläche (61;121) und der Gegen-Gaswegoberfläche (62;122) auf der Endplatte (60;160;110) angeordnet ist, der sich in einer Richtung entlang der Gaswegoberfläche (61;121) erstreckt und jeden aus einer Vielzahl von Kanälen (81;181) bildet, die in einer perspektivischen Richtung in Bezug auf eine Teilendoberfläche (63p,64b;124b) ausgerichtet sind, die ein Abschnitt der Endoberfläche (63,64;124) ist, und ein Schürzenkern (98), der ein Schürzenloch (75p,76n;176n,177p,178p) bildet, das sich in der Teilendoberfläche (63p,64b;124b) öffnet und mit einem inneren Kanal (83p,84n;184p,185p,184n) kommuniziert, der weiter von der Teilendoberfläche (63p,64b;124b) entfernt ist als ein äußerer Kanal (85n,85p;183p,185n), der näher an der Teilendoberfläche (63p,64b;124b) liegt, aus der Vielzahl von Kanälen (81;181), wobei der Schürzenkern (98) so ausgebildet wird, dass ein Abschnitt des Schürzenlochs (75p,76n;176n,177p,178p) mit dem äußeren Kanal (85n,85p;183p,185n), von der Schaufelhöhenrichtung (Dwh) aus gesehen, überlappt, sich eine Position in der Schaufelhöhenrichtung (Dwh) des Abschnitts der Schürzenlöcher (75p,76n;176n,177p,178p) von einer Position in der Schaufelhöhenrichtung (Dwh) des äußeren Kanals (85n,85p;183p,185n) unterscheidet, und das Schürzenloch (75p,76n;176n,177p,178p) auf einer Seite verläuft, die näher an der Gegen-Gaswegoberfläche (62;122) als an dem äußeren Kanal (85n,85p;183p,185n) liegt.
Verfahren zur Herstellung einer Schaufel (50;100) nach Anspruch 9, ferner umfassend einen Abdichtungsschritt (S6) zum Blockieren der Öffnung des Schürzenlochs (75p,76n;176n,177p,178p) in der Teilendoberfläche (63p,64b;124b) mittels eines Stopfens (78;178), nach dem Kernauflösungsschritt (S5).