DE2834864C3 - Laufschaufel für eine Gasturbine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Laufschaufel für eine Gasturbine mit einem tragenden metallischen Schaufelkern und mit einem diesen mit Abstand umhüllenden dünnwandigen Schaufelblatt aus Keramik, wobei das Schaufelblatt an seiner kopfseitigen Stirnfläche mittels eines verbreiterten Kopfes des Schaufelkerns gehalten ist und zwischen Schaufelkern und Schaufelblatt eine dem Schaufelblatt in seiner Querschnittskontur angepaßte Kopfplatte eingefügt ist, wobei der Schaufelkern an seinem radial inneren Ende einen Schaufelfuß aufweist.

Eine solche Laufschaufel ist aus der FR-PS 9 99 280, Zusatz 56 147, bekannt.

Bei der vorbekannten Anordnung erfolgt die Befestigung des Schaufelkerns in der Laufradscheibe entweder durch Verschraubung oder durch Verschweißung oder Verlötung. Beide Befestigungsarten sind nicht optimal. Im Fall der Verschraubung ist es schwierig, wenn nicht gar unmöglich, eine Schraubensicherung vorzusehen, da eine Schraubensicherung durch Verspannung wegen des Keramikschaufelblatts ausscheidet. Auf eine Schraubensicherung jedoch ganz zu verzichten, ist im Fall der dynamisch und thermisch hochbeanspruchten Verbindung problematisch. Im Fall einer Verlötung oder Verschweißung ist mit einer Beeinträchtigung der Festigkeit der Laufradscheibe im Bereich der Schaufelbefestigung infolge Wärmespannungen und Rißbildung oder infolge Gefügeänderungen zu rechnen. Schließlich ist dis Schweiß- oder Lötverbindung im Hinblick auf die Herstellkosten wegen der hohen Arbeitszeit aufwendig.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Laufschaufel für eine Gasturbine der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die bei tragbarem baulichem Aufwand den hohen Anforderungen des Gasturbinenbetriebs genügt

ίο Zur Lösung dieser Aufgabe soll erfindungsgemäß der Schaufelkern einer eingangs beschriebenen Laufschaufel aus mehreren Einzelstäben bestehen, die mit ihren Füßen in einem gemeinsamen zylinderförmigen metallischen Paßteil festgelegt sind.

Die erfindungsgemäße Schaufelbefestigung mit ihren Schaufelkernen in Form von fertigen Zugankern ergibt eine maximal erreichbare Festigkeit der Schaufel-Scheibenverbindung, w&bei Beeinträchtigungen dieser Verbindung durch Wärmebehandlung oder durch mögliche Lockerung von vornherein ausgeschlossen sind. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Laufschaufel liegt darin, daß der Durchmesser der Schaufelkerne erheblich geringer sein kann als bei vorbekannten Ausführungen und somit ausreichend Platz für die Belüftung des Schaufelinnenraums zur Verfügung steht Zwar ist es aus der FR-PS 12 81 033 bekannt, einen

Schaufelfuß in einer zylindrischen Muffe zu halten, die in einer angepaßten zylindrischen Ausnehmung der Laufradscheibe eingesteckt ist. Bei dieser vorbekannten Anordnung besteht die zylindrische Muffe jedoch aus plastisch verformbarem Material, insbesondere Kupfer, und dient dazu, die Flächenpressung zwischen Schaufelfuß und Schaufelscheibe zu vergleichmäßigen, indem nach Inbetriebnahme der Anordnung eine plastische Verformung der Muffe herbeigeführt wird, im Verlauf der sich das Muffenmaterial auch in den Spalt zwischen dem Schaufelfuß und der Scheibe hineinquetscht Eine momentfreie Einstellbarkeit des Schaufelkerns in der Muffe ist danach nicht mehr möglich. Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung bleibt das zylinderförmige metallische Paßteil dagegen ir; der entsprechenden Ausnehmung der Laufradscheibe verdrehbar, so daß hierdurch eine biegemomentenfreie Einstellmöglichkeit der dünnen Einzelstäbe besteht.

Die Ansprüche 2 bis 4 betreffen vorteilhafte bauliche Ausgestaltungen der Erfindung.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung mit einem Ausführungsbeispiel erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Laufschaufel samt Scheibenteil in Draufsicht und

F i g. la im Längsschnitt gemäß Linie A-A in F i g. 1. Nach Fig. la greift ein dünnwandiges Profilblatt 1 aus Keramik von unten her in einen Falz 3a einer Kopfplatte 3 von Schaufelprofilumfang ein; diese besteht ebenfalls aus Keramik und ist durch vier stabförmige metallische Schaufelkerne, von denen die drei hinteren, nämlich 2,2' und 2", zu sehen sind, mittels je eines verbreiterten Kopfs 2b, 2f>'und 2b"abgestützt.

Die Abstützung in der Turbinenscheibe 5 geschieht durch je einen verbreiterten Fuß 2a usw.; diese unteren Füße stützen sich an einem gemeinsamen zylindrischen, in die Turbinenscheibe hineingeschobenen und dort gesicherten metallischen Paßstück 5a ab. Alle Abstütz-

e flächen 2csind dabei konisch ausgebildet.

Das Schaufelblatt könnte auch seiner Höhe nach aus mehreren Abschnitten bestehen und an seinem unteren Ende in einen Fußplattenteil übergehen. Im gezeigten

•ungsbeispiel ist jedoch am unteren Ende des lblatts 1 ein eigenes Fußplattenteil 7 aus k vorgesehen, das einen für dieses Blatt en Einsteckfalz 7a aufweist DL; Plattenteile haufein bilden unter Freilassung von schmalen einen geschlossenen Ring,
neren des Schaufelblatts 1 ist. eine Schicht 4 aus achgiebigen Masse, z. B. Keramikschaum oder aus Keramikfasern, angeordnet; dabei sind in Schaufellängsrichtung verlaufende Kühlluftkanäle 6 frei gelassen. Diese gehen in Austrittsöffnungen 6a über, die auf der konkaven Seite Γ des Schaufelblatts nahe der Schaufelaustrittskante la angeordnet sind.

Der obere Kopf 2b, 2b' und 2b" der stabförmigen Schaufelkerne 2, 2' und 2" wird nach dem Aufschieben des Schaufelblatts 1 samt der Kopfplatte 3 durch plastische Verformung, Diffusionsschweißen oder Hochtemperaturlöten gebildet

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Laufschaufel für eine Gasturbine mit einem tragenden metallischen Schaufelkern und mit einem diesen mit Abstand umhüllenden dünnwandigen Schaufelblatt aus Keramik, wobei das Schaufelblatt an seiner kopfseitigen Stirnfläche mittels eines verbreiterten Kopfes des Schaufelkerns gehalten ist und zwischen Schaufelkern und Schaufelblatt eine dem Schaufelblatt in seiner Querschnittskontur angepaßte Kopfplatte eingefügt ist, wobei der Schaufelkern an seinem radial inneren Ende einen Schaufelfuß aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufelkern aus mehreren Einzelstäben (2, 2', 2") besteht, die mit ihren Füßen (2a, 2a' 2a") in einem gemeinsamen zylinderförmigen metallischen Paßteil (5a) festgelegt sind.

2. Laufschaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfplatte (3) aus Keramik besteht

3. Laufschaufel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende des Schaufelblatts (1) ein mit einem für dieses Blatt dienenden Einsteckfalz (7a) versehenes und derart geformtes Fußplattenteil (7) aus Keramik angeordnet ist daß im zusammengebauten Zustand die Plattenteile aller Schaufeln unter Freilassung von schmalen Spalten einen geschlossenen Ring bilden (Fig. 1 und 1 a).

4. Laufschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern des Schaufelblatts (1) vorzugsweise in Schaufellängsrichtung verlaufende Kühlluftkanäle (6) vorgesehen sind, die in an sich bekannter Weise mit Kühlluftaustrittsöffnungen (6a) auf der konkaven Seite (1') des Schaufelblatts nahe der Schaufelaustrittskante (\a) in Verbindung stehen.