DE3444810A1

DE3444810A1 - Gasturbinenschaufel

Info

Publication number: DE3444810A1
Application number: DE3444810A
Authority: DE
Inventors: David Robert Manchester Mass. Abbott; John Joseph Boston Mass. Bourneuf; Jack Reid Bedford Mass. Martin; John George Topsfield Mass. Nourse
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1983-12-12
Filing date: 1984-12-08
Publication date: 1985-06-20
Anticipated expiration: 2004-12-09
Also published as: FR2556409B1; IT1178658B; GB2151310B; GB8430785D0; SE8406320D0; IT8423829A0; SE8406320L; DE3444810C2; IT8423829A1; FR2556409A1; GB2151310A

Description

Gasturbinenschaufel

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Schaufeln für eine Gasturbine und insbesondere auf eine verbesserte Schaufel, die die Beanspruchungen aufgrund von Zentrifugalkräften vermindert,· um die nutzbare Lebensdauer der Schaufel zu verlängern.

Eine Axialströmungs-Gasturbine enthält üblicherweise mehrfache Reihen von abwechselnden Statorschaufeln und Laufschaufeln .Die Laufschaufeln werden üblicherweise in Gebläse-, Verdichter- und Turbinenabschnitten des Motors bzw. Triebwerks gefunden, und da diese Schaufeln zur Lieferung von Arbeit in dem Triebwerk umlaufen, unterliegen sie Beanspruchungen aufgrund von Zentrifugalkräften.

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Die Zentrifugalbeanspruchung in einer Schaufel ist relativ erheblich und beinhaltet eine im "wesentlichen gleichförmige, zentrifugale Zugbeanspruchung und zentrifugale Kiegebeanspruchung mit einer Zugkomponente und einer Druckkomponente, die sich zu der gleichförmigen Zugbeanspruchung hinzuaddieren.

In einem Turbinenabschnitt des Gasturbinentriebwerks werden die Turbinenschaufeln auch relativ heißen, verdichteten Verbrennungsgasen ausgesetzt. Diese Gase rufen Biegebeanspruchungen hervor aufgrund des Druckes der Verbrennungsgase, die auf die Turbinenschaufeln einwirken, wobei diese Beanspruchungen häufig relativ klein sind im Vergleich zu den Zentrifugalbeanspruchungen. Die relativ heißen Gase rufen auch eine thermische Beanspruchung hervor aufgrund eines Temperaturgradienten, der in der Turbinenschaufel erzeugt wird.

Eine Turbinenschaufel besitzt eine nutzbare Lebensdauer, d. h. eine Gesamtbetriebszeit, nach der die Schaufel aus dem Betrieb genommen wird, wobei diese Zeit üblicherweise aufgrund von Überlegungen bezüglich der vorstehend beschriebenen Beanspruchungen, der durch schnelle und langsame Lastwechsel hervorgerufenen Ermüdung und des Kriechbruches basieren. Eine übliche Turbinenschaufel weist einen analytisch bestimmten Lebensdauerbegrenzungsabschnitt auf, in dem ein Bruch der Schaufel mit hoher Wahr-■scheinlichkeit auftritt. Jedoch sind Schaufeln üblicherweise so ausgelegt, daß sie eine nutzbare Lebensdauer .besitzen, die ein gutes Stück vor der statistisch ermittelten Bruchzeit liegt, um für einen Sicherheitsspielraum zu sorgen.

Ein wesentlicher Faktor bei der Ermittlung der nutzbaren Lebensdauer bei einer Turbinenschaufel ist die allgemein bekannte Kriechbruchfestigkeit, die hauptsächlich proportional zu Materialeigenschaften, der Zugbeanspruchung, der Temperatur und der Zeit ist. Ungeachtet der Tatsache, daß die relativ hohen Temperaturen der Verbrennungsgase thermische Beanspruchungen aufgrund ihrer Gradienten hervorrufen können, sind diese Temperaturen, wenn sie auf eine Schaufel unter Zentrifugalbeanspruchung einwir-

ken, ein signifikanter Faktor bei der Kriechberücksichtigung der nutzbaren Lebensdauer. Um die Lebensdauer von Turbinenschaufeln zu verlängern, enthalten diese Schaufeln üblicherweise eine Innenkühlung, um die Schaufeltemperaturen zu senken. Die Innenkühlung ist jedoch höchst wirksam bei der Kühlung von Mittelab- j schnitten der Schaufel, während Vorder- und Hinterkanten der jj Schaufel auf relativ hohen Temperaturen in bezug auf die Mittel- f abschnitte der Schaufel bleiben können. Unglücklicherweise sind f die Vorder- und Hinterkanten der Schaufeln auch üblicherweise !; solche Abschnitt der Schaufel, die den höchsten Beanspruchungen | ausgesetzt sind, und deshalb liegt der die Lebensdauer begren- i zende Abschnitt einer Schaufel üblicherweise entweder an den | Vorder- oder Hinterkanten der Schaufeln. "^;

Weiterhin ist ein Hauptfaktor bei der Gestaltung von Turbinen- -_;

i schaufeln die aerodynamische Oberflächenform der Schaufel, die ] üblicherweise im wesentlichen unabhängig von der mechanischen Festigkeit und nutzbaren Lebensdauer der Schaufel bestimmt wird. \ Die aerodynamische Leistungsfähigkeit einer Schaufel ist ein Hauptfaktor bei der Erzielung einer annehmbaren Leistungsfähigkeit des Gasturbinentriebwerks. Deshalb kann die aerodynamische Oberflächenform, die eine Turbinenschaufel bestimmt, eine wesentliche Begrenzung bei der Auslegung der Schaufel im Hinblick auf eine mechanische Festigkeit und nutzbare Lebensdauer sein. Wegen dieser Einschränkung hinsichtlich- der aerodynamischen Leistungsfähigkeit kann es sein, daß die nutzbare Lebensdauer der Schaufel nicht optimal ist, was eine unerwünschte Auswechslung von Schaufeln in weniger als den optimalen Intervallen zur Folge hat.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Schaufel für ein Gasturbinentriebwerk zu schaffen, bei der die vorgenannten Nachteile vermieden sind.

Die Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen beansprucht ist, wird nun anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

1 i nt cine perspektivische Ansicht von einer axialen Eintrittsschaufel für ein Gasturbinentriebwerk.

Figur 2 ist eine Schnittansicht von der Schaufel gemäß der Figur 1 entlang der Linie 2-2.

Figur 3 ist eine graphische Darstellung der Stapelachse der Schaufel gemäß Figur 1 in einer Y-Z-Ebene.

Figur 4 ist eine perspektivische Endansicht der Schaufel gemäß Figur 1 entlang der Linie 4 - 4.

Figur 5 ist eine graphische Darstellung der Stapelachse der Schaufel gemäß Figur 1 in einer X-Y-Ebene.

Figur 6 ist eine Seitenansicht der Schaufel gemäß Figur 1 in der X-Z-Ebene.

Figur 7 ist eine perspektivische Ansicht von einer anderen. axialen Eingangsschaufel.für ein Gasturbinentriebwerk.

Figur 8 ist eine Schnittansicht der Schaufel gemäß Figur 7 entlang der Linie 8-8.

Figur 9 ist eine graphische Darstellung der Stapelachse der Schaufel gemäß Figur 7 in einer Y-Z-Ebene.

Figur 10 ist eine graphische Darstellung der Stapelachse der Schaufel gemäß Figur 7 in einer X-Y-Ebene.

Figur 1 zeigt eine.perspektivische Ansicht von einem Ausführungsbeispiel einer.axialen Turbinenschaufel 10, die auf einer Turbinenscheibe 1.1 eines Gasturbinentriebwerks (nicht gezeigt) angebracht ist. Die Schaufel 10 weist einen stromlinienförmigen Abschnitt 12, einen Schwalbenschwanzabschnitt 14 und eine mögliche Plattform 16 auf. Der stromlinienförmige Abschnitt 12 der Schaufel 10 besitzt mehrere quer verlaufende Abschnitte mit

einem Spitzenabschnitt 18, einem Zwischenabschnitt 20 und einem Fußabschnitt 22, die jeweils einen Schwerpunkt 24, 26 bzw. aufweisen. Der geometrische Ort der Schwerpunkte des stromlinienförmigen Abschnittes 12 definiert eine Stapelachse 30, die gemäß der vorliegenden Erfindung nicht linear bzw. nicht geradlinig ist, die beispielsweise gebogen ist und im folgenden näher erläutert wird.

Die Schaufel 10 weist ein übliches X-Y-Z-Koordinatensystem mit einem Ursprung am Schwerpunkt 28 des Fußabschnittes 22 auf. Dieses Koordinatensystem enthält: Eine axiale X-Achse, die im wesentlichen parallel zu einer longitudinalen Mittellinie des Gasturbinentriebwerks verläuft, eine tangentiale Y-Achse, die auf der X-Achse senkrecht steht und einen positiven Ast in der Drehrichtung der Turbinenscheibe 11 aufweist, und eine radiale Z-Achse, die eine Längsachse der Schaufel 10 darstellt, die koaxial mit einer radialen Achse des Gasturbinentriebwerks ausgerichtet ist.

Wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, besitzt der stromlinienförmige Abschnitt 12 der Schaufel 10 eine aerodynamische Oberflächenform, die eine Vorderkante 32 und eine Hinterkante 34 aufweist, zwischen denen sich eine im allgemeinen konvexe Saugseite 36 und eine im allgemeinen konkave Druckseite 38 erstreckt. Die Druckseite 38 ist im allgemeinen in negativer Richtung in bezug auf die tangentiale Bezugsachse Y gerichtet, und die Saugseite 36 ist diesbezüglich im allgemeinen in einer positiven Richtung gerichtet. Jeder der mehreren Querabschnitte des .stromlinienförmigen Abschnittes 12 der Schaufel 1Ö hat sein eigenes allgemein bekanntes Hauptkoordinatensystem. In Figur 2 ist ein Hauptkoordxnatensystem als ein Beispiel für den Zwischenabschnitt 20 mit einer I -Achse und einer I . -

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Achse dargestellt. Das Hauptkoordinatensystem hat einen Ursprung an dem Schwerpunkt 26 des Zwischenabschnittes 20. I stellt eine Achse eines maximalen Trägheitsmomentes dar, um das der Zwischenabschnitt 20 seine maximale Steifigkeit oder

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Biegebeständigkeit hat, und I . stellt eine Achse des minimalen Trägheitsmomentes dar, um die der Zwischenabschnitt 20 eine minimale Steifigkeit oder eine minimale Biegebeständigkeit besitzt.

Ein übliches Verfahren der Gestaltung der Schaufel 10 beinhaltet, daß der stromlinienförmige Abschnitt 12 gestaltet wird, um eine bevorzugte aerodynamische Oberflächenkontur zu erhalten, wie sie durch die Saugseite 36 und die Druckseite 38 j dargestellt ist. Die Stapelachse 30 des stromlinienförmigen j Abschnitts 30 würde üblicherweise linear bzw. gradlinig und

"- koaxial mit der radialen Bezugsachse Z gemacht. Ein geeigneter Schwalbenschwanz 14 und eine mögliche Plattform 16 würden hin-

j zugefügt, und die gesamte Schaufel 10 würde dann analysiert

werden zum Definieren eines die Lebensdauer beschränkenden Abschnitts, der beispielsweise der Zwischenabschnitt 20 sein kann, der üblicherweise zwischen etwa 40 % und etwa 70 % der ·' Strecke vom Fuß 22 zur Spitze 18 des stromlinienförmigen Abschnitts 20 angeordnet ist. Selbstverständlich ist das Ana-: ' lysieren der Schaufel 10 zum Definieren eines die Lebensdauer beschränkenden Abschnittes relativ komplex und kann Zentrifugal-^Gas- und thermische Belastungen der Schaufel 10 umfassen, wie es durch bekannte Verfahren ausgeführt wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch enthält das Verfahren zum Gestalten der Schaufel 10 ferner eine Neugestaltung der Schaufel mit geradlinigen Stapelachse, d. h. der Bezugsschaufel, um eine nicht-lineare bzw. nicht-geradlinige, gekippte Stapelachse 30 zu erhalten, die für eine Druckkomponente der Biegebeanspruchung in dem vorbestimmten, die Lebensdauer begrenzenden Abschnitt sorgt.

Aus den Figuren 1 und 2 wird deutlich, daß, wenn die Stapelachse 30 von der radialen Bezugsachse Z beabstandet ist, bei einer zentrifugalen Belastung auf den stromlinienförmigen Abschnitt 12 die an den Schwerpunkten, beispielsweise Schwerpunkt 26, wirksame Zentrifugalkraft die Tendenz hat, die

Stapelachse 30 zu drehen oder zu biegen in Richtung auf die radiale Bezugsachse Z, wodurch eine Biegebeanspruchung eingeführt oder induziert wird.

Somit wird deutlich, daß durch richtiges Schwenken bzw. Neigen und Ausbildung eines Abstandes der Stapelachse 30 von der radialen Bezugsachse Z eine Druckkomponente der Biegebeanspruchung hervorgerufen werden kann sowohl an der Vorderkante 32 als auch der Hinterkante 34 des Zwischenabschnittes 20 aufgrund der Biegung um die I . -Achse, wie es in Figur 2 dargestellt ist. Selbstverständlich wird aufgrund des Kräftegleichgewichts eine ausgleichende Zugkomponente der Biegebeanspruchung gleichzeitig eingeführt in der Saugseite 36 des Zwischenabschnittes 20 und im allgemeinen an positiven Werten der I -

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Achse.

Insbesondere in Figur 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Stapelachse 30 gemäß der Erfindung aus der Sicht der Y-Z-Ebene dargestellt. Die Stapelachse 30 ist als nicht-linear von dem Schwerpunkt 28 des Fußabschnittes 22 zum Schwerpunkt 24 des Spitzenabschnittes 18 beschrieben und kann dazwischen entweder geradlinige oder gekrümmte Abschnitte aufweisen. Solange die Stapelachse 30 Abschnitte aufweist, die sich von der radialen"Bezugsachse Z weg und im Abstand von dieser in einer positiven Richtung erstrecken in bezug auf die tangentiale Bezugsachse Y, werden Druckkomponenten der Biegebeanspruchung an der Vorderkante 32 und der Hinterkante 34 des stromlinienförmigen Abschnitts 12 hervorgerufen.

Die Stapelachse 30 weist einen ersten Abschnitt 40, der sich von dem Schwerpunkt 28 des Fußabschnittes 22 zum Schwerpunkt 26 des Zwischenabschnittes 20 erstreckt,und einen zweiten Abschnitt 42 auf, der sich vom Schwerpunkt 26 des Zwischenabschnitts 20 zum Schwerpunkt 24 des Spitzenabschnitts 18 erstreckt. Weiterhin ist als eine Bezugsgröße eine geradlinige geneigte Stapelachse 44 dargestellt, die sich vom Schwerpunkt 28 des Fußabschnittes 22 zum Schwerpunkt 24 des Spitzenabschnitts 18 er-

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erstreckt. Die Stapelachse 30 weist eine durch die gestrichelte Linie 46 dargestellte mittlere Steigung auf, die, wie aus Figur 3 zu ersehen ist, größer ist als die Steigung der Bezugsachse 44 und sie ist zwischen der radialen Bezugsachse Z und der Bezugsstapelachse 44 angeordnet.

Wenn beispielsweise angenommen wird, daß der die Lebensdauer begrenzende Abschnitt des stromlinienförmigen Teils 12 an dem Zwischenabschnitt 20 angeordnet ist, wird deutlich, daß eine Druckkomponente der Biegebeanspruchung in dem Zwischenabschnitt 20 hervorgerufen werden kann, indem entweder die geradlinige Stapelachse 44 oder die nicht-geradlinige Stapelachse 30 verwendet wird. Um die gewünschte Biegebeanspruchung an dem Zwischenabschnitt 20 hervorzurufen, muß die Stapelachse 30 in bezug auf die radiale Bezugsachse Z an diesen Abschnitten radial außen von dem Zwischenabschnitt 20, d. h. dem

zweiten Abschnitt 42 der Stapelachse 30 geneigt sein.

Die Steigung der Stapelachse 30 ist im allgemeinen umgekehrt proportional zu der Größe der. Biegebeanspruchung, die an dem Zwischenabschnitt 20 realisierbar ist. Deshalb sind in dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie es in den Figuren 1 bis 6 gezeigt ist, relativ kleine Werte der Steigung des zweiten Abschnittes 42 vorgezogen und sie führen zu relativ großen Werten der eingeführten Biegebeanspruchung in dem Zwischenabschnitt 20. Es wird jedoch auch ein relativ großer Wert der durchschnittlichen Steigung 46 vorgezogen, so daß eine relativ kleine Biegebeanspruchung gleichzeitig in dem Fußabschnitt 22 hervorgerugen wird. Zusätzlich hat der zweite Abschnitt 42 der Stapelachse 30 weniger Steigung als ein vergleichbarer Abschnitt 44a der geradlinigen Bezugsstapelachse 44, woraus deutlich wird, daß dadurch relativ mehr Biegebeanspruchung an dem Zwischenabschnitt 20 hervorgerufen werden kann.

Jedoch ist nicht nur die geradlinige Bezugsstapelachse 44 weniger wirksam bei der Einführung der gewünschten Biegebeanspruchung

in dem Zwischenabschnitt 20, sondern da die Bezugsstapelachse 44 geradlinig ist vom Schwerpunkt 28 zum Schwerpunkt 24, werden wesentliche, unerwünschte Biegebeanspruchungen auch an dem Fußabschnitt 22 hervorgerufen. Diese erhöhten Biegebeanspruchungen am Fußabschnitt 22 sind eine Begrenzung für die Größe der Biegebeanspruchung, die durch die lineare Bezugsstapelachse 44 in dem die Lebensdauer begrenzenden Abschnitt des stromlinienförmigen Teil 12 einführbar sind, da dadurch der die Lebensdauer beschränkende Abschnitt verschoben werden kann von dem Zwischenabschnitt 20 zum Fußabschnitt 22.

Dagegen wird, weil die Durchschnittssteigunglinie 46 der nichtlinearen Stapelachse 30 eine größere Größe hat als diejenige der Bezugsstapelachse 44, deutlich, daß die nicht-lineare Stapelachse 30 nicht nur für eine erhöhte Biegebeanspruchung an den Zwischenabschnitt 20 sorgt, sondern auch für weniger Biegebeanspruchung am Fuß 22 im Vergleich zu derjenigen, die durch die geradlinige Bezugsstapelachse 44 ausgebildet wird. Demzufolge ist einejnicht-geradlinige Stapelachse 30 wirksamer für die Einführung der gewünschten Druckkomponenten der Biegebeanspruchung an den die Lebensdauer begrenzenden Abschnitt, wenn die Biegebeanspruchungen am Fußabschnitt 22 nicht in nachteiliger Weise vergrößert werden.

Die Stapelachse 30 gemäß dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel enthält Abschnitte, die auf zwei Seiten der radialen Bezugsachse Z angeordnet sind, die zur Erzielung einer erhöhten Biegebeanspruchung an dem Zwischenabschnitt 20 wirksam sind, ohne daß die Biegebeanspruchung am Fußabschnitt 22 in nachteiliger Weise erhöht wird. Der erste Abschnitt 40 hat eine erste durchschnittliche Steigung zwischen dem Schwerpunkt 28 und dem Schwerpunkt 26, und der zweite Abschnitt 42 hat eine durchschnittliche Steigung zwischen dem Schwerpunkt 26 und dem Schwerpunkt 24, wobei der zweite Abschnitt einen negativen Sinn besitzt in bezug auf die erste Steigung. Weiterhin erstreckt sich der erste Abschnitt 40 von dem Schwerpunkt 28 und ist von der radialen Bezugsachse Z weg in einer im allge-

meinen negativen Richtung der Y-Achse geschwenkt bzw. geneigt, wodurch die erste Steigung einen negativen Wert besitzt. Der zweite Abschnitt 4 2 erstreckt sich von dem Schwerpunkt 26 in positiver Richtung der Y-Achse und mit einer positiven Steigung, wodurch der zweite Abschnitt 42 die radiale Bezugsachse Z an einem Punkt schneiden kann und sich in die positive Seite der Y-Achse erstreckt.

Da die Stapelachse 30 Abschnitte auf beiden Seiten der radialen Bezugsachse Z hat, wird deutlich, daß die mittlere Steigungslinie 46 der Stapelachse 30 einen größeren Wert hat, als er anderenfalls auftreten würde, wenn die Stapelachse 30 allein auf der einen Seite der radialen Bezugsachse Z angeordnet wäre. Diese Anordnung gestattet, daß der zweite Abschnitt 42 eine relativ kleine, zweite Steigung hat zur Einführung von einer wesentlich größeren Druckkomponente der Biegebeanspruchung an der Vorderkante 32 und der Hinterkante 34, beispielsweise an dem Zwischenabschnitt 20.

Das in Figur 3 dargestellte Ausführungsbeispiel gestattet deshalb nicht nur eine Vergrößerung der gewünschten Druckbeanspruchung an dem Zwischenabschnitt 20, sondern hat auch verminderte Beanspruchungen am Fußabschnitt 22 zur Folge, da die Linie 46 für die mittlere Steigung im wesentlichen nahe an, wenn nicht sogar koaxial mit, der radialen Bezugsachse Z gemacht werden kann.

Figur 4 stellt eine Endansicht des stromlinieförmigen Abschnitts 12 von der Hinterkante 34 dar. Der stromlinienförmige Abschnitt 12 enthält ferner einen im wesentlichen ebenen, relativ dünnen und flexiblen plattenförmigen Hinterkantenabschnitt 48, der sich von dem Spitzenabschnitt 18 radial nach innen erstreckt und sich bis zum Fußabschnitt 22 erstrecken kann, wie es in Figur 4 dargestellt ist. Der Hinterkantenabschnitt 4 8 definiert eine Hinterkantenebene und ist in einem Winkel B von der X-Achse in Richtung auf die Y-Achse angeordnet. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Hinterkantenabschnitt 48 nicht in

einer Querrichtung geneigt und ist in einer im wesentlichen radialen Richtung orientiert, wie es zusätzlich in Figur 2 dargestellt ist. Dies wird vorgezogen für minimale zentrifugale Biegebeanspruchungen in dem Hinterkantenabschnitt 48, die anderenfalls erzeugt würden, wenn der Hinterkantenabschnitt 48 in einem Winkel in bezug auf die radiale Achse Z angeordnet wäre. Dies sorgt dafür, daß eine Verformung des Hinterkantenabschnittes 48 verhindert wird, die anderenfalls auftreten würde, um dadurch wesentliche Veränderungen in der aerodynamischen Form des Hinterkantenabschnittes 14 und auch eine lokalisierte Kriechverformung zu verhindern.

Um die bevorzugte radiale Orientierung des Hinterkantenabschnittes 48 beizubehalten und um die gewünschten Druckkomponenten der Biegebeanspruchung in der Vorderkante 32 und der Hinterkante 34 einzuführen, ist die Stapelachse 30 geneigt oder in einer Richtung vorwiegend parallel zur Orientierung des Hinterkantenabschnittes 48 angeordnet und deshalb liegt sie im wesentlichen in einer Ebene, die im wesentlichen parallel zur Hinterkantenebene ausgerichtet ist.

Wie insbesondere in Figur 5 dargestellt ist, ist die Stapelachse 30 in einem Winkel B in bezug auf die X-Achse zur Y-Achse angeordnet. Der Winkel B stellt die Orientierung des Hinterkantenabschnittes 48 in der X-Y-Ebene dar, wie es in den Figuren 2 und 4 gezeigt ist. Obwohl die Stapelachse 30 nicht in einer Richtung im wesentlichen parallel zur Y-Achse angeordnet ist, weist sie Komponenten in der positiven Richtung der Y-Achse auf, die somit die bevorzugte Druckkomponente der Biegebeanspruchung in der Vorderkante 32 und der Hinterkante 34 hervorrufen.

Ein weiterer, durch die Erfindung erzielbarer Vorteil durch die Neigung der Stapelachse 30 vorwiegend in einer Richtung parallel zur Orientierung des Hinterkantenabschnitts 48 ist in Figur 6 dargestellt. Durch das Schwenken bzw. Neigen der Stapelachse 30, wie es vorstehend beschrieben ist, wird deutlich, daß für eine gegebene aerodynamische Oberflächenform die Vorderkante 32 von

der radialen Bezugsachse Z weg geschwenkt und die Vorderkante 34 in Richtung auf die radiale Bezugsachse Z geschwenkt wird. Deshalb hat der geneigte stromlinienförmige Abschnitt 12 gemäß der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu einem nichtgeschwenkten stromlinienförmigen Abschnitt, wie er teilweise durch die gestrichelte Linie 50 dargestellt ist, keinen Hinterkanten-Spitzenabschnitt/ der direkt radial außen von einem Hinterkanten — Zwischenabschnitt 54 angeordnet ist.

Der stromlinienförmige Abschnitt 12 weist einen Vorderkanten-Spitzenbereich 56 auf, der radial außen von dem Vorderkanten-Zwischenbereich 58 und in positiver X-Richtung - davon angeordnet ist. In ähnlicher Weise erstreckt sich der Hinterkanten-Spitzenbereich 52 in positiver X-Richtung von dem Hinterkanten-Zwischenbereich 54, aber er ist nicht direkt radial außen davon angeordnet und läßt somit einen Raum 52', der anderenfalls ein Hinterkanten-Spitzenbereich des stromlinienförmi- ■ gen Abschnitts 12 sein würde. Die Bedeutung dieses Merkmals liegt darin, daß der Hinterkanten-Zwischenbereich 54 deshalb einer kleineren Zentrifugalbelastung und daraus resultierenden Beanspruchungen ausgesetzt ist, da eine Zentrifugalbelastung aus dem Hinterkanten-Spitzenbereich 5 2 vorwiegend durch einen Mittelabschnitt 60 des stromlinienförmigen Abschnitts 12 verteilt wird. Obwohl der Vorderkanten-Zwischenbereich 58 nicht die Zentrifugalbelastung aufnehmen muß, da der Vorderkanten-Spitzenbereich 56 darüber angeordnet ist, ist die erhöhte Beanspruchung an dem Vorderkanten-Spitzenbereich 58 relativ klein, da der Vorderkanten-Zwischenbereich 58 eine wesentlich größere Querschnittsfläche besitzt als der Hinterkanten-Zwischenbereich 54.

In Figur 7 ist eine im wesentlichen perspektivische Ansicht von einem anderen Ausführungsbeispiel einer Axialeintritts-Turbinenschaufel 110 gezeigt, die in einer Turbinenscheibe 111 eines Gasturbinentriebwerks (nicht gezeigt) gehaltert ist. Die Schaufel 110 weist einen stromlinienförmigen Abschnitt 112, einen Schwalbenschwanzabschnitt 114 und ggf. eine Plattform

auf. Der stromlinienförmige Abschnitt .111 der Schaufel 110 besitzt mehrere Querabschnitte mit einem Spitzenabschnitt 118, einem Zwischenabschnitt 120 und einem Fußabschnitt 122, die jeweils einen Schwerpunkt 124, 126 bzw. 128 aufweisen. Die geometrischen Ortspunkte der Schwerpunkte des stromlinienförmigen Abschnitts 112 bilden eine Stapelachse 130, die gemäß der vorliegenden Erfindung nicht geradlinig, beispielsweise gebogen, ist und im folgenden näher erläutert wird.

Die Schaufel 110 weist ferner ein übliches XYZ-Bezugskoordinatensystem mit einem Ursprung an dem Schwerpunkt 128 des Fußabschnittes 122 auf. Dieses Koordinatensystem enthält: Eine axiale X-Achse, die im wesentlichen parallel zu einer longitudinalen Mittelachse des Gasturbinentriebwerks verläuft, eine tangentiale Y-Achse, die auf der X-Achse senkrecht steht und einen positiven Sinn in der Drehrichtung der Turbinenscheibe 111 aufweist, und eine radiale Z-Achse, die eine Längsachse der Schaufel 110 darstellt, die koaxial mit einer radialen Achse des Gasturbinentriebwerks ausgerichtet ist.

Wie in den Figuren 7 und 8 dargestellt ist, hat der stromlinienförmige Abschnitt 112 der Schaufel 110 eine aerodynamische Oberflächenkontur, die durch eine Vorderkante 132 und eine Hinterkante 134 definiert ist,zwischen denen sich eine im allgemeine konvexe Saugseite 136 und eineim allgemeinen konkave Druckseite 138 erstrecken. Die Druckseite 138 ist im allgemeinen in einer negativen Richtung in bezug auf die tangentiale Bezugsachse Y gerichtet, und die Saugseite 136 ist im allgemeinen .in einer positiven Richtung in bezug dazu gerichtet.

Jeder der mehreren Querabschnitte des stromlinienförmigen Abschnitts 112 der Schaufel 110 hat sein eigenes allgemein bekanntes Hauptkoordinatensystem. In Figur 8 ist als ein Beispiel ein Hauptkoordinatensystem für den Zwischenabschnitt 120 mit

einer I -Achse und einer I . -Achse dargestellt. Das Hauptmax mm ³ ^c

koordinatensystem hat einen Ursprung an dem Schwerpunkt 126 des Zwischenabschnitts 120. I stellt eine Achse des maxi-

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-Jamalen Trägheitsmoments dar, um die herum der Zwischenabschnitt 120 eine maximale Steifigkeit oder Biegebeständigkeit besitzt, und I . stellt eine Achse des minimalen Trägheitsmomentes dar, um die herum der Zwischenabschnitt 120 eine minimale Steifigkeit oder Biegebeständigkeit hat.

Bei einem üblichen Verfahren zum Gestalten der Schaufel 110 wird der stromlinienförmige Abschnitt 112 gestaltet zur Erzielung einer bevorzugten aerodynamischen Oberflächenform, wie sie durch die Saugseite 136 und die Druckseite 138 dargestellt ist. Die Stapelachse 130 des stromlinienförmigen Abschnitts 112 würde dann in üblicher Weise linear bzw. gradlinig und koaxial mit der radialen Bezugsachse Z gemacht. Ein geeigneter Schwalbenschwanz 114 und ggf. eine Plattform 116 würden dann hinzugefügt, und die gesamte Schaufel 110 würde dann analysiert werden zur Definierung eines Lebensdauer begrenzenden Abschnittes, der beispielsweise der Zwischenabschnitt 120 sein kann, der sich üblicherweise zwischen etwa 40 % bis etwa 70 % der Strecke vom Fuß 122 zur Spitze 118 des stromlinienförmigen Abschnittes 112 erstreckt. Selbstverständlich ist die Analysierung der Schaufel 110 zur Festlegung eines die Lebensdauer begrenzenden Abschnitts relativ komplex und kann die Zentrifugal-, Gas- und thermische Belastung der Schaufel 110 umfassen, die durch übliche Methoden berücksichtigt werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt jedoch das Verfahren zum Gestalten der Schaufel 110 eine Neugestaltung bzw. Umgestaltung der Schaufel mit der linearen Stapelachse, d. h. der Bezugsschaufel, um eine nicht-geradlinige, geneigte Stapelachse 130 zu erhalten, die die Wirkung hat, daß eine Druckkomponente der Biegebeanspruchung in dem vorbestimmten, die Lebensdauer begrenzenden Abschnitt eingeführt wird.

Aus den Figuren 7 und 8 wird deutlich, daß, wenn die Stapelachse 130 im Abstand von der radialen Bezugsachse Z angeordnet ist, bei einer zentrifugalen Belastung des stromlinienförmigen Abschnitts 112 die auf die Schwerpunkte, beispielsweise den

Schwerpunkt 26, wirkende Zentrifugalkraft die Tendenz hat, die Stapelachse 130 zu drehen oder zu biegen in Richtung auf die radiale Bezugsachse Z₇ wodurch eine Biegebeanspruchung eingeführt oder induziert wird.

Somit wird deutlich, daß durch richtiges Neigen und Beanstanden der Stapelachse 130 in bezug auf die radiale Bezugsachse Z eine Druckkomponente der Biegebeanspruchung sowohl an der Vorderkante 132 als auch der Hinterkante 134 des Zwischenabschnitts 120 hervorgerufen werden kann aufgrund der Biegung um die I . -Achse, wie es in Figur 8 dargestellt ist. Selbstverständlich wird aufgrund des Gleichgewichtes der Kräfte eine ausgleichende Zugkomponente der Biegebeanspruchung gleichzeitig in der Saugseite 136 des Zwischenabschnittes 120 und im allgemeinen an positiven Werten der I -Achse hervorgerufen.

In Figur 9 ist ein Ausführungsbeispiel der Stapelachse 130 gemäß der Erfindung aus einer Sicht in der Y-Z-Ebene dargestellt. Die Stapelachse 130 erstreckt, sich von der radialen Bezugsachse Z weg und ist von dieser beabstandet in einer positiven Richtung bezüglich der tangentialen Bezugsachse Y von, aber ohne diesen einzuschließen, dem Fußabschnitt 122 zum Spitzenabschnitt 118. Die Stapelachse 130 ist im allgemeinen so definiert, daß sie einen ersten Abschnitt 140, der sich von dem Schwerpunkt 128 des Fußabschnittes 122 zum Schwerpunkt 126 des Zwischenabschnittes 120 erstreckt, und einen zweiten Abschnitt 142 aufweist, der sich von dem Schwerpunkt 126 des Zwischenab-· Schnitts 120 zum Schwerpunkt 124 des Spitzenabschnitts 118 erstreckt. Weiterhin ist als eine Bezugsgröße eine "geradlinige geneigte Stapelachse 144 dargestellt, der sich vom Schwerpunkt 128 des Fußabschnittes 122 zum Schwerpunkt 124 des Spitzenabschnitts 118 erstreckt. Die Stapelachse 130 weist eine mittlere Steigung auf, die durch eine gestrichelte Linie 136 dargestellt ist,die größer ist als die Steigung der Bezugsachse 144 und die zwischen der radialen Bezugsachse Z und der Bezugs-Stapelachse 144 angeordnet ist.

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Wenn beispielsweise angenommen wir-d, daß der die Lebensdauer begrenzende Abschnitt des stromlinienförmigen Teils 112 an dem Zwischenabschnitt 120 angeordnet ist, wird deutlich, daß eine Druckkomponente der Biegebeanspruchung in den Zwischenabschnitt 120 eingeführt werden kann, indem entweder die geradlinige Stapelachse 144 oder die nicht-geradlinige Stapelachse 133 verwendet wird. Um die gewünschte Biegebeanspruchung an dem Zwischenabschnitt 120 einzuführen, muß die Stapelachse 130 in bezug auf die radiale Bezugsachse Z an den Abschnitten radial außen von dem Zwischenabschnitt 120, d. h. dem zweiten Abschnitt 42 der Stapelachse 130, eingeführt werden. Die Steigung der Stapelachse 130 ist im allgemeinen umgekehrt proportional zur Größe der Biegebeanspruchung, die an dem Zwischenabschnitt 120 verwirklicht werden kann.

Wie in Figur 9 dargestellt■ist, weist der erste Abschnitt 140 eine erste, mittlere Steigung auf, und der zweite Abschnitt weist eine zweite mittlere Steigung auf, wobei die erste Steigung größer ist als die zweite Steigung. Dies hat die Wirkung, daß eine erhöhte Biegebeanspruchung an dem Zwischenabschnitt 120 erhalten wird, ohne daß die Biegebeanspruchung an dem Fußabschnitt 122 in nachteiliger Weise vergrößert wird. Zusätzlich hat der zweite Abschnitt 142 der Stapelachse 130 erne kleinere Steigung als ein vergleichbarer Abschnitt 144a der geradlinigen Bezugsstapelachse 144, woraus deutlich wird, daß dadurch mehr Biegebeanspruchung an dem Zwischenabschnitt 120 hervorgerufen werden kann.

Jedoch hat die lineare Bezugsstapelachse 144 nicht nur weniger Wirkung bei der Einführung der gewünschten Biegebeanspruchung in den Zwischenabschnitt 120, sondern da die Bezugsstapelachse 144 geradlinig ist vom Schwerpunkt 128 zum Schwerpunkt 124, werden wesentliche, unerwünschte Biegebeanspruchungen auch am Fußabschnitt 122 hervorgerufen. Diese vergrößerten Beanspruchungen am Fuß 122 sind eine Grenze für die Größe der Biegebeanspruchung, die durch die geradlinige Bezugsstapelachse 144 in den die Lebensdauer begrenzenden Abschnitt des

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stromlinienförmigen Teils 112 einführba,r ist, da der die Lebensdauer begrenzende Abschnitt dadurch, von dem Zwischenabschnitt 120 zum Fußabschnitt 122 verschoben werden kann.

Da die die mittlere Steigung angebende Linie 146 für die nichtgeradlinige Stapelachse 130 eine größere Größe hat als diejenige der Bezugsstapelachse 144, wird dagegen deutlich, daß die nicht-geradlinige Stapelachse 130 nicht nur für eine erhöhte Biegebeanspruchung an dem Zwischenabschnitt 120 sorgt, sondern auch für weniger Biegebeanspruchung am Fuß 122 im Vergleich zu derjenigen, die durch die geradlinige Bezugsstapelachse 144 geliefert wird. Demzufolge ist eine nicht-geradlinige Stapelachse 130 wirksamer zur Einführung der gewünschten Druckkomponenten der Biegebeanspruchung an dem die Lebensdauer begrenzenden Abschnitt, ohne daß die Biegebeanspruchungen am Fußabschnitt 122 in nachteiliger Weise vergrößert werden.

Figur 9 stellt noch deutlicher die nicht geradlinige Stapelachse gemäß der Erfindung dar. Die Stapelachse 130 ist als nichtgeradlinig vom Schwerpunkt 128 des Fußabschnittes 122 zum Schwerpunkt 124 des Spitzenabschnittes 118 dargestellt und kann dazwischen entweder geradlinige oder gekrümmte Teile aufweisen.

Solange die Stapelachse 130 Abschnitte aufweist, die sich von der radialen Bezugsachse Z weg erstrecken und 'im Abstand davon angeordnet sind in einer positiven Richtung in bezug auf die tangentiale Bezugsachse Y, werden Druckkomponenten der Biegebeanspruchung an der Vorderkante 132 und der Hinterkante 134 des stromlinienförmigen Abschnitts 112 eingeführt.

Optimalerweise wird die Größe der induzierten bzw. eingeführten Druckbeanspruchung vorzugsweise gleich oder angenähert gleich der Druckstreckgrenze des Schaufelmaterials gemacht. Dies sorgt für eine maximale Druckbeanspruchung in der Vorderkante 132 und der Hinterkante 134 während des Betriebs, was für eine verbesserte Langzeitlebensdauer sorgt. Weiterhin kann die Stapelachse 130 3μση geneigt" sein,um Beanspruchungen hervorzurufen, die

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anfangs größer sind als die Druckstreckgrenze, wobei diese Beanspruchungen nach den ersten wenigen Betriebszyklen auf die Druckstreckgrenze abfallen, so daß Fertigungsungenauigkeiten nicht verhindern, daß die hervorgerufene bzw. induzierte Beanspruch den optimalen Wert erreicht.

Wie zusätzlich in Figur 8 dargestellt ist, ist die tangentiale

Bezugsachse Y im allgemeinen mit den I -Achsen der Querabmax

schnitte des stromlinienförmigen Abschnitts 112, beispielsweise

der I -Achse des Zwischenabschnitts 120, ausgerichtet. Demmax

zufolge wirken im Betrieb die Zentrifugalkräfte an jedem Schwerpunkt des stromlinienförmigen Abschnitts 12 und sie haben somit die Tendenz, den stromlinienförmigen Abschnitt 112 geradezurichten, um die Stapelachse 130 näher an die radiale Bezugsachse Z zu bringen. Wenn beispielsweise die die mittlere Steigung darstellende Linie 146 der Stapelachse 130 von der radialen Bezugsachse Z in einer im allgemeinen positiven Richtung

in bezug auf die tangentiale Achse Y und die I -Achse beab-³ ^ max

standet ist, werden Druckkomponenten der Biegebeanspruchung an der Vorderkante 132 und der. Hinterkante 134 eingeführt.

In Figur 10 ist eine Ansicht der Stapelachse 130 in bezug auf die X-Y-Ebene dargestellt. Die Stapelachse 130 liegt vorzugsweise im wesentlichen in einer Ebene,, die durch die radiale Bezugsachse Z und die tangentiale Achse Y definiert ist, sie ist vorzugsweise geradlinig in der X-Y-Ebene und sie ist vorzugsweise entlang der positiven Y-Achse ausgerichtet. Dies wird vorgezogen, damit die aerodynamische Oberflächenform und die Orientierung des stromlinienförmigen Abschnitts 112 sich nicht wesentlich ändert, wenn die Stapelachse 130-geneigt wird.

Alternativ könnte die Beabstandung der Stapelachse 130 von der radialen Bezugsachse Z auch eine positive Größe haben und im

wesentlichen entlang der I -Richtung für jeden der Querabmax

schnitte orientiert sein und könnte wie eine Stapelachse 130a aussehen, die in Figur 10 dargestellt ist. Jedoch würde sich die relative Verdrehung des stromlinienförmigen Abschnitts 112,

d. h. dessen Orientierung in bezug auf die axiale Bezugsachse X ändern gegenüber derjenigen einer nicht-geneigten Schaufel, wodurch die aerodynamische Oberflächenform des stromlinienförmigen Abschnitts 112 geändert wird.

Claims

Ansprüche

.J Schaufel für eine Gasturbine mit einem stromlinienförmigen Abschnitt,

dadurch gekennzeichnet, daß der stromlinienförmige Abschnitt (12) eine nicht-geradlinige Stapelachse (30) mit einem ersten Abschnitt (40) mit einer ersten Steigung und einem zweiten Abschnitt (42) aufweist, der eine zweite Steigung besitzt, wobei die zweite Steigung einen negativen Sinn hat in bezug auf die erste Steigung .
2. Schaufel nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der stromlinienförmige Abschnitt ,(12) eine Vorderkante (32) und eine Hinterkante (34) aufweist und daß die Stapelachse (30) eine Druckkomponente der Beanspruchung in der'Vorderkante und. der Hinterkante erzeugt aufgrund einer auf die Schaufel einwirkenden Zentrifugalkraft.
3. Schaufel nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der stromlinienförmige Abschnitt mehrere Querabschnitte ein-

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schließlich einem Fußabschnitt, einem Zwischenabschnitt und einem Spitzenabschnitt, wobei jeder einen Schwerpunkt besitzt, und

radiale und tangentiale Bezugsachsen aufweist, die sich von dem Schwerpunkt des Fußabschnittes nach außen erstrek ken,

wobei sich die Stapelachse von dem Schwerpunkt des Fußabschnittes erstreckt und von der radialen Bezugsachse an dem Spitzenabschnitt beabstandet ist.

4. Schaufel nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß sich der erste Abschnitt der Stapelachse von dem Fußabschnitt zum Zwischenabschnitt, erstreckt und daß sich der zweite Abschnitt der Stapelachse von dem Zwischenabschnitt zum Spitzenabschnitt erstreckt und der zweite Abschnitt der Stapelachse die radiale Bezugsachse schneidet.

5. Schaufel nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß der stromlinienförmige.Abschnitt aufweist:

eine Druckseite, die im allgemeinen in einer negativen
Richtung in bezug auf die tangentiale Bezugsachse gerichtet ist,

und eine Druckseite, die im allgemeinen in einer positiven Richtung in bezug auf die tangentiale -Bezugsachse
gerichtet ist,

wobei der erste Abschnitt der Stapelachse sich von der
radialen Bezugsachse weg in einer negativen Richtung in bezug auf die tangentiale Bezugsachse erstreckt und der zweite Abschnitt sich in einer positiven Richtung dazu
erstreckt.

6. Schaufel nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß der stromlinienförmige Abschnitt einen im wesentlichen ebenen Hinterkantenabschnitt besitzt, der eine Hinterkanten-

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ebene definiert, die im allgemeinen in einer radialen Rich.-tung ausgerichtet ist, und daß die Stapelachse im wesentlichen in einer Ebene liegt, die im wesentlichen parallel zur Hinterkantenebene verläuft.

7. Schaufel nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß der Hinterkantenabschnitt im wesentlichen in einer radialen Richtung ausgerichtet ist.

8. Schaufel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der stromlinienförmige Abschnitt eine Vorderkante, eine Hinterkante, eine Druckseite, eine Saugseite und mehrere Querabschnitte aufweist, zu denen ein Fußabschnitt, ein Zwischenabschnitt und ein Spitzenabschnitt gehört, wobei jeder der Abschnitte einen Schwerpunkt besitzt, deren geometrische Ortspunkte eine Stapelachse definieren, und daß die Schaufel ferner radiale und tangentiale Bezugsachsen aufweist, die sich von dem Schwerpunkt des Fußabschnittes nach außen in Richtung auf den Spitzenabschnitt bzw. die Saugseite erstrecken, wobei die Stapelachse nicht geradlinig ist und eine Druck-

■ komponente der Biegebeanspruchung in die Hinterkante und die Vorderkante einführt aufgrund der auf die Schaufel einwirkenden Zentrifugalkraft, und daß die Stapelachse einen ersten Abschnitt mit einer ersten Steigung und einen zweiten Abschnitt mit einer zweiten Steigung aufweist, wobei die zweite Steigung einen negativen Sinn in bezug auf die erste Steigung besitzt.

9. Schaufel nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, daß der stromlinienförmige Abschnitt einen im wesentlichen ebenen Hinterkantenbereich aufweist, der eine Hinterkantenebene definiert, die im wesentlichen parallel in einer radialen Richtung ausgerichtet ist, und die Stapelachse im wesentlichen in einer Ebene liegt, die im wesentlichen parallel zur Hinterkanten-

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ebene verläuft.

TO. Verfahren zum Gestalten einer Schaufel für eine Gasturbine, dadurch gekennzeichnet, daß: eine Bezugsschaufel gestaltet wird, die einen stromlinienförmigen Abschnitt mit einer geradlinigen Stapelachse und einer aerodynamischen Oberflächenform aufweist, die Bezugsschaufel analysiert wird zum Definieren eines j die Lebensdauer begrenzenden Abschnitts des stromlinienförmigen Teils,

die Bezugsschaufel neu gestaltet wird zum Erhalten einer j nicht geradlinigen Stapelachse, die eine Druckkomponente

j der Biegebeanspruchung in den die Lebensdauer begrenzenden

j Abschnitt des stromlinienförmigen Teils einführt.

11. Verfahren nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, daß die *" Stapelachse einen ersten Abschnitt mit einer ersten Steigung und einen zweiten Abschnitt mit einer zweiten Steigung aufweist, wobei die zweite Steigung einen negativen Sinn in bezug auf die erste Steigung aufweist.

12. Schaufel für eine Gasturbine mit einem stromlinienförmigen ._ Abschnitt,

dadurch gekennzeichnet, daß der stromlinienförmige Abschnitt eine nicht-geradlinige Stapelachse aufweist.

13. Schaufel nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, daß- der stromlinienförmige Abschnitt eine Vorderkante und eine Hinterkante aufweist, und daß die Stapelachse eine Druckkomponente der Biegebeanspruchung in die Hinterkante und die Vorderkante einführt aufgrund der auf die Schaufel einwirkenden Zentrifugalkraft.

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-δ-

4. Schaufel nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet, daß die Stapelachse für die Erzeugung einer Druckbeanspruchung in der Hinterkante und der Vorderkante sorgt, die eine Druckstreckgrenze der Schaufel überschreitet.

15. Schaufel nach Anspruch 14,

dadurch gekennzeichnet, daß der stromlinienförmige Abschnitt mehrere Querabschnitte mit einem Fußabschnitt, einem Zwischenabschnitt und einem Spitzenabschnitt, die jeweils einen Schwerpunkt aufweisen, und radiale und tangentiale Bezugsachsen aufweist, die sich von dem Schwerpunkt des Fußabschnittes nach außen erstrekken, wobei sich die Stapelachse vom Schwerpunkt des Fußabschnittes erstreckt und im Abstand von der radialen Bezugsachse an dem Spitzenabschnitt angeordnet ist.

16. Schaufel nach Anspruch 15,

dadurch gekennzeichnet, daß die Stapelachse vom Fußabschnitt zum Spitzenabschnitt im Abstand von der radialen Bezugsachse angeordnet ist.

17. Schaufel nach Anspruch 16,

dadurch gekennzeichnet, daß der stromlinienförmige Abschnitt eine Druckseite, die im allgemeinen in negativer Richtung in bezug auf die tangentiale Bezugsachse gerichtet ist, und eine Druckseite aufweist, die im allgemeinen in positiver Richtung, bezüglich der tangentialen Bezugsrichtung gerichtet ist, wobei sich die Stapelachse von der radialen Bezugsachse weg in einer positiven Richtung erstreckt in bezug auf die tangentiale Bezugsachse.

18. Schaufel nach Anspruch 17,

dadurch gekennzeichnet, daß die Stapelachse im wesentlichen in einer Ebene liegt, die durch die radialen und tangentialen Bezugsachsen definiert ist.

19. Schaufel nach Anspruch 14,

dadurch gekennzeichnet, daß die Stapelachse einen ersten Abschnitt, der sich vom Fußabschnitt zum Zwischenabschnitt erstreckt, und einen zweiten Abschnitt aufweist, der sich vom Zwischenabschnitt zum Spitzenabschnitt erstreckt, wobei der erste Abschnitt eine erste Steigung und der zweite Abschnitt eine zweite Steifung besitzt, wobei die erste Steigung größer als die zweite Steigung ist.

20. Schaufel nach Anspruch 21,

dadurch gekennzeichnet, daß der stromlinienförmige Abschnitt einen vorbestimmten, die Lebensdauer begrenzenden Abschnitt mit einer I . -Achse und ^ mxn

einerl -Achse aufweist, wobei die Stapelachse im Abstand max ^

von der radialen Bezugsachse in einer positiven Richtung bezüglich der I -Achse angeordnet ist.

³ max ³