NL7905608A

NL7905608A - GAS TURBINE SHOVEL.

Info

Publication number: NL7905608A
Application number: NL7905608A
Authority: NL
Original assignee: Mtu Muenchen Gmbh
Priority date: 1978-08-09
Filing date: 1979-07-19
Publication date: 1980-02-12
Also published as: GB2027496B; IT1122732B; SE7905910L; DE2834843A1; FR2433098A1; GB2027496A; IT7924987A0

Description

-1- - 20824/CV/tl > k-1- - 20824 / CV / tl> k

Aanvrager: Motoren und Turbinen-Union München GMBH te München,Applicant: Motoren und Turbinen-Union München GMBH in Munich,

Bondsrepubliek Duitsland.Federal Republic of Germany.

Korte Aanduiding: Gasturbineschoep.Short Designation: Gas turbine blade.

55

De uitvinding heeft betrekking op een gasturbineschoep met een met een loopschijf verbonden dragende metalen kern en een deze kern met afstand omhullend profielblad uit keramisch materiaal,waarbij de kern aan zijn boveneinde een paddestoelvormig uitstekende kop omvat waaraan 10 zich het profielblad van de schoep met in het inwendige van de schoep stekende uitsteeksels van onderen af afsteunt.The invention relates to a gas turbine blade with a supporting metal core connected to a running disc and a profile sheet of ceramic material which envelops this core with a distance, the core at its top end comprising a mushroom-shaped protruding head on which the profile blade of the blade with the projections protruding from the blade from below.

Bij een dergelijke schoep is een bedrijfszekere verbinding tussen de beide schoepdelen moeilijk te vervaardigen en wel in verband met hun verschillende warmteuitzetting,echter ook in verband met het gevaar van 15 afbrekende druk ten gevolge van centrifugaalkracht en trillingen en ook in verband met het gevaar van breuk van het brosse keramische materiaal.With such a blade, a reliable connection between the two blade parts is difficult to manufacture, because of their different heat expansion, but also because of the danger of decomposing pressure due to centrifugal force and vibrations and also because of the risk of breakage. of the brittle ceramic material.

Dit is weliswaar in zekere mate bestendig tegen in rust zijnde druk,qiaar niet tegen trekbelasting. De tot nu toe bekend geworden uitvoeringen zijn dan ook ondanks hun gedeeltelijk hoge kosten niet tevredenstellend 20 gebleken.Although this is to some extent resistant to pressure at rest, but not to tensile load. The embodiments which have become known so far have therefore proved unsatisfactory despite their partly high costs.

Met de uitvinding wordt dan ook beoogd een schoep voor een gasturbine van bovengenoemde soort te verkrijgen,welke tegen redelijke kosten kan voldoen aan de hoge eisen ,die tijdens het bedrijf van gasturbines worden gesteld.The object of the invention is therefore to obtain a blade for a gas turbine of the above type, which can meet the high requirements imposed during the operation of gas turbines at a reasonable cost.

25 Volgens de uitvinding steken de uitsteeksels uit het binneste wand- oppervlak van hef/over zijn gehele hoogte een althans in hoofdzaak gelijke wanddikte bezittend dunwandig profielblad neusvormig naar buiten,terwijl tussen de kern van de schoep en het blad van de schoep zijdelingsfeventueel luchtdoorlatende meegevende massa,bijvoorbeéH keramisch schuim of 30 een vilt uit keramische vezels is aangebracht.According to the invention, the protrusions protrude from the inner wall surface of the lift / over its entire height at least substantially equal in wall thickness, having a thin-walled profile blade nose-shaped, while between the core of the blade and the blade of the blade there is laterally permeable air-permeable mass , for example, ceramic foam or a ceramic fiber felt is provided.

Bij de schoep volgens de uitvinding kunnen de kern en het profielblad zich onafhankelijk van elkaar in verschillende mate uitzetten en samentrekken. Verder is het onderlinge oplegvlak groot dus de vlaktedruk gering. Ten slotte is de trekbelasting ten gevolge van centrifugaalkracht 35 bijzonder gering.In the blade according to the invention, the core and the profile blade can expand and contract independently of each other to different degrees. Furthermore, the mutual bearing surface is large, so the surface pressure is low. Finally, the tensile load due to centrifugal force 35 is very low.

~ De uitvinding zal hieronder nader worden uiteengezet aan de hand ^van enige in bijgaande figuren weergegeven uitvoeringsvoorbeelden van de ^905808 -2- . 20824/CV/tl constructie volgens de uitvinding.The invention will be explained in more detail below with reference to some exemplary embodiments of the 905808-2- shown in the accompanying figures. 20824 / CV / tl construction according to the invention.

Fig. 1 toont een bovenaanzicht op een schoep volgens de uitvinding en een deel van een schijf.Fig. 1 shows a top view of a blade according to the invention and a part of a disc.

Fig. la toont een doorsnede over fig.l,gezien volgens de lijn A - AFig. 1a shows a cross-section over fig. 1, seen along the line A-A

5 in fig. 1.5 in fig. 1.

Fig. 2 toont een soortgelijke schoep met gewijzigde kanalen voor de koellucht gezien in bovenaanzicht.Fig. 2 shows a similar vane with modified cooling air channels seen in plan view.

Fig.2a toont een doorsnede over fig.2,gezien volgens de lijn A- A in fig.2.Fig. 2a shows a section on Fig. 2, seen along the line A-A in Fig. 2.

10 Fig.3 toont een anders opgebouwde schoep gezien in bovenaanzicht.Fig. 3 shows a differently constructed blade seen in top view.

Fig. 3a toont een doorsnale over fig.3,gezien volgens de lijn A-A in fig.3.Fig. 3a is a sectional view of FIG. 3, taken along line A-A in FIG. 3.

Fig. 3 b toont op vergrote schaal een deel van de in fig.3a afgeheelde doorsnede.Fig. 3b shows on an enlarged scale part of the section shown in FIG. 3a.

15 Zoals in fig.l en 2 is weergegeven omvat een dragende metalen kern 2 aan zijn ondereinde een denneboomvormige voet 2a welke voor de bevestiging in de turbineschijf 5 dient. Deze kern wordt op afstand.door een uit keramisch materiaal bestaand profielblad 1 omhuld, De kern draagt aan zijn boveneinde een naar beide zijden uitstekende kop 3 waaraan zich 20 het dunwandige profielblad net in het inwendige van de schoep stekende uitsteeksels le van onderen af tegen rechte vlakken afsteunt. Deze af-steunvlakken hevinden zich nabij het bovenste einde van de schoep.As shown in Figs. 1 and 2, a supporting metal core 2 at its lower end comprises a pine-tree-shaped base 2a which serves for mounting in the turbine disk 5. This core is enclosed at a distance by a ceramic sheet 1 consisting of ceramic material. The core bears at its top end a head 3 projecting on both sides, on which the thin-walled profile sheet just protruding into the interior of the blade against straight supports surfaces. These support surfaces are located near the top end of the blade.

Het blad van de schoep bestaat in hoogterichting gerekend uit meerdere delen la ,1b en lc, waarbij het bovenste deel la de naar binnen wijzende 25 uitsteeksels le draagt. Het blad van de schoep gaat aan zijn ondereinde in een zodanig gevormd voetplaatgedeelte lb over,dat in samengebouwde stand de plaatdelen van alle schoepen onder vrijlating van smalle spleten een gesloten ring vormen. Tussen de schoepkern 2 en het profielblad 1 is zijdelings een'begevende massa 4 aangebracht. Zoals weergegeven in fig.l 30 zijn tussen de schoepkern.2 en het profielblad 1 in de lengterichting van de schoep koelluchtkanalen 6 gevormd,welke zich ook door de uitsteeksels 1 uitstrekken. Daartoe is de bovengenoemde massa 4 eventueel luchtdoorlatend uitgevoerd.The blade of the blade consists of several parts 1a, 1b and 1c in height direction, the upper part 1a carrying the inwardly projecting projections 1e. The blade of the blade merges at its lower end into a base plate portion 1b formed in such a way that in the assembled position the plate parts of all blades form a closed ring, leaving narrow gaps. A given mass 4 is arranged laterally between the blade core 2 and the profile blade 1. As shown in Fig. 30, cooling air ducts 6, which also extend through the protrusions 1, are formed between the blade core 2 and the profile blade 1 in the longitudinal direction of the blade. For this purpose the above-mentioned mass 4 is optionally designed to be air-permeable.

Bij de in fig.2 en 3 weergegeven uitvoeringsvorm zijn de koellucht-^*3-5 kanalen 6a in het inwendige van de kern van de schoep gevormd.In the embodiment shown in FIGS. 2 and 3, the cooling air - 3-5 channels 6a are formed in the interior of the vane core.

Λ ίΛ ί

Bij het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig.3 bestaat het profielblad 'é 1 7905808 Λ .In the exemplary embodiment according to Fig. 3, the profile sheet 'é 1 7905808 bestaat exists.

Üf.Or.

tt > -3- - 20824/CV/tl van de schoep uit een convex deel 1' en een concaaf deel l".De afsteun-vlakken aan de kop 3 van de kern 2 van de schoep en aan de uitsteeksels le van het blad van de schoep zijn ondersneden,dus haakvormig uitgevoerd, zo .dat het convexe met het concave deel samengehouden wordt.tt> -3- - 20824 / CV / tl of the blade from a convex part 1 'and a concave part 1 ". The support surfaces at the head 3 of the core 2 of the blade and at the projections le of the blade of the blade are undercut, that is to say hook-shaped, so that the convex is held together with the concave part.

5 Hier is verder weergegeven,dat ook dit blad van de schoep in hoogterichting gerekend uit meerdere delen la en lb kan zijn samengebouwd. Zoals weergegeven in fig.3b kunnen deze delen een groef-veerver-binding bezitten.Natuurlijk draagt het bovenste deel la weer de naar binnen wijzende uitsteeksels le.It is further shown here that this blade of the blade can also be assembled in height direction, counted from several parts 1a and 1b. As shown in Fig. 3b, these parts may have a groove-spring connection. Of course, the top part 1a again carries the inwardly projecting protrusions 1e.

10 Het ondereinde van het blad 1 van de schoep steekt in een sponning 7a van een eigen voetplaatgedeelte 7 uit keramisch materiaal.De plaat-gedeelten van alle schoepen vormen weer onder vrijlating van smalle spleten een gesloten ring.The lower end of the blade 1 of the blade protrudes into a groove 7a of its own ceramic base plate section 7. The plate sections of all blades again form a closed ring, leaving narrow gaps.

De kop 3 van de kern 2 van de schoep wordt hetzij na het opschuiven 15 van het blad 1 van de schoep van bovenaf door plastische vervorming,dif-fusielassen of solderen onder hoge temperatuur gevormd of door het verwijderen van spanen vervaardigd,waarbij zijn voet 2a zo wordt gevormd,dat deze door de nauwste doorsnede van het blad van de schoep kan worden gevoerd .The head 3 of the core 2 of the blade is formed either after sliding the blade 1 of the blade from above by plastic deformation, diffusion welding or high-temperature soldering or by removing chips, its base 2a is formed so that it can be passed through the narrowest section of the blade of the blade.

20 tv20 TV

UYOU

\...\ ...

79056087905608

Claims

1. Gasturbineschoep met een met een loopschijf verbonden dragende -metalen kern en een deze kern met afstand omhullend profielblad uit keramisch materiaal,waarbij de kern aan zijn boveneinde een paddestoel-vormig uitstekende kop omvat waaraan zich het profielblad van de schoep 5 met in het inwendige van de scheep uitstekende uitsteeksels van onderen af afsteunt,met het kenmerk,dat de uitsteeksels (le) uit het binnneste * wandoppervlak van het over zijn gehele hoogte althans in hoofdzaak dezelfde wanddikte bezittende dunwandige profielblad (1) neusvormig uitsteken, terwijl tussen de kern (2) van de schoep en het blad (l) van de 10 schoep zijdelings een eventueel luchtdoorlatende meegevende massa (4), bijvoorbeeld keramisch schuim of een vilt uit keramische vezels is aangebracht .Gas turbine blade with a bearing metal core connected to a running disc and a spacer-enveloping profile blade of ceramic material, the core at its upper end comprising a mushroom-shaped protruding head to which the profile blade of the blade 5 with the interior is located. projections protruding from below from the ship, characterized in that the projections (le) protrude from the inner wall surface of the thin-walled profile sheet (1) having at least substantially the same wall thickness over its entire height, while between the core ( 2) of the blade and the blade (1) of the blade, an optionally air-permeable yielding mass (4), for example ceramic foam or a felt of ceramic fibers, is arranged laterally.

2. Schoep volgens conclusies l,met het kenmerk,dat de afsteunvlakken aan de kop en de uitsteeksels vlak uitgevoerd zijn (fig.l en 2).Blade according to claim 1, characterized in that the support surfaces on the head and the projections are made flat (fig. 1 and 2).

3. Schoep volgens conclusie 1, met het kenmerk,dat het profielblad (1) van de schoep uit een convex en een concaaf deel (l'resp 1") bestaat, terwijl de afsteunvlakken aan de kop (3) en aan de uitsteeksels(le) ondersneden, dus haakvormig uitgevoerd zijn (fig.3)Blade according to claim 1, characterized in that the blade profile blade (1) consists of a convex and a concave part (l'resp 1 "), while the supporting surfaces on the head (3) and on the projections ( le) undercut, so they are hook-shaped (fig. 3)

4. Schoep volgens een der voorgaande conclusies,met het kenmerk,dat 20 de kop en de uitsteeksels nabij het boveneinde van de schoep zijn aangebracht.Blade according to any one of the preceding claims, characterized in that the head and the projections are arranged near the top end of the blade.

5. Schoep volgens een der voorgaande conclusies,met het kenmerk,dat het blad (1) van de schoep in hoogterichting gerekend uit meerdere delen (la,lb,lc) bestaat,welke delen eventueel een groef-veerverbinding (lf) 25 bezitten,terwijl het bovenste gedeelte (la) is voorzien van de naar binnen wijzende uitsteeksels (le) (fig.3).Blade according to any one of the preceding claims, characterized in that the blade (1) of the blade, in height direction, consists of several parts (1a, 1b, 1c), which parts optionally have a groove-spring connection (1f), while the upper part (1a) is provided with the inwardly projecting projections (1e) (fig. 3).

6. Schoep volgens een der voorgaande conclusies,met het kenmerk,dat in de lengterichting van de schoep liggende koelluchtkanalen (6,6a) zijn aangebracht. }Blade according to any one of the preceding claims, characterized in that cooling air ducts (6,6a) lying in the longitudinal direction of the blade are arranged. }

7. Schoep volgens conclusie 6, met het kenmerk,dat de koelluchtkanelen (6) tussen de kern (2) van de schoep en het blad (1) van de schoqa, in het bijzonder aan het oppervlak van de kern en aan de uitsteeksels (le) gevormd zijn (fig.l en la).Vane according to claim 6, characterized in that the cooling air channels (6) between the core (2) of the vane and the blade (1) of the schoqa, in particular on the surface of the core and on the projections ( le) (fig. 1 and la).

8. Schoep volgens conclusie 6,met het kenmerk,dat de koelluchtkanalen 35 (6a) in het inwendige van de kern zijn gevormd (fig.2 en 2a).Blade according to claim 6, characterized in that the cooling air channels 35 (6a) are formed in the interior of the core (fig. 2 and 2a).

9: Schoep volgens een der voorgaande conclusies 1 ,2 of 4 - 8,met het kenmerk,dat het blad (1) van de schoep aan het ondereinde in een zodanig I 710 5 6 06 ï -5- _ 20824/CV/tl gevormd voetplaatdeel (ld) overgaat, ch: in samengebouwde stand de plaat-delen van alle schoepen onder vrijlating van kleine spleten een gesloten ring vormen, (fig.l en 2).Blade according to any one of the preceding claims 1, 2 or 4 - 8, characterized in that the blade (1) of the blade at the lower end is in such a manner that it is 724 5 6 06 - 20824 / CV / tl formed base plate part (1d), ch: in assembled position the plate parts of all blades form a closed ring, leaving small gaps, (fig. 1 and 2).

10. Schoep volgens een der conclusies 1 of 3- 8, met het kenmerk,dat 5 aan het ondereinde van het blad (1) van de schoep een met een voor dit blad dienende insteeksponning (7a) uitgerust en zodanig gevormd voetplaatdeel (7) uit keramisch materiaal aangebracht is,dat in samengebouwde stand de plaatdelen van alle schoepen onder vrijlating van kleine spleten een gesloten ring vormen, (fig.3).Blade according to any one of claims 1 or 3-8, characterized in that at the lower end of the blade (1) of the blade there is a base plate section (7), which is designed for this blade and which is designed for this blade made of ceramic material which, when assembled, the plate parts of all blades form a closed ring, leaving small gaps, (fig. 3).

11. Schoep volgens een der voorgaande conclusies 1- 10,met het kenmerk, dat de kop (3) van de kern (2) van de schoep .na het opschuiven van het blad (1) van de schoep van bovenaf door plastische vervorming,diffusie lassen of solderen onder hoge temperatuur is gevormd.Blade according to any one of the preceding claims 1-10, characterized in that the head (3) of the core (2) of the blade, after sliding the blade (1) of the blade from above, by plastic deformation, high temperature diffusion welding or soldering is formed.

12. Schoep volgens een der voorgaande conclusies 1- 11.giet het kenmerk, 15 dat de kop (3) van de kern (2) van de schoep spaanafnemend is vervaardigd,waarbij zijn voet (2a) zo is gevormd ,dat deze door de nauwste doorsnede van het blad (1) van de schoep kan worden heengevoerd.12. Blade as claimed in any of the foregoing claims 1-11. Characterized in that the head (3) of the core (2) of the blade is made chip-removing, its foot (2a) being formed in such a way that it narrowest section of the blade (1) of the blade can be fed.

13. Schoep volgens een der voorgaande conclusies 1- 12,met het kenmerk, dat de kern (2) van de schoep uit een stuk met de turbineschijf (5) is 20 gevormd.Blade according to any one of the preceding claims 1 - 12, characterized in that the core (2) of the blade is formed in one piece with the turbine disc (5).

14. Schoep volgens een der conclusies 1- 12,met het kenmerk,dat de kern (2) van de schoep giettechnisch met de turbineschijf (5) is verbonden.Blade according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the core (2) of the blade is connected to the turbine disk (5) by casting technique.

15. Schoep volgens een der voorgaande conclusies 1- 12,met het kenmerk, dat de kern (2) van de schoep met de turbineschijf'.(5) vormsluitend, 25 bijvoorbeeld door een bij voorkeur zwalustaartvormig verwijde of door een denneboomvormige voet (2a) losneembaar is verbonden. 3° ^90 56 08 iA blade according to any one of the preceding claims 1 to 12, characterized in that the core (2) of the blade with the turbine disk (5) is form-fitting, for instance by a widened-tail-like shape or by a pine-tree-shaped base (2a) ) is connected releasably. 3 ° ^ 90 56 08 i