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Duennwandige Turbinenschaufel

IP.com Disclosure Number: IPCOM000019610D
Published in the IP.com Journal: Volume 3 Issue 10 (2003-10-25)
Included in the Prior Art Database: 2003-Oct-25
Document File: 1 page(s) / 62K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Turbinenschaufeln gehoeren zu den besonders stark belasteten Bauteilen von Turbinen. Die Belastungen sind dabei sowohl thermisch als auch mechanisch. So fuehrt beispielsweise der Temperaturunterschied zwischen Heissgas und Kuehlluft am Schaufelblatt zu hohen Temperaturgradienten in den Schaufelwaenden. Daraus ergeben sich thermische Spannungen in den Schaufelwaenden, die die Lebensdauer des Bauteils reduzieren koennen. Eine gekuehlte Turbinenschaufel weist ueblicherweise einen Hohlraum auf, der von einem Kuehlmedium durchstroemt werden kann. Aus Gruenden der mechanischen Stabilisierung ist die Saug- und die Druckseite ueber Rippen miteinander verbunden. Die Spannungen entlang einer Schaufelwand haengen von den Materialeigenschaften und den relevanten Temperaturunterschieden ab. Dabei nimmt die Spannung mit steigender Wandstaerke zu. Aus dieser Sicht sind geringe Wandstaerken zu bevorzugen.

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S

© SIEMENS AG 2003 file: 2003J10970.doc page: 1

Duennwandige Turbinenschaufel

Idea: Fathi Ahmad, DE-Muelheim

Turbinenschaufeln gehoeren zu den besonders stark belasteten Bauteilen von Turbinen. Die Belastungen sind dabei sowohl thermisch als auch mechanisch. So fuehrt beispielsweise der Temperaturunterschied zwischen Heissgas und Kuehlluft am Schaufelblatt zu hohen Temperaturgradienten in den Schaufelwaenden. Daraus ergeben sich thermische Spannungen in den Schaufelwaenden, die die Lebensdauer des Bauteils reduzieren koennen.

Eine gekuehlte Turbinenschaufel weist ueblicherweise einen Hohlraum auf, der von einem Kuehlmedium durchstroemt werden kann. Aus Gruenden der mechanischen Stabilisierung ist die Saug- und die Druckseite ueber Rippen miteinander verbunden. Die Spannungen entlang einer Schaufelwand haengen von den Materialeigenschaften und den relevanten Temperaturunterschieden ab. Dabei nimmt die Spannung mit steigender Wandstaerke zu. Aus dieser Sicht sind geringe Wandstaerken zu bevorzugen.

Zur Verringerung der Staerke der Schaufelwand wird eine veraenderte Schaufelkonstruktion vorgeschlagen. Hierbei wird eine aeussere, mit dem Stroemungsmedium in Kontakt befindliche Form (Kontur einer Turbinenschaufel herkoemmlicher Konstruktion) durch ein innenliegendes Element gestuetzt, wie in Abb. 1 beispielhaft skizziert ist. Die aeussere Form der Turbinenschaufel ist mit der inneren, tragenden Struktur beispielsweise mittels stiftartiger Elemente (Pins) verbunden, s...