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Horizontale Serpentinkuehlung von Turbinenschaufeln

IP.com Disclosure Number: IPCOM000019722D
Original Publication Date: 2003-Oct-25
Included in the Prior Art Database: 2003-Oct-25
Document File: 1 page(s) / 76K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Die starke Beanspruchung von Turbinenschaufeln durch die zyklische Betriebsbelastung (Temperatur, Fliehkraft, Gasdruck) kann im Schaufelblatt zu einer Rissbildung durch Materialermuedung fuehren. Dabei ist die Schaufelnase (Heissgas-Anstroemkante) aufgrund der hohen thermischen Belastung ein besonders hochbeanspruchter und damit anrissgefaehrdeter Bereich. Dort entstehende Risse koennen im weiteren Betrieb insbesondere senkrecht zur Hauptbeanspruchungsrichtung (Fliehkraft-, Radialrichtung) wachsen und unter Umstaenden innerhalb weniger Lastwechsel zum endgueltigen Versagen der Schaufel fuehren. Das Risswachstum selbst haengt vorrangig vom Beanspruchungszustand und der Geometrie des Bauteils ab. Um die Rissausbildung zu behindern, zu verzoegern oder sogar zu stoppen wird vorgeschlagen, das verwendete Schaufelmaterial in dem Bereich, durch den der Riss bis zum Versagen wachsen muesste, durch konstruktive Massnahmen in seiner Steifigkeit zu erhoehen. Dies kann mittels entsprechend Abbildung 1 innenseitig mit der Schaufelwand verbundener Rippen erreicht werden. Die so erreichte horizontal in Serpentinen verlaufende Kuehlung einer Leitschaufel oder einer Laufschaufel ist ebenfalls skizziert.

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S

© SIEMENS AG 2003 file: 2003J12819.doc page: 1

Horizontale Serpentinkuehlung von Turbinenschaufeln

Idea: Dr. Michael Dankert, DE-Muelheim; Dr. Rostislav Teteruk, DE-Muelheim

Die starke Beanspruchung von Turbinenschaufeln durch die zyklische Betriebsbelastung (Temperatur, Fliehkraft, Gasdruck) kann im Schaufelblatt zu einer Rissbildung durch Materialermuedung fuehren. Dabei ist die Schaufelnase (Heissgas-Anstroemkante) aufgrund der hohen thermischen Belastung ein besonders hochbeanspruchter und damit anrissgefaehrdeter Bereich. Dort entstehende Risse koennen im weiteren Betrieb insbesondere senkrecht zur Hauptbeanspruchungsrichtung (Fliehkraft-, Radialrichtung) wachsen und unter Umstaenden innerhalb weniger Lastwechsel zum endgueltigen Versagen der Schaufel fuehren. Das Risswachstum selbst haengt vorrangig vom Beanspruchungszustand und der Geometrie des Bauteils ab.

Um die Rissausbildung zu behindern, zu verzoegern oder sogar zu stoppen wird vorgeschlagen, das verwendete Schaufelmaterial in dem Bereich, durch den der Riss bis zum Versagen wachsen muesste, durch konstruktive Massnahmen in seiner Steifigkeit zu erhoehen. Dies kann mittels entsprechend Abbildung 1 innenseitig mit der Schaufelwand verbundener Rippen erreicht werden. Die so erreichte horizontal in Serpentinen verlaufende Kuehlung einer Leitschaufel oder einer Laufschaufel ist ebenfalls skizziert.

Damit ist es moeglich, eine Turbinenschaufel bis zu einer definierten Risslaenge zu betreiben und die Leb...