EP2322763A1 - Turbine or compressor blade - Google Patents

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Publication number
EP2322763A1
EP2322763A1 EP09014381A EP09014381A EP2322763A1 EP 2322763 A1 EP2322763 A1 EP 2322763A1 EP 09014381 A EP09014381 A EP 09014381A EP 09014381 A EP09014381 A EP 09014381A EP 2322763 A1 EP2322763 A1 EP 2322763A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
blade
groove
rotor
carrier
holders
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09014381A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Francois Benkler
Marco Link
Torsten Matthias
Marc Mittelbach
Marion Morthorst
Michael Rollmann
Horst Saathoff
Hubertus Michael Wigger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP09014381A priority Critical patent/EP2322763A1/en
Priority to RU2012124907/06A priority patent/RU2517005C2/en
Priority to CN201080052132.9A priority patent/CN102770623B/en
Priority to JP2012539305A priority patent/JP2013510994A/en
Priority to US13/510,295 priority patent/US20120230829A1/en
Priority to ES10782578.8T priority patent/ES2530053T3/en
Priority to PCT/EP2010/067581 priority patent/WO2011061192A1/en
Priority to EP10782578.8A priority patent/EP2501901B1/en
Priority to PL10782578T priority patent/PL2501901T3/en
Publication of EP2322763A1 publication Critical patent/EP2322763A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/3007Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/28Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • F01D5/282Selecting composite materials, e.g. blades with reinforcing filaments
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00Manufacture
    • F05D2230/90Coating; Surface treatment
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/30Retaining components in desired mutual position
    • F05D2260/36Retaining components in desired mutual position by a form fit connection, e.g. by interlocking
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00Materials; Properties thereof
    • F05D2300/60Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
    • F05D2300/603Composites; e.g. fibre-reinforced

Definitions

  • the invention relates to a blade of a turbine or a compressor.
  • a blade of a turbomachine normally comprises on the one hand an aerodynamically curved blade and on the other hand a blade root which serves to anchor the blade in a corresponding groove of a rotor.
  • the rotor equipped with blades is referred to below as a rotor.
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • the invention has for its object to provide an at least partially made of fiber-reinforced plastic, in particular CFRP, manufactured blade for a turbine or a compressor, which is particularly durable, i. is durable. It is another object of the invention to provide a runner particularly resistant under operating conditions with blades made essentially of fiber-reinforced plastic.
  • the blade comprises, in addition to an aerodynamically curved blade, a blade root with an elongated or pin-shaped support, which in a preferred embodiment Metal is made. Furthermore, the blade root comprises at least two brackets, these preferably plate-shaped brackets on the carrier - at least in the radial direction - are fixed in position. Each holder is designed to anchor the blade in a corresponding hammer-shaped or fir tree-shaped groove of a rotor and can rest against the side walls thereof.
  • the airfoil is essentially made of stacked scrim webs of fiber reinforced plastic, in particular CFRP, which is guided (substantially between the brackets) around the carrier.
  • CFRP fiber reinforced plastic
  • the portion of the airfoil that is wrapped around the carrier forms a retaining loop for suspending the airfoil on the carrier.
  • it is preferably provided to first manufacture the scrim for shaping the airfoil (that is to say the blade surface and the retaining loop) and subsequently to lift the airfoil thus produced onto the carrier.
  • the scrims may also be applied around the wearer to form and shape the adjoining airfoil.
  • this lies with its blade root, i. with the retaining loop of the blade and the carrier therein arranged in the groove of the rotor, while the airfoil substantially protrudes - with respect to the rotor - radially out of the groove.
  • the blade and in particular its attachment area in the form of the blade root is therefore particularly resistant to long-lived operating conditions.
  • the use of fiber-reinforced plastic, in particular CFRP, for producing the airfoil generally opens the possibility of constructing an aerodynamically particularly favorable airfoil. This thus contributes to a reduced use of energy, which in turn is advantageously accompanied by a reduced CO2 development.
  • the blades of such blades Due to the lower weight of the fiber-reinforced plastic, the blades of such blades can also be larger than blade blades of metallic blades, with the same blade root. This also allows an increase in the mass flow.
  • each of the holders in the region of the carrier protrudes on both sides beyond this at least substantially at right angles to the longitudinal extension of the blade.
  • the supports extend beyond the scrim web at both sides in the region of the suspension of the airfoil, so that the scrim, at least in the region there, does not come into contact with the corresponding side surfaces of the groove (the groove flanks). Consequently, under centrifugal force, the blade mainly abuts only on the brackets on the groove flanks and not on the scrim, so that only the brackets experience compressive stresses. This avoids compressive stresses in the foot-side jaw regions, which could occur due to the centrifugal force, if the foot-side scrim would touch the groove flanks.
  • each of the brackets also protrudes on the intended radially inner (facing away from the blade surface) side of the blade beyond the blade, so that the scrim web is suspended without contact in the groove bottom of the rotor groove.
  • the blade root comprises two holders, in particular attached at the end of the carrier, and at least one third holder, which is fixed in position on the carrier spaced apart in the longitudinal direction of the carrier for each of the two end-mounted holders.
  • these additionally provided holders are evenly distributed over the length of the carrier.
  • the airfoil is expediently made of a plurality of scrim-webs, which are each suspended between two brackets on the carrier and thus fix the position of the central brackets in the longitudinal direction of the carrier.
  • the two attachment positions of the brackets are selected on the elongated carrier depending on the center of gravity of the blade, so that even a non-end, but still arranged in the region of the support ends mounting position of the brackets can be useful.
  • each of the brackets is provided with a corresponding with the cross section of the support passage through which the carrier is inserted in each case substantially fit.
  • the carrier is welded to the brackets.
  • the individual holders of the blade root are connected to each other by at least one edge part for stabilization thereof. this is aligned substantially parallel to the carrier.
  • flank parts are provided, which are each attached to the two side edges of each of the brackets, with which the respective holder projects beyond the blade.
  • the two flank parts are preferably diametrically opposite with respect to the carrier.
  • the attachment of the flank parts in turn takes place in such a way that they do not touch the scrim web, at least in the region in which the grips protrude beyond the airfoil.
  • the flank parts are preferably attached to the two legs of the trapezoid.
  • flank parts are each positively or materially - preferably plugged or welded - connected to the brackets.
  • the carrier is preferably round or substantially triangular in cross-section.
  • an isosceles triangle in particular with rounded edges, is preferred, wherein the edge enclosed by the two legs in particular faces approximately the blade surface of the blade leaf.
  • the support is provided on its surface with a sliding layer, in particular with a layer of polytetrafluoroethylene.
  • a sliding layer in particular with a layer of polytetrafluoroethylene.
  • the clutch is formed in an advantageous embodiment of the invention substantially unidirectional, wherein it has a main fiber direction, which is aligned substantially along an operational centrifugal force direction.
  • the blade is thus particularly stable against the resulting tensile forces.
  • the scrim is reinforced in the region of the blade root or in the region of the carrier by a three-dimensional interweaving of the fibers.
  • the blade is, at least in the region of its blade surface, provided on its surface with an erosion control layer, in particular of a particle composite or of a coated with a hard metal foil.
  • This layer advantageously also improves the resistance of the blade to the ingress of water.
  • the rotor comprises a rotor, in which at least one groove is inserted and at least one of the previously described blades according to the invention.
  • the blade is fixed in position with its blade root in the groove.
  • each of the grooves provided in the rotor is advantageously made comparatively small.
  • the entire runner is advantageously particularly light.
  • the blade root to the blade can be made disproportionately large, if the blade according to the invention in a turbocharged Renishawt a purely made of metal or stainless steel blade to replace.
  • the groove and the brackets are matched to one another such that the brackets are respectively supported on the side surfaces of the groove.
  • the brackets essentially fill the groove cross-section in an expedient manner.
  • both the brackets and the groove in cross section are substantially trapezoidal in shape ("dovetail groove”).
  • Other cross-sectional shapes e.g. a "fir tree shape” or semi-circular shapes, are also possible for holders and Nutqueritesskonturen.
  • the supports of the blade are congruent to each other, wherein the groove has a uniform width and shape over its length.
  • this includes a plurality of each substantially axially aligned, evenly distributed over the circumference grooves, in particular in each groove in each case a blade is inserted and fixed in position there.
  • a circumferential groove is introduced into the rotor of the turbine or compressor rotor, wherein a multiplicity of blades are accommodated in a row in this groove and fixed there.
  • FIG. 1 shows in a slightly schematic sectional view of a turbine runner 1.
  • the turbine runner. 1 comprises a rotor 2 made of stainless steel, in which evenly distributed over the circumference a plurality of axial grooves 3 are introduced.
  • a section of the rotor 2 in the region of a single axial groove 3 is shown.
  • each axial groove 3 is designed substantially as a so-called dovetail groove.
  • the turbine blade 4 comprises an airfoil 5 (shown only partially here), as well as a blade root 6, which serves for anchoring the turbine blade 4 in the axial groove 3.
  • the blade 5 is made of several superimposed webs 7 of predominantly unidirectional CFRP scrim.
  • the webs 7 are folded in such a way-preferably approximately in the middle-that a retaining loop 9 is formed in the region of the fold 8 formed during folding. Beyond this retaining loop 9 (in the illustration above), the web ends 10 lie flat against one another, wherein they are "baked” under shaping to form a blade surface 11 of the blade 5.
  • the blade surface 11 projects approximately radially out of the axial groove 3 of the rotor 2.
  • a major fiber direction of the CFRP sheeting is oriented approximately along the tracks 7 so that each carbon fiber 12 of the CFRP sheeting is oriented substantially parallel to the longitudinal sectional surface of the airfoil 5 (substantially also each forming a loop).
  • the blade 5 is coated with an erosion protection layer 14.
  • the erosion protection layer 14 is provided only in the area of the blade surface 11.
  • the blade root 6 comprises on the one hand as a carrier an elongated metal core 20, which rests in the retaining loop 9 for suspending the blade 5.
  • the structure of the blade root 6 is based on a three-dimensional exploded view of the same in FIG. 2 explained in more detail.
  • the metal core 20 is formed by a round rod made of stainless steel.
  • the surface 21 of the metal core 20 may be provided with a sliding layer 22, for example made of PTFE.
  • At its two ends 23, 24 of the metal core 20 is connected in each case with a holder 25.
  • the two brackets 25 are essentially formed by congruent, isosceles, trapezoidal steel plates, which are corresponding to the dovetail-shaped axial groove 3 inserted into this.
  • Each holder 25 has approximately in its center of area a circular passage 26, in which the metal core 20 is inserted substantially accurately, the brackets 25 projecting about at right angles to the metal core 20 on this.
  • each holder 25 At the two legs 27 of each holder 25 each have a peripheral recess 28 is inserted into this. These recesses 28 are used for fixing two flank parts 30, with which the two brackets 25 are connected to the legs 27 in the assembled state.
  • Each flank part 30 is essentially formed by a rectangular, elongated steel plate.
  • Each flank part 30 has on a side surface 31 a bulge 32, which extends in each case over the entire length of the corresponding flank part 30.
  • the bulges 32 are in each case formed in a complementary manner to the recesses 28, so that the flank parts 30 with the bulges 32 in the recesses 28 are fixable in position.
  • each flank part 30 also has a slightly angled longitudinal edge 33.
  • each flank part 30 is dimensioned such that the straight part of the side surface 31 has a width b which corresponds approximately to the leg length L of the brackets 25.
  • the flank members 30 are mounted on both sides of two legs 27 of the two brackets 25, preferably welded.
  • the edge parts 30 are arranged approximately flush with the long trapezoid side 35, the angled edge 33 protruding beyond the legs 27 on the short trapezoid side 36 in each case.
  • FIG. 1 it can be seen that the protruding edges 33 essentially serve to support the blade 5 in the mounting state in the tangential direction.
  • each of the brackets 25 is dimensioned sufficiently large that this protrudes in the region of the metal core 20 and the retaining loop 9, substantially at right angles to the blade surface 14 on both sides of the airfoil 5, so in particular each also via the scrim webs 7.
  • the blade 5 therefore aligns with the centrifugal force F, as a result of which the blade 5 is almost exclusively under tensile load, against which the CFRP clutch, in particular also due to the favorable main fiber direction, is particularly resistant.
  • the two flank parts 30 are welded to the rotor 2 in the axial groove 3.
  • FIG. 3 is the blade root 6 according to a second embodiment of the turbine rotor 1 and the turbine blade 4 shown.
  • the second embodiment substantially corresponds to the first embodiment.
  • the blade root 6 has a third holder 25 here for more favorable load transfer, which is arranged approximately centrally in the longitudinal direction of the metal core 20.
  • This middle bracket 25 is constructed analogously to the end-side brackets 25, wherein the metal core 20 is inserted through the passage 26 therethrough.
  • the airfoil 5 is formed here by two-part webs 7. In the region of the retaining loops 9, the webs 7 are each arranged in the longitudinal direction of the metal core 20 between the brackets 25, wherein they serve in addition to the suspension of the airfoil 5 for the axial fixation of the middle bracket 25.

Abstract

The vane has a vane blade (5) and a vane foot (6), where the vane blade is formed from a folded clutch-path of fiber-reinforced plastic. The vane foot has an elongated support and two holders (25) for anchorage of the vane in a corresponding groove of a turbine armature (1). The vane blade is suspended at the support by a strap (9). An independent claim is also included for an armature with a rotor.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaufel einer Turbine oder eines Verdichters.The invention relates to a blade of a turbine or a compressor.

Eine Schaufel einer Turbomaschine umfasst normalerweise einerseits ein aerodynamisch gekrümmtes Schaufelblatt sowie andererseits einen Schaufelfuß, der zur Verankerung der Schaufel in einer korrespondierenden Nut eines Rotors dient. Der mit Schaufeln bestückte Rotor wird im Folgenden als Läufer bezeichnet.A blade of a turbomachine normally comprises on the one hand an aerodynamically curved blade and on the other hand a blade root which serves to anchor the blade in a corresponding groove of a rotor. The rotor equipped with blades is referred to below as a rotor.

Als vergleichsweise neuartiger Werkstoff zur Fertigung von Schaufeln wird derzeit auch kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK) in Betracht gezogen. Die Fertigung aus CFK bedingt z.B. vorteilhafterweise ein geringeres Gewicht der Schaufel. Nachteiligerweise ist CFK jedoch gegenüber Druckbelastung vergleichsweise wenig stabil. Solche Druckbeanspruchungen entstehen an einer Schaufel z.B. im Bereich des Schaufelfußes innerhalb der Nut durch Einwirkung einer rotationsbedingten Fliehkraft.As a comparatively new material for the production of blades, carbon fiber reinforced plastic (CFRP) is also currently being considered. The manufacture of CFK requires e.g. advantageously a lower weight of the blade. However, disadvantageously, CFRP is comparatively less stable with respect to pressure loading. Such compressive stresses occur on a blade e.g. in the region of the blade root within the groove by the action of a rotational centrifugal force.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zumindest teilweise aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere CFK, gefertigte Schaufel für eine Turbine oder einen Verdichter anzugeben, welche besonders beständig, d.h. langlebig ist. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, einen unter Betriebsbedingungen besonders beständigen Läufer mit im Wesentlichen aus faserverstärktem Kunststoff gefertigten Schaufeln anzugeben.The invention has for its object to provide an at least partially made of fiber-reinforced plastic, in particular CFRP, manufactured blade for a turbine or a compressor, which is particularly durable, i. is durable. It is another object of the invention to provide a runner particularly resistant under operating conditions with blades made essentially of fiber-reinforced plastic.

Bezüglich der Schaufel wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Danach umfasst die Schaufel neben einem aerodynamisch gekrümmten Schaufelblatt einen Schaufelfuß mit einem länglichen bzw. stiftförmigen Träger, der in bevorzugter Ausgestaltung aus Metall gefertigt ist. Weiterhin umfasst der Schaufelfuß mindestens zwei Halterungen, wobei diese vorzugsweise plattenförmigen Halterungen am Träger - zumindest in dessen Radialrichtung - lagefixiert verbunden sind. Jede Halterung ist zur Verankerung der Schaufel in einer korrespondierenden hammerförmigen oder tannenbaumförmigen Nut eines Rotors ausgebildet und kann an deren Seitenwänden anliegen.With regard to the blade, this object is achieved according to the invention by the features of claim 1. Thereafter, the blade comprises, in addition to an aerodynamically curved blade, a blade root with an elongated or pin-shaped support, which in a preferred embodiment Metal is made. Furthermore, the blade root comprises at least two brackets, these preferably plate-shaped brackets on the carrier - at least in the radial direction - are fixed in position. Each holder is designed to anchor the blade in a corresponding hammer-shaped or fir tree-shaped groove of a rotor and can rest against the side walls thereof.

Das Schaufelblatt ist im Wesentlichen aus übereinandergeschichteten Gelege-Bahnen aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere CFK, gefertigt, welche (im Wesentlichen zwischen den Halterungen) um den Träger herumgeführt ist. Dabei sind die beiden jeweils jenseits des Trägers überstehenden Bahnenden zur Bildung einer Schaufelfläche flächig miteinander verbunden. Der Teil des Schaufelblattes, der um den Träger herumgeführt ist, bildet eine Halteschlaufe zur Aufhängung des Schaufelblatts an dem Träger. Fertigungstechnisch ist dabei bevorzugt vorgesehen, zunächst das Gelege zur Formgebung des Schaufelblatts (also der Schaufelfläche und der Halteschlaufe) zu fertigen, und das so gefertigte Schaufelblatt anschließend auf den Träger aufzuziehen. Alternativ dazu können selbstverständlich die Gelege auch um den Träger herum angebracht werden zur Bildung und Formung des sich daran anschließenden Schaufelblatts.The airfoil is essentially made of stacked scrim webs of fiber reinforced plastic, in particular CFRP, which is guided (substantially between the brackets) around the carrier. In this case, the two web ends protruding beyond the carrier in each case are connected to one another in a planar manner to form a blade surface. The portion of the airfoil that is wrapped around the carrier forms a retaining loop for suspending the airfoil on the carrier. In terms of manufacturing technology, it is preferably provided to first manufacture the scrim for shaping the airfoil (that is to say the blade surface and the retaining loop) and subsequently to lift the airfoil thus produced onto the carrier. Alternatively, of course, the scrims may also be applied around the wearer to form and shape the adjoining airfoil.

In bestimmungsgemäßer Montagesituation der Schaufel liegt diese mit ihrem Schaufelfuß, d.h. mit der Halteschlaufe des Schaufelblatts samt des darin angeordneten Trägers in der Nut des Rotors ein, während deren Schaufelblatt im Wesentlichen - in Bezug auf den Rotor - radial aus der Nut herausragt.In the intended mounting situation of the blade, this lies with its blade root, i. with the retaining loop of the blade and the carrier therein arranged in the groove of the rotor, while the airfoil substantially protrudes - with respect to the rotor - radially out of the groove.

Da das Schaufelblatt mittels der Halteschlaufe an dem Träger aufgehängt ist, werden auf die Schaufel einwirkende, rotationsbedingte Fliehkräfte im Wesentlichen über den Träger aufgenommen. Eine direkte Kraftübertragung zwischen dem Schaufelblatt und der Rotornut findet nicht, oder nur in vergleichsweise geringem Umfang statt. Daher steht das Schaufelblatt bzw. dessen Gelege größtenteils unter Zugspannung.Since the airfoil is suspended from the carrier by means of the retaining loop, rotationally induced centrifugal forces acting on the blade are absorbed substantially via the carrier. A direct power transmission between the blade and the rotor groove does not find, or only in a comparatively small scale. Therefore, the blade or its clutches is mostly under tension.

Da faserverstärkter Kunststoff gegenüber Zugbelastungen um ein Vielfaches resistenter ist als gegenüber Druck- oder Scherbelastungen, ist die Schaufel und insbesondere deren Befestigungsbereich in Form des Schaufelfußes somit gegenüber Betriebsbedingungen besonders beständig und langlebig.Since fiber-reinforced plastic is much more resistant to tensile loads than to compressive or shear loads, the blade and in particular its attachment area in the form of the blade root is therefore particularly resistant to long-lived operating conditions.

Vorteilhafterweise eröffnet die Verwendung von faserverstärktem Kunststoff, insbesondere CFK, zur Herstellung des Schaufelblatts generell die Möglichkeit, ein aerodynamisch besonders günstiges Schaufelblatt zu konstruieren. Dies trägt somit zu einem reduzierten Energieeinsatz, der wiederum vorteilhafterweise mit einer reduzierten CO2-Entwicklung einhergeht, bei. Aufgrund des geringeren Gewichts des faserverstärkten Kunststoffs können die Schaufelblätter derartiger Schaufeln auch größer sein als Schaufelblätter metallischer Schaufeln, bei gleichgroßem Schaufelfuß. Dies ermöglicht auch eine Erhöhung des Massenstroms.Advantageously, the use of fiber-reinforced plastic, in particular CFRP, for producing the airfoil generally opens the possibility of constructing an aerodynamically particularly favorable airfoil. This thus contributes to a reduced use of energy, which in turn is advantageously accompanied by a reduced CO2 development. Due to the lower weight of the fiber-reinforced plastic, the blades of such blades can also be larger than blade blades of metallic blades, with the same blade root. This also allows an increase in the mass flow.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ragt jede der Halterungen im Bereich des Trägers zumindest im Wesentlichen rechtwinklig zur Längserstreckung des Schaufelblatts beidseitig über dieses hinaus. Mit anderen Worten ragen in solchen Konfigurationen die Halterungen im Bereich der Aufhängung des Schaufelblatts zu beiden Seiten über die Gelege-Bahn hinaus, so dass das Gelege zumindest in dem dortigen Bereich nicht mit den entsprechenden Seitenflächen der Nut (den Nutflanken) in Berührung kommt. Folglich liegt unter Fliehkraft die Schaufel hauptsächlich nur über die Halterungen an den Nutflanken an und nicht über das Gelege, so dass nur die Halterungen Druckspannungen erfahren. Dies vermeidet Druckspannungen in den fußseitigen Gelegebereichen, welche aufgrund der Fliehkrafteinwirkung auftreten könnten, wenn das fußseitige Gelege die Nutflanken berühren würde.In a particularly preferred embodiment of the invention, each of the holders in the region of the carrier protrudes on both sides beyond this at least substantially at right angles to the longitudinal extension of the blade. In other words, in such configurations, the supports extend beyond the scrim web at both sides in the region of the suspension of the airfoil, so that the scrim, at least in the region there, does not come into contact with the corresponding side surfaces of the groove (the groove flanks). Consequently, under centrifugal force, the blade mainly abuts only on the brackets on the groove flanks and not on the scrim, so that only the brackets experience compressive stresses. This avoids compressive stresses in the foot-side jaw regions, which could occur due to the centrifugal force, if the foot-side scrim would touch the groove flanks.

Zweckmäßigerweise ragt jede der Halterungen auch auf der bestimmungsgemäß radial innenliegenden (von der Schaufelfläche abgewandten) Seite der Schaufel über das Schaufelblatt hinaus, so dass die Gelege-Bahn auch im Nutgrund der Rotornut berührungsfrei aufgehängt ist.Conveniently, each of the brackets also protrudes on the intended radially inner (facing away from the blade surface) side of the blade beyond the blade, so that the scrim web is suspended without contact in the groove bottom of the rotor groove.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Schaufelfuß zwei insbesondere endseitig des Trägers angebrachte Halterungen, sowie mindestens eine dritte Halterung, wobei diese in Längsrichtung des Trägers zu jeder der beiden endseitig angebrachten Halterungen beabstandet an dem Träger lagefixiert ist. Vorzugsweise sind diese zusätzlich vorgesehenen Halterungen über die Länge des Trägers gleichmäßig verteilt. Bei dieser Ausführungsform ist das Schaufelblatt zweckmäßigerweise aus mehreren Gelege-Bahnen gefertigt, die jeweils zwischen zwei Halterungen an dem Träger aufgehängt sind und somit die mittleren Halterungen in Längsrichtung des Trägers lagefixieren. Prinzipiell werden die beiden Befestigungspositionen der Halterungen am länglichen Träger abhängig vom Schwerpunkt der Schaufel gewählt, so dass auch eine nicht endseitige, aber dennoch im Bereich der Trägerenden angeordnete Befestigungsposition der Halterungen sinnvoll sein kann.In a further embodiment of the invention, the blade root comprises two holders, in particular attached at the end of the carrier, and at least one third holder, which is fixed in position on the carrier spaced apart in the longitudinal direction of the carrier for each of the two end-mounted holders. Preferably, these additionally provided holders are evenly distributed over the length of the carrier. In this embodiment, the airfoil is expediently made of a plurality of scrim-webs, which are each suspended between two brackets on the carrier and thus fix the position of the central brackets in the longitudinal direction of the carrier. In principle, the two attachment positions of the brackets are selected on the elongated carrier depending on the center of gravity of the blade, so that even a non-end, but still arranged in the region of the support ends mounting position of the brackets can be useful.

Vorzugsweise ist jede der Halterungen mit einer mit dem Querschnitt des Trägers korrespondierenden Durchführung versehen, durch die der Träger jeweils im Wesentlichen passgenau gesteckt ist. Optional ist der Träger mit den Halterungen verschweißt.Preferably, each of the brackets is provided with a corresponding with the cross section of the support passage through which the carrier is inserted in each case substantially fit. Optionally, the carrier is welded to the brackets.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die einzelnen Halterungen des Schaufelfußes zur Stabilisierung desselben durch mindestens ein Flankenteil miteinander verbunden, wobei dieses im Wesentlichen parallel zu dem Träger ausgerichtet ist.In a preferred embodiment, the individual holders of the blade root are connected to each other by at least one edge part for stabilization thereof. this is aligned substantially parallel to the carrier.

Vorzugsweise sind dabei zwei Flankenteile vorgesehen, die jeweils an den beiden Seitenrändern jeder der Halterungen angebracht sind, mit denen die jeweilige Halterung über das Schaufelblatt hinausragt. Dementsprechend liegen sich die beiden Flankenteile bezüglich des Trägers bevorzugt diametral gegenüber. Insbesondere erfolgt die Anbringung der Flankenteile dabei wiederum derart, dass diese die Gelege-Bahn, zumindest in dem Bereich, in dem die Halterungen über das Schaufelblatt hinausragen, nicht berühren. Bei trapezförmigen Halterungen sind die Flankenteile bevorzugt an den beiden Schenkeln des Trapezes befestigt.Preferably, two flank parts are provided, which are each attached to the two side edges of each of the brackets, with which the respective holder projects beyond the blade. Accordingly, the two flank parts are preferably diametrically opposite with respect to the carrier. In particular, the attachment of the flank parts in turn takes place in such a way that they do not touch the scrim web, at least in the region in which the grips protrude beyond the airfoil. In trapezoidal brackets, the flank parts are preferably attached to the two legs of the trapezoid.

Zweckmäßigerweise sind die Flankenteile jeweils formschlüssig oder stoffschlüssig - bevorzugt gesteckt bzw. geschweißt - mit den Halterungen verbunden.Conveniently, the flank parts are each positively or materially - preferably plugged or welded - connected to the brackets.

Der Träger ist bevorzugt im Querschnitt rund oder im Wesentlichen dreieckig geformt. Bei einer Dreiecksform ist ein gleichschenkliges Dreieck, insbesondere mit abgerundeten Kanten, bevorzugt, wobei die von den beiden Schenkeln eingeschlossene Kante insbesondere in etwa der Schaufelfläche des Schaufelblatts zugewandet ist.The carrier is preferably round or substantially triangular in cross-section. In a triangular shape, an isosceles triangle, in particular with rounded edges, is preferred, wherein the edge enclosed by the two legs in particular faces approximately the blade surface of the blade leaf.

Vorzugsweise ist der Träger an seiner Oberfläche mit einer Gleitschicht, insbesondere mit einer Schicht aus Polytetrafluorethylen, versehen. Hierdurch kann, falls nötig, die innerste Gelegebahn relativ zum Träger gleiten.Preferably, the support is provided on its surface with a sliding layer, in particular with a layer of polytetrafluoroethylene. As a result, if necessary, the innermost jelly web can slide relative to the carrier.

Das Gelege ist in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung im Wesentlichen unidirektional ausgebildet, wobei es eine Hauptfaserrichtung aufweist, die im Wesentlichen entlang einer betriebsbedingten Fliehkraftrichtung ausgerichtet ist. Das Schaufelblatt wird hierdurch besonders stabil gegenüber den entstehenden Zugkräften. Zusätzlich oder alternativ ist das Gelege im Bereich des Schaufelfußes bzw. im Bereich des Trägers durch eine dreidimensionale Verflechtung der Fasern verstärkt.The clutch is formed in an advantageous embodiment of the invention substantially unidirectional, wherein it has a main fiber direction, which is aligned substantially along an operational centrifugal force direction. The blade is thus particularly stable against the resulting tensile forces. Additionally or Alternatively, the scrim is reinforced in the region of the blade root or in the region of the carrier by a three-dimensional interweaving of the fibers.

Zweckmäßigerweise ist das Schaufelblatt, zumindest im Bereich seiner Schaufelfläche, an seiner Oberfläche mit einer Erosionsschutzschicht, insbesondere aus einem Teilchenverbund oder aus einer mit einem Hartstoff beschichteten Metallfolie, versehen. Diese Schicht verbessert vorteilhafterweise auch die Beständigkeit der Schaufel gegen das Eindringen von Wasser.Advantageously, the blade is, at least in the region of its blade surface, provided on its surface with an erosion control layer, in particular of a particle composite or of a coated with a hard metal foil. This layer advantageously also improves the resistance of the blade to the ingress of water.

Bezüglich des Läufers wird oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 12. Danach umfasst der Läufer einen Rotor, in welchen mindestens eine Nut eingebracht ist sowie mindestens eine der zuvor beschriebenen, erfindungsgemäßen Schaufeln. Die Schaufel liegt mit ihrem Schaufelfuß lagefixiert in der Nut ein.With regard to the rotor, the above-mentioned object is achieved according to the invention by the features of claim 12. Thereafter, the rotor comprises a rotor, in which at least one groove is inserted and at least one of the previously described blades according to the invention. The blade is fixed in position with its blade root in the groove.

Durch das vergleichsweise geringe Gewicht der im Wesentlichen aus faserverstärktem Kunststoff gefertigten Schaufeln, ist jede der vorgesehenen Nuten im Rotor vorteilhafterweise vergleichsweise klein ausgeführt. Zudem ist der gesamte Läufer vorteilhafterweise besonders leicht. Selbstverständlich kann der Schaufelfuß auch zum Schaufelblatt unverhältnismäßig groß ausgeführt werden, wenn die erfindungsgemäße Schaufel in einer betriebsbeanspruchten Turbomaschine eine rein aus Metall oder Edelstahl gefertigte Schaufel ersetzen soll.Due to the comparatively low weight of the blades made essentially of fiber-reinforced plastic, each of the grooves provided in the rotor is advantageously made comparatively small. In addition, the entire runner is advantageously particularly light. Of course, the blade root to the blade can be made disproportionately large, if the blade according to the invention in a turbocharged Betriebskeansprüht a purely made of metal or stainless steel blade to replace.

Bevorzugt sind die Nut und die Halterungen derart aufeinander abgestimmt, dass sich die Halterungen jeweils an den Seitenflächen der Nut abstützen. Insbesondere füllen die Halterungen den Nutquerschnitt in zweckmäßiger Ausführung im Wesentlichen aus.Preferably, the groove and the brackets are matched to one another such that the brackets are respectively supported on the side surfaces of the groove. In particular, the brackets essentially fill the groove cross-section in an expedient manner.

Bevorzugt sind sowohl die Halterungen als auch die Nut im Querschnitt im Wesentlichen trapezförmig ausgebildet ("Schwalbenschwanznut"). Andere Querschnittsformen, z.B. eine "Tannenbaumform" oder Halbrundformen, sind für Halterungen und Nutquerschnittskonturen auch möglich.Preferably, both the brackets and the groove in cross section are substantially trapezoidal in shape ("dovetail groove"). Other cross-sectional shapes, e.g. a "fir tree shape" or semi-circular shapes, are also possible for holders and Nutquerschnittskonturen.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung sind die Halterungen der Schaufel kongruent zueinander ausgebildet, wobei die Nut eine über ihre Länge einheitliche Breite und Form aufweist.In an advantageous embodiment of the invention, the supports of the blade are congruent to each other, wherein the groove has a uniform width and shape over its length.

In bevorzugter Ausgestaltung des Läufers umfasst dieser eine Vielzahl von jeweils im Wesentlichen axial ausgerichteten, gleichmäßig über den Umfang verteilten Nuten, wobei insbesondere in jeder Nut jeweils eine Schaufel eingesetzt und dort lagefixiert ist. In einer Alternative dazu ist in den Rotor des Turbinen- oder Verdichter-Läufers eine Umfangsnut eingebracht, wobei eine Vielzahl von Schaufeln aneinandergereiht in dieser Nut aufgenommen sind, und dort fixiert sind.In a preferred embodiment of the rotor this includes a plurality of each substantially axially aligned, evenly distributed over the circumference grooves, in particular in each groove in each case a blade is inserted and fixed in position there. In an alternative to this, a circumferential groove is introduced into the rotor of the turbine or compressor rotor, wherein a multiplicity of blades are accommodated in a row in this groove and fixed there.

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

FIG 1
in einem Querschnitt eine erste Ausführungsform eines Turbinenläufers mit einer Turbinenschaufel, umfassend ein Schaufelblatt sowie einen Schaufelfuß,
FIG 2
in einer schematischen Explosionsdarstellung den Schaufelfuß gemäß der ersten Ausführungsform, und
FIG 3
in Darstellung gemäß FIG 2 den Schaufelfuß gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Two embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Show:
FIG. 1
1 is a cross-section of a first embodiment of a turbine runner with a turbine blade, comprising an airfoil and a blade root;
FIG. 2
in a schematic exploded view of the blade root according to the first embodiment, and
FIG. 3
in illustration according to FIG. 2 the blade root according to a second embodiment.

Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts and sizes are always provided with the same reference numerals in all figures.

FIG 1 zeigt in einer leicht schematisierten Schnitt-Darstellung einen Turbinenläufer 1. Der Turbinenläufer 1 umfasst einen Rotor 2 aus Edelstahl, in welchen gleichmäßig über den Umfang verteilt eine Vielzahl von Axialnuten 3 eingebracht sind. In FIG 1 ist nur ein Ausschnitt des Rotors 2 im Bereich einer einzigen Axialnut 3 dargestellt. In der hier dargestellten ersten Ausführungsform ist jede Axialnut 3 im Wesentlichen als sogenannte Schwalbenschwanznut ausgeführt. FIG. 1 shows in a slightly schematic sectional view of a turbine runner 1. The turbine runner. 1 comprises a rotor 2 made of stainless steel, in which evenly distributed over the circumference a plurality of axial grooves 3 are introduced. In FIG. 1 only a section of the rotor 2 in the region of a single axial groove 3 is shown. In the first embodiment shown here, each axial groove 3 is designed substantially as a so-called dovetail groove.

In der Axialnut 3 ist eine Turbinenschaufel 4 aufgenommen. Die Turbinenschaufel 4 umfasst ein Schaufelblatt 5 (hier nur teilweise dargestellt), sowie einen Schaufelfuß 6, der zur Verankerung der Turbinenschaufel 4 in der Axialnut 3 dient.In the axial groove 3, a turbine blade 4 is received. The turbine blade 4 comprises an airfoil 5 (shown only partially here), as well as a blade root 6, which serves for anchoring the turbine blade 4 in the axial groove 3.

Das Schaufelblatt 5 ist aus mehreren übereinandergelegten Bahnen 7 aus überwiegend unidirektionalem CFK-Gelege gefertigt. Die Bahnen 7 sind dabei derart - vorzugsweise in etwa mittig - gefaltet, dass im Bereich des beim Falten entstehenden Falzes 8 eine Halteschlaufe 9 gebildet ist. Jenseits dieser Halteschlaufe 9 (in der Darstellung oben) liegen die Bahnenden 10 flächig aufeinander, wobei sie unter Formgebung zu einer Schaufelfläche 11 des Schaufelblatts 5 "verbacken" sind. Die Schaufelfläche 11 ragt in etwa radial aus der Axialnut 3 des Rotors 2 heraus.The blade 5 is made of several superimposed webs 7 of predominantly unidirectional CFRP scrim. The webs 7 are folded in such a way-preferably approximately in the middle-that a retaining loop 9 is formed in the region of the fold 8 formed during folding. Beyond this retaining loop 9 (in the illustration above), the web ends 10 lie flat against one another, wherein they are "baked" under shaping to form a blade surface 11 of the blade 5. The blade surface 11 projects approximately radially out of the axial groove 3 of the rotor 2.

Eine Hauptfaserrichtung des CFK-Geleges ist in etwa entlang der Bahnen 7 orientiert, so dass jede Kohlenstofffaser 12 des CFK-Geleges im Wesentlichen parallel zur Längsschnittsfläche des Schaufelblatts 5 (im Wesentlichen ebenfalls jeweils unter Bildung einer Schlaufe) ausgerichtet ist.A major fiber direction of the CFRP sheeting is oriented approximately along the tracks 7 so that each carbon fiber 12 of the CFRP sheeting is oriented substantially parallel to the longitudinal sectional surface of the airfoil 5 (substantially also each forming a loop).

An seiner - im hier dargestellten Fertigungszustand - außenseitigen Oberfläche 13 ist das Schaufelblatt 5 mit einer Erosionsschutzschicht 14 überzogen. Alternativ dazu ist die Erosionsschutzschicht 14 nur im Bereich der Schaufelfläche 11 vorgesehen.At its - in the manufacturing state shown here - outside surface 13, the blade 5 is coated with an erosion protection layer 14. Alternatively, the erosion protection layer 14 is provided only in the area of the blade surface 11.

Der Schaufelfuß 6 umfasst zum Einen als Träger einen länglichen Metallkern 20, der zur Aufhängung des Schaufelblatts 5 in dessen Halteschlaufe 9 einliegt. Der Aufbau des Schaufelfußes 6 ist anhand einer dreidimensionalen Explosionsdarstellung desselben in FIG 2 genauer erläutert. Hieraus wird ersichtlich, dass der Metallkern 20 durch einen runden Stab aus Edelstahl gebildet ist. Die Oberfläche 21 des Metallkerns 20 kann mit einer Gleitschicht 22, beispielsweise aus PTFE, versehen sein. An seinen beiden Enden 23, 24 ist der Metallkern 20 jeweils mit einer Halterung 25 verbunden. Die beiden Halterungen 25 sind im Wesentlichen durch kongruente, gleichschenklige, trapezförmige Stahlplatten gebildet, die korrespondierend mit der schwalbenschwanzförmigen Axialnut 3 in diese einführbar sind.The blade root 6 comprises on the one hand as a carrier an elongated metal core 20, which rests in the retaining loop 9 for suspending the blade 5. The structure of the blade root 6 is based on a three-dimensional exploded view of the same in FIG. 2 explained in more detail. It can be seen that the metal core 20 is formed by a round rod made of stainless steel. The surface 21 of the metal core 20 may be provided with a sliding layer 22, for example made of PTFE. At its two ends 23, 24 of the metal core 20 is connected in each case with a holder 25. The two brackets 25 are essentially formed by congruent, isosceles, trapezoidal steel plates, which are corresponding to the dovetail-shaped axial groove 3 inserted into this.

Jede Halterung 25 weist in etwa in ihrem Flächenmittelpunkt eine kreisförmige Durchführung 26 auf, in welche der Metallkern 20 im Wesentlichen passgenau eingesteckt ist, wobei die Halterungen 25 in etwa rechtwinklig zum Metallkern 20 über diesen hinausragen.Each holder 25 has approximately in its center of area a circular passage 26, in which the metal core 20 is inserted substantially accurately, the brackets 25 projecting about at right angles to the metal core 20 on this.

An den beiden Schenkeln 27 jeder Halterung 25 ist jeweils eine randseitige Ausnehmung 28 in diese eingebracht. Diese Ausnehmungen 28 dienen zur Fixierung von zwei Flankenteilen 30, mit denen die beiden Halterungen 25 im Montagezustand jeweils an den Schenkeln 27 verbunden sind.At the two legs 27 of each holder 25 each have a peripheral recess 28 is inserted into this. These recesses 28 are used for fixing two flank parts 30, with which the two brackets 25 are connected to the legs 27 in the assembled state.

Jedes Flankenteil 30 ist im Wesentlichen durch eine rechteckige, längliche Stahlplatte gebildet. Jedes Flankenteil 30 weist auf einer Seitenfläche 31 eine Ausbuchtung 32 auf, die sich jeweils über die gesamte Länge des entsprechenden Flankenteils 30 erstreckt. Die Ausbuchtungen 32 sind dabei jeweils komplementär zu den Ausnehmungen 28 ausgeformt, so dass die Flankenteile 30 mit den Ausbuchtungen 32 in den Ausnehmungen 28 lagefixierbar sind.Each flank part 30 is essentially formed by a rectangular, elongated steel plate. Each flank part 30 has on a side surface 31 a bulge 32, which extends in each case over the entire length of the corresponding flank part 30. The bulges 32 are in each case formed in a complementary manner to the recesses 28, so that the flank parts 30 with the bulges 32 in the recesses 28 are fixable in position.

Jedes Flankenteil 30 weist weiterhin einen leicht abgewinkelten längsseitigen Rand 33 auf. Dabei ist jedes Flankenteil 30 derart dimensioniert, dass der gerade Teil der Seitenfläche 31 eine Breite b aufweist, die in etwa der Schenkellänge L der Halterungen 25 entspricht. Im Montagezustand sind die Flankenteile 30 jeweils beidendseitig an zwei Schenkeln 27 der zwei Halterungen 25 angebracht, vorzugsweise verschweißt. Jeweils mit einem dem Rand 33 gegenüberliegenden Seitenrand 34 sind die Flankenteile 30 in etwa bündig mit der langen Trapezseite 35 angeordnet, wobei der abgewinkelte Rand 33 jeweils an der kurzen Trapezseite 36 über die Schenkel 27 hinausragt.Each flank part 30 also has a slightly angled longitudinal edge 33. In this case, each flank part 30 is dimensioned such that the straight part of the side surface 31 has a width b which corresponds approximately to the leg length L of the brackets 25. In the assembled state, the flank members 30 are mounted on both sides of two legs 27 of the two brackets 25, preferably welded. In each case with a side edge 34 opposite the edge 33, the edge parts 30 are arranged approximately flush with the long trapezoid side 35, the angled edge 33 protruding beyond the legs 27 on the short trapezoid side 36 in each case.

Aus FIG 1 wird ersichtlich, dass die überstehenden Ränder 33 im Wesentlichen dazu dienen, das Schaufelblatt 5 im Montagezustand in Tangentialrichtung zu haltern.Out FIG. 1 it can be seen that the protruding edges 33 essentially serve to support the blade 5 in the mounting state in the tangential direction.

Aus FIG 1 wird weiterhin ersichtlich, dass eine mittlere Breite B (FIG 2) jeder der Halterungen 25 ausreichend groß dimensioniert ist, dass diese im Bereich des Metallkerns 20 bzw. der Halteschlaufe 9, im Wesentlichen rechtwinklig zur Schaufelfläche 14 beidseitig über das Schaufelblatt 5, also insbesondere jeweils auch über die Gelege-Bahnen 7, hinausragt.Out FIG. 1 It will be further appreciated that a mean width B ( FIG. 2 ) each of the brackets 25 is dimensioned sufficiently large that this protrudes in the region of the metal core 20 and the retaining loop 9, substantially at right angles to the blade surface 14 on both sides of the airfoil 5, so in particular each also via the scrim webs 7.

Hierdurch liegt insbesondere radial auf Höhe des Metallkerns 20 bzw. der Halteschlaufe 9, keine Berührung zwischen den Flankenteilen 30 und den CFK-Gelege-Bahnen 7 vor. Somit entsteht in diesem Bereich auch unter Einwirkung einer im Betrieb des Turbinenläufers 1 entstehenden (radial zum Rotor wirkenden) Fliehkraft F keine für das CFK-Gelege nachteilige Druckbelastung.As a result, in particular radially at the level of the metal core 20 or the retaining loop 9, there is no contact between the flank parts 30 and the CFK scrim webs 7. Thus arises in this area even under the action of an operating during the turbine rotor 1 resulting (radially acting on the rotor) centrifugal force F no disadvantageous for the CFRP scrim pressure load.

Im Betrieb richtet sich das Schaufelblatt 5 daher entlang der Fliehkraft F aus, wodurch das Schaufelblatt 5 nahezu ausschließlich unter Zugbelastung steht, gegenüber der das CFK-Gelege, insbesondere auch aufgrund der günstigen Hauptfaserrichtung, besonders resistent ist.During operation, the blade 5 therefore aligns with the centrifugal force F, as a result of which the blade 5 is almost exclusively under tensile load, against which the CFRP clutch, in particular also due to the favorable main fiber direction, is particularly resistant.

In der hier dargestellten Ausführungsform sind die beiden Flankenteile 30 in der Axialnut 3 mit dem Rotor 2 verschweißt.In the embodiment shown here, the two flank parts 30 are welded to the rotor 2 in the axial groove 3.

In FIG 3 ist der Schaufelfuß 6 gemäß einer zweiten Ausführungsform des Turbinenläufers 1 bzw. der Turbinenschaufel 4 gezeigt. Die zweite Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der ersten Ausführungsform. Im Unterschied dazu weist der Schaufelfuß 6 hier zum günstigeren Lastabtrag eine dritte Halterung 25 auf, die in Längsrichtung des Metallkerns 20 in etwa mittig angeordnet ist. Diese mittlere Halterung 25 ist analog zu den endseitigen Halterungen 25 aufgebaut, wobei der Metallkern 20 durch die Durchführung 26 hindurch gesteckt ist.In FIG. 3 is the blade root 6 according to a second embodiment of the turbine rotor 1 and the turbine blade 4 shown. The second embodiment substantially corresponds to the first embodiment. In contrast, the blade root 6 has a third holder 25 here for more favorable load transfer, which is arranged approximately centrally in the longitudinal direction of the metal core 20. This middle bracket 25 is constructed analogously to the end-side brackets 25, wherein the metal core 20 is inserted through the passage 26 therethrough.

Das Schaufelblatt 5 ist hier durch zweigeteilte Bahnen 7 gebildet. Im Bereich der Halteschlaufen 9 sind die Bahnen 7 jeweils in Längsrichtung des Metallkerns 20 zwischen den Halterungen 25 angeordnet, wobei sie zusätzlich zur Aufhängung des Schaufelblatts 5 auch zur axialen Fixierung der mittleren Halterung 25 dienen.The airfoil 5 is formed here by two-part webs 7. In the region of the retaining loops 9, the webs 7 are each arranged in the longitudinal direction of the metal core 20 between the brackets 25, wherein they serve in addition to the suspension of the airfoil 5 for the axial fixation of the middle bracket 25.

Eine Ausführungsform mit vier oder mehr Halterungen 25 ist auch denkbar.An embodiment with four or more brackets 25 is also conceivable.

Claims (15)

Schaufel (4) für eine Turbine oder einen Verdichter, umfassend ein Schaufelblatt (5) sowie einen Schaufelfuß (6), - wobei das Schaufelblatt (5) im Wesentlichen aus einer gefalteten Gelege-Bahn (7) aus einem faserverstärkten Kunststoff, insbesondere CFK, gefertigt ist, bei dem im Bereich des Falzes (8) eine.Halteschlaufe (9) gebildet ist, und bei dem aus den aufeinanderliegenden Bahnenden (10) eine Schaufelfläche (11) geformt ist, - wobei der Schaufelfuß (6) einen länglichen Träger (20), sowie mindestens zwei vorzugsweise beidendseitig jeweils lagefixiert mit diesem verbundene Halterungen (25) zur Verankerung der Schaufel (4) in einer korrespondierenden Nut (3) eines Turbinenläufers (1) umfasst, und - wobei das Schaufelblatt (5) mittels der Halteschlaufe (9) an dem Träger (20) aufgehängt ist. A blade (4) for a turbine or a compressor, comprising an airfoil (5) and a blade root (6), - wherein the airfoil (5) is essentially made of a folded scrim web (7) made of a fiber-reinforced plastic, in particular CFK, in which in the region of the fold (8) ein.Halteschlaufe (9) is formed, and wherein a blade surface (11) is formed from the superimposed web ends (10), - Wherein the blade root (6) an elongated carrier (20), and at least two preferably both sides each fixed in position with this associated holders (25) for anchoring the blade (4) in a corresponding groove (3) of a turbine rotor (1), and - Wherein the airfoil (5) is suspended by means of the retaining loop (9) on the carrier (20). Schaufel (4) nach Anspruch 1, wobei jede der Halterungen (25) im Bereich des Trägers (20) zumindest im Wesentlichen quer zur Längserstreckung des Schaufelblatts (5) beidseitig über dieses hinausragt.Shovel (4) according to claim 1, wherein each of the holders (25) in the region of the carrier (20) protrudes on both sides at least substantially transversely to the longitudinal extent of the blade (5). Schaufel (4) nach Anspruch 1 oder 2 mit mindestens einer dritten Halterung (25) zur Verankerung in einer korrespondierenden Nut (3), die in Längsrichtung des Trägers (20) zu jeder der beiden, insbesondere endseitig angebrachten, Halterungen (25) beabstandet an dem Träger (20) lagefixiert ist.Shovel (4) according to claim 1 or 2, having at least one third holder (25) for anchoring in a corresponding groove (3), spaced apart in the longitudinal direction of the carrier (20) to each of the two, in particular end-mounted, holders (25) the carrier (20) is fixed in position. Schaufel (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die einzelnen Halterungen (25) zur Stabilisierung durch mindestens ein Flankenteil (30) miteinander verbunden sind, und wobei dieses im Wesentlichen parallel zu dem Träger (20) ausgerichtet ist.A blade (4) according to any one of claims 1 to 3, wherein the individual supports (25) are interconnected by at least one flank member (30) for stabilization and being oriented substantially parallel to the support (20). Schaufel (4) nach Anspruch 4, wobei das Flankenteil (30) formschlüssig oder stoffschlüssig mit den Halterungen (25) verbunden ist.Blade (4) according to claim 4, wherein the flank part (30) is positively or materially connected to the holders (25). Schaufel (4) nach Anspruch 4 oder 5 mit zwei Flankenteilen (30), die jeweils an den Seitenrändern (27) der beiden über das Schaufelblatt (5) hinausragenden Bereiche der Halterungen (25) angebracht sind.Blade (4) according to claim 4 or 5, having two flank parts (30) which are respectively attached to the side edges (27) of the two regions of the supports (25) projecting beyond the airfoil (5). Schaufel (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Träger (20) im Querschnitt rund oder im Wesentlichen dreieckig geformt ist.A blade (4) according to any one of claims 1 to 6, wherein the support (20) is round or substantially triangular in cross-section. Schaufel (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Träger (20) aus Metall gefertigt ist.A blade (4) according to any one of claims 1 to 7, wherein the carrier (20) is made of metal. Schaufel (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Träger (20) an seiner Oberfläche (21) mit einer Gleitschicht (22) versehen ist.A blade (4) according to any one of claims 1 to 8, wherein the support (20) is provided on its surface (21) with a sliding layer (22). Schaufel (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Gelege (7) im Wesentlichen unidirektional ausgebildet ist, und wobei die Hauptfaserrichtung des Geleges weitestgehend entlang einer betriebsbedingten Fliehkraftrichtung ausgerichtet ist.A blade (4) according to any one of claims 1 to 9, wherein the scrim (7) is formed substantially unidirectionally, and wherein the main fiber direction of the scrim is aligned as much as possible along an operational centrifugal force direction. Schaufel (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Schaufelblatt (5) zumindest teilweise an seiner Oberfläche (13) mit einer Erosionsschutzschicht (14) versehen ist.Blade (4) according to one of claims 1 to 10, wherein the blade (5) is at least partially provided on its surface (13) with an erosion protection layer (14). Läufer (1) mit einem Rotor (2), in welchen mindestens eine Nut (3) eingebracht ist, sowie mit mindestens einer Schaufel (4) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Schaufelfuß (6) der Schaufel (4) in der Nut (3) einliegt, und wobei dieser in der Nut (3) lagefixiert, mit dem Rotor (2) verbunden, ist.Rotor (1) with a rotor (2), in which at least one groove (3) is introduced, and with at least one blade (4) according to one of claims 1 to 11, wherein the blade root (6) of the blade (4) in the groove (3) rests, and wherein this in the groove (3) fixed in position, with the rotor (2) is connected. Läufer (1) nach Anspruch 12, wobei sich die Halterungen (25) an den Seitenflächen der Nut (3) abstützen.A rotor (1) according to claim 12, wherein the brackets (25) are supported on the side surfaces of the groove (3). Läufer (1) nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Halterungen (25) im Wesentlichen den Nutquerschnitt ausfüllen.Rotor (1) according to claim 12 or 13, wherein the holders (25) substantially fill the groove cross-section. Läufer (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei sowohl die Nut (3), als auch die Halterungen (25) im Wesentlichen trapezförmig ausgebildet sind.Rotor (1) according to any one of claims 12 to 14, wherein both the groove (3), and the holders (25) are formed substantially trapezoidal.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2363574A3 (en) * 2010-02-24 2011-11-30 United Technologies Corporation Rotating airfoil fabrication utilizing Ceramic Matrix Composites
EP2850288A4 (en) * 2012-05-15 2016-03-30 United Technologies Corp Detachable fan blade platform and method of repairing same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6121740B2 (en) * 2013-02-13 2017-04-26 株式会社Ihi Fan blade manufacturing method and manufacturing apparatus
RU2609800C1 (en) * 2013-02-13 2017-02-06 АйЭйчАй КОРПОРЕЙШН Method of fan blade making and fan blade production device
DE202013010937U1 (en) 2013-11-30 2015-03-02 Oerlikon Leybold Vacuum Gmbh Rotor disc and rotor for a vacuum pump
US9938930B2 (en) * 2015-05-11 2018-04-10 United Technologies Corporation Composite wear pad for exhaust nozzle
US10227880B2 (en) 2015-11-10 2019-03-12 General Electric Company Turbine blade attachment mechanism
US10443409B2 (en) * 2016-10-28 2019-10-15 Rolls-Royce North American Technologies Inc. Turbine blade with ceramic matrix composite material construction
US10577939B2 (en) * 2016-11-01 2020-03-03 Rolls-Royce Corporation Turbine blade with three-dimensional CMC construction elements
JP6778147B2 (en) * 2017-05-31 2020-10-28 三菱重工業株式会社 Method for manufacturing composite blades and composite blades
GB201803802D0 (en) 2018-03-09 2018-04-25 Rolls Royce Plc Composite fan blade and manufacturing method thereof
GB201808939D0 (en) * 2018-05-31 2018-07-18 Rolls Royce Plc Composite fan blade root
JP7236337B2 (en) 2019-06-19 2023-03-09 三菱重工業株式会社 Composite material wing and molding method for composite material wing
CN110454233A (en) * 2019-08-08 2019-11-15 中国长江动力集团有限公司 A kind of steam turbine is cultivated one's moral character the movable vane piece group of blade and its composition

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2929755A (en) * 1958-07-24 1960-03-22 Orenda Engines Ltd Plastic blades for gas turbine engines
US4037990A (en) * 1976-06-01 1977-07-26 General Electric Company Composite turbomachinery rotor
US20040062655A1 (en) * 2002-09-27 2004-04-01 Florida Turbine Technologies, Inc. Tailored attachment mechanism for composite airfoils
EP1788197A1 (en) * 2005-11-21 2007-05-23 Siemens Aktiengesellschaft Turbine blade for a steam turbine

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB787500A (en) * 1955-05-12 1957-12-11 Rolls Royce Improvements relating to axial flow compressor blading and methods of manufacture thereof
US3737250A (en) * 1971-06-16 1973-06-05 Us Navy Fiber blade attachment
US4047840A (en) * 1975-05-29 1977-09-13 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Impact absorbing blade mounts for variable pitch blades
SU922324A1 (en) * 1980-09-09 1982-04-23 Производственное Объединение "Ворошиловградский Тепловозостроительный Завод Им.Октябрьской Революции" Axial fan impeller
DE3826378A1 (en) * 1988-08-03 1990-02-08 Mtu Muenchen Gmbh FIBER TECHNICAL PROPELLER BLADES
FR2685732B1 (en) * 1991-12-31 1994-02-25 Snecma BLADE OF TURBOMACHINE IN COMPOSITE MATERIAL.
US5240377A (en) * 1992-02-25 1993-08-31 Williams International Corporation Composite fan blade
FR2700362B1 (en) * 1993-01-14 1995-02-10 Snecma Turbomachine rotor with blade attachments by pins.
DE10326719A1 (en) * 2003-06-06 2004-12-23 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Compressor blade base for engine blades of aircraft engines
US8206118B2 (en) * 2008-01-04 2012-06-26 United Technologies Corporation Airfoil attachment
GB0815475D0 (en) * 2008-08-27 2008-10-01 Rolls Royce Plc A blade

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2929755A (en) * 1958-07-24 1960-03-22 Orenda Engines Ltd Plastic blades for gas turbine engines
US4037990A (en) * 1976-06-01 1977-07-26 General Electric Company Composite turbomachinery rotor
US20040062655A1 (en) * 2002-09-27 2004-04-01 Florida Turbine Technologies, Inc. Tailored attachment mechanism for composite airfoils
EP1788197A1 (en) * 2005-11-21 2007-05-23 Siemens Aktiengesellschaft Turbine blade for a steam turbine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2363574A3 (en) * 2010-02-24 2011-11-30 United Technologies Corporation Rotating airfoil fabrication utilizing Ceramic Matrix Composites
EP2850288A4 (en) * 2012-05-15 2016-03-30 United Technologies Corp Detachable fan blade platform and method of repairing same

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Publication number Publication date
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