DE1118536B

DE1118536B - Turbinenleit- und -laufschaufel

Info

Publication number: DE1118536B
Application number: DEB57912A
Authority: DE
Inventors: Boris Haas
Original assignee: BMW Triebwerkbau GmbH
Current assignee: BMW Triebwerkbau GmbH
Priority date: 1958-03-05
Filing date: 1958-03-05
Publication date: 1961-11-30

Description

Turbinenleit- und -laufschaufel Zusatz zum Patent 1086 951 Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf eine den Gegenstand des Patentes 1086 951 bildende Bauart von Turbinenleit- und -laufschaufeln mit Arbeitstemperaturen über 600° C, die aus einem hochdauerstandfesten, zunderbeständigen, metallischen Werkstoff hergestellt ist und deren Schaufelblatt an der Ein- und Austrittskante von einer auf dem Kernmaterial festhaftenden, metallischen Schutzschicht überzogen ist, deren Wärmeausdehnungsbeiwert im Temperaturbereich über 600° C kleiner als das 0,8fache des Wärmeausdehnungsbeiwertes des Kernwerkstoffes und deren Wechselverformungsfähigkeit und deren Korrosions- oder Zunderbeständigkeit größer als die des Kernwerkstoffes ist.
Der Erfindung liegt die weitere Ausgestaltung des Gegenstandes des Hauptpatentes zugrunde, und zwar wird vorgeschlagen, daß die Stärke der Schutzschicht 1 bis 12% der Schaufelprofillänge betragen soll.
Die Größenangabe für die Stärke der Schutzschicht stellt eine vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgedankens des Hauptpatentes dar, da nämlich durch die bestimmte Abstimmung der Dicke der Schutzschicht eine vorteilhafte Wirkung erzielt wird, die darin zu sehen ist, daß die Spannung am Übergang zwischen Schutzschicht und Kernwerkstoff nicht wesentlich höher liegt als die durch die Schutzschicht erniedrigte Randspannung und somit die Turbinenleit- und -laufschaufeln keinen zu hohen Spannungen unterworfen sind und dadurch die Schaufeln eine wesentliche Verlängerung der Betriebszeit bzw. der Standzeit erfahren.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung näher erläutert. In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels dargestellt, und zwar zeigt Fig.1 einen Querschnitt durch eine Turbinenschaufel, Fig. 2 die zu Fig. 1 gehörige Temperaturverteilung entlang des Schaufelprofils, und Fig. 3 die zu Fig. 1 gehörige Spannungsverteilung entlang des Schaufelprofils.
Der Kern 1 einer Turbinenschaufel besteht aus einem hochdauerstandfesten, zunderbeständigen, metallischen Werkstoff, wobei die Ein- und Austrittskante der Turbinenschaufel durch die Schichten 2 geschützt sind. Der metallische Werkstoff dieser Schutzschichten weist im Temperaturbereich über 600° C einen Wärmeausdehnungsbeiwert auf, der kleiner als das 0,8fache des Wärmeausdehnungsbeiwertes des Kernwerkstoffes ist und dessen Wechselverformungsfähigkeit und dessen Zunderbeständigkeit größer als die des Kernwerkstoffes ist. Beim Hochfahren der Turbine besteht in Längsrichtung des Schaufelprofils eine stark unterschiedliche Temperaturverteilung, wie sie die Kurve 3 der Fig. 2 zeigt. Besteht der Schaufelkörper nur aus einem Werkstoff, so erzeugt diese Temperaturverteilung eine Spannungsverteilung, wie sie durch die Kurve 4 der Fig. 3 dargestellt ist. Auffallend sind die hohen Spannungsspitzen an den Kanten. Die Schaufel, deren Kanten mit einer Schutzschicht 2 von der Dicke 5 versehen sind, erhält bei gleicher Temperaturverteilung eine Spannungsverteilung gemäß Kurve 6, aus der deutlich die Verringerung der Randspannungen hervorgeht.
Aus dem Verlauf der Kurve 6 ist weiter ersichtlich, daß die Dicke 5 der Schutzschicht 2 so abgestimmt sein muß, daß auch die Spannung am Übergang zwischen Schutzschicht und Kernwerkstoff nicht wesentlich höher liegt als die erniedrigte Randspannung. Diese Wirkung erzielt man, indem man die Dicke so festlegt, daß sie je nach Kern- und Schutzwerkstoff und vorhandenem Temperaturgradient zwischen 1 und 12% desjenigen Querschnittsmaßes liegt, in dessen Richtung die größten Temperaturunterschiede auftreten. In dem dargestellten Beispiel muß also die Dicke 5 das 0,01- bis 0,12fache der Schaufelbreite 7 betragen.

Claims

PATENTANSPRUCH: Turbinenleit- und -laufschaufel mit Arbeitstemperaturen über 600° C, die aus einem hochdauerstandfesten, zunderbeständigen, metallischen Werkstoff hergestellt ist und deren Schaufelblatt an der Ein- und Austrittskante von einer auf dem Kernmaterial festhaftenden metallischen Schutzschicht überzogen ist, deren Wärmeausdehnungsbeiwert im Temperaturbereich über 600° C kleiner als das 0,8fache des Wärmeausdehnungsbeiwertes des Kernwerkstoffes und deren Wechselverformungsfähigkeit und deren Korrosions- oder Zunderbeständigkeit größer als die des Kernwerkstoffes ist, nach Patent 1086 951, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Schutzschicht 1 bis 12% der Schaufelprofillänge beträgt.