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Patent Searching and Data


Title:
GUIDE BLADE ARRANGEMENT FOR A TURBOMACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/170167
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a guide blade arrangement (20) for a turbomachine (1), having a guide blade aerofoil (22), and having a platform (21), wherein the guide blade aerofoil (22) is arranged on a side (21.1), which faces a gas channel, of the platform (21), wherein an opposite side (21.2), which is averted from the gas channel, of the platform (21) is contoured at least in one region (30.1, 30.2) with elevations (25) and depressions (26) which follow one another in a circumferential direction (23) in relation to a longitudinal axis (2) of the turbomachine (1), and wherein the elevations (25) and depressions (26) on the side (21.2) averted from the gas channel are implemented by means of a respectively radially measured platform thickness (3) which varies in the circumferential direction (23) and which repeatedly increases and decreases with a continuous profile.

Inventors:
ERTL FRANZ-JOSEF (DE)
HACKENBERG HANS-PETER (DE)
BUCK ALEXANDER (DE)
Application Number:
PCT/DE2021/000035
Publication Date:
September 02, 2021
Filing Date:
February 23, 2021
Export Citation:
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Assignee:
MTU AERO ENGINES AG (DE)
International Classes:
F01D9/04; F01D25/24; F04D29/54
Domestic Patent References:
WO2005008032A12005-01-27
Foreign References:
US2724544A1955-11-22
DE2849747A11980-05-29
US20200032661A12020-01-30
EP3103571A12016-12-14
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Claims:
ANSPRÜCHE

1. Leitschaufelanordnung (20) für eine Strömungsmaschine (1), mit einem Leitschaufelblatt (22), und einer Plattform (21), wobei das Leitschaufelblatt (22) an einer gaskanalzugewandten Seite (21.1) der Plattform (21) angeordnet ist, wobei eine entgegengesetzte, gaskanalabgewandte Seite (21.2) der Plattform (21) zumindest in einem Bereich (30.1,30.2) mit Erhebungen (25) und Vertiefungen (26) konturiert ist, die bezogen auf eine Längsachse (2) der Strömungsmaschine (1) in Umlaufrichtung (23) aufeinander folgen, und wobei die Erhebungen (25) und Vertiefungen (26) an der gaskanalabge wandten Seite (21.2) über eine jeweils radial genommene, in der Umlauffich tung (23) veränderliche Plattformdicke (31) eingestellt sind, die mit einem kontinuierlichen Verlauf in der Umlaufrichtung (23) wiederholt zu- und ab nimmt.

2. Leitschaufelanordnung (20) nach Anspruch 1, bei welcher eine an den Erhe bungen (25) und Vertiefungen (26) jeweils radial genommene Amplitude (36) mindestens 25 % und höchstens 200 % einer in der Umlaufrichtung (23) über den konturierten Bereich (30) gebildeten mittleren Plattformdicke (35) aus macht.

3. Leitschaufelanordnung (20) nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher sich eine an den Erhebungen (25) und Vertiefungen (26) jeweils radial genommene

Amplitude (36) in der Umlauffichtung (23) über den konturierten Bereich (30) ändert.

4. Leitschaufelanordnung (20) nach Anspruch 3, bei welcher sich die Amplitu de (36), bezogen auf eine über sämtliche Erhebungen (25) und Vertiefun- gen (26) des konturierten Bereichs (30) gebildete mittlere Amplitude, um dem Betrag nach mindestens 15 % und höchstens 100 % ändert

5. Leitschaufelanordnung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher die Vorderkante (22a) und/oder die Hinterkante (22b) des Leitschau felblatts (22) einen radialen Überlapp mit dem konturierten Bereich (30) hat, also eine radiale Projektion der Vorderkante (22a) und/oder der Hinterkante (22b) in dem konturierten Bereich (30) liegt. 6. Leitschaufelanordnung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher die gaskanalzugewandte Seite (21.1) der Plattform (21) zumindest bereichsweise glatt ausgebildet ist.

7. Leitschaufelanordnung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei an der Plattform (21) n Leitschaufelblätter (22) angeordnet sind, mit n > 2.

8. Leitschaufelanordnung (20) nach Anspruch 7, bei welcher die Erhebun gen (25) und Vertiefungen (26) in dem konturierten Bereich (30) in der Um laufrichtung (23) mit einer Wellenlänge (38) aufeinanderfolgen, die dem Be trag nach um nicht mehr als 20·% von einem Umlaufabstand (39) zwischen jeweils nächstbenachbarten Leitschaufelblättem (22) abweicht.

9. Leitschaufelanordnung (20) nach Anspruch 7 oder 8, bei welcher die gesamte Zahl ZE der in dem konturierten Bereich (30) in der Umlaufrichtung (23) auf- einanderfolgenden Erhebungen (25) und/oder die gesamte Zahl Zv der in dem konturierten Bereich (30) in der Umlauffichtung (23) aufeinanderfolgenden Vertiefungen (26) in einem Bereich zwischen n-1 und n+1 liegt, also n-1 < ZE < n+ 1 und/oder n- 1 < Zv < n+ 1. 10. Leitschaufelanordnung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem der konturierte Bereich (30) in einer radial offenen Tasche (44.1 ,44.2,54.1 ,54.2) der Plattform (21) liegt. 11. Leitschaufelanordnung (20) nach Anspruch 10, bei welcher die Tasche (44.1,44.2,54.1,54.2) der Plattform (21) umlaufend jeweils von einem Seiten steg (45) eingefasst wird. ;

12. Leitschaufelanordnung (20) nach Anspruch 10 oder 11 , bei welcher die Ta sche (44.1,44.2,54.1,54.2) der Plattform (21) axial von einem Dichtsteg (46), einen Mittelsteg (47) und/oder einem Montagesteg (57) eingefasst wird. 13. Turbinenmodul mit einer Leitschaufelanordnung (20) nach einem der vorste henden Ansprüche.

14. Strömungsmaschine (1), insbesondere Flugtriebwerk, mit einer Leitschaufel anordnung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 oder einem Turbinenmo dul nach Anspruch 13.

Description:
LEITSCHAUFELANORDNUNG FÜR EINE STRÖMUNGSMASCHINE BESCHREIBUNG Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leitschaufelanördnung für eine Strömungsmaschine.

Stand der Technik

Bei der Strömungsmaschine kann es sich bspw. um ein Strahltriebwerk handeln, z. B. um ein Mantelstromtriebwerk. Funktional gliedert sich die Strömungsmaschine in Verdichter, Brennkammer und Turbine. Etwa im Falle des Strahltriebwerks wird angesaugte Luft vom Verdichter komprimiert und in der nachgelagerten Brennkammer mit hinzugemischtem Kerosin verbrannt. Das entstehende Heißgas, eine Mi schung aus Verbrennungsgas und Luft, durchströmt die nachgelagerte Turbine und wird dabei expandiert. Der vorliegende Gegenstand betrifft eine Leitschaufelanordnung mit einem Leitschaufelblatt, das an einer gaskanalzugewandten Seite einer Plattform angeordnet ist. Die Plattform begrenzt den Gaskanal bzw. ein Segment davon in radialer Richtung. Die Leitschaufelanordnung kann mit weiteren, bspw. baugleichen Leitschaufelanordnungen zusammengesetzt einen Leitschaufelkranz bilden, der in der Strömungsmaschine in einer axialen Abfolge mit Laufschaufelkränzen angeordnet wird. Ein Leit- und ein Laufschaufelkranz können miteinander eine Stufe bilden, und sowohl der Verdichter als auch die Turbine können jeweils aus mehreren solchen Stufen aufgebaut sein.

Darstellung der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine besonders vorteilhafte Leitschaufelanördnung anzugeben.

BESTATIGUNGSKOPIE Dies wird erfindungsgemäß mit der Leitschaufelanordnung gemäß Anspruch 1 ge löst. Deren Plattform ist an ihrer gaskanalabgewandten Seite zumindest in einem Bereich konturiert, nämlich mit in Ümlaufrichtung aufeinanderfolgenden Erhebun- gen und Vertiefungen vorgesehen. Diese an der gaskanalabgewandten Seite der Platt form vorgesehenen Erhebungen und Vertiefungen sind dabei über eine in der Um laufrichtung veränderliche Plattformdicke eingestellt, die mit einem kontinuierlichen Verlauf wiederholt zu- und abnimmt. Die Plattformdicke wird radial genommen, und sie nimmt entlang der Umlaufrichtung über den konturierten Bereich unterschiedli- che Werte an .

Speziell am Übergang zwischen dem Leitschaufelblatt und der Plattform können hohe mechanische Spannungen aufitreten, bspw. aufgrund großer thermischer Gradi enten bzw. großer Steifigkeitssprünge. Dies kann bspw. eine reduzierte Lebensdauer zur Folge haben. Der Übergangsbereich an sich ist dabei aber nur begrenzt einer Op timierung zugänglich (z. B. einer Aufdickung des Fillet), es kann bspw. einen Ziel konflikt mit dem aerodynamischen Wirkungsgrad geben. Der vorliegende Ansatz geht insofern dahin, mit der Konturierung der gaskanalabgewandten Seite der Platt form an einer aerodynamisch nicht kritischen Stelle einzugreifen. .

Mit den Erhebungen und Vertiefungen dort lässt sich auch an der entgegengesetzten, gaskanalzugewandten Seite und insbesondere im Übergangsbereich das Spannungsniveau absenken, kann also den vorstehend geschilderten negativen Effekten entgegengewirkt werden. Die Entkopplung zwischen Aerodynamik und Strukturmechanik kommt dabei auch darin zum Ausdruck, dass die Konturierung mit einer veränderli chen Plattformdicke einhergeht. Vereinfacht ' gesprochen wird die gaskanalabge wandte Konturierung ohne komplementäre Konturierung der gaskanalzugewandten Seite umgesetzt, sodass die gaskanalzugewandte Seite der Plattform auf die aerodynamischen Erfordernisse optimiert werden kann. Bevorzugte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen und der ge samten Beschreibung, wobei bei der Darstellung der Merkmale nicht immer im Einzelnen zwischen Vorrichtungs-, Verfahrens- bzw. Verwendungsaspekten unterschie den wird; jedenfalls implizit ist die Offenbarung hinsichtlich sämtlicher Anspruchs- kategorien zu lesen. Sie betrifft also insbesondere stets sowohl die Leitschaufelan ordnung als auch ein Turbinenmodul mit einer solchen bzw. entsprechende Verwen dungen.

Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung beziehen sich die Angaben „axial“, „radi- al“ bzw. „umlaufend“, sowie die zugehörigen Richtungen (Axialrichtung, Radialrichtung und Umlaufrichtung), auf die Längsachse de Strömungsmaschine, die bspw. mit einer Drehachse von deren Laufschaufelkränzen zusammen fallt. „Vorne“ und „hinten“ beziehen sich auf die Strömungsrichtung im Gaskanal, vorne meint also stromaufwärtig und hinten stromabwärtig. „Ein“ und „eine“ sind im Rahmen dieser Offenbarung ohne ausdrücklich gegenteilige Angabe als unbestimmte Artikel und damit immer auch als „mindestens ein“ bzw. „mindestens eine“ zu lesen, es können also bspw. an der Plattform auch mehrere Leitschaufelblätter angeordnet sein (siehe unten im Detail). In dem konturierten Bereich gibt es umlaufend aufeinanderfolgend mehrere Erhebungen und Vertiefungen, also bspw. mindestens zwei Erhebungen und mindestens zwei Vertiefungen. Die Konturierung ist dabei über die veränderliche Plattformdicke eingestellt, die entgegengesetzte gaskanalzugewandte Seite ist also jedenfalls nicht komplementär konturiert. Dabei hat die Plattformdicke einen „kontinuierlichen Ver- lauf ‘, sie ändert sich also nicht in einem Sprung (Stufenftinktion), sondern in ma thematischer Hinsicht mit einem stetigen, insbesondere stetig differenzierbaren Ver lauf. Quantitativ kann dies bspw. bedeuten, dass es zwischen zwei in Umlaufrichtung nächstbenachbarten Maxima der Plattformdicke allenfalls einen Abschnitt mit kon stanter Plattformdicke gibt, der sich höchstens über den 0,3-, 0,2- bzw. 0,1 -fachen Umlaufabstand zwischen den nächstbenachbarten Maxima erstreckt (was bevorzugt für sämthche jeweils nächstbenachbarten Maxima gilt). Besonders bevorzugt gibt es gar keinen solchen Bereich mit konstanter Plattformdicke, ändert sich die Plattform dicke zwischen den Maxima also fortlaufend.

Mit der erfindungsgemäßen Konturierung kann sowohl die Innen- als auch die Au- ßenplattform optimiert werden. Erstere begrenzt den Gaskanal nach radial innen, und ihre gaskanalabgewandte Seite weist entsprechend ebenfalls nach radial innen. Die Außenplattform begrenzt den Gaskanal hingegen nach radial außen, und ihre gaskanalabgewandte Seite weist entsprechend ebenfalls nach radial außen. Bevorzugt weist die Eeitschaufelanordnung sowohl eine Innen- als auch eine Außenplattform an dem Leitschaufelblatt auf, besonders bevorzugt sind dann auch beide Plattformen in erfindungsgemäßer Weise konturiert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform macht eine in dem konturierten Bereich an den Erhebungen und Vertiefungen jeweils radial genommene Amplitude mindes- tens 25 %, bevorzugt mindestens 50 % einer mittleren Plattformdicke aus. Mögliche Obergrenzen der Amplitude, die im Allgemeinen auch unabhängig von einer Untergrenze offenbart sein sollen, bevorzugt jedoch in Verbindung damit Anwendung finden, liegen bei in der Reihenfolge der Nennung zunehmend bevorzugt höchstens 200 %, 150 % bzw. 100 % der mittleren Plattformdicke. Letztere ergibt sich als in der Umlaufrichtung über den Bereich gebildeter Mittelwert der Plattformdicken. Die mittlere Plattformdicke kann insbesondere in einer achssenkrechten Schnittebene ermittelt werden, wobei die Amplitude dann in derselben Schnittebene betrachtet wird. Die Amplitude kann sich z. B. als Auslenkung von einer als Mittelwert gebil deten Kurve ergeben, also bspw. einer um den Verlauf der gaskanalzugewandten Seite bereinigten Kreisform. '

In bevorzugter Ausgestaltung ändert sich die Amplitude der Erhebungen und Vertie fungen in der Umlaufrichtung über den konturierten Bereich hinweg; Es können also bspw. eine Erhebung und eine Vertiefung, die umlaufend aufeinander folgen, eine unterschiedliche Amplitude haben, und es können ferner insbesondere zwei aufeinanderfolgende Erhebungen und/oder zwei aufeinanderfolgende Vertiefungen unter- schiedliche Amplituden haben. Die Veränderung der Amplituden kann wiederum insbesondere in einer achssenkrechten Schnittebene betrachtet werden. Die veränderliche Amplitude kann bspw. Ausdruck der strukturmechanischen Optimierung sein, mit welcher auf der gaskanalzugewandten Seite ein akzeptables Spannungsniveau erreicht wird. Ferner kann sich eine Aufdickung bzw. Verstärkung damit bspw. auch nur auf die tatsächlich erforderlichen Bereiche begrenzen lassen; kann also umgekehrt funktional nicht erforderlichen, übermäßigen Plattformdicken und damit entsprechend hohen Gewichten vorgebeugt werden (relevant für bspw. den Kerosinver- brauch eines Flugtriebwerks).

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ändert sich die Amplitude, bezogen auf eine über sämtliche Erhebungen und Vertiefungen des konturierten Bereichs gebilde te mittlere Amplitude, um den Betrag nach mindestens 15 %, weiter bevorzugt mindestens 25 % bzw. 30 %. Mögliche Obergrenzen, die wiederum auch unabhängig von einer Unt.ergrenze offenbart sein sollen, bevorzugt jedoch in Kombination damit Anwendung finden, können bspw. bei einer Änderung um dem Betrag nach höchs tens 100 %, 75 % bzw. 50 % der mittleren Amplitude liegen (in der Reihenfolge der Nennung zunehmend bevorzugt). Die Betrachtung erfolgt wiederum bevorzugt in einer achssenkrechten Schnittebene. Eine entsprechende geänderte Amplitude ergibt sich dann für zumindest eine der Erhebungen und/oder Vertiefungen, bevorzugt für mehrere Erhebungen und/oder Vertiefungen. Die Prozentangabe betrifft dabei den Betrag, die Amplitude kann also um einen entsprechenden Prozentwert kleiner oder größer als die mittlere Amplitude sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform hat die Vorderkante und/oder hat die Hinterkante des Leitschaufelblatts in radialer Richtung einen Überlapp mit dem konturierten Bereich. Entsprechend soll eine radiale Projektion der Vorder- und/oder Hinterkante auf die gaskanalabgewandte Seite des Leitschaufelblatts in dem kontu rierten Bereich liegen. In anderen Worten liegt die Konturierung bezogen auf die axiale Position also vorzugsweise im Bereich der Hinter- und/oder Vorderkante des Leitschaufelblatts; ein entsprechend großer Bereich kann bspw. Hinter- und Vorder kante zugleich abdecken.

Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform ist die gaskanalzugewandte Seite der Plattform zumindest bereichsweise glatt ausgebildet. Sie kann insbesondere in eipem Bereich glatt ausgebildet sein, der dem konturierten Bereich radial entgegengesetzt liegt. Alternativ kann, wie eingangs dargelegt, auch die gaskanalzugewandte Seite konturiert sein, aber eben nicht komplementär zur gaskanalabgewandten Seite. Die nicht komplementäre bzw. glatte Ausgestaltung kann Ausdruck der aerodynamischen Optimierung sein (die erfindungsgemäße strukturmechanische Konturierung beein trächtigt die Aerodynamik jedenfalls nicht).

Die Leitschaufelanordnung, die auch als Leitschaufelcluster bezeichnet werden kann, kann eine oder mehrere Schaufeln umfassen. .

Die ein oder mehreren Schaufelblätter der Leitschaufelanordnung sind vorzugsweise mit der Plattform, insbesondere mit der Innen- und/oder Außenplattform, der Leit schaufelanordnung gemeinsam einstückig, integral und/oder monolithisch ausgebildet, beispielsweise als ein Stück gegossen oder als ein Stück generativ gefertigt.

In bevorzugter Ausgestaltung handelt es sich bei der Leitschaufelanordnung um ein Mehrfach- Segment, sind an der Plattform nämlich n Leitschaüfelblätter angeordnet (mit n > 2, wobei n eine natürliche Zahl ist). Bevorzugt können an der Plattform bspw. mindestens drei oder vier Leitschaufelblätter angeordnet sein, mögliche Ober- grenzen können (davon unabhängig) bspw. bei höchstens 20, 15 bzw. 10 Leitschau felblättern liegen.

In bevorzugter Ausgestaltung weicht eine Wellenlänge, mit welcher die Erhebungen und Vertiefungen in dem konturierten Bereich umlaufend aufeinanderfolgen, um dem Betrag nach nicht mehr als 20 % von einem Umlaufabstand zwischen nächstbe nachbarten Leitschaufeln ab. Im Allgemeinen können die Umlaufabstände auch vari- ieren, wobei sich die Wellenlänge dann auf einen über das Segment als Mittelwert gebildeten Umlaufabstand bezieht. Bevorzugt sind die Leitschaufelblätter jedoch äquidistant angeordnet. Im Einzelnen wird der Umlaufabstand zwischen den Schau felblättern an deren Vorderkanten genommen, und zwar radial auf Höhe des Über- gangsbereichs zur Plattform. Die Abweichung der Wellenlänge vom Umlaufabstand kann auch noch kleiner sein, bspw. dem Betrag nach höchstens 10 % davon ausmachen, die Wellenlänge und der Umlaufabstand können auch gleich groß sein (0 %).

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weicht die gesamte Zahl ZE der Erhe- bungen, die in dem konturierten Bereich umlaufend aufeinander folgen, um höchs tens ±1 von der Zahl n der Leitschaufelblätter ab und/oder weicht die gesamte Zähl Zv der Vertiefungen, die in dem konturierten Bereich umlaufend aufeinander folgen, um höchstens ±1 von der Zahl n der Leitschaufelblätter ab. Es gilt also in anderen Worten n-1 < ZE < n+1 und/oder n-1 < Zv < n+1. Die Zahl der Erhebungen und Ver- tiefungen entspricht also im Wesentlichen der Zahl n der Leitschaufelblätter, wofür die Erfinder gute strukturmechanische Eigenschaften beobachtet haben (Absenkung des Spannungsniveaus).

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform liegt der konturierte Bereich in einer radial offenen Tasche der Plattform. Im Falle der Innenplattform ist diese Tasche nach radial innen offen, bei der Außenplattform nach radial außen. In der Umlauf richtung wird die Tasche bevorzugt von Seitenstegen eingefasst, die bspw. der me chanischen Stabilisierung bzw. dem Anschluss zum Nachbarsegment dienen können, also der mechanischen Anbindung an die umlaufend benachbarte Plattform. Ein sol- eher Seitensteg kann sich in Umlaufrichtung bspw. über mindestens 3 mm bzw. 5 mm erstrecken, mit möglichen Obergrenzen bei bspw. höchstens 15 mm bzw. 10 mm. Im Bereich der Seitenstege kann die Plattformdicke generell erhöht sein, sie kann bspw. bei mindestens dem 2-, 3-, 4- bzw. 5-fachen der mittleren Plattformdicke in dem konturierten Bereich liegen (mit möglichen Obergrenzen bei z. B. höchstens dem 30-, 20- bzw. 15-fachen). Alternativ oder bevorzugt zusätzlich kann die radial offene Tasche auch axial von einem Steg eingefasst werden. Sie kann nach axial vorne oder nach axial hinten mit jeweils einem Steg eingefasst werden, bevorzugt beides. Ein solcher Steg kann bspw. eine Dicht- und/oder eine Montagefunktion erfüllen, er kann sich in Axialrichtung bspw. über mindestens 3 mm bzw. 5 mm erstrecken, mit möglichen Obergrenzen bei bspw. höchstens 15 mm bzw. 10 mm. Die Plattformdicke kann im Bereich des Stegs bspw. bei mindestens dem 2-, 3-, 4- bzw. 5-fachen der mittleren Plattformdicke in dem kontürierten Bereich hegen (mit möglichen Obergrenzen bei z. B. höchstens dem 30-, 20- bzw. 15-fachen).

Insgesamt kann die gaskanalabgewandte Seite der Plattform auch mit mehreren axial aufeinanderfolgenden Taschen vorgesehen sein, wobei zumindest eine davon mit der erfindungsgemäßen Konturierung vorgesehen ist. Im Falle einer fnnenplattform kann bspw. ein in Umlaufrichtung verlaufender Mittelsteg, der in etwa axial mittig auf Höhe der Leitschaufelblätter hegt, eine axial vordere und eine axiale hintere Tasche bilden. Im Falle einer Außenplattform kann es bspw. auch mehrere axial aufeinanderfolgende Taschen geben, die axial von Dicht- bzw. Montagestegen eingefasst werden können. Ein Montagesteg kann z. B. sogenannte Vanehaken tragen bzw. bilden (zur Aufhängung der Leitschaufelanordnung am Gehäuse). An der gaskanalab- gewandten Seite der Außenplattform kann es axial auf Höhe der Hinterkanten aber auch einen Bereich geben, der weder nach axial hinten noch seitlich (umlaufend) von Stegen eingefasst wird. Alternativ oder zusätzlich kann es an der gaskanalabgewand ten Seite der Außenplattform auch axial auf Höhe der Vorderkanten einen Bereich geben, der nicht nach axial vorne und/oder nicht seitlich (umlaufend) mit Stegen ein- , gefasst ist.

Auch unabhängig von diesen Details kann sich der konturierte Bereich umlaufend bspw. über mindestens 50 %, 60 % bzw. 70 % der Umlaufweite der Plattform erstrecken. Er kann auch über die gesamte Umlaufweite reichen (100 %), es können aber auch Obergrenzen bei bspw. höchstens 90 % bzw. 80 % der Umlaufweite liegen. Axial kann sich der konturierte Bereich bspw. über mindestens 20 %, 30 %, 40 % bzw. 50 % der axialen Plattform länge erstrecken. Er kann wiederum über die gesam te axiale Länge reichen (100 %), es können aber auch Obergrenzen bei bspw. höchstens 90 % bzw. 80 % liegen. Die Erfindung betrifft auch ein Turbinenmodul mit einer vorliegend offenbarten Leitschaufelanordnung, insbesondere mit einem aus mehreren Leitschaufelanord- nungen aufgebauten Leitschaufelkranz. Ferner betrifft die Erfindung eine Strö mungsmaschine mit einer vorliegend offenbarten Leitschaufelanordnung bzw. einem entsprechenden Leitschaufelkranz, insbesondere mit einem eben erwähnten Turbi- nenmodul. Bei der Strömungsmaschine kann es sich bevorzugt um ein Flugtriebwerk handeln, bspw. ein Mantelstromtriebwerk.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei die einzelnen Merkmale im Rahmen der nebengeordneten Ansprüche auch in anderer Kombination erfindungswesentlich sein können und auch weiterhin nicht im Einzelnen zwischen den unterschiedlichen Anspruchskategorien unterschieden wird.

Im Einzelnen zeigt Figur 1 eine Strömungsmaschine in einem Axialschnitt, konkret ein Man telstromtriebwerk; · Figur 2 einen Teil einer erfindungsgemäßen Leitschaufelanordnung in einer schematischen Axialansicht; Figur 3 eine Detailansicht zu Figur 2; Figur 4a in einer schematischen Radialansicht den Aufbau einer Innenplattform, der Übersichtlichkeit halber ohne Konturierung; Figur 4b in einer schematischen Radialansicht den Aufbau einer Außenplattform, der Übersichtlichkeit halber ohne Konturierung; Figur 4c in einer schematischen Radialansicht den Aufbau einer alternativen Au ßenplattform, der Übersichtlichkeit halber ohne Konturierung.

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

5 Fig. 1 zeigt eine Strömungsmaschine 1, konkret ein Mantelstromtriebwerk, in einem Axialschnitt. Die Strömungsmaschine 1 gliedert sich funktional in Verdichter la, Brennkammer lb und Turbine lc. Sowohl der Verdichter la als auch die Turbine lc sind jeweils aus mehreren Stufen aufgebaut, jede Stufe setzt sich aus einem Leit- und einem darauffolgenden Laufschaufelkranz zusammen. Die Laufschaufelkränze rotie- 10 ren im Betrieb um die Längsachse 2 der Strömungsmaschine 1. Im Verdichter la wird die angesaugte Luft komprimiert, und dann in der nachgelagerten Brennkammer lb mit hinzugemischtem Kerosin verbrannt. Das Heißgas durchströmt den Heißgaskanal 3 und treibt dabei die Laufschaufelkränze an, die um die Längsachse 2 rotieren. 15 Figur 2 zeigt einen Teil einer erfindungsgemäßen Leitschaufelanordnung 20, und zwar eine Plattform 21 mit mehreren Leitschaufelblättem 22, nämlich den Leitschaufelblättern 22.1-22.n (vorliegend ist n = 6). Die Lejtschaufelanordriung 20 wird als Segment mit weiteren baugleichen Leitschaufelanordnungen (nicht dargestellt) zusammengesetzt, die dann in einer Umlauffichtung 23 aufeinander folgend gemein- 20 sam einen Leitschaufelkranz bilden. Die Leitschaufeln 22 sind im Falle der Turbine lc dann im Heißgaskanal 3 arigeordnet und werden im Betrieb von dem Verbren- nungs- bzw. Heißgas umströmt.

Die Leitschaufeln 22 sind an einer gaskanalzugewandten Seite 21.1 der Plattform 21 25 angeordnet, die radial entgegengesetzte, gaskanalabgewandte Seite 21.2 ist kontu- riert. Sie ist mit Erhebungen 25 und Vertiefungen 26 geformt, diese folgen in der Umlauffichtung 23 wellenförmig aufeinander. Wie in der Beschreibungseinleitung im Einzelnen dargelegt, kann mit dieser Konturierung an der gaskanalabgewandten Seite 21.2 der Plattform 21 das mechanische Spannungsniveau an der entgegenge- setzten Seite, konkret am Übergang zwischen der Plattform 21 und den Leitschaufel blättern 22 abgesenkt werden.

Wie aus Figur 2 und insbesondere der Detailansicht gemäß Figur 3 ersichtlich, ist die gaskanälzugewandte Seite 21.1 der Plattform 21 nicht komplementär konturiert (vorliegend ist sie glatt ausgebildet). Dementsprechend nimmt in einem konturierten Bereich 30 der Plattform 21 eine Plattformdicke 31 in der Umlaufrichtung 23 wie derholt zu und ab. Vorliegend wird die Plattformdicke 31 im Bereich der Erhebun gen 25 größer und bei den Vertiefungen 26 kleiner.

Bezogen auf eine über den Bereich 30 als Mittelwert gebildete mittlere Plattformdi cke 35 liegt eine Amplitude 36 der Erhebungen und Vertiefungen zwischen ca. 50 % und 100 %. Die Amplitude 36 ändert sich dabei auch über den konturierten Bereich 30 hinweg, vorliegend nimmt sie in der Umlaufrichtung 23 ab. Bezogen auf eine über die Erhebungen 25 und Vertiefungen 26 des konturierten Bereichs 30 gebildete mittlere Amplitude ergibt sich eine Variation zwischen 30 % und 50 %. In der Um- lauffichtung 23 folgen die Erhebungen 25 und Vertiefungen 26 mit einer Wellenlän ge 38 aufeinander, die in etwa einem Umlaufabstand 39 zwischen den Leitschaufel- blättem 22 entspricht. Die Zahl der Erhebungen 25 entspricht in etwa (±1) der Zahl der Leitschaufelblätter 22, gleiches gilt für die Zahl der Vertiefungen 26.

Figur 4a zeigt eine Plattform 21 in einer Radialansicht, konkret eine Innenplattform 4L Die Blickrichtung ist radial von innen nach außen, die an der entgegenge setzten (hinter der Zeichenebene) angeordneten Leitschaufelblätter 22 sind zur Ori- entierung strichliert dargestellt. Zu erkennen sind ihre Vorderkanten 22a, sowie ihre Hinterkanten 22b (der Übersichtlichkeit halber nur für ein Leitschaufelblatt 22 gezeigt). An der Innenplattform 41 sind zwei konturierte Bereiche 30.1, 30.2 gemäß der vorstehenden Beschreibung ausgebildet, also mit Erhebungen und Vertiefungen ge formt (in Figur 4a der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt). Die Bereiche 30.1, 30.2 sind in sogenannten Taschen 44.1 , 44.2 der Plattform 21 ausgebildet, diese wer den in Umlaufrichtung 23 von Seitenstegen 45 eingefasst (vergleiche auch Figur 2 zur Illustration). Axial werden die Taschen 44.1, 44.2 von Dichtstegen 46 eingefasst, ferner gibt es axial dazwischen einen Mittelsteg 47.

Figur 4b zeigt ebenfalls eine Plattform 21, nämlich eine Außenplattform 51. Diese wäre bezogen auf die Darstellung gemäß Figur 2 radial entgegengesetzt angeordnet, ist dort jedoch Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Auch die Außenplattform 51 ist mit konturierten Bereichen 30.1, 30.2 gefasst (in Figur 4b ist die Konturierung nicht gezeigt), in welche die Radialprojektionen der Vorderkanten 22a und Hinterkanten 22b der Leitschaufelblätter 22 fallen. Dabei handelt es sich bei dem konturierten Bereich 30.1 wiederum um eine radial offene Tasche 54.1 (vorliegend nach radial apßen offen). Diese wird in der Umlaufrichtung 23 von den Seitenstegen 45 eingefasst, axial wird sie von dem Dichtsteg 46 und einem Montagesteg 57 mit Leitschaufelhaken begrenzt. Zwischen den Montagestegen 57 ist eine weitere Tasche 54.2 ausgebildet, die ebenfalls als konturierter Bereich ausgefuhrt werden kann, was aber nicht zwingend ist.

Figur 4c zeigt ebenfalls eine Außenplattform 51 , wobei im Unterschied zu Figur 4b der konturierte Bereich 30.1 nicht in einer nach axial vorne und seitlich von Seiten stegen 45 begrenzten Tasche 54.1 liegt.

BEZUGSZEICHENLISTE

Strömungsmaschine 1

Verdichter 1a

Brennkammer lb Turbine lc

Längsachse 2

Heißgaskanal 3

Leitschaufelanördnung 20

Plattform 21 Gaskanalzugewandte Seite 21.1

Gaskanalabgewandte Seite 21.2

Leitschaufelblätter 22

Vorderkante 22a

Hinterkante 22b Leitschaufelblätter 22.1-22.n

Umlauffichtung 23

Erhebungen 25

Vertiefungen 26 konturierter Bereich 30 konturierte Bereiche 30.1, 30.2

Plattformdicke 31

Mittlere Plattformdicke 35

Amplitude 36

Wellenlänge 38 Umlaufabstand 39

Innenplattform 41

Taschen 44.1, 44.2

Seitensteg 45

Dichtsteg 46 Mittelsteg 47

Außenplattform 51 Taschen 54.1,54.2

Montagesteg 57