BESCHREIBUNG Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laufschaufel 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 Brennkam mer mit hinzugemischtem Kerosin verbrannt. Das entstehende Heißgas, eine Mi schung aus Verbrennungsgas und Luft, durchströmt die nachgelagerte Turbine und wird dabei expandiert. Die Turbine ist in der Regel aus mehreren Stufen mit jeweils einem Stator (Leitschaufelkranz) und einem Rotor (Laufschaufelkranz) aufgebaut, die Rotoren werden von dem Heißgas angetrieben. In jeder Stufe wird dem Heißgas dabei anteilig innere Energie entzogen, die in eine Bewegung des jeweiligen Lauf schaufelkranzes und damit der Welle umgesetzt wird. Der vorliegende Gegenstand betrifft ein Laufschaufel zum Anordnen im Gaskanal der Strömungsmaschine. Die Laufschaufel kann im Allgemeinen auch im Verdichterbereich Anwendung finden, also im Verdichtergaskanal angeordnet werden; be vorzugt ist eine Anwendung im Turbinenbereich, wird sie also im Heißgaskanal plat ziert.

Darstellung der Erfindung Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine besonders vorteilhafte Laufschaufel anzugeben.

Dies wird erfmdungsgemäß mit der Laufschaufel gemäß Anspruch 1 gelöst. Deren Laufschaufelblatt hat radial innen eine Sehnenlänge Si und radial außen eine Sehnen-

BESTATIGUNGSKOPIE länge Sa, sowie radial dazwischen, auf einer Radialposition r _x eine Sehnenlänge Sx. Dabei nimmt die Sehnenlänge einerseits nach radial außen ab (Si < S _x ), hat sie jedoch andererseits nicht über die gesamte Laufschaufelblatthöhe einen solchen Verlauf.

Von der Radialposition r _x nach radial innen bleibt die Sehnenlänge nämlich entweder konstant, oder sie nimmt sogar ab (Si < S _x ). Zusammengefasst ergibt sich damit von radial innen nach radial außen in einem radial inneren Abschnitt zunächst eine kon stante oder leicht zunehmende Sehnenlänge und nimmt die Sehnenlänge dann in ei nem radial äußeren Abschnitt ab.

Die kleinere Sehnenlänge Sa radial außen kann bspw. dahingehend von Vorteil sein, dass sich damit die Randlast verringern lässt, also vereinfacht gesprochen die Masse, die infolge der Rotation nach außen zieht. Damit können in dem radial äußeren Ab schnitt fliehkraftbedingte Spannungen verringert werden, was die Robustheit bzw. Impact-Toleranz des Schaufelblatts erhöhen kann. Da das Schaufelblattmaterial we niger verspannt ist, führt erst ein Impact höherer Energie zu einer kritischen Materi- alschädigung. Die Erfinder haben jedoch andererseits auch festgestellt, dass die Häu figkeit von Einschlägen und die Impact-Belastung, die sich aus der Geschwindigkeit und Masse ergibt, radial nicht gleich verteilt sind. Die Belastung ist nämlich radial innen geringer, es ist dort also umgekehrt ein höheres Spannungsniveau akzeptabel (weil es innen weniger Teilcheneinschläge mit zudem geringerer Geschwindigkeit als außen gibt).

Dies wird mit der hauptanspruchsgemäß in dem radial inneren Abschnitt konstanten oder sogar nach innen abnehmenden Sehnenlänge genutzt. Damit lassen sich in der Gesamtschau trotz einer erhöhten Impact-Toleranz des Schaufelblatts besonders gro ße axiale Längen vermeiden. Dies kann bspw. das Gewicht und den Platzbedarf be- treffend von Vorteil sein, es kann bspw. auch das entsprechende Turbinenmodul axi al kompakter gebaut werden. Zusammengefasst geht die erhöhte Robustheit damit nicht auf Kosten der Effizienz, jedenfalls nicht wesentlich.

Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Ansprüchen und der gesamten Offenbarung, wobei in der Darstellung der Merkmale nicht immer im Ein- zelnen zwischen Vorrichtungs- und Verfahrens- bzw. Verwendungsaspekten unter- schieden wird; jedenfalls implizit ist die Offenbarung hinsichtlich sämtlicher An spruchskategorien zu lesen. Werden bspw. die Vorteile der Laufschaufel in einer bestimmten Anwendung beschrieben, ist dies als Offenbarung sowohl der entspre chend ausgelegten Laufschaufel als auch einer solchen Verwendung zu lesen. Die Angaben„axial“,„radial“ und„umlaufend“, sowie die zugehörigen Richtungen (Axialrichtung etc.) beziehen sich auf die Drehachse, um welche die Laufschaufel im Betrieb rotiert. Diese fällt typischerweise mit einer Längsachse des Triebwerks bzw. Triebwerkmoduls zusammen. Wie nachstehend im Einzelnen dargelegt, findet die Laufschaufel bevorzugt in einem schnelllaufenden Turbinenmodul Anwendung, wo die designtechnisch erhöhte Impact-Toleranz z. B. den Einsatz hochtemperaturfester und damit aber vielfach vergleichsweise spröder Materialien ermöglichen kann.

Die Sehnenlänge wird jeweils in einem Tangentialschnitt durch das Schaufelblatt betrachtet, also tangential auf der entsprechenden radialen Höhe (z. B. radial innen oder außen bzw. dazwischen). Im Einzelnen wird die Länge dann entlang einer in dem Schnitt druckseitig an das Profil gelegten Verbindungstangente genommen, die das Schaufelblatt nicht schneidet und zwei Berührungspunkte mit dem Schaufelblatt hat (im Bereich der Vorder- und im Bereich der Hinterkante). Die Sehnenlänge ergibt sich dann entlang dieser Verbindungstangenten als Abstand zwischen einer vorderen und einer hinteren Tangente, wobei die vordere und die hintere Tangente jeweils senkrecht zur Verbindungstangente liegen und das Schaufelblatt vorne (vor dere Tangente) und hinten (hintere Tangente) berühren (und nicht schneiden).

Die Sehnenlänge Si radial innen wird in einem Tangentialschnitt unmittelbar oberhalb des Schaufelfußes bzw. Innendeckbands genommen, und die äußere Sehnenlän ge Sa unmittelbar unterhalb des Außendeckbands. Bezogen auf eine von radial innen nach radial außen genommene Laufschaufelblatthöhe wird die Sehnenlänge Si radial innen bei 0 % und die Sehnenlänge Sa radial außen bei 100 % der Laufschaufelblatt höhe genommen, wobei insbesondere ein sog.„Fillet“, d.h. ein Materialübergang vom Schaufelblatt zum jeweiligen Deckband in Form eines Ausrundungsradius, un berücksichtigt bleibt. D.h. die Sehnenlängen Sa und Si werden insbesondere entweder ohne Fillet„genommen“ und entsprechen dabei der jeweiligen extrapolierten Seh- nenlänge, die von unmittelbar unterhalb bzw. unmittelbar oberhalb des jeweiligen Fillets linear auf 0% bzw. auf 100% der Laufschaufelblatthöhe extrapoliert ist. Alter nativ können die Sehnenlängen Sa und Si direkt radial unterhalb angrenzend bzw. oberhalb angrenzend an das Fillet genommen werden. In der vorliegenden Offenba- rung können die Sehnenlängen Sa und Si jeweils eine Sehnenlänge umfassen, die auf die eine oder die andere dieser beiden Arten bestimmt wird.

Die Radialposition r _x mit der Sehnenlänge S _x liegt in bevorzugter Ausgestaltung bei mindestens 20 % und höchstens 50 % der von radial innen nach außen genommenen Laufschaufelblatthöhe. Mit dieser Positionierung kann eine besonders gute Anpas- sung an die von den Erfindern beobachtete radiale Verteilung der Impact-Belastung möglich sein.

Der radiale Bereich eines radial inneren und/oder äußeren Fillets kann in einigen Ausführungsformen im Bereich von 2% bis 5%, im Bereich von 2,5% bis 4% oder im Bereich von 3% bis 3,5% liegen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform entspricht die Sehnenlänge Si radial in nen mindestens dem 0,9-Fachen der Sehnenlänge S _x auf der Radialposition r _x dazwi schen (Si > 0,9 S _x ). Vereinfacht gesprochen soll die Sehnenlänge nach radial innen also allenfalls leicht abnehmen (im Vergleich zu der Abnahme nach radial außen).

In bevorzugter Ausgestaltung entspricht die Sehnenlänge Sa radial außen mindestens dem 0,7-Fachen der Sehnenlänge S _x auf der Radialposition r _x . Die Sehnenlänge S _a radial außen liegt also bevorzugt in einem Intervall von 0,7 S _x bis 0,9 S _x

(0,7 Sx < Sa < 0,9 S _x ).

Die folgenden Ausführungsformen betreffen den radialen Verlauf der Sehnenlänge, es wird also die Sehnenlänge als Funktion des Radius betrachtet, S(r). Ausgangs- punkt ist hierbei jeweils die Radialposition r _x dazwischen, von dort wird zum einen der Verlauf nach radial außen betrachtet, also von S _x zu Sa. Zum anderen wird von dort der Verlauf nach radial innen betrachtet, also von S _x zu Si. Bevorzugt ist jeweils eine monotone Abnahme, gibt es also von Sx zu S _a (radial äußerer Abschnitt) und/oder von Sx zu Si (radial innerer Abschnitt) jeweils keine Werte die größer als Sx sind. In anderen Worten bleibt die Sehnenlänge S von der Radialpo sition r _x mit Sx nach radial außen und/oder nach radial innen allenfalls abschnittswei- se konstant oder nimmt sie ab, nimmt sie jedoch nicht zu. Sx entspricht somit der maximalen Sehnenlänge des Laufschaufelblatts.

Bevorzugt nimmt die Sehnenlänge in dem radial äußeren Abschnitt von Sx zu Sa streng monoton ab und/oder nimmt sie in dem radial inneren Abschnitt von Sx zu Si streng monoton ab. Die Sehnenlänge bleibt also in anderen Worten nicht über mehre- re Radialpositionen hinweg konstant.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steigung hierbei konstant, nimmt die Sehnenlänge also nach radial außen (im radial äußeren Abschnitt) und/oder nach radial innen (im radial inneren Abschnitt) mit einem linearen Verlauf ab. Die Stei gungen in dem radial inneren und dem radial äußeren Abschnitt können sich dabei durchaus unterscheiden, bevorzugt ist sie im radial äußeren Abschnitt größer.

Gemäß einer alternativ bevorzugten Ausführungsform wird die Abnahme der Seh nenlänge nach radial außen (im radial äußeren Abschnitt) und/oder nach radial innen (im radial inneren Abschnitt) von der Radialposition r _x weg größer. Die Steigung dS/dr nimmt also von der Radialposition r _x weg nach außen bzw. nach innen zu. Be- trachtet man das Schaufelblatt insgesamt, kann ein solcher Verlauf auch mit einem linearen Verlauf kombiniert werden, kann die Sehnenlänge also bspw. in dem radial äußeren Abschnitt nach außen mit zunehmender Steigung abnehmen, in dem radial inneren Abschnitt jedoch eine konstante Steigung haben, oder umgekehrt (nach radi al außen konstant, nach innen zunehmend). Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Laufschaufelblatt zumindest abschnittsweise zur Saugseite hin geneigt. Diese Neigung ist dabei so eingestellt, dass das im Betrieb resultierende Moment der Fliehkraft größer als das der Gaskraft ist, letzteres also überkompensiert wird. Das auf das Laufschaufelblatt wirkende Flieh- kraft-Biegemoment ist damit größer als das Gaskraft-Biegemoment, vereinfacht ge- sprochen wird das Laufschaufelblatt im Betrieb fliehkraftgetrieben zu der Druckseite hin gebogen. Dies erhöht die Belastung saugseitig, auf der Druckseite und an Ein- und Austrittskante nimmt sie hingegen ab. Durch die gezielte Vorspannung des Laufschaufelblatts lässt sich im Betrieb die relative Spannung druckseitig und wegen der Profilwölbung auch an der Vorderkante verringern, was die Impact-Toleranz erhöht, also die Widerstandsfähigkeit gegen Fremdpartikeleinschlag. Aufgrund der Entlastung an der Vorderkante, weil das Laufschaufelblattmaterial dort im Betrieb weniger verspannt ist (die relative Spannung kann bspw. um bis zu 20 % reduziert sein), führt erst ein Impact höherer Energie zu einer kritischen Materialschädigung. Bevorzugt kann eine radial variable Neigung des Laufschaufelblatts sein. Dieses kann bspw. zwischen 20 % und 60 % der Laufschaufelblatthöhe (von radial innen nach außen genommen) stärker geneigt sein als radial innerhalb davon (zwischen 0 % und 20 %) und/oder als radial außerhalb davon (zwischen 60 % und 100 %). Bevorzugt kann ein Verlauf der Neigung derart sein, dass diese von radial innen nach radial außen zunächst zunimmt, dann zwischen 20 % und 60 % der Laufschaufel blatthöhe ein Maximum erreicht und anschließend nach radial außen wieder ab nimmt. Mit der radial variablen Neigung lassen sich hinsichtlich der Impact- Gefährdung kritische Bereiche gezielt entlasten.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Außendeckband der Laufschaufel mit nur einem einzigen Dichtfin ausgefuhrt. Dieser Dichtfin, auch als Dichtspitze bezeichnet, kann im Betrieb mit einer nach radial innen gewandten Dichtstruktur Zusammenwirken, die relativ zum Gehäuse ruht. Der Dichtfin kann in die Dichtstruk tur, bspw. eine Honigwabenstruktur, ein Stück weit einlaufen, was dann insgesamt eine gute Abdichtung in Axialrichtung ergeben kann. Im Hinblick auf die Dichtwir- kung kann die Beschränkung auf einen einzigen Dichtfin einen gewissen Nachteil bedeuten, die damit einhergehende Gewichtsreduktion kann jedoch aufgrund der verringerten Randlast von Vorteil sein, vgl. die vorstehenden Anmerkungen. Zur Illustration, wird das Gewicht des Außendeckbands bspw. auf höchstens 7 g pro Laufschaufel verringert, kann sich damit bspw. in allen Profil schnitten des Schaufel- profils eine statische Mittelspannung von höchstens 150 MPa einstellen lassen. Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform ist das Laufschaufelblatt aus einem hochtemperaturfesten Werkstoff vorgesehen.„Hochtemperaturfest“ kann bspw. eine Eignung für Temperaturen bis mindestens 700 °C oder sogar 800 °C meinen, wobei eine solche Hochtemperaturfestigkeit i.d.R. mit einer geringeren Duktilität einher- geht. Diese ergibt eine höhere Impact-Anfälligkeit, welcher mit der bzw. den vorlie gend beschriebenen Maßnahmen begegnet wird. Dabei sind auch Modifikationen der Mikrostruktur möglich, um die Duktilität des spröden Werkstoffs zu erhöhen.

Bei dem hochtemperaturfesten Werkstoff kann es sich insbesondere um Titanalumi- nid handeln, vorzugsweise einen intermetallischen TiAl-Werkstoff bzw. eine TiAl- Legierung. Hierunter werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung Werkstoffe verstanden, die als Hauptbestandteile Titan und Aluminium aufweisen, sowie inter metallische Phasen, z. B. Ti3Al, g-TiAl. Das Schaufelblatt bzw. die Schaufel kann insbesondere aus einer TNM-Legierung vorgesehen sein (Titan, Niob Molybdän, bspw. 43,5 at. % Al, 4 at. % Nb, 1 at. % Mo und 0, 1 at. % Bor, den Rest bilden Titan bzw. unvermeidbare Verunreinigungen).

Das Laufschaufelblatt, vorzugsweise die Laufschaufel insgesamt, kann bspw. durch Gießen, Schmieden und/oder generative Fertigung sowie Endkonturfräsen hergestellt werden (insbesondere aus dem hochtemperaturfesten Werkstoff). Zusätzlich zu dem Laufschaufelblatt und dem bereits erwähnten Außendeckband kann die Laufschaufel bspw. einen Laufschaufelfuß aufweisen, der in einer Rotorscheibe montiert werden kann. Die Laufschaufel kann auch mit einer weiteren oder mehreren Laufschaufeln zu einem integralen Mehrfachsegment zusammengefasst sein, ebenso kann sie Teil eines Blisk sein (Blade Integrated Disk).

Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform ist das Laufschaufelblatt zumindest an der Vorderkante mit einer Beschichtung versehen. Die Beschichtung kann lokal die Vor derkante und gegebenenfalls die Hinterkante bedecken, das Laufschaufelblatt kann aber auch vollständig beschichtet sein (Vollpanzerung).

In bevorzugter Ausgestaltung ist die Beschichtung als Mehrschichtsystem ausge- fuhrt, also aus mindestens zwei aufeinandergelegten Schichten aufgebaut. Vorteilhaft kann die Kombination einer spröden und einer duktilen Schicht sein, wobei bevor zugt das duktile Material innen und das spröde Material darauf angeordnet wird. Das spröde Material kann bei einem Einschlag zerspringen, was einen Teil der Impact- Energie verbraucht. Mit dem duktilen Material darunter, das vorzugsweise direkt auf das Laufschaufelblatt aufgebracht ist, kann einem Risswachstum in den Schaufelwerkstoff hinein vorgebeugt werden (die Risskeime liegen im spröden Material). In bevorzugter Ausgestaltung ist das spröde Material ein keramischer Werkstoff und/oder ist das duktile Material ein metallischer Werkstoff.

In bevorzugter Ausgestaltung ist die Laufschaufel für einen schnelllaufenden Rotor, insbesondere eines schnei Häufenden Turbinenmoduls ausgelegt. Als„schnelllau fend“ werden dabei Werte von An ² von mindestens 2000 m ² /s ² betrachtet, in der Reihenfolge der Nennung zunehmend bevorzugt mindestens 2500 m ² /s ² , 3000 m ² /s ² , 3500 m ² /s ² , 4000 m ² /s ² , 4500 m ² /s ² bzw. 5000 m ² /s ² (mögliche Obergrenzen können bspw. bei höchstens 9000 m ² /s ² , 7000 m ² /s ² bzw. 6000 m ² /s ² liegen). Bei einer kon- ventionellen, nicht für einen schnelllaufenden Betrieb ausgelegten Laufschaufel kann An ² bspw. rund 1800 m ² /s ² betragen. Generell ergibt sich An ² über die Ringraumfläche, insbesondere am Austritt, multipliziert mit der Drehzahl im ADP-Bereich im Quadrat. Der Aerodynamic Design Point (ADP) ergibt sich unter Cruise Bedingung auf Reiseflughöhe, er zeichnet sich durch ideale Anströmbedingungen und den bes- ten Wirkungsgrad und damit geringsten Verbrauch aus. Bezieht man sich alternativ auf die Umlaufgeschwindigkeit an der Schaufelspitze (radial außen), so kann diese bei einer konventionellen Laufschaufel bspw. bis höchstens 220 m/s reichen, bei ei ner schnelllaufenden Laufschaufel hingegen mehr als 300 m/s oder sogar 400 m/s betragen. Die Erfindung betrifft auch ein Turbinenmodul für ein Flugtriebwerk, insbesondere ein Geared-Turbo-Fan-Triebwerk, mit einer vorliegend offenbarten Laufschaufel. Dabei kann das Turbinenmodul insbesondere für einen„schnelllaufenden“ Betrieb der Laufschaufel ausgelegt sein, vgl. die Angaben im vorherigen Absatz. Aufgrund der Kopplung über das Getriebe kann das Turbinenmodul im Betrieb schneller als der Fan des Flugtriebwerks drehen (dies meint„schnelllaufend“). Es kann sich bei dem Turbinenmodul bspw. um ein Niederdruckturbinenmodul handeln.

Das Turbinenmodul kann bevorzugt so ausgelegt sein, dass das Außendeckband der Laufschaufel im Betrieb mit einem Kühlfluid gekühlt wird, das nicht durch die Lauf- schaufei selbst geführt wird. Das Kühlfluid, bspw. Kompressorluft, kann z. B. durch eine der Laufschaufel vorgelagerte Leitschaufel von radial innen nach radial außen geführt und so an das Außendeckband der Laufschaufel gebracht werden. Die mit der Außendeckbandkühlung einhergehende Temperaturverringerung kann bspw. dahin gehend von Vorteil sein, dass ein mögliches Deckbandkriechen bzw. Schaufelprofi 1- kriechen reduziert werden kann. Dies kann umgekehrt den Spielraum bei einer Modi fikation der Mikrostruktur des Schaufel Werkstoffs vergrößern, also trotz der hoch temperaturfesten Auslegung ein Material mit etwas erhöhter Duktilität erlauben. Ge nerell kann eine Kombination der vorliegend geschilderten Maßnahmen insofern von Vorteil sein, als sie in Summe eine kritische Impact-Energie über das praxisrelevante Anforderungsprofil heben können.

Die Erfindung betrifft auch die Verwendung einer vorliegend offenbarten Laufschau fel oder eines Turbinenmoduls, wobei die Laufschaufel mit einem An ² von mindes tens 2000 m ² /s ² rotiert, es wird auf die vorstehenden Angaben verwiesen.

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 erfmdungswesentlich sein können und auch weiterhin nicht im Einzelnen zwischen den unterschiedlichen Anspruchskategorien unterschieden wird.

Im Einzelnen zeigt

Figur 1 schematisch ein Mantelstromtriebwerk in einem Axialschnitt; Figur 2 schematisch eine Laufschaufel des Triebwerks gemäß Figur 1 in einer

Seitenansicht; Figur 3 die Laufschaufel gemäß Figur 2 in einer Axialansicht.

Figur 4 den Zusammenhang zwischen Sehnenlänge S und Radius r;

Figur 5 die Ermittlung der Sehnenlänge S an einem Querschnittsprofil.

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

Figur 1 zeigt eine Strömungsmaschine 1 in schematischer Ansicht, konkret ein Man- telstromtriebwerk. Die Strömungsmaschine 1 gliedert sich funktional in Verdichter l a, Brennkammer 1b und Turbine lc, letztere weist ein Flochdruckturbinenmodul lca und ein Niederdruckturbinenmodul leb auf. Dabei sind sowohl der Verdichter la als auch die Turbine lc jeweils aus mehreren Stufen aufgebaut, jede Stufe setzt sich aus einem Leit- und einem Laufschaufelkranz zusammen. Bezogen auf die Umströ- mung im Gaskanal 2 ist je Stufe der Laufschaufel- dem Leitschaufelkranz nachgela gert. Im Betrieb rotieren die Laufschaufeln um die Längsachse 3. Der Fan 4 ist über ein Getriebe 5 gekoppelt, die Laufschaufelkränze des Niederdruckturbinenmoduls leb rotieren im Betrieb schneller als der Fan 4.

Figur 2 zeigt eine Laufschaufel 20 in einer schematischen Seitenansicht, und zwar eine Laufschaufel 20 eines Laufschaufelkranzes der Turbine lc, konkret des Niederdruckturbinenmoduls leb. Die Laufschaufel weist einen vorliegend nicht weiter im Einzelnen relevanten Schaufelfuß 21 und radial außerhalb davon eine Innenplattform 22 auf. Von der Innenplattform 22 erstreckt sich das Schaufelblatt 23 nach radial außen. Am radial äußeren Ende des Schaufelblatts 23 ist ein Außendeckband 24 an- geordnet, das genau einen Dichtfin 24.1 aufweist. Dies ist hinsichtlich des Gewichts und damit der Randlast von Vorteil, vgl. die Beschreibungseinleitung im Einzelnen.

Das Schaufelblatt 23 weist bezogen auf die Umströmung im Heißgaskanal eine Vor derkante 23a, eine Hinterkante 23b, sowie zwei jeweils die Vorder- 23a und die Hin terkante 23b miteinander verbindende Seitenflächen 23c, d auf. Eine der Seitenflä- chen 23c, d bildet die Saugseite der Laufschaufel 20, die andere die Druckseite. An der Vorderkante 23a ist die Laufschaufel 20 zum Schutz vor Impact-Schäden mit einer Beschichtung 25 versehen, die aus einer metallischen Schicht und einer darauf angeordneten keramischen Schicht aufgebaut ist (die Schichten sind nicht im Einzel nen dargestellt). Aus der Darstellung gemäß Figur 2 ist ferner ersichtlich, dass die schematisch gezeigte Sehnenlänge S von einer Radialposition r _x weg nach radial außen abnimmt, was ebenfalls die Randlast verringert. Von der Radialposition r _x nach innen bleibt die Sehnenlänge S konstant oder nimmt sie sogar leicht ab, vgl. Figur 4.

Figur 3 zeigt das Laufschaufelblatt 23 schematisch in einer Axialansicht, welche die Neigung des Laufschaufelblatts 23 veranschaulicht. In der Darstellung links des Laufschaufelblatts 23 ist dessen Saugseite 41 , rechts davon die Druckseite 42. Das Laufschaufelblatt 23 ist zu der Saugseite 41 hin geneigt, und zwar speziell radial mittig, bezogen auf die Laufschaufelblatthöhe 45. Radial innen und radial außen ist die Neigung geringer, das Laufschaufelblatt 23 kann auch gänzlich ohne Neigung in die Nabe bzw. das Gehäuse laufen. Die Neigung zur Saugseite 41 ist dabei so einge stellt, dass das auf das Laufschaufelblatt 23 im Betrieb wirkende Fliehkraft- Biegemoment 46 größer ist als das Gaskraft-Biegemoment 47. Infolgedessen wird das Laufschaufelblatt 23 zu der Druckseite 42 hin gebogen, was die Belastung dort und damit die Impact-Anfälligkeit an der Vorderkante 23a verringert, vgl. auch die Beschreibungseinleitung.

Figur 4 illustriert den Zusammenhang zwischen der Sehnenlänge S und dem Radius r, angegeben in Prozent der radialen Laufschaufelblatthöhe. Radial innen hat das Schaufelblatt die Sehnenlänge Si, radial außen hat es die Sehnenlänge Sa. Auf einer Radialposition r _x dazwischen hat es die Sehnenlänge S _x (die vorliegend ein Maximum darstellt). Die Radialposition r _x liegt zwischen 20 % und 50 % der radialen Laufschaufelblatthöhe.

In dem radial äußeren Abschnitt 46, also von der Radialposition r _x nach radial außen, nimmt die Sehnenlänge S ab. Dies verringert die Randlast und erhöht damit die Impact-Toleranz in diesem Bereich. Radial außen liegt die Sehnenlänge Sa bei dem 0,7- bis 0,9-Fachen der Sehnenlänge S _x .

In dem radial inneren Abschnitt 47 nimmt die Sehnenlänge S nicht nach radial außen ab. Sie kann entweder konstant sein (nicht dargestellt) oder wie in Figur 4 gezeigt sogar nach außen leicht zunehmen, also von der Radialposition r weg nach innen abnehmen. Die Sehnenlänge Si radial innen liegt bei dem 0,9- bis 1 -Fachen der Seh nenlänge Sx. Die Erfinder haben festgestellt, dass sich in der Gesamtschau gleichwohl keine Einbußen bei der Robustheit ergeben, vgl. die Beschreibungseinleitung im Einzelnen. Andererseits erlaubt die Begrenzung der Sehnenlängen radial innen einen axial kompakteren Aufbau, was bspw. hinsichtlich Gewicht und Effizienz von Vorteil sein kann.

Figur 5 illustriert das Schaufelblatt 23 in einem Tangentialschnitt. Die Sehnenlän ge S wird entlang einer Verbindungstangente 50 genommen, die druckseitig an das Profil gelegt ist und an diesem einen axial vorderen Berührungspunkt 51.1 und einen axial hinteren Berührungspunkt 51.2 hat. Die Sehnenlänge S wird dann zwischen zwei weiteren Tangenten 52.1 , 52.2 genommen, die jeweils senkrecht zu der Verbin dungstangente 50 liegen, wobei die Tangente 52.1 einen Berührungspunkt 53.1 axial vorne und die Tangente 52.2 einen Berührungspunkt 53.2 axial hinten hat.

BEZUGSZEICHENLISTE

Strömungsmaschine 1

Verdichter la

Brennkammer l b Turbine l c

Hochdruckturbinenmodul l ca

Niederdruckturbinenmodul leb

Gaskanal 2

Längsachse 3 Fan 4

Getriebe 5

Laufschaufel 20

Schaufelfuß 21

Innenplattform 22 Schaufelblatt 23

Vorderkante 23a

Hinterkante 23b

Seitenflächen 23c, d

Außendeckband 24 Dichtfin 24.1

Beschichtung 25

Sehnenlänge 26

Profilfläche 27

Saugseite 41 Druckseite 42

Laufschaufelblatthöhe 45

Äußerer Abschnitt 46

Innerer Abschnitt 47

Fliehkraft-Biegemoment 48 Gaskraft-Biegemoment 49

Verbindungstangente 50 Vorderer Berührungspunkt 51.1 Hinterer Berührungspunkt 51.2 Weitere Tangenten 52.1.52.2 Berührungspunkte 53.1.53.2