https://wiki-de.moshellshocker.dns64.de/index.php?action=history&feed=atom&title=BeschaufelungBeschaufelung - Versionsgeschichte2026-06-23T05:41:26ZVersionsgeschichte dieser Seite in Wikipedia (Deutsch) – Lokale KopieMediaWiki 1.43.8https://wiki-de.moshellshocker.dns64.de/index.php?title=Beschaufelung&diff=244273&oldid=previmported>Alepla: /* Triebwerksstufe */2025-07-31T11:44:01Z<p><span class="autocomment">Triebwerksstufe</span></p>
<p><b>Neue Seite</b></p><div>[[Datei:Dreiecke.PNG|thumb|Dreiecke jeweils am Laufradeintritt dargestellt]]<br />
[[Datei:Turbinenschaufel.jpg|thumb|Turbinenschaufel einer [[Dampfturbine]]]]<br />
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Die '''Beschaufelung''' nennt man die Gesamtheit der Schaufeln eines [[Verdichter]]s und einer [[Turbine]]. Unterschieden wird dabei zwischen ''Lauf-'' und ''Leitschaufeln''. <br />
<br />
Die Leitschaufeln sind fest im [[Gehäuse]] des Verdichters bzw. der Turbine eingebaut und leiten das [[Energieträger|Arbeitsmittel]] im optimalen [[Winkel]] auf die Laufschaufeln, die sich auf drehbaren [[Welle (Mechanik)|Welle]]n befinden. Über die Laufschaufeln findet die Kopplung der [[Mechanik|mechanisch]] nutzbaren [[Leistung (Physik)|Leistung]] zwischen Maschine und [[Fluid]] statt. (Im Allgemeinen treiben Turbinen eine angeschlossene [[Arbeitsmaschine]] an, oft einen [[Generator]], eine [[Luftschraube]] oder einen [[Turbinen-Strahltriebwerk #Fan|Fan]]; ein Verdichter wird im Allgemeinen von einem [[Motor]] angetrieben.)<br />
<br />
== Triebwerksstufe ==<br />
Einen Kranz von Laufschaufeln mit dem zugehörigen Kranz von Leitschaufeln nennt man eine ''Stufe''. Die Beschaufelung von Turbine oder Verdichter kann mehrstufig sein.<br />
<br />
Bei der Angabe der Stufenanzahl eines Verdichters oder einer Turbine ist die Anzahl der Laufschaufelkränze maßgebend: Also hat ein fünfstufiger Verdichter fünf Laufschaufelkränze. Die Leitschaufelkränze werden zugeordnet:<br />
* bei ''Verdichtern'' meist dem ''vorausgehenden'' Laufschaufelkranz<br />
* bei ''Turbinen'' meist dem ''nachfolgenden'' Laufschaufelkranz.<br />
<br />
== Strömungsmechanik ==<br />
In den Leitschaufeln wird die je Stufe umgesetzte [[Enthalpie]] entweder ganz oder zum Teil in Strömungsenergie umgesetzt. In den Laufrädern wird die Strömungsenergie durch die Umlenkung in eine Umfangskraft umgewandelt.<br />
<br />
Grundsätzlich sind für den Abbau einer Enthalpiedifferenz in einer Turbine weniger Stufen erforderlich als für den Aufbau derselben Differenz in einem Verdichter. Dies hängt damit zusammen, dass die beschleunigte [[Strömungsmechanik|Strömung]] einer Turbine viel weniger von einem [[Strömungsabriss]] gefährdet ist als bei der verzögerten Strömung in einem Verdichter. <br />
<!--Der Massenstrom des Arbeitsmittels besitzt einen [[Impuls]] der Größe:<br />
<br />
<math>{p} = \dot {m} \cdot {v} </math><br />
<br />
Die [[Strömung nach Bernoulli und Venturi|Geschwindigkeit]] erhält dieser durch die Entspannung mit der Verringerung des [[Druck (Physik)|Druck]]s in der Leitschaufel. An der Schaufel wird zudem der Massenstrom umgelenkt, erfährt also eine Änderung des Impulses.<br />
<br />
Die Änderung des Impulses p ergibt eine Kraft F auf die jeweilige Schaufel:<br />
<br />
<math>{\Delta p} = \frac {dm} {dt} \cdot {(v_{2} - v_{1})} = \dot m \cdot {(v_{2} - v_{1})} = {\int_{t_1}^{t_2} F(t)\cdot dt\over {dt}} = F </math> --><br />
<br />
Das Verhältnis der in den Laufschaufeln einer Turbinenstufe in Strömungsenergie umgesetzten Enthalpie zum gesamten Enthalpiegefälle einer Turbinenstufe wird als [[Reaktionsgrad (Strömungsmaschine)|Reaktionsgrad]] bezeichnet. Üblicherweise wird realisiert:<br />
* bei [[Überdruckturbine]]n ein Reaktionsgrad von&nbsp;0,5 <br />
* bei [[Gleichdruckturbine]]n ein Reaktionsgrad von&nbsp;0; hier wird das gesamte Enthalpiegefälle der Stufe in den Leitschaufeln in Strömungsenergie umgesetzt, der [[Druck (Physik)|Druck]] in den Laufschaufeln bleibt konstant.<br />
<br />
== Belastungen {{Anker|Werkstoffbelastung}} ==<br />
Vor allem bei Turbinen sind die Laufschaufeln besonderen Belastungen ausgesetzt. Kritisch ist besonders eine hohe [[Betriebstemperatur]] in Kombination mit den [[Zugspannung]]en in Radialrichtung. Diese Belastungen bewirken auf Dauer das [[Kriechen (Werkstoffe)|Kriechen]] der Schaufeln. Dabei werden die Schaufeln im Laufe ihres Lebens immer länger, was im ungünstigsten Fall dazu führen kann, dass die Schaufel das Außengehäuse der Stufe berührt, wodurch die Stufe blockiert.<br />
<br />
Aus Gründen der [[Aerodynamik]] sowie für einen hohen [[Wirkungsgrad]] ist jedoch meist ein möglichst geringer Spalt zwischen Schaufel und Gehäuse erwünscht. Beispielsweise können an der Oberkante einer Schaufel wenige Millimeter [[Weichmetall]] angebracht werden, das sich bei den ersten Läufen bei Gehäusekontakt „abschleift“ und so zu einer optimalen Passform führt; möglich sind aber z.&nbsp;B. auch eine [[Bürstendichtung]] oder eine [[Labyrinthdichtung]].<br />
<br />
Kritisch sind ferner [[Vibration]]en: Das Schaufelblatt gerät ins „Flattern“. Dies kann zu [[Materialermüdung]] führen.<br />
<br />
Hohe Betriebstemperaturen wirken sich positiv auf den [[Carnot-Wirkungsgrad]] aus.<br />
<br />
== Werkstoffe ==<br />
In [[Gasturbine]]n machen die hohen Belastungen höchstbelastbare [[Werkstoff]]e erforderlich. Die Werkstoffe der Laufschaufeln begrenzen den Wirkungsgrad der Turbine, da sie nur eine begrenzte Betriebstemperatur erlauben. Turbinenschaufeln von Gasturbinen werden aus [[Nickelbasislegierung|Nickel-Superlegierung]], [[Wolfram-Molybdän-Legierungen]] oder [[Titan (Element)|Titan-Legierungen]] gefertigt.<br />
<br />
Häufig haben Turbinenschaufeln (Leit- und Laufschaufeln) Kühlluftkanäle, die beispielsweise eine dünne Schicht Kühlluft über der Schaufeloberfläche erzeugen können. Das reduziert die effektive Oberflächentemperatur und entkoppelt sie etwas von der eigentlichen Heißgastemperatur nach der [[Brennkammer]] der [[Gasturbine]].<br />
<br />
Vor hohen Temperaturen sowie vor [[Erosionsverschleiß|Erosion]] wie z.&nbsp;B. [[Lochfraß]], auch bekannt unter ''pitting corrosion'', werden die Schaufeln durch [[Beschichtung]]en geschützt. Die Beschichtung zur Hitzeabschirmung wird [[Thermal Barrier Coating]] bzw. kurz&nbsp;TBC genannt.<br />
<br />
== Siehe auch ==<br />
* [[Austrittsleitrad|Austrittsleitrad und Eintrittsleitrad]]<br />
<br />
== Weblinks ==<br />
{{Commonscat|Steam turbine blades and vanes|Dampfturbinenbeschaufelung}}<br />
<br />
{{Normdaten|TYP=s|GND=4144860-1}}<br />
<br />
[[Kategorie:Strömungsmaschinenbau]]</div>imported>Alepla