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EP2019188A1 - Rotor stage with damping element - Google Patents

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Publication number
EP2019188A1
EP2019188A1 EP07014624A EP07014624A EP2019188A1 EP 2019188 A1 EP2019188 A1 EP 2019188A1 EP 07014624 A EP07014624 A EP 07014624A EP 07014624 A EP07014624 A EP 07014624A EP 2019188 A1 EP2019188 A1 EP 2019188A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
groove
damping element
blade stage
cross
blade
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07014624A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Walter Gehringer
Richard Geist
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
Siemens Corp
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, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to EP07014624A priority Critical patent/EP2019188A1/en
Publication of EP2019188A1 publication Critical patent/EP2019188A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/22—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations
    • F01D5/225—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations by shrouding
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/22—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations
    • F01D5/24—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations using wire or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/31—Application in turbines in steam turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/96—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise

Definitions

  • the invention relates to a blade stage of a turbomachine with arranged over the circumference of a rotor blades, which blades each have a circumferentially extending recess so that the individual recesses of the blades are on a circular perimeter, wherein in the recesses extending in the circumferential direction Damping element is arranged.
  • the blades of turbomachinery are regularly subject to high mechanical loads.
  • High speeds produce in the blade profile due to the centrifugal forces enormous tensile stresses, which lead to deformations, in particular for elongation of the blades.
  • Pressure differences across the blades, especially at reaction stages, also generate a force acting in the axial direction.
  • These loads are superimposed by dynamic loads resulting, for example, from a vibration excitation.
  • the vibration excitation can be generated, for example, with long low-pressure paddles, only from periodic passing of adjacent components, for example by passing a Leitbeschaufelung.
  • Particularly high loads from the excitation arise for so-called control wheels which are arranged behind a nozzle group, as is often the case, for example, with steam turbines.
  • the nozzle group acts on the control wheel usually at several points of the circumference with a steam flow, so that the control wheel sweeps over the steam flow at periodic intervals depending on the speed.
  • This extreme load leads even to massive blade assemblies, for example, with blade stages with shroud, to a vibrational excitation that can exceed allowable loads.
  • a constructive solution to counteract this suggestion is the blade assembly to be provided with a circumferentially extending damping mechanism.
  • a circumferentially extending damping wire is provided, which is regularly formed with a round cross section and is inserted into a recess located in the circumferential direction of a closed shroud.
  • the damping wire is not driven away from the centrifugal force from this recess, it is common to deform the cover plates of the shroud composite by means of a rolling process to the extent that the radially outwardly facing opening of the recess at least partially closes and the damping wire is anchored positively in the shroud , Due to the centrifugal forces occurring during operation, the damping wire engages the components of the shroud closing the recess and makes it difficult to move the blades relative to each blade as a result of the frictional forces between the damping wire and the firing inner wall of the recess.
  • this new damping element can be expanded by separating in the middle, without having to make a new blade stage as usual today.
  • the object is achieved by means of a blade stage of the type mentioned, in which the damping element has a cross-sectional profile with respect to the lateral end portions substantially protruding center part, wherein the middle part points radially inward.
  • the particular advantage of the damping element according to the invention is that the cross-sectional profile of the damping element is deformed under the action of centrifugal force such that increases the distance between the two end portions and reduces the board of the middle part relative to the lateral end portions. This allows an application of the damping element to boundary surfaces of the recess, so that the force required for a friction force normal force as a function of the centrifugal force and the damping element is able to reduce the vibrations resulting from excitation.
  • the damping element according to the invention can be used for example from radially outside into the circumferential groove.
  • the damping element acts by the centrifugal force, it is expedient if it is not a closed ring but is designed to be open in the circumferential direction.
  • the groove can essentially have any desired cross-sectional shape, a depth extension being defined starting from the slot opening to the lowest point of the groove.
  • the lowest point of the groove is at the same time the groove base and, if appropriate, laterally adjoining side walls of the groove, which extend up to the slot opening, are referred to as flanks.
  • a radial depth of the groove wherein in particular in a design with shroud a depth extension of the groove, starting from the groove opening radially inward makes sense, the middle part of the Dämpyogngsijns projecting towards the groove bottom.
  • An advantageous development of the invention provides that the groove widens laterally in the depth direction, such that the slot opening is narrowed on both sides by a circumferentially extending projection on lateral flanks of the groove and one lateral end section of the damping element is arranged in the groove behind the projection , so that the damping element is anchored positively in the groove against radial leakage.
  • the advantage of this embodiment is that the end portions can be supported against the projection on both sides under the action of centrifugal force and thus a particularly good investment of the damping element is made to the blade, resulting in a particularly efficient damping result.
  • the cross-sectional profile of the damping element is a curved cross-sectional profile having a substantially convex and a substantially concave side, the concave side advantageously pointing radially outward.
  • the cross-sectional profile of this training will have the tendency under the influence of centrifugal force widening, which in a prescribed manner improves the damping effect.
  • the groove is undercut on both sides, with a first undercut and a second undercut, wherein in each case a lateral end portion of the cross section of the damping element is arranged behind an undercut in the groove.
  • These undercuts have the same effect as the narrowing projections of the embodiment already described above.
  • the damping element is designed elastically such that the two end portions of the cross section can be elastically approach each other.
  • This embodiment allows under an elastic deformation insertion of the damping element in an undercut groove shape or a groove shape with narrowing on both sides in the region of the slot opening, so that the damping element is held positively in the groove. This can lead to a latching of the damping element in the groove when the narrowing projections are formed accordingly. It is also conceivable that the groove is not provided with narrowing projections and the damping element is held only non-positively in the groove.
  • the form-fitting design has the advantage that the damping element itself is exposed on the one hand less strong in the circumferential direction resulting tensile stresses and on the other hand attenuates particularly efficient due to the investment in the constrictions or undercuts.
  • FIG. 1 shows a blade 1 with a recess 2, wherein the blade 1 is part of a running stage 3 forming blade assembly.
  • the blade 1 is anchored by means of a blade root 4 in a rotor 5, wherein in the radial extent to the outside of the blade root 4, an airfoil 6 connects, which is provided with the recess 2.
  • a cover plate 7, which together with the cover plates 7 of the adjacent blades 1 of the blade stage 3 is a circumferentially extending 8 shroud 9 results.
  • the recesses 2 in the blades 1 according to the FIG. 1 of all the blades 1 of the blade stage 3 lie on a circular circumferentially extending line. Through these recesses 2 extends through a damping element 10 of substantially U-shaped cross-section in the illustrated manner.
  • the damping element 10 is not formed closed in the circumferential direction and the joints of the damping element 10 are unconnected to a circumferential position, not shown.
  • the damping element 10 has a cross-sectional profile 12 with a middle part 13 and two lateral end sections 14.
  • the middle part 13 protrudes radially inwards relative to the lateral end sections 14 and accordingly lies on a small diameter.
  • Both the groove 11 and the recess 2 are to its radially outer opening or groove opening 15 on both sides of narrows a projection 16.
  • the groove 11 and the recess 2 are adapted in shape to the shape of the damping element 10, so that it comes to a possible flat contact between the two elements.
  • the groove 11 of two oblique edges 17 which extend in the depth direction 18 to the groove bottom 19, limited.
  • the two projections 16, which narrow the slot opening 15 with respect to the width of the groove 11 in a further depth extension 18, are formed as undercuts 20,21.
  • the damping element 10 is elastic and is pressed in the course of assembly in the groove 11 and the recess 2 under elastic deformation, so that it engages with the end portions 14 behind the projections 16 and the undercuts 20,21.
  • the centrifugal force pulls the damping element 10 radially outwardly, widening in the width direction of the cross-sectional profile and the contact pressure between the projections 16 and the end portions 14 increases with increasing centrifugal force.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

The blade-shoulder (3) has rotor blades (1) fixed on a periphery of a rotor (5). The blades include recesses (2), respectively, where each recess runs along the periphery so that the individual recesses are located along a circular periphery. A damping member (10) running along a circumferential direction (8) is located in the recesses. The damping member includes a profile of a cross section (12) with a prominently projecting centre part (13) with respect to sidewise edge sections (14), where the centre part points radially inward.

Description

Die Erfindung betrifft eine Laufschaufelstufe einer Turbomaschine mit über den Umfang eines Rotors eingeordneten Laufschaufeln, welche Laufschaufeln jeweils eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Ausnehmung aufweisen, so dass sich die einzelnen Ausnehmungen der Laufschaufeln auf einer kreisförmigen Umfangslinie befinden, wobei in den Ausnehmungen ein sich in Umfangsrichtung erstreckendes Dämpfungselement angeordnet ist.The invention relates to a blade stage of a turbomachine with arranged over the circumference of a rotor blades, which blades each have a circumferentially extending recess so that the individual recesses of the blades are on a circular perimeter, wherein in the recesses extending in the circumferential direction Damping element is arranged.

Die Laufschaufeln von Turbomaschinen unterliegen regelmäßig hohen mechanischen Belastungen. Hohe Drehzahlen erzeugen in dem Schaufelprofil aufgrund der Fliehkräfte enorme Zugspannungen, welche zu Verformungen, insbesondere zur Längung der Schaufeln führen. Druckdifferenzen über die Schaufeln, insbesondere bei Reaktionsstufen, erzeugen darüber hinaus eine in axialer Richtung wirkende Kraft. Diese Belastungen überlagern sich mit dynamischen Belastungen, die beispielsweise aus einer Schwingungsanregung sich ergeben. Die Schwingungsanregung kann, beispielsweise bei langen Niederdruckschaufeln, nur aus periodischem Passieren benachbarter Bauelemente, beispielsweise durch das Vorbeistreichen an einer Leitbeschaufelung erzeugt werden. Besonders hohe Belastungen aus der Anregung ergeben sich für so genannte Regelräder, die hinter einer Düsengruppe angeordnet sind, wie es beispielsweise häufig bei Dampfturbinen der Fall ist. Die Düsengruppe beaufschlägt das Regelrad meist an mehreren Stellen des Umfangs mit einer Dampfströmung, so dass das Regelrad in periodischen Abständen abhängig von der Drehzahl an der Dampfströmung vorbei streicht. Diese extreme Belastung führt selbst bei massiven Schaufelverbünden, beispielsweise bei Laufschaufelstufen mit Deckband, zu einer Schwingungsanregung, die zulässige Belastungen übersteigen kann. Eine konstruktive Lösung dieser Anregung entgegenzutreten besteht darin, den Schaufelverbund mit einem sich in Umfangsrichtung erstreckenden Dämpfungsmechanismus zu versehen. Hierzu wird beispielsweise ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Dämpfungsdraht vorgesehen, der regelmäßig mit einem runden Querschnitt ausgebildet ist und in eine sich in Umfangsrichtung eines geschlossenen Deckbands befindliche Ausnehmung eingelegt ist. Damit sich der Dämpfungsdraht nicht getrieben von der Fliehkraft aus dieser Ausnehmung entfernt ist es üblich, die Deckplatten des Deckbandverbundes mittels eines Walzvorgangs soweit zu verformen, dass sich die nach radial außen weisende Öffnung der Ausnehmung zumindest teilweise verschließt und der Dämpfungsdraht formschlüssig in dem Deckband verankert ist. Aufgrund der während des Betriebs auftretenden Fliehkräfte legt sich der Dämpfungsdraht an die die Ausnehmung verschließenden Bestandteile des Deckbandes an und erschwert eine zum Verbund der Schaufeln relative Bewegung jeder einzelnen Laufschaufel infolge der auftretenden Reibungskräfte zwischen dem Dämpfungsdraht und der verschießenden Innenwandung der Ausnehmung.The blades of turbomachinery are regularly subject to high mechanical loads. High speeds produce in the blade profile due to the centrifugal forces enormous tensile stresses, which lead to deformations, in particular for elongation of the blades. Pressure differences across the blades, especially at reaction stages, also generate a force acting in the axial direction. These loads are superimposed by dynamic loads resulting, for example, from a vibration excitation. The vibration excitation can be generated, for example, with long low-pressure paddles, only from periodic passing of adjacent components, for example by passing a Leitbeschaufelung. Particularly high loads from the excitation arise for so-called control wheels which are arranged behind a nozzle group, as is often the case, for example, with steam turbines. The nozzle group acts on the control wheel usually at several points of the circumference with a steam flow, so that the control wheel sweeps over the steam flow at periodic intervals depending on the speed. This extreme load leads even to massive blade assemblies, for example, with blade stages with shroud, to a vibrational excitation that can exceed allowable loads. A constructive solution to counteract this suggestion is the blade assembly to be provided with a circumferentially extending damping mechanism. For this purpose, for example, a circumferentially extending damping wire is provided, which is regularly formed with a round cross section and is inserted into a recess located in the circumferential direction of a closed shroud. So that the damping wire is not driven away from the centrifugal force from this recess, it is common to deform the cover plates of the shroud composite by means of a rolling process to the extent that the radially outwardly facing opening of the recess at least partially closes and the damping wire is anchored positively in the shroud , Due to the centrifugal forces occurring during operation, the damping wire engages the components of the shroud closing the recess and makes it difficult to move the blades relative to each blade as a result of the frictional forces between the damping wire and the firing inner wall of the recess.

Der die Ausnehmung verschließende Walzprozess des Deckbandes ist äußerst aufwendig und erfordert zudem eine weit reichende Kenntnis über das plastische Verformungsverhalten und die beschädigungsfreien Möglichkeiten dieses Verformungsverhalten zu nutzen. Selbst bei Unternehmen, welche diese komplizierte Technologie beherrschen, passieren in der Fertigung Fehler und es kommt an diesen Teilen der Maschine zu Schäden.The closing of the recess of the shroud is extremely expensive and also requires a wide knowledge of the plastic deformation behavior and the damage-free ways to use this deformation behavior. Even in companies that master this complicated technology, mistakes are made in manufacturing and damage occurs to those parts of the machine.

Gegenüber der heutigen Lösung mit dem eingewälzten Dämpferdraht, kann dieses neue Dämpfungselement durch Auftrennen in der Mitte ausgebaut werden, ohne wie heute üblich eine neue Laufschaufelstufe anfertigen zu müssen.Compared to today's solution with the rolled damper wire, this new damping element can be expanded by separating in the middle, without having to make a new blade stage as usual today.

Ausgehend von den zuvor beschriebenen Problemen des Standes der Technik hat es sich die Erfindung zur Aufgabe gemacht, eine Laufschaufelstufe zu schaffen, bei der eine große Toleranz gegenüber einer dynamischen Anregung besteht und gleichzeitig eine fehlertolerante einfache Fertigung möglich ist.Based on the above-described problems of the prior art, it has been the object of the invention to provide a blade stage in which there is a high tolerance to dynamic excitation and at the same time a fault-tolerant simple production is possible.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mittels einer Laufschaufelstufe der eingangs genannten Art gelöst, bei der das Dämpfungselement ein Querschnittsprofil mit einem gegenüber den seitlichen Endabschnitten im Wesentlichen hervorstehenden Mittenteil aufweist, wobei das Mittenteil nach radial innen weist.According to the invention the object is achieved by means of a blade stage of the type mentioned, in which the damping element has a cross-sectional profile with respect to the lateral end portions substantially protruding center part, wherein the middle part points radially inward.

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Dämpfungselements liegt darin, dass sich das Querschnittsprofil des Dämpfungselements unter Einwirkung einer Fliehkraft derart verformen wird, dass sich der Abstand zwischen den beiden Endabschnitten vergrößert und der Vorstand des Mittenteils gegenüber den seitlichen Endabschnitten verringert. Dies ermöglicht eine Anlegung des Dämpfungselements an Begrenzungsflächen der Ausnehmung, so dass die für eine Reibungskraft erforderliche Normalkraft in Abhängigkeit von der Fliehkraft ergibt und das Dämpfungselement die durch Anregung entstehenden Schwingungen zu reduzieren vermag. Unter einer Laufschaufel der erfindungsgemäßen Laufschaufelstufe ist jede rotierende Schaufel einer Turbomaschine zu verstehen, wobei die Anwendung der Erfindung insbesondere für Laufschaufeln einer Regelstufe, insbesondere einer Dampfturbine interessant ist, weil dort die Anregung aus der davor befindlichen Düsengruppe besonders hoch ist.The particular advantage of the damping element according to the invention is that the cross-sectional profile of the damping element is deformed under the action of centrifugal force such that increases the distance between the two end portions and reduces the board of the middle part relative to the lateral end portions. This allows an application of the damping element to boundary surfaces of the recess, so that the force required for a friction force normal force as a function of the centrifugal force and the damping element is able to reduce the vibrations resulting from excitation. Under a blade of the blade stage according to the invention is to be understood every rotating blade of a turbomachine, the application of the invention in particular for blades of a control stage, in particular a steam turbine is interesting, because there the excitation from the nozzle group located in front of it is particularly high.

Besonders vorteilhaft ist die Anwendung der Erfindung bei Laufschaufeln, die jeweils eine Deckplatte aufweisen, so dass die nebeneinander angeordneten Deckplatten jeweils ein umlaufendes Deckband bilden und die Ausnehmungen als sich in Umfangsrichtung erstreckende Nut in dem Deckband ausgebildet sind. Hierbei kann das erfindungsgemäße Dämpfungselement beispielsweise von radial außen in die umlaufende Nut eingesetzt werden.Particularly advantageous is the application of the invention in blades, each having a cover plate, so that the side by side cover plates each form a circumferential shroud and the recesses are formed as circumferentially extending groove in the shroud. In this case, the damping element according to the invention can be used for example from radially outside into the circumferential groove.

Da das Dämpfungselement durch die Fliehkraft wirkt, ist es zweckmäßig, wenn es kein geschlossener Ring ist sondern als in Umfangsrichtung offen ausgebildet ist. Die Nut kann hierbei im Wesentlichen jede beliebige Querschnittsform aufweisen, wobei eine Tiefenerstreckung von der Nutöffnung ausgehend bis zum tiefsten Punkt der Nut definiert ist. Der tiefste Punkt der Nut ist gleichzeitig der Nutgrund und ggf. seitlich sich anschließende Seitenwände der Nut, die sich bis zur Nutöffnung erstrecken, seien als Flanke bezeichnet.Since the damping element acts by the centrifugal force, it is expedient if it is not a closed ring but is designed to be open in the circumferential direction. In this case, the groove can essentially have any desired cross-sectional shape, a depth extension being defined starting from the slot opening to the lowest point of the groove. The lowest point of the groove is at the same time the groove base and, if appropriate, laterally adjoining side walls of the groove, which extend up to the slot opening, are referred to as flanks.

Zweckmäßig ist eine radiale Tiefenabstreckung der Nut, wobei insbesondere bei einer Ausführung mit Deckband eine Tiefenerstreckung der Nut ausgehend von der Nutöffnung nach radial innen sinnvoll ist, wobei der Mittenteil des Dämpfüngselementes zum Nutgrund hin vorsteht.Appropriately, a radial depth of the groove, wherein in particular in a design with shroud a depth extension of the groove, starting from the groove opening radially inward makes sense, the middle part of the Dämpfüngselementes projecting towards the groove bottom.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass sich die Nut in Tiefenerstreckung seitlich aufweitet, derart dass die Nutöffnung beidseitig von einem sich in Umfangsrichtung erstreckenden Vorsprung an seitlichen Flanken der Nut verengt und jeweils ein seitlicher Endabschnitt des Dämpfungselements in der Nut hinter dem Vorsprung angeordnet ist, so dass das Dämpfungselement formschlüssig in der Nut gegen radiales Austreten verankert ist. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass die Endabschnitte sich gegen den Vorsprung an jeweils beiden Seiten unter der Wirkung der Fliehkraft abstützen können und somit eine besonders gute Anlage des Dämpfungselements an die Laufschaufel erfolgt, was eine besonders effiziente Dämpfung zur Folge hat.An advantageous development of the invention provides that the groove widens laterally in the depth direction, such that the slot opening is narrowed on both sides by a circumferentially extending projection on lateral flanks of the groove and one lateral end section of the damping element is arranged in the groove behind the projection , so that the damping element is anchored positively in the groove against radial leakage. The advantage of this embodiment is that the end portions can be supported against the projection on both sides under the action of centrifugal force and thus a particularly good investment of the damping element is made to the blade, resulting in a particularly efficient damping result.

Eine Möglichkeit der Ausführung des Querschnittsprofils des Dämpfungselements ist ein gebogenes Querschnittsprofil mit einer im Wesentlichen konvexen und einer im Wesentlichen konkaven Seite, wobei die konkave Seite vorteilhaft nach radial außen weist. Das Querschnittsprofil dieser Ausbildung wird unter dem Einfluss der Fliehkraft die Tendenz haben sich zu verbreitern, was in vorgeschriebener Weise den Dämpfungseffekt verbessert.One possibility of the execution of the cross-sectional profile of the damping element is a curved cross-sectional profile having a substantially convex and a substantially concave side, the concave side advantageously pointing radially outward. The cross-sectional profile of this training will have the tendency under the influence of centrifugal force widening, which in a prescribed manner improves the damping effect.

Zweckmäßig ist die Nut beidseitig hinterschnitten ausgebildet, mit einem ersten Hinterschnitt und einem zweiten Hinterschnitt, wobei jeweils ein seitlicher Endabschnitt des Querschnitts des Dämpfungselements hinter einem Hinterschnitt in der Nut angeordnet ist. Diese Hinterschnitte haben die gleiche Wirkung, wie die verengenden Vorsprünge der bereits oben beschriebenen Ausführungsform.Suitably, the groove is undercut on both sides, with a first undercut and a second undercut, wherein in each case a lateral end portion of the cross section of the damping element is arranged behind an undercut in the groove. These undercuts have the same effect as the narrowing projections of the embodiment already described above.

Bevorzugt ist das Dämpfungselement derart elastisch ausgebildet, dass die beiden Endabschnitte des Querschnitts sich elastisch einander annähern lassen. Diese Ausführungsform ermöglicht unter einer elastischen Verformung ein Einsetzen des Dämpfungselements in eine hinterschnittene Nutform bzw. eine Nutform mit beidseitiger Verengung im Bereich der Nutöffnung, so dass das Dämpfungselement formschlüssig in der Nut gehalten ist. Hierbei kann es zu einem Einrasten des Dämpfungselements in der Nut kommen, wenn die verengenden Vorsprünge entsprechend ausgebildet sind. Es ist auch denkbar, dass die Nut nicht mit verengenden Vorsprüngen versehen ist und das Dämpfungselement lediglich kraftschlüssig in der Nut gehalten ist. Die formschlüssige Ausbildung hat jedoch den Vorteil, dass das Dämpfungselement selbst einerseits weniger starken sich in Umfangsrichtung ergebenden Zugspannungen ausgesetzt ist und andererseits infolge der Anlage an den Verengungen bzw. Hinterschneidungen besonders effizient dämpft.Preferably, the damping element is designed elastically such that the two end portions of the cross section can be elastically approach each other. This embodiment allows under an elastic deformation insertion of the damping element in an undercut groove shape or a groove shape with narrowing on both sides in the region of the slot opening, so that the damping element is held positively in the groove. This can lead to a latching of the damping element in the groove when the narrowing projections are formed accordingly. It is also conceivable that the groove is not provided with narrowing projections and the damping element is held only non-positively in the groove. However, the form-fitting design has the advantage that the damping element itself is exposed on the one hand less strong in the circumferential direction resulting tensile stresses and on the other hand attenuates particularly efficient due to the investment in the constrictions or undercuts.

In der Folge ist ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Verdeutlichung der Erfindung näher beschrieben. Neben diesem Ausführungsbeispiel ergeben sich für den Fachmann zahlreich andere Ausführungsformen, welche ebenfalls der Erfindung zuzurechnen sind. Es zeigen:

FIG 1
eine Laufschaufel eines Laufschaufelverbundes ohne Deckband mit einem Dämpfungselement nach der Erfindung,
FIG 2
eine Laufschaufel eines Laufschaufelverbundes mit Deckband mit einem Dämpfungselement nach der Erfindung.
In the following, a specific embodiment of the invention to illustrate the invention is described in detail. In addition to this embodiment, many other embodiments will be apparent to those skilled in the art, which are also attributable to the invention. Show it:
FIG. 1
a blade of a blade assembly without shroud with a damping element according to the invention,
FIG. 2
a blade of a blade assembly with shroud with a damping element according to the invention.

FIG 1 zeigt eine Laufschaufel 1 mit einer Ausnehmung 2, wobei die Laufschaufel 1 Bestandteil eines eine Laufstufe 3 bildenden Laufschaufelverbundes ist. Die Laufschaufel 1 ist mittels eines Schaufelfußes 4 in einem Rotor 5 verankert, wobei sich in radialer Erstreckung nach außen an den Schaufelfuß 4 ein Schaufelblatt 6 anschließt, welches mit der Ausnehmung 2 versehen ist. FIG. 1 shows a blade 1 with a recess 2, wherein the blade 1 is part of a running stage 3 forming blade assembly. The blade 1 is anchored by means of a blade root 4 in a rotor 5, wherein in the radial extent to the outside of the blade root 4, an airfoil 6 connects, which is provided with the recess 2.

Die in FIG 2 gezeigte Ausbildung der Laufschaufel 1 weist in weiterer radialer Erstreckung an das Schaufelblatt 6 anschließend eine Deckplatte 7 auf, welche gemeinsam mit den Deckplatten 7 der benachbarten Laufschaufeln 1 der Laufschaufelstufe 3 ein sich in Umfangsrichtung 8 erstreckendes Deckband 9 ergibt. Die Ausnehmungen 2 in den Laufschaufeln 1 gemäß der FIG 1 von allen Laufschaufeln 1 der Laufschaufelstufe 3 liegen auf einer kreisförmigen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Linie. Durch diese Ausnehmungen 2 hindurch erstreckt sich in dargestellter Weise ein Dämpfungselement 10 von im Wesentlichen U-formigem Querschnitt. Das Dämpfungselement 10 ist in Umfangsrichtung nicht geschlossen ausgebildet und die Stoßstellen des Dämpfungselements 10 stehen sich unverbunden an einer nicht dargestellten Umfangsposition gegenüber. Das Deckband 9 der Ausführungsform der Figur 2 ist mit einer radial nach außen weisenden und sich in Umfangsrichtung 8 erstreckenden Nut 11 versehen, in die das Dämpfungselement 10 in gleicher Ausführung, wie in FIG 1 eingelegt ist. Das Dämpfungselement 10 weist ein Querschnittsprofil 12 auf mit einem Mittenteil 13 und zwei seitlichen Endabschnitten 14. Das Mittenteil 13 steht gegenüber den seitlichen Endabschnitten 14 nach radial innen hervor und liegt dementsprechend auf einem geringen Durchmesser.In the FIG. 2 shown embodiment of the blade 1 in a further radial extension of the blade 6 then a cover plate 7, which together with the cover plates 7 of the adjacent blades 1 of the blade stage 3 is a circumferentially extending 8 shroud 9 results. The recesses 2 in the blades 1 according to the FIG. 1 of all the blades 1 of the blade stage 3 lie on a circular circumferentially extending line. Through these recesses 2 extends through a damping element 10 of substantially U-shaped cross-section in the illustrated manner. The damping element 10 is not formed closed in the circumferential direction and the joints of the damping element 10 are unconnected to a circumferential position, not shown. The shroud 9 of the embodiment of the FIG. 2 is provided with a radially outwardly facing and extending in the circumferential direction 8 groove 11, in which the damping element 10 in the same design, as in FIG. 1 is inserted. The damping element 10 has a cross-sectional profile 12 with a middle part 13 and two lateral end sections 14. The middle part 13 protrudes radially inwards relative to the lateral end sections 14 and accordingly lies on a small diameter.

Sowohl die Nut 11 als auch die Ausnehmung 2 sind zu ihrer radial äußeren Öffnung bzw. Nutöffnung 15 beidseitig von einem Vorsprung 16 verengt. Die Nut 11 bzw. die Ausnehmung 2 sind in ihrer Form an die Form des Dämpfungselements 10 angepasst, so dass es zu einer möglichst flächigen Anlage zwischen den beiden Elementen kommt. Seitlich wird die Nut 11 von zwei schrägen Flanken 17, die in Tiefenerstreckung 18 bis zum Nutgrund 19 reichen, begrenzt. Die beiden Vorsprünge 16, welche die Nutöffnung 15 gegenüber der Breite der Nut 11 in weiterer Tiefenerstreckung 18 verengen, sind als Hinterschnitte 20,21 ausgebildet. Das Dämpfungselement 10 ist elastisch und wird im Rahmen der Montage in die Nut 11 bzw. die Ausnehmung 2 unter elastischer Verformung hineingedrückt, so dass es mit den Endabschnitten 14 hinter den Vorsprüngen 16 bzw. den Hinterschnitten 20,21 einrastet. Während des Betriebs zieht die Fliehkraft das Dämpfungselement 10 nach radial außen, wobei es sich in Breitenrichtung des Querschnittsprofils aufweitet und die Anpresskraft zwischen den Vorsprüngen 16 und den Endabschnitten 14 mit zunehmender Fliehkraft anwächst.Both the groove 11 and the recess 2 are to its radially outer opening or groove opening 15 on both sides of narrows a projection 16. The groove 11 and the recess 2 are adapted in shape to the shape of the damping element 10, so that it comes to a possible flat contact between the two elements. Laterally, the groove 11 of two oblique edges 17 which extend in the depth direction 18 to the groove bottom 19, limited. The two projections 16, which narrow the slot opening 15 with respect to the width of the groove 11 in a further depth extension 18, are formed as undercuts 20,21. The damping element 10 is elastic and is pressed in the course of assembly in the groove 11 and the recess 2 under elastic deformation, so that it engages with the end portions 14 behind the projections 16 and the undercuts 20,21. During operation, the centrifugal force pulls the damping element 10 radially outwardly, widening in the width direction of the cross-sectional profile and the contact pressure between the projections 16 and the end portions 14 increases with increasing centrifugal force.

Claims (10)

Laufschaufelstufe (3), insbesondere Regelstufe, einer Turbomaschine mit über den Umfang eines Rotors (5) angeordneten Laufschaufeln (1), welche Laufschaufeln (1) jeweils eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Ausnehmung (2) aufweisen, so dass sich die einzelnen Ausnehmungen (2) der Laufschaufeln (1) auf einer kreisförmigen Umfangslinie befinden, wobei in den Ausnehmungen (2) ein sich in Umfangsrichtung (8) erstreckendes Dämpfungselement (10) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Dämpfungselement (10) ein Querschnittsprofil (12) mit einem gegenüber den seitlichen Endabschnitten (14) im Wesentlichen hervorstehenden Mittelteil (13) aufweist, wobei das Mittelteil (13) nach radial innen weist.Blade stage (3), in particular control stage, a turbomachine with over the circumference of a rotor (5) arranged blades (1), which blades (1) each have a circumferentially extending recess (2), so that the individual recesses (2 ) of the rotor blades (1) are located on a circular circumferential line, wherein a damping element (10) extending in the circumferential direction (8) is arranged in the recesses (2),
characterized in that
the damping element (10) has a cross-sectional profile (12) with a relative to the lateral end portions (14) substantially protruding central part (13), wherein the central part (13) points radially inward. Laufschaufelstufe (3) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Laufschaufeln (1) jeweils eine Deckplatte (7) aufweisen, so dass nebeneinander angeordnete Deckplatten (7) jeweils ein umlaufendes Deckband (9) bilden und die Ausnehmungen (2) als sich in Umfangsrichtung erstreckende Nut (11) in dem Deckband (9) ausgebildet sind.Blade stage (3) according to claim 1,
characterized in that the rotor blades (1) each have a cover plate (7), so that cover plates (7) arranged next to one another each form a peripheral cover strip (9) and the recesses (2) extend in the circumferential direction as groove (11) in the Shroud (9) are formed. Laufschaufelstufe (3) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (11) eine von einer Nutöffnung (15) ausgehende radiale Tiefenerstreckung (18) aufweist.Blade stage (3) according to claim 2,
characterized in that the groove (11) has one of a groove opening (15) outgoing radial depth extension (18). Laufschaufelstufe (3) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Nutöffnung (15) nach radial außen öffnet und die Tiefenerstreckung (18) nach radial innen weist und das Mittenteil (13) des Dämpfungselements (10) zum Nutgrund (19) hin vorsteht.Blade stage (3) according to claim 3,
characterized in that the groove opening (15) opens radially outward and the depth extension (18) points radially inward and the middle part (13) of the damping element (10) to the groove base (19) protrudes. Laufschaufelstufe (3) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Nut (11) in Tiefenerstreckung (18) seitlich aufweitet, derart, dass die Nutöffnung (15) beidseitig von einem sich in Umfangsrichtung (8) erstreckenden Vorsprung (16) an seitlichen Flanken (17) der Nut (11) verengt ist und jeweils ein seitlicher Endabschnitt (14) des Dämpfungselements (10) in der Nut (11) hinter dem Vorsprung (16) angeordnet ist, so dass das Dämpfungselement (10) formschlüssig in der Nut (11) gegen radiales Austreten verankert ist.Blade stage (3) according to one of claims 3 or 4, characterized in that the groove (11) in Extending the depth extension (18) laterally such that the groove opening (15) is narrowed on both sides by a projection (16) extending in the circumferential direction (8) on lateral flanks (17) of the groove (11) and in each case has a lateral end section (14). of the damping element (10) in the groove (11) behind the projection (16) is arranged, so that the damping element (10) is positively anchored in the groove (11) against radial leakage. Laufschaufelstufe (3) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (10) ein gebogenes Querschnittsprofil (12) mit einer im Wesentlichen konvexen und einer im Wesentlichen konkaven Seite aufweist.Blade stage (3) according to at least one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the damping element (10) has a curved cross-sectional profile (12) with a substantially convex and a substantially concave side. Laufschaufelstufe (3) nach Anspruch (6),
dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (10) ein U-förmiges oder V-förmiges Querschnittsprofil (12) aufweist.Blade stage (3) according to claim (6),
characterized in that the damping element (10) has a U-shaped or V-shaped cross-sectional profile (12). Laufschaufelstufe (3) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (11) im Querschnitt beidseitig hinterschnitten ausgebildet ist, mit einem ersten Hinterschnitt (20) und einem zweiten Hinterschnitt (21), wobei jeweils ein seitlicher Endabschnitt (14) des Querschnittsprofils (12) des Dämpfungselements (10) hinter einem Hinterschnitt (20,21) in der Nut (11) angeordnet ist.Blade stage (3) according to claim 5,
characterized in that the groove (11) is undercut in cross-section on both sides, with a first undercut (20) and a second undercut (21), wherein in each case a lateral end portion (14) of the cross-sectional profile (12) of the damping element (10) behind an undercut (20,21) in the groove (11) is arranged. Laufschaufelstufe (3) nach mindesten einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (10) derart elastisch ausgebildet ist, dass die beiden Endabschnitt (14) des Querschnittsprofils (12) sich elastisch einander annähern lassen.Blade stage (3) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the damping element (10) is designed so elastically that the two end portion (14) of the cross-sectional profile (12) can be elastically approach each other. Laufschaufelstufe (3) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (10) und die Nut (11) derart ausgebildet sind, dass das Dämpfungselement (10) in die Nut (11) elastisch einrastbar ist.Blade stage (3) according to claim 9,
characterized in that the damping element (10) and the groove (11) are formed such that the damping element (10) in the groove (11) is elastically latched.
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