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IT201600084015A1 - SHOVEL FOR A TURBOMACCHINA, TURBOMACCHINA INCLUDING THE SHAFT, METHOD TO REALIZE THIS SHELF AND METHOD FOR DESINTING THE SHAFT - Google Patents

SHOVEL FOR A TURBOMACCHINA, TURBOMACCHINA INCLUDING THE SHAFT, METHOD TO REALIZE THIS SHELF AND METHOD FOR DESINTING THE SHAFT Download PDF

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Publication number
IT201600084015A1
IT201600084015A1 IT102016000084015A IT201600084015A IT201600084015A1 IT 201600084015 A1 IT201600084015 A1 IT 201600084015A1 IT 102016000084015 A IT102016000084015 A IT 102016000084015A IT 201600084015 A IT201600084015 A IT 201600084015A IT 201600084015 A1 IT201600084015 A1 IT 201600084015A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
blade
blades
main body
rotor
turbomachine
Prior art date
Application number
IT102016000084015A
Other languages
Italian (it)
Inventor
Federico Dacca'
Paolo Macelloni
Original Assignee
A S En Ansaldo Sviluppo Energia S R L
Ansaldo Energia Spa
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 A S En Ansaldo Sviluppo Energia S R L, Ansaldo Energia Spa filed Critical A S En Ansaldo Sviluppo Energia S R L
Priority to IT102016000084015A priority Critical patent/IT201600084015A1/en
Publication of IT201600084015A1 publication Critical patent/IT201600084015A1/en

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/16Form or construction for counteracting blade vibration
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/20Specially-shaped blade tips to seal space between tips and stator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/20Rotors
    • F05D2240/30Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05D2240/307Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor related to the tip of a rotor blade
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/96Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
    • F05D2260/961Preventing, counteracting or reducing vibration or noise by mistuning rotor blades or stator vanes with irregular interblade spacing, airfoil shape
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00Materials; Properties thereof
    • F05D2300/50Intrinsic material properties or characteristics
    • F05D2300/522Density

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

"PALA PER UNA TURBOMACCHINA, TURBOMACCHINA COMPRENDENTE DETTA PALA, METODO PER REALIZZARE DETTA PALA E METODO PER DESINTONI ZZARE DETTA PALA" "SHOVEL FOR A TURBOMACHINE, TURBOMACHINE INCLUDING SAID BLADE, METHOD FOR MAKING SAID BLADE AND METHOD FOR DESINTONI ZZARE SAID BLADE"

La presente invenzione è relativa ad una pala per una turbomacchina, ad una turbomacchina comprendente detta pala, ad un metodo per realizzare detta pala e ad un metodo per desintonizzare detta pala. The present invention relates to a blade for a turbomachine, to a turbomachine comprising said blade, to a method for making said blade and to a method for detuning said blade.

In particolare, la presente invenzione è relativa a una pala per una turbomacchina, quale ad esempio un compressore, una turbina a gas, una turbina a vapore, etc. In particular, the present invention relates to a blade for a turbomachinery, such as for example a compressor, a gas turbine, a steam turbine, etc.

Le pale delle turbomacchine possono incorrere in diversi fenomeni vibratori. Uno di questi fenomeni è generalmente definito nel settore come "flutter". Turbomachinery blades can run into various vibratory phenomena. One of these phenomena is generally referred to in the industry as "flutter".

Il "flutter" è una vibrazione aeroelastica autoeccitata di natura non lineare e non-stazionaria che nasce dall'interazione fra forze aerodinamiche, elastiche ed inerziali e che si instaura nelle strutture in moto relativo rispetto ad un fluido in condizioni particolari. The "flutter" is a self-excited aeroelastic vibration of a non-linear and non-stationary nature which arises from the interaction between aerodynamic, elastic and inertial forces and which is established in structures in relative motion with respect to a fluid in particular conditions.

Il "flutter" è legato principalmente alla variazione delle forze aerodinamiche conseguenti all'orientamento diverso che le parti delle strutture, a causa delle loro stesse oscillazioni, assumono rispetto alla direzione del flusso di fluido. Il "flutter", pertanto, può essere indotto solo da forze non conservative e non stazionarie. The "flutter" is mainly related to the variation of the aerodynamic forces consequent to the different orientation that the parts of the structures, due to their own oscillations, assume with respect to the direction of the fluid flow. The "flutter", therefore, can only be induced by non-conservative and non-stationary forces.

Il controllo del fenomeno del "flutter" nelle turbomacchine è di fondamentale importanza poiché le vibrazioni ad esso associate possono portare a cedimenti strutturali e/o rotture catastrofiche di componenti di compressori e turbine, in particolare delle palettature. The control of the phenomenon of "flutter" in turbomachinery is of fundamental importance since the vibrations associated with it can lead to structural failures and / or catastrophic breakages of components of compressors and turbines, in particular of the blades.

Nell'ambito del fenomeno del "flutter" è possibile distinguere tre tipologie: Within the "flutter" phenomenon it is possible to distinguish three types:

• oscillazioni solo flessionali; • only bending fluctuations;

• oscillazioni soltanto torsionali; • only torsional oscillations;

• oscillazioni combinate di torsione e di flessione . • combined torsion and flexion oscillations.

La tipologia più frequente è quella combinata di torsione e di flessione (detta "flutter" classico) , che è raggiunta quando le frequenze delle oscillazioni verticali e torsionali, che cambiano al crescere della velocità della struttura rispetto al fluido, divengono uguali tra loro e con periodi opportunamente sfasati. The most frequent type is the combined type of torsion and bending (called classic "flutter"), which is reached when the frequencies of the vertical and torsional oscillations, which change as the speed of the structure with respect to the fluid increases, become equal to each other and with appropriately out of phase periods.

Nell'ambito delle turbomacchine, il "flutter" classico si verifica soprattutto in condizioni prossime alla normale linea operativa, in generale per piccoli angoli di incidenza del flusso sulla pala. In the field of turbomachinery, the classic "flutter" occurs above all in conditions close to the normal operating line, in general for small angles of incidence of the flow on the blade.

Sono note soluzioni che prevedono di modificare le pale esistenti in modo da desintonizzare le pale, cioè in modo da variare la frequenza di vibrazione propria delle pale stesse. Solutions are known which provide for modifying the existing blades so as to detune the blades, that is, so as to vary the frequency of vibration of the blades themselves.

Una tecnica nota per desintonizzare una pala prevede di asportare una parte del materiale lungo il profilo aerodinamico in corrispondenza dell'apice e del bordo di uscita. In particolare tale tecnica prevede di eliminare una porzione di forma tetraedrica. Tale asportazione, la cui entità deve essere preventivamente calcolata, ha l'effetto di modificare la frequenza propria della pala. A known technique for detuning a blade provides for removing a part of the material along the aerodynamic profile in correspondence with the apex and the trailing edge. In particular, this technique provides for the elimination of a portion of a tetrahedral shape. This removal, the amount of which must be calculated in advance, has the effect of modifying the natural frequency of the blade.

Tuttavia, questa soluzione riduce le prestazioni della pala in quanto riduce la superficie aerodinamica. However, this solution reduces the performance of the blade as it reduces the aerodynamic surface.

Un'altra soluzione nota prevede di creare dei recessi lungo il profilo aerodinamico della pala ed eventualmente accoppiare a ciascun recesso un elemento realizzato in un materiale diverso dal materiale con cui è realizzata la pala. Un esempio di tale tecnica è descritto nel documento EP 1640562. Tale tecnica, tuttavia, risulta molto laboriosa poiché il recesso deve essere correttamente lavorato, inoltre la fase di accoppiamento dell'elemento al recesso richiede un'attenta saldatura e una conseguente accurata rimozione degli sfridi di lavorazione al fine di non alterare il profilo aerodinamico. Another known solution provides for creating recesses along the aerodynamic profile of the blade and possibly coupling to each recess an element made of a material different from the material of which the blade is made. An example of this technique is described in document EP 1640562. This technique, however, is very laborious because the recess must be correctly worked, furthermore the step of coupling the element to the recess requires careful welding and a consequent accurate removal of the scraps. processing in order not to alter the aerodynamic profile.

Inoltre, tale tecnica compromette gli eventuali rivestimenti superficiali ottenuti mediante preventivi trattamenti (ad esempio, nel caso di turbina a gas, i trattamenti di isolamento termico determinano il cosiddetto rivestimento Thermal Barrier Coating). Furthermore, this technique compromises any surface coatings obtained through preventive treatments (for example, in the case of a gas turbine, the thermal insulation treatments determine the so-called Thermal Barrier Coating).

Il ripristino del rivestimento determina un incremento dei costi ed oltretutto è presente il rischio che le operazioni di ripristino non riescano ad ottenere il rivestimento desiderato. The restoration of the coating causes an increase in costs and, moreover, there is the risk that the restoration operations will not be able to obtain the desired coating.

Una ulteriore tecnica descritta nel documento US2014/0050590A1 consiste nel realizzare una pala avente incrementi di spessore in punti diversi (ad esempio sulla parete inferiore della pala, sulla parete superiore della pala, etc.), oppure delle diminuzioni di spessore/volume. Tali azioni portano ad un aumento e/o diminuzione della massa della pala e/o ad una sua redistribuzione spaziale. Questa soluzione, tuttavia, richiede un ulteriore lavoro da parte dei progettisti aerodinamici, i quali devono modificare e/o riprogettare e ricalcolare le prestazioni di uno o più profili aerodinamici con un evidente incremento di tempi e di costi di realizzazione. A further technique described in document US2014 / 0050590A1 consists in making a blade having increases in thickness in different points (for example on the lower wall of the blade, on the upper wall of the blade, etc.), or decreases in thickness / volume. These actions lead to an increase and / or decrease in the mass of the blade and / or its spatial redistribution. This solution, however, requires further work on the part of the aerodynamic designers, who must modify and / or redesign and recalculate the performance of one or more aerodynamic profiles with an evident increase in production times and costs.

È pertanto uno scopo della presente invenzione quello di realizzare una pala che sia in grado di ridurre il fenomeno del "flutter" e mantenere invariate le proprie caratteristiche aerodinamiche e che, al contempo, sia di facile ed economica realizzazione. It is therefore an object of the present invention to provide a blade which is capable of reducing the phenomenon of "flutter" and keeping its aerodynamic characteristics unchanged and which, at the same time, is easy and economical to manufacture.

In accordo con tali scopi, la presente invenzione è relativa ad una pala per una turbomacchina in accordo alla rivendicazione 1. In accordance with these purposes, the present invention relates to a blade for a turbomachine according to claim 1.

È inoltre uno scopo della presente invenzione quello di realizzare una turbomacchina in cui il fenomeno del flutter delle pale sia ridotto e che, al contempo, sia efficiente e di facile ed economica realizzazione. It is also an object of the present invention to provide a turbomachine in which the phenomenon of the flutter of the blades is reduced and which, at the same time, is efficient and easy and inexpensive to manufacture.

In accordo con tali scopi la presente invenzione è relativa ad una turbomacchina in accordo alla rivendicazione 8. In accordance with these purposes, the present invention relates to a turbomachine according to claim 8.

È un ulteriore scopo della presente invenzione quello di fornire un metodo per realizzare una pala per una turbomacchina che sia semplice ed economico ed in grado di fornire una pala in cui il fenomeno del "flutter" sia ridotto. It is a further object of the present invention to provide a method for making a blade for a turbomachine which is simple and economical and capable of providing a blade in which the "flutter" phenomenon is reduced.

In accordo con tali scopi, la presente invenzione è relativa ad un metodo per realizzare una pala per un turbomacchina in accordo alla rivendicazione 11. In accordance with these purposes, the present invention relates to a method for making a blade for a turbomachine according to claim 11.

È infine un ulteriore scopo della presente invenzione quello di fornire un metodo per desintonizzare una pala per una turbomacchina che sia semplice ed in grado di mantenere inalterate le caratteristiche aerodinamiche della pala stessa. Finally, a further object of the present invention is to provide a method for detuning a blade for a turbomachine which is simple and capable of maintaining the aerodynamic characteristics of the blade itself unaltered.

In accordo con tali scopi la presente invenzione è relativa ad un metodo per desintonizzare una pala per una turbomacchina in accordo alla rivendicazione 12. In accordance with these purposes, the present invention relates to a method for detuning a blade for a turbomachine according to claim 12.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di un suo esempio non limitativo di attuazione, con riferimento alle figure dei disegni annessi, in cui: Further characteristics and advantages of the present invention will appear clear from the following description of a non-limiting example of its implementation, with reference to the figures of the annexed drawings, in which:

- la figura 1 è una vista schematica prospettica, con parti in sezione e parti asportate per chiarezza, di una pala per una turbomacchina secondo la presente invenzione in un prima configurazione operativa; Figure 1 is a schematic perspective view, with parts in section and parts removed for clarity, of a blade for a turbomachine according to the present invention in a first operating configuration;

- la figura 2 è una vista schematica prospettica, con parti in sezione e parti asportate per chiarezza, di una pala per una turbomacchina secondo la presente invenzione in una seconda configurazione operativa; Figure 2 is a schematic perspective view, with parts in section and parts removed for clarity, of a blade for a turbomachine according to the present invention in a second operating configuration;

- la figura 3 è una vista schematica prospettica, con parti in sezione e parti asportate per chiarezza, della pala per una turbomacchina secondo la presente invenzione in accordo ad una seconda forma di realizzazione; Figure 3 is a schematic perspective view, with parts in section and parts removed for clarity, of the blade for a turbomachine according to the present invention according to a second embodiment;

- la figura 4 è una vista schematica prospettica di una porzione di una turbomacchina secondo la presente invenzione. Figure 4 is a schematic perspective view of a portion of a turbomachine according to the present invention.

In figura 1 è indicata con il numero di riferimento 1 una pala rotorica per una turbomacchina 2 (figura 4). In Figure 1, the reference number 1 indicates a rotor blade for a turbomachine 2 (Figure 4).

Nell'esempio non limitativo qui descritto ed illustrato, la pala rotorica 1 qui descritta ed illustrata è una pala di una turbina a gas 2 (una porzione della quale è visibile in figura 4) di un impianto per la produzione di energia elettrica (non illustrato). In the non-limiting example described and illustrated here, the rotor blade 1 described and illustrated here is a blade of a gas turbine 2 (a portion of which is visible in figure 4) of a plant for the production of electricity (not illustrated ).

Resta inteso che la pala secondo la presente invenzione possa essere una pala di una qualsiasi turbomacchina, quale ad esempio un compressore, una turbina a vapore, etc. It is understood that the blade according to the present invention can be a blade of any turbomachine, such as for example a compressor, a steam turbine, etc.

La pala 1 è provvista di un corpo principale 3, normalmente definito nel gergo "airfoil" e di una radice 4 accoppiata al corpo principale 3. The blade 1 is provided with a main body 3, normally defined in the jargon as "airfoil" and with a root 4 coupled to the main body 3.

Il corpo principale 3 si estende lungo un asse longitudinale A ed è provvisto di una faccia di base 5 (non completamente visibile in figura 1), di una faccia di sommità 6 detta anche "apice", disposta opposta rispetto alla faccia di base 5 lungo l'asse longitudinale A, e di una faccia esterna 7, la quale si estende tra la faccia di base 5 e la faccia di sommità 6 e definisce il profilo aerodinamico della pala 1. Il corpo principale 3 è conformato in modo da definire lungo la faccia esterna 7 un bordo d'ingresso 10, comunemente detto "leading edge", un bordo di uscita 11, comunemente detto "trailing edge", una faccia concava 12 denominata ventre (comunemente detta "pressure side") e una faccia convessa 13 denominata dorso (comunemente detta "suction side"). The main body 3 extends along a longitudinal axis A and is provided with a base face 5 (not completely visible in figure 1), with a top face 6 also called "apex", arranged opposite to the base face 5 along the longitudinal axis A, and of an external face 7, which extends between the base face 5 and the top face 6 and defines the aerodynamic profile of the blade 1. The main body 3 is shaped so as to define along the external face 7 a leading edge 10, commonly called "leading edge", a trailing edge 11, commonly called "trailing edge", a concave face 12 called belly (commonly called "pressure side") and a convex face 13 called back (commonly called "suction side").

La radice 4 è accoppiata al corpo principale 3 lungo la faccia di base 5. The root 4 is coupled to the main body 3 along the base face 5.

Nell'esempio non limitativo qui descritto ed illustrato il corpo principale 3 e la radice 4 sono realizzati di pezzo. In the non-limiting example described and illustrated here, the main body 3 and the root 4 are made in one piece.

Preferibilmente, il corpo principale 3 è un corpo pieno in cui è realizzato almeno un foro cieco 15 lungo la faccia di sommità 6. Il foro cieco 15 si estende all'interno del corpo principale 3 senza raggiungere la faccia esterna 7. Preferably, the main body 3 is a solid body in which at least one blind hole 15 is made along the top face 6. The blind hole 15 extends inside the main body 3 without reaching the outer face 7.

In altre parole, il foro cieco 15 non intacca la faccia esterna 7 e non modifica, pertanto, il profilo aerodinamico della pala 1. In other words, the blind hole 15 does not affect the external face 7 and therefore does not modify the aerodynamic profile of the blade 1.

Nell'esempio non limitativo qui descritto ed illustrato i fori ciechi 15 sono quattro e si estendono all'interno del corpo principale 3 parallelamente all'asse A. Resta inteso che i fori ciechi 15 si possano estendere anche trasversalmente all'asse A. In the non-limiting example described and illustrated here, the blind holes 15 are four and extend inside the main body 3 parallel to the axis A. It is understood that the blind holes 15 can also extend transversely to the axis A.

Nell'esempio non limitativo qui descritto ed illustrato i fori ciechi 15 hanno profondità diverse. In the non-limiting example described and illustrated here, the blind holes 15 have different depths.

Preferibilmente i fori ciechi 15 hanno forma cilindrica. Preferably, the blind holes 15 have a cylindrical shape.

Il numero di fori ciechi 15 e le dimensioni dei fori ciechi 15 (principalmente diametro e profondità) sono determinati a priori. Preferibilmente, il numero di fori ciechi 15 e le dimensioni dei fori ciechi 15 vengono calcolati mediante una simulazione agli elementi finiti (FEM) tramite imposizione di vincoli meccanici e termici. In sostanza, il numero di fori ciechi 15 e le dimensioni dei fori ciechi 15 vengono calcolati simulando il meccanico e vibratorio della pala 1. The number of blind holes 15 and the dimensions of the blind holes 15 (mainly diameter and depth) are determined a priori. Preferably, the number of blind holes 15 and the dimensions of the blind holes 15 are calculated by means of a finite element simulation (FEM) by imposing mechanical and thermal constraints. Basically, the number of blind holes 15 and the dimensions of the blind holes 15 are calculated by simulating the mechanical and vibratory of the blade 1.

L'asportazione di materiale, infatti, modifica il comportamento vibratorio della pala 1. Il calcolo del numero e delle dimensioni dei fori ciechi 15 viene quindi effettuato al fine di cambiare la frequenza propria di oscillazione della pala 1 e di modificare la posizione spaziale del baricentro della pala 1 stessa. The removal of material, in fact, modifies the vibratory behavior of the blade 1. The calculation of the number and dimensions of the blind holes 15 is then carried out in order to change the natural oscillation frequency of the blade 1 and to modify the spatial position of the center of gravity of the blade 1 itself.

Ciascun foro cieco 15 ha un contenuto variabile, dove per contenuto si intende aria e/o una o più masse di uno o più materiali diversi. Each blind hole 15 has a variable content, where by content we mean air and / or one or more masses of one or more different materials.

In altre parole, i fori ciechi 15 possono essere selettivamente riempiti con masse di materiali 17 come illustrato in figura 2. In other words, the blind holes 15 can be selectively filled with masses of materials 17 as illustrated in Figure 2.

Il contenuto dei fori ciechi 15 viene modificato per desintonizzare la pala 1. In altre parole, il contenuto dei fori ciechi 15 viene modificato per ottenere una variazione controllata delle frequenze naturali di oscillazione della pala 1 e delle sue forme modali. The content of the blind holes 15 is modified to detune the blade 1. In other words, the content of the blind holes 15 is modified to obtain a controlled variation of the natural oscillation frequencies of the blade 1 and of its modal shapes.

Generalmente, il calcolo relativo alle masse di materiali 17 da introdurre in uno o più fori ciechi 15 viene nuovamente effettuando tramite simulazione agli elementi finiti (FEM). Generally, the calculation relating to the masses of materials 17 to be introduced into one or more blind holes 15 is again carried out by means of finite element simulation (FEM).

La simulazione prevede di analizzare il comportamento meccanico e vibratorio della pala e di calcolare le masse di materiali da eventualmente introdurre al fine di cambiare ulteriormente la frequenza propria di oscillazione della pala 1 e di modificare la posizione spaziale del baricentro della pala 1 stessa. The simulation envisages analyzing the mechanical and vibratory behavior of the blade and calculating the masses of materials to be introduced in order to further change the natural oscillation frequency of the blade 1 and to modify the spatial position of the center of gravity of the blade 1 itself.

Le masse di materiali 17 sono generalmente costituite da materiali a densità diversa dal materiale con cui è realizzato il corpo principale 3. The masses of materials 17 are generally made up of materials having a different density from the material of which the main body 3 is made.

Possono essere impiegate masse di materiali 17 a densità più elevata rispetto a quella del materiale con cui è realizzato il corpo principale 3, quali, per citare un esempio non limitativo, il tungsteno e/o sue leghe e/o rame e/o sue leghe). Masses of materials 17 with a higher density than that of the material with which the main body 3 is made can be used, such as, to cite a non-limiting example, tungsten and / or its alloys and / or copper and / or its alloys ).

Possono essere impiegate anche masse di materiali 17 a densità ridotta rispetto a quella dal materiale con cui è realizzato il corpo principale 3, quali, ad esempio, Titanio e/o sue leghe. Masses of materials 17 with a reduced density with respect to that of the material with which the main body 3 is made, such as, for example, Titanium and / or its alloys, can also be used.

Nell'esempio non limitativo qui descritto ed illustrato in figura 2, i fori ciechi 15 di estremità (cioè disposti in prossimità del bordo di ingresso 10 e del bordo di uscita 11) sono riempiti con una lega di rame, mentre i fori ciechi 15 centrali sono riempiti con una lega di tungsteno. In the non-limiting example described here and illustrated in Figure 2, the end blind holes 15 (i.e. arranged in proximity to the leading edge 10 and the trailing edge 11) are filled with a copper alloy, while the central blind holes 15 they are filled with a tungsten alloy.

Una ulteriore variante non illustrata nelle figure allegate prevede che possano essere collocate masse di materiali diversi internamente allo stesso foro cieco. A further variant not illustrated in the attached figures provides that masses of different materials can be placed inside the same blind hole.

Le masse di materiali 17 sono inseribili con accoppiamento ad interferenza. The masses of materials 17 can be inserted with an interference fit.

Una variante non illustrata prevede di ulteriormente bloccare le masse di materiali 17 tramite saldatura nella parte superiore dei fori. A variant not illustrated provides for further blocking the masses of materials 17 by welding in the upper part of the holes.

Una ulteriore variante non illustrata prevede l'adozione di anelli Seeger o di organi filettati (ad es. grani) avvitati ad una rispettiva porzione superiore del foro cieco 15 opportunamente filettata. A further variant not illustrated provides for the adoption of Seeger rings or threaded members (eg grains) screwed to a respective upper portion of the blind hole 15 suitably threaded.

In figura 3 è illustrata una pala 100 in accordo ad una variante in cui i fori ciechi 115 e le relative masse di materiale 117 sono realizzate in fase di fusione. In questo caso, le masse di materiali 117 sono realizzate in uno o più materiali aventi un punto di fusione più elevato del punto di fusione del materiale con cui è realizzato il corpo principale 103. Preferibilmente, il punto di fusione del materiale con cui sono realizzate le masse di materiale 117 supera di almeno circa 1000 °C il punto di fusione del materiale con cui è realizzato il corpo principale 103. Figure 3 illustrates a blade 100 according to a variant in which the blind holes 115 and the relative masses of material 117 are made in the casting phase. In this case, the masses of materials 117 are made of one or more materials having a higher melting point than the melting point of the material of which the main body 103 is made. Preferably, the melting point of the material of which they are made the masses of material 117 exceeds by at least about 1000 ° C the melting point of the material with which the main body 103 is made.

In dettaglio, il metodo di realizzazione della pala 100 prevede di inserire nello stampo della pala 100 il manufatto in lega altofondente o refrattaria (ad es. tungsteno); quest'ultimo, anche in fase di fusione, rimane solido ed "intrappolato" nel fuso della pala. Eventuali sfridi di lavorazione, costituiti da parti in tungsteno (ad. es. bacchette che sporgono dalla faccia di sommità 106 della pala 100) possono essere rimossi successivamente. In detail, the method of manufacturing the blade 100 provides for inserting the product in high-melting or refractory alloy (eg tungsten) into the mold of the blade 100; the latter, even in the melting phase, remains solid and "trapped" in the spindle of the blade. Any processing scraps, consisting of tungsten parts (eg rods protruding from the top face 106 of the blade 100) can be removed later.

Nel corpo principale 103 è possibile inserire masse di materiale 117 di forma sferica. Ciò consente di concentrare la maggior quantità di massa nel minor volume. Spherical masses of material 117 can be inserted into the main body 103. This allows you to concentrate the greatest amount of mass in the least volume.

Come già descritto per la pala 1, il calcolo relativo alle masse di materiale 117 da inglobare nel corpo principale 103 viene effettuando tramite simulazione agli elementi finiti (FEM) . As already described for the blade 1, the calculation relating to the masses of material 117 to be incorporated in the main body 103 is carried out by means of finite element simulation (FEM).

Il metodo di desintonizzazione descritto per la pala 1 è applicabile per la pala 100. The detuning method described for blade 1 is applicable for blade 100.

Nel caso non illustrato nelle figure allegate in cui la pala sia provvista di un cosiddetto tettuccio ("shroud") accoppiato alla sommità della pala, i fori ciechi vengono realizzati sulla parete di sommità del tettuccio e/o sulla parete del tettuccio esposta al flusso. Normalmente, le pale provviste di tettuccio sono pale di turbina a vapore. In the case not illustrated in the attached figures in which the blade is provided with a so-called canopy ("shroud") coupled to the top of the blade, the blind holes are made on the top wall of the canopy and / or on the canopy wall exposed to the flow. Normally, canopy blades are steam turbine blades.

In figura 4 è illustrata una porzione di una turbomacchina 2, in cui è visibile un anello rotorico 20 girevole attorno ad un rispettivo asse di rotazione B. Figure 4 illustrates a portion of a turbomachine 2, in which a rotor ring 20 rotatable around a respective axis of rotation B is visible.

L'anello rotorico 20 è accoppiato ad una cerchiata di pale 21, le quali si susseguono una dopo l'altra lungo una direzione circonferenziale e sono disposte radialmente rispetto all'asse B. The rotor ring 20 is coupled to a circle of blades 21, which follow one after the other along a circumferential direction and are arranged radially with respect to the axis B.

Almeno una pala della cerchiata di pale 21 è una pala 1 o una pala 100 del tipo descritto in precedenza. At least one blade of the circle of blades 21 is a blade 1 or a blade 100 of the type described above.

In sostanza, almeno una pala della cerchiata di pale 21 è provvista di almeno un foro cieco 15, 115 realizzato lungo la parete di sommità 5, 105 della pala 1, 100. Basically, at least one blade of the circle of blades 21 is provided with at least one blind hole 15, 115 made along the top wall 5, 105 of the blade 1, 100.

Nell'esempio non limitativo qui descritto ed illustrato, la cerchiata di pale 21 rotoriche comprende prime pale alternate a seconde pale; le prime pale essendo pale 1 o pale 100 del tipo descritto in precedenza. In the non-limiting example described and illustrated here, the circle of rotor blades 21 comprises first blades alternating with second blades; the first blades being blades 1 or blades 100 of the type described above.

In questo modo, il fenomeno del flutter è ridotto sull'intera cerchiata di pale 21. In this way, the flutter phenomenon is reduced over the entire circle of blades 21.

Vantaggiosamente, il metodo di realizzazione della pala ed il metodo di desintonizzazione della pala è attuabile anche su pale già esistenti, senza richiedere alcun intervento di modifica aerodinamica. Advantageously, the blade manufacturing method and the blade detuning method can also be implemented on existing blades, without requiring any aerodynamic modification.

Secondo la presente invenzione, infatti, i fori ciechi 15 115 non intaccano la faccia esterna 7107 della pala 1 100 e pertanto non modificano il profilo aerodinamico. According to the present invention, in fact, the blind holes 15 115 do not affect the external face 7107 of the blade 1 100 and therefore do not modify the aerodynamic profile.

In questo modo non si ha alcuna perdita di potenza nella turbomacchina perché la superficie palare rimane intatta e immutata da un punto di vista aerodinamico. In this way there is no loss of power in the turbomachinery because the blade surface remains intact and unchanged from an aerodynamic point of view.

Grazie alla presente invenzione è possibile ottenere una variazione controllata delle frequenze naturali di oscillazione della pala 1 e delle sue forme modali in modo semplice e veloce e senza dover affrontare ulteriori costi di riprogettazione Thanks to the present invention it is possible to obtain a controlled variation of the natural oscillation frequencies of the blade 1 and of its modal shapes in a simple and fast way and without having to face further redesign costs.

Oltretutto, le masse di materiali 17 sono realizzabili a partire da manufatti esistenti ed utilizzati in altri ambiti. Ad esempio è possibile utilizzare gli elettrodi infusibili utilizzati nei processi di saldatura TIG opportunamente tagliati. Furthermore, the masses of materials 17 can be made starting from existing products and used in other fields. For example, it is possible to use the infusible electrodes used in suitably cut TIG welding processes.

Risulta infine evidente che alla pala, alla turbomacchina, al metodo di realizzazione della pala e al metodo di desintonizzazione della pala qui descritti possono essere apportate modifiche e varianti senza uscire dall'ambito delle rivendicazioni allegate. Finally, it is evident that modifications and variations can be made to the blade, the turbomachine, the blade manufacturing method and the blade detuning method without departing from the scope of the attached claims.

Claims (14)

RIVENDICAZIONI 1. Pala rotorica per una turbomacchina (2) comprendente un corpo principale (3; 103) estendentesi lungo un asse longitudinale (A) e provvisto di una faccia di base (5; 105), di una faccia di sommità (6; 106), disposta opposta rispetto alla faccia di base (5; 105) lungo l'asse longitudinale (A), e di una faccia esterna (7;107) la quale si estende tra la faccia di base (5; 105) e la faccia di sommità (6; 106) e definisce il profilo aerodinamico della pala (1; 100); il corpo principale (3; 103) essendo provvisto di almeno un foro cieco (15; 115) , il quale è realizzato lungo la faccia di sommità (6; 106) e si estende all'interno del corpo principale (3; 103). CLAIMS 1. Rotor blade for a turbomachinery (2) comprising a main body (3; 103) extending along a longitudinal axis (A) and provided with a base face (5; 105), a top face (6; 106) , arranged opposite to the base face (5; 105) along the longitudinal axis (A), and of an external face (7; 107) which extends between the base face (5; 105) and the top (6; 106) and defines the aerodynamic profile of the blade (1; 100); the main body (3; 103) being provided with at least one blind hole (15; 115), which is made along the top face (6; 106) and extends inside the main body (3; 103). 2. Pala secondo la rivendicazione 1, in cui il foro cieco (15; 115) è almeno in parte impegnato da almeno una massa di materiali (17; 117) realizzata in almeno un primo materiale . 2. Shovel according to claim 1, wherein the blind hole (15; 115) is at least partially engaged by at least one mass of materials (17; 117) made of at least one first material. 3. Pala secondo la rivendicazione 2, in cui il primo materiale è diverso dal materiale con cui è realizzata la pala (1; 100). Blade according to claim 2, wherein the first material is different from the material of which the blade (1; 100) is made. 4. Pala secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui il primo materiale ha una densità diversa dalla densità del materiale con cui è realizzata la pala (1; 100). The blade according to claim 2 or 3, wherein the first material has a density different from the density of the material of which the blade (1; 100) is made. 5. Pala secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il foro cieco (15) è sostanzialmente di forma cilindrica. 5. Shovel according to any one of the preceding claims, wherein the blind hole (15) is substantially cylindrical in shape. 6. Pala secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente una pluralità di fori ciechi (15; 115), i quali sono realizzati lungo la faccia di sommità (5; 105) e si estendono all'interno del corpo principale (3; 103). 6. Shovel according to any one of the preceding claims, comprising a plurality of blind holes (15; 115), which are made along the top face (5; 105) and extend inside the main body (3; 103) . 7. Pala secondo la rivendicazione 6, in cui i fori della pluralità di fori (15; 115) hanno profondità diverse. Shovel according to claim 6, wherein the holes of the plurality of holes (15; 115) have different depths. 8. Turbomacchina comprendente almeno un anello rotorico (20) rotante attorno ad un asse longitudinale (B) ed una cerchiata di pale rotoriche (21) accoppiata all'anello rotorico (20) in modo da estendersi radialmente rispetto all'asse longitudinale (B); le pale rotoriche essendo disposte l'una accanto all'altra in direzione circonferenziale; almeno una prima pala (1; 100) della cerchiata di pale rotoriche (21) essendo del tipo rivendicato in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni. 8. Turbomachine comprising at least one rotor ring (20) rotating around a longitudinal axis (B) and a circle of rotor blades (21) coupled to the rotor ring (20) so as to extend radially with respect to the longitudinal axis (B) ; the rotor blades being arranged next to each other in a circumferential direction; at least one first blade (1; 100) of the circle of rotor blades (21) being of the type claimed in any one of the preceding claims. 9. Turbomacchina secondo la rivendicazione 8, in cui la cerchiata di pale rotoriche (21) comprende prime pale alternate a seconde pale; le prime pale (1;100) essendo del tipo rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 8. 9. Turbomachine according to claim 8, wherein the circle of rotor blades (21) comprises first blades alternating with second blades; the first blades (1; 100) being of the type claimed in any one of claims 1 to 8. 10. Turbomacchina secondo la rivendicazione 8 o 9 selezionata nel gruppo comprendente: turbina a gas, compressore, turbina a vapore. 10. Turbomachine according to claim 8 or 9 selected from the group comprising: gas turbine, compressor, steam turbine. 11. Metodo di realizzazione di una pala rotorica (1) di una turbomacchina comprendente le fasi di: • calcolare mediante simulazione agli elementi finiti il numero e le caratteristiche dimensionali dei fori ciechi (15) da realizzare; • realizzare i fori ciechi (15) lungo una faccia di sommità (4) del corpo principale (2) della pala (1) in accordo a quanto determinato nella fase di calcolo. 11. Method of manufacturing a rotor blade (1) of a turbomachine comprising the steps of: • calculate by means of finite element simulation the number and dimensional characteristics of the blind holes (15) to be made; • make the blind holes (15) along a top face (4) of the main body (2) of the blade (1) according to what was determined in the calculation phase. 12. Metodo di desintonizzazione di una pala rotorica (1;100) di una turbomacchina (2) del tipo rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7 comprendente la fase di selettivamente variare il contenuto dell'almeno un foro cieco (15; 115). Method of detuning a rotor blade (1; 100) of a turbomachinery (2) of the type claimed in any one of claims 1 to 7 comprising the step of selectively varying the content of the at least one blind hole (15; 115 ). 13. Metodo secondo la rivendicazione 12, in cui il contenuto dell'almeno un foro cieco è aria e/o almeno una massa di materiali (17; 117). Method according to claim 12, wherein the content of the at least one blind hole is air and / or at least a mass of materials (17; 117). 14. Metodo secondo la rivendicazione 13, in cui la massa di materiale (17; 117) è realizzata in almeno un primo materiale diverso dal materiale con cui è realizzata la pala (1; 100).Method according to claim 13, wherein the mass of material (17; 117) is made of at least a first material other than the material of which the blade (1; 100) is made.
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