DE102009010613A1 - A method for attaching or producing a closed shroud for a rotor blading a turbine stage and blading a turbine stage for a turbine - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Anbringen bzw. Herstellen eines geschlossenen Deckbandes (1) an die/den stirnseitigen freien Enden (2) von nebeneinander angeordneten Schaufelblättern (3) einer Laufbeschaufelung einer Turbinenstufe einer Turbine, wobei ein Band aus einem Faserwerkstoff auf die stirnseitigen freien Enden (2) der Schaufelblätter (3) gewickelt wird, ein Matrixwerkstoff in den Faserwerkstoff des aufgewickelten Bandes infiltriert wird und der entstehende Faserverbundwerkstoff ausgehärtet wird. Ferner betrifft die Erfindung zwei weitere Verfahren zum Anbringen/Herstellen eines geschlossenen Deckbandes (1) an die/den stirnseitigen freien Enden (2) von nebeneinander angeordneten Schaufelblättern (3) einer Laufbeschaufelung einer Turbinenstufe einer Turbine sowie eine Laufbeschaufelung für eine Turbine, aufweisend eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Schaufelblätter (3), wobei die Schaufelblätter (3) aus einem Faserverbundwerkstoff ausgebildet sind.In particular, the present invention relates to a method for attaching a closed shroud (1) to the front free ends (2) of side-by-side blades (3) of a turbine blade turbine runner, wherein a band of a fibrous material contacts the blades end free ends (2) of the blades (3) is wound, a matrix material is infiltrated into the fiber material of the wound tape and the resulting fiber composite material is cured. Furthermore, the invention relates to two further methods for attaching / producing a closed shroud (1) to the front free ends (2) of side by side blades (3) of a turbine blade turbine runner and a turbine blade runner blading having a plurality side by side arranged blades (3), wherein the blades (3) are formed of a fiber composite material.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft mehrere Verfahren zum Anbringen bzw. Herstellen eines geschlossenen Deckbandes an die/den stirnseitigen freien Enden von nebeneinander angeordneten Schaufelblättern einer Laufbeschaufelung einer Turbinenstufe einer Turbine. Ferner betrifft die Erfindung eine Laufbeschaufelung einer Turbinenstufe für eine Turbine, aufweisend eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Schaufelblätter.The The present invention relates to a plurality of methods for attaching Making a closed shroud on the front-side free Ends of juxtaposed airfoils of a rotor blading a turbine stage of a turbine. Furthermore, the invention relates to a Blade of a turbine stage for a turbine, comprising a plurality of side by side arranged blades.

Die Laufbeschaufelung einer Turbinenstufe einer Turbine weist eine Vielzahl von Schaufelblättern auf. Beim Betrieb einer Turbine, insbesondere einer Dampfturbine, wird die Laufbeschaufelung hohen Kräften ausgesetzt. Die letzte Stufe einer Kondensationsdampfturbine ist bei der Auslegung der Turbine meist das begrenzende Bauteil bzgl. der maximalen Durchströmfläche bzw. der maximalen Drehzahl, da die Zentrifugalkräfte/Fliehkräfte zu hohen Spannungen führen. Der Einsatz von Laufbeschaufelungen bzw. Schaufelblättern aus einem Verbundwerkstoff, wie einem Faserverbundwerkstoff, insbesondere einem kohlenstofffaserverstärkten Verbundwerkstoff wirkt sich durch die deutlich geringere Masse derartig ausgebildeter Laufbeschaufelungen bzw. Schaufelblätter vorteilhaft aus. D. h., der Einsatz von Faserverbundlaufbeschaufelungen wirkt sich durch das deutlich bessere Festigkeits-/Masse-Verhältnis vorteilhaft aus.The Blade blading of a turbine stage of a turbine has a variety of shovels on. When operating a turbine, in particular a steam turbine, The blading is exposed to high forces. The last Stage of a condensing steam turbine is in the design of the turbine usually the limiting component with respect to the maximum flow area or the maximum speed, because the centrifugal forces / centrifugal forces lead to high voltages. Of the Use of runner blades or vanes made of a composite material, such as a fiber composite, especially a carbon fiber reinforced composite affects the significantly lower mass of such trained Laufgeschaufelungen or blades advantageously from. Ie., the use of fiber composite blading effects through the significantly better strength / mass ratio advantageous.

Bei kleineren Laufbeschaufelungen ist es bekannt ein Deckband aus Stahl an den stirnseitigen freien Enden der Schaufelblätter, d. h. an den Schaufelblattspitzen, anzubringen. Dabei werden eine Vielzahl von Stahlelementen kraftschlüssig miteinander verbunden, bis diese ein geschlossenes, umlaufendes Deckband ergeben.at smaller Laufbeschaufelungen it is known a shroud made of steel at the front free ends of the blades, d. H. at the blade tips, to install. In this case, a plurality of steel elements are non-positively connected, until they give a closed, circumferential shroud.

Aufgrund der hohen Fliehkräfte ist es aber nicht möglich, ein dichtendes und somit wirkungsgradsteigerndes Stahldeckband auf große Laufbeschaufelungen, beispielsweise der letzte Stufe einer Kondensationsdampfturbine, anzubringen. Dieses Stahldeckband würde aufgrund der Lage am Außendurchmesser die Fliehkräfte deutlich erhöhen, so dass eine derartige Laufbeschaufelung im Betrieb nicht standhält. Ferner führt ein Deckband zu Einschränkungen bzgl. der Materialstärke und des Designs der Laufbeschaufelung.by virtue of the high centrifugal forces but it is not possible a sealing and thus efficiency-increasing steel cover tape on size Running blading, for example the last stage of a condensing steam turbine, to install. This steel cover tape would be due to the location on the outside diameter the centrifugal forces increase significantly so that such a blading does not withstand during operation. Further introduces Shroud to restrictions regarding the material thickness and the design of the run blading.

Daher ist die letzte Stufe einer Beschaufelung einer Turbine, insbesondere einer Kondensationsdampfturbine, meist mit freistehenden Schaufelblättern ausgeführt. Soweit im Anwendungsfall erforderlich werden die Schaufelblätter mit Koppelelementen, die zwischen den Schaufelblättern angeordnet werden, stabilisiert.Therefore is the last stage of blading a turbine, in particular a Kondensationsdampfturbine, usually performed with freestanding blades. So far in case of application, the blades are required Coupling elements, which are arranged between the blades, stabilized.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Deckband für eine große Laufbeschaufelung einer Turbinenstufe einer Turbine herzustellen bzw. dieses an eine große Laufbeschaufelung einer Turbinenstufe einer Turbine anzubringen, um den Wirkungsgrad einer Beschaufelung bzw. einer Turbinenstufe einer Turbine zu steigern und die Schwingungen der Schaufelblätter der Laufbeschaufelung zu dämpfen.task The invention is a shroud for a large blading a Produce turbine stage of a turbine or this to a large blading a turbine stage of a turbine to increase the efficiency to increase a blading or a turbine stage of a turbine and the vibrations of the blades of the blading to dampen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Anbringen bzw. Herstellen eines geschlossenen Deckbandes an die/den stirnseitigen freien Enden von nebeneinander angeordneten Schaufelblättern einer Laufbeschaufelung einer Turbinenstufe einer Turbine mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1, durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 9, durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 10 sowie durch eine Laufbeschaufelung einer Turbinenstufe für eine Turbine mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 20 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit einem der erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit den anderen erfindungsgemäßen Verfahren sowie der Laufbeschaufelung, und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen werden kann.These The object is achieved by a Method for attaching or producing a closed shroud at the front free ends of side by side arranged airfoils one Blade of a turbine stage of a turbine with the features according to the independent claim 1, by a method according to the independent claim 9, by a method according to the independent claim 10 as well as by a rotor blading of a turbine stage for a turbine with the features according to the independent claim 20 solved. Further features and details of the invention will become apparent from the Subclaims, the Description as well as the drawings. There are features and details, which are described in connection with one of the methods according to the invention, Of course also in connection with the other methods of the invention as well as the running blading, and vice versa, so that with respect to the Revelation to the individual invention aspects always reciprocal relation can be taken.

Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Anbringen bzw. Herstellen eines geschlossenen Deckbandes an die/den stirnseitigen freien Enden von nebeneinander angeordneten Schaufelblättern einer Laufbeschaufelung einer Turbinenstufe einer Turbine gelöst, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Band aus einem Faserwerkstoff auf die stirnseitigen freien Enden der Schaufelblätter gewickelt wird, dass ein Matrixwerkstoff in den Faserwerkstoff des aufgewickelten Bandes infiltriert wird und der entstehende Faserverbundwerkstoff ausgehärtet wird.According to the first Aspect of the invention, the object is achieved by a method for attaching or Making a closed shroud on the front side free ends of juxtaposed airfoils one Run blading a turbine stage of a turbine solved, wherein the method is characterized in that a band of a Fiber material wound on the front free ends of the blades is that a matrix material in the fiber material of the wound Bandes is infiltrated and the resulting fiber composite material is cured.

Im Lichte der Erfindung werden die Schaufelblattspitzen als stirnseitige freie Enden der Schaufelblätter bezeichnet. Benachbarte Schaufelblätter weisen bevorzugt den gleichen Abstand zueinander auf. Die Schaufelblätter der Laufbeschaufelung können aus Stahl oder Titan ausgebildet sein. Bevorzugt sind die Schaufelblätter der Laufbeschaufelung jedoch aus einem Faserverbundwerkstoff ausgebildet, da sich dieser Werkstoff, im Gegensatz zu Schaufelblättern aus Stahl oder Titan, durch das bessere Festigkeits-/Masse-Verhältnis vorteilhaft auswirkt. Faserverbundwerkstoffe sind Werkstoffe, die wenigstens zwei Komponenten, nämlich einen Faserwerkstoff und einen Matrixwerkstoff, umfassen. Der Matrixwerkstoff umgibt dabei den Faserwerkstoff. Durch die gegenseitigen Wechselwirkungen der beiden Komponenten können bei einem Faserverbundwerkstoff bessere bzw. höherwertige Eigenschaften erreicht werden, als bei jedem der beiden einzelnen Komponenten.In the light of the invention, the blade tips are referred to as front free ends of the blades. Adjacent blades preferably have the same distance from one another. The blades of the rotor blading may be formed of steel or titanium. However, the blades of the rotor blading are preferably formed of a fiber composite material, since this material, in contrast to blades made of steel or titanium, advantageous effect by the better strength / mass ratio. Fiber composites are materials that contain at least two components, namely a fiber material and a matrix material. The matrix material surrounds the fiber material. Due to the mutual interactions of the two components better or higher quality properties can be achieved in a fiber composite material than in each of the two individual components.

Zur Herstellung und Anbringung des Deckbandes wird zunächst ein Band aus einem Faserwerkstoff auf die stirnseitigen freien Enden der Schaufelblätter gewickelt. Dies kann durch eine Drehung der Laufbeschaufelung um eine Achse erfolgen. Vorteilhafterweise ist die Laufbeschaufelung an einen Rotor befestigt, der gedreht wird. Zum Aufbringen des Bandes werden der Rotor und damit die Laufbeschaufelung gedreht. Das Faserwerkstoffband ist vorteilhafterweise auf einer Rolle aufgewickelt. Diese Rolle wird zum Aufwickeln des Faserwerkstoffbandes auf die stirnseitigen Enden der Schaufelblätter bevorzugt ebenfalls drehbar, beispielsweise auf einer Wickelmaschine, gelagert. Das Faserwerkstoffband kann unterschiedlich straff auf die stirnseitigen Enden der Schaufelblätter aufgewickelt werden.to Production and attachment of the shroud is first a Ribbon of a fiber material on the front free ends the blades wound. This can be achieved by rotating the rotor blade take an axis. Advantageously, the run blading attached to a rotor that is rotated. For applying the tape the rotor and thus the rotor blading are turned. The fiber material band is advantageously wound up on a roll. This role is used to wind the fiber material band on the front side Ends of the blades preferably also rotatable, for example on a winding machine, stored. The fiber material band can be different taut on the Winding ends of the blades are wound.

Nach dem Aufwickeln des Faserwerkstoffbandes wird ein Matrixwerkstoff in den Faserwerkstoff des aufgewickelten Bandes infiltriert. Durch die Infiltration des Matrixwerkstoffes in den Faserwerkstoff entsteht der so genannte Faserverbundwerkstoff. Nach einem Aushärteprozess entsteht ein festes Deckband, das an den stirnseitigen Enden der Schaufelblätter fest angeordnet ist. Durch Variation der Bandlänge des Faserwerkstoffbandes kann die Deckbandstärke gezielt variiert und an die jeweiligen Randbedingungen einer Turbine angepasst werden. Der Matrixwerkstoff wird in flüssiger Form in den Faserwerkstoff des aufgewickelten Bandes infiltriert. Aushärten bedeutet, dass sich der flüssige Matrixwerkstoff, nachdem sich dieser gleichmäßig im Faserwerkstoff verteilt hat, verfestigt. Dies kann unter Zuhilfenahme eines Temperprozesses erfolgen. Durch entsprechende Erwärmung härtet der entstehende Verbundwerkstoff aus, so dass ein stabiles, fest anliegendes Deckband aus einem Faserverbundwerkstoff entsteht.To the winding of the fiber material strip is a matrix material infiltrated into the fiber material of the wound tape. By the infiltration of the matrix material into the fiber material is created the so-called fiber composite material. After a curing process creates a solid shroud that stuck to the front ends of the blades is arranged. By varying the strip length of the fiber material band can the shroud strength specifically varies and to the respective boundary conditions of a turbine be adjusted. The matrix material is in liquid form in the fiber material of the wound tape infiltrated. Curing means that the liquid Matrix material, after this evenly distributed in the fiber material has solidified. This can be done with the help of an annealing process respectively. By appropriate heating of the resulting composite material hardens so that a stable, tight-fitting shroud of a fiber composite material arises.

Ein derartiges Deckband aus einem Faserverbundwerkstoff dämpft die Schwingungen der Schaufelblätter während des Betriebes der Laufbeschaufelung sehr gut und ermöglicht es, dass die Turbinenschaufelblätter der Turbinenschaufel dünner und damit auch aerodynamisch günstiger ausgelegt werden können, als aus Schwingungsstabilitätsgründen bislang möglich war. Insbesondere große Laufbeschaufelungen, wie bei der Endstufe einer Kondensationsdampfturbine, können durch das Anbringen eines derartigen Deckbandes in ihren Schwingungen ge dämpft werden. Die bei einer Drehung der Laufbeschaufelung auftretenden Fliehkräfte können durch ein derartiges Deckband, im Vergleich zu einem angebrachten Deckband aus Stahl, verringert werden. Durch das Anbringen eines derartigen Deckbandes kann auf zusätzliche Koppelelemente, die zur Dämpfung der Schwingungen der Schaufelblätter zwischen diesen angeordnet werden, verzichtet werden, wodurch der Wirkungsgrad der Turbinenstufe bzw. der Turbine gesteigert werden kann. Insbesondere kann die Anregbarkeit von Schwingungen durch die Versteifung der Laufbeschaufelung, d. h. aller Schaufelblätter, vermindert werden.One Such shroud of a fiber composite material dampens the Vibrations of the blades while operation of the blading very well and makes it possible that the turbine blades the turbine blade thinner and thus also aerodynamically cheaper can be designed as for vibration stability reasons so far possible was. Especially big ones Running blading, as in the final stage of a condensing steam turbine, can by attaching such a shroud in their vibrations dampened become. The occurring during rotation of the rotor blading centrifugal forces can through such a shroud, compared to an attached shroud made of steel, to be reduced. By attaching such Shroud may be additional Coupling elements for damping the vibrations of the blades between These are arranged to be dispensed with, reducing the efficiency the turbine stage or the turbine can be increased. Especially can the excitability of vibrations due to the stiffening of the Blading, d. H. all blades, be reduced.

Als Faserwerkstoff sind verschiedenartige Fasern einsetzbar. Beispielsweise kann ein Band aus Glasfasern, Keramikfasern, Nylonfasern oder Aramidfasern eingesetzt werden. Besonders bevorzugt ist das Band jedoch aus Kohlenstofffasern ausgebildet. Diese sind industriell hergestellte Hochleistungsfasern mit besonderen Eigenschaften. So zeichnen sich Kohlenstofffasern, auch als Kohlefasern bezeichnet, unter anderem durch eine hohe Festigkeit, einen hohen Elastizitätsmodul, keine Kriechneigung, eine gute Schwingungsdämpfung und eine geringe Materialermüdung aus. Ferner sind Kohlenstofffasern gekennzeichnet durch eine geringe Wärmeausdehnung.When Fiber material are different types of fibers used. For example can be a band of glass fibers, ceramic fibers, nylon fibers or aramid fibers be used. However, the band is particularly preferably made of carbon fibers educated. These are industrially produced high performance fibers with special properties. This is how carbon fibers are Also called carbon fibers, including high strength, a high modulus of elasticity, no creep, good vibration damping and low material fatigue. Furthermore, carbon fibers are characterized by a low Thermal expansion.

In Verbindung mit einem Matrixwerkstoff, der den Faserwerkstoff, insbesondere die Kohlenstofffasern, durch Infiltration in diesen umgibt, entsteht ein Faserverbundwerkstoff mit hohen spezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten. Die Fasern des Faserwerkstoffs werden dabei durch Adhäsiv- oder Kohäsivkräfte an den Matrixwerkstoff gebunden.In Compound with a matrix material, the fiber material, in particular the carbon fibers, by infiltration into these surrounds, arises a fiber composite material with high specific stiffnesses and Strengths. The fibers of the fiber material are thereby Adhäsiv- or cohesive forces on the Bound matrix material.

Bevorzugt ist ein zuvor beschriebenes Verfahren, bei dem als Matrixwerkstoff ein Kunststoff, insbesondere ein Harz, in den Faserwerkstoff des aufgewickelten Bandes infiltriert wird. Durch das Infiltrieren derartiger Kunststoffe bzw. Harze in den Faserwerkstoff des aufgewickelten Bandes entsteht ein Faserverbundwerkstoff mit sehr hohen spezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten. Beispielsweise können ein Duroplast oder ein Thermoplast in den Faserwerkstoff des aufgewickelten Bandes infiltriert werden.Prefers is a previously described method in which as a matrix material a plastic, in particular a resin, in the fiber material of the wound Bandes is infiltrated. By infiltrating such plastics or resins in the fiber material of the wound tape is formed a fiber composite material with very high specific stiffnesses and strengths. For example, a thermoset or a Thermoplastic infiltrated into the fiber material of the wound tape become.

Besonders bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem der Matrixwerkstoff durch Unterdruck in den Faserwerkstoff infiltriert wird. Beispielsweise kann eine Form bzw. ein Gehäuse um den aufgewickelten Faserwerkstoff gelegt werden, der diesen luftdicht abdichtet. Anschließend kann durch geeignete Werkzeuge in dem abgedichteten Bereich ein Unterdruck erzeugt werden. Nach der Erzeugung des Unterdrucks wird der Matrixwerkstoff in den abgedichteten Bereich eingeführt, so dass dieser sich aufgrund des Unterdrucks gleichmäßig mit dem Faserwerkstoff vermischt. Durch den Unterdruck kann der Matrixwerkstoff besser mit dem Faserwerkstoff, insbesondere mit den Kohlenstofffasern, vermischt werden. Dabei fließt der flüssige Matrixwerkstoff in die Hohlräume zwischen den Fasern des Faserwerkstoffes. Durch diese sehr effektive Vermischung des Matrixwerkstoffes mit dem aufgewickelten Faserwerkstoff wird ein Faserverbundwerkstoff erhalten, der nach dem Aushärten ein sehr festes, steifes und gut schwingungsdämpfendes Deckband der Laufbeschaufelung einer Turbinenstufe bildet.Particularly preferred is a method in which the matrix material is infiltrated by negative pressure in the fiber material. For example, a mold or a housing can be placed around the wound fiber material, which seals it airtight. Subsequently, a negative pressure can be generated by suitable tools in the sealed area. After the generation of the negative pressure, the matrix material is introduced into the sealed area, so that it mixes evenly with the fiber material due to the negative pressure. Due to the negative pressure, the matrix can material better with the fiber material, in particular with the carbon fibers, are mixed. The liquid matrix material flows into the cavities between the fibers of the fiber material. By this very effective mixing of the matrix material with the wound fiber material, a fiber composite material is obtained, which forms after curing a very strong, stiff and good vibration damping shroud the running blading of a turbine stage.

Bevorzugt kann eine Form bzw. ein kanalförmiges Gehäuse bereits beim Aufwickeln des Faserwerkstoffbandes an den Seiten der Schaufelblätter angelegt werden, so dass das Faserwerk stoffband zentriert an den stirnseitigen freien Enden der Schaufelblätter angelegt werden kann. So kann die Form beispielsweise zwei scheiben- oder ringförmige Elemente aufweisen, die an die Längsseiten der Schaufelblätter formschlüssig angelegt werden. Diese stehen dabei an den freien Enden der Schaufelblätter, d. h. an den Schaufelblattspitzen, an beiden Seiten etwas über, so dass diese einen Kanal bilden, in den das Faserwerkstoffband beim Aufwickeln eingelegt werden kann. Dies gewährleistet eine Zentrierung des Faserwerkstoffbandes beim Aufwickeln.Prefers can be a shape or a channel-shaped casing already during the winding of the fiber material band on the sides of the Created blades so that the fiber material band centered at the front free ends of the blades can be created. For example, the mold may have two disk or annular Have elements that are on the long sides the blades form-fitting be created. These stand at the free ends of the blades, d. H. at the blade tips, on both sides something over, so that these form a channel into which the fibrous material band in the Winding can be inserted. This ensures a centering of the Fiber material tape during winding.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Turbinenschaufelblätter an ihren stirnseitigen freien Enden jeweils eine Mulde auf weisen, in die das Faserwerkstoffband beim Aufwickeln eingelegt wird. D. h., das Faserwerkstoffband wird in die Mulden, auch als Bett bezeichnet, an den stirnseitigen Enden der Schaufelblätter eingelegt, um besser an den Enden positioniert bzw. zentriert zu werden. Das Faserwerkstoffband wird dadurch beim Aufwickeln automatisch in den Mulden an den stirnseitigen freien Enden der Schaufelblätter zentriert, so dass ein seitliches Verrutschen des Faserwerkstoffbandes an den stirnseitigen Enden der Schaufelblätter verhindert wird. Vorteilhaft dabei ist, dass das aufgewickelte Faserwerkstoffband seitlich durch die Wandungen bzw. Schenkel der Mulden, insbesondere während des Betriebes der Laufbeschaufelung, gehalten wird. Die Mulde bzw. das Bett an dem stirnseitigen freien Ende eines Schaufelblattes wird vorteilhafterweise direkt bei der Herstellung des Schaufelblattes erzeugt.Especially it is preferred if the turbine blade leaves at their front side each free ends have a trough, in which the fiber material band is inserted during winding. That is, the fiber material band becomes in the wells, also referred to as a bed, at the front ends the blades inserted to better positioned at the ends or centered to become. The fiber material tape is thereby automatically during winding in the troughs centered on the front free ends of the blades, so that a lateral slippage of the fiber material band to the front ends of the blades is prevented. Advantageous it is that the wound fiber material tape laterally through the walls or limbs of the wells, in particular during the Operation of the blading, is held. The hollow or the Bed at the front-side free end of an airfoil is advantageously directly in the manufacture of the airfoil generated.

Ferner ist es bevorzugt, wenn nach dem Aufwickeln des Faserwerkstoffbandes in die Mulden der Schaufelblätter das Faserwerkstoffband mit einer Folie luftdicht abgedeckt wird, wenn anschließend ein Unterdruck in dem abgedeckten Bereich erzeugt wird und wenn nach dem Erreichen eines bestimmbaren Unterdrucks der Matrixwerkstoff in den mit Unterdruck beaufschlagten Bereich zur Infiltration in den Faserwerkstoff eingebracht wird. Die Folie wird radial umlaufend an den stirnseitigen freien Enden der Schaufelblätter angelegt, so dass das aufgewickelte Faserwerkstoffband luftdicht abgeschlossen wird. Dabei wird die Folie vorteilhafterweise an die Kanten der Mulden der Schaufelblätter angelegt. Nach der luftdichten Abdichtung des aufgewickelten Faserwerkstoffbandes wird mittels einer entsprechenden Vorrichtung, beispielsweise einer Pumpe, ein Unterdruck in dem abgedichteten Bereich, in dem das Faserwerkstoffband einliegt, erzeugt. Dies kann durch Öffnungen in der Folie erfolgen. Die Größe des Unterdrucks kann dabei frei bestimmt werden. Auch der Zwischenraum zwischen den Enden zweier Schaufelblätter wird durch die Folie oder eine geeignete Form abgedeckt. Nach dem Erreichen eines bestimmten Unterdrucks wird der flüssige Matrixwerkstoff in den mit Unterdruck beaufschlagten Bereich zur Infiltration in den Faserwerkstoff eingebracht, so dass der Matrixwerkstoff sich mit dem Faserwerkstoff vermischt. Nach einem anschließenden Aushärteprozess, kann die Folie wieder entfernt werden und der entstandene Faserverbundwerkstoff bildet das Deckband der Laufbeschaufelung, wobei das Deckband fest mit den Spitzen der Schaufelblätter der Laufbeschaufelung verbunden ist. Im Lichte der Erfindung kann die Folie auch als ein formstabiles Gehäuse ausgebildet sein.Further it is preferred if after winding the fiber material band into the hollows of the blades the fiber material band is covered airtight with a film, if subsequently a negative pressure is generated in the covered area, and when after reaching a determinable negative pressure of the matrix material in the applied with negative pressure area for infiltration into the fiber material is introduced. The film is rotating radially placed on the front-side free ends of the blades, so that the wound fiber material tape is sealed airtight. there For example, the film is advantageously applied to the edges of the troughs of the airfoils. After the airtight sealing of the wound fiber material band is by means of a corresponding device, such as a Pump, a negative pressure in the sealed area in which the fiber material band is present, generated. This can be done through openings in the film. The size of the negative pressure can be determined freely. Also the gap between the ends of two blades is covered by the foil or a suitable mold. After this Achieving a certain negative pressure is the liquid matrix material in the applied with negative pressure area for infiltration into the Fiber material introduced so that the matrix material with the fiber material mixed. After a subsequent curing process, the film can be removed again and the resulting fiber composite material forms the shroud of the blading, the shroud firmly with the tips of the blades the run blading is connected. In the light of the invention can the film may also be formed as a dimensionally stable housing.

Ferner kann bei dem Verfahren vorgesehen sein, dass das Faserwerkstoffband bereits beim Aufwickeln auf die stirnseitigen freien Enden der Schaufelblätter mit dem Matrixwerkstoff versehen ist. Hierdurch ist bereits beim Aufwickeln des Faserwerkstoffbandes auf die stirnseitigen Enden der Schaufelblätter der Matrixwerkstoff mit dem Faserwerkstoff vermischt. Insbesondere dadurch, dass das Faserwerkstoffband in vielen Lagen um die Enden der Schaufelblätter gewickelt wird, befindet sich bereits in jeder Lage der Matrixwerkstoff. Da die mit dem Matrixwerkstoff getränkten Fasern unter Vorspannung aufgewickelt werden, wird überschüssiger Matrixwerkstoff nach außen gepresst. Durch eine nachträgliche Bearbeitung, beispielsweise durch eine Überdrehung der Laufbeschaufelung, wird der nach außen gepresste Matrixwerkstoff entfernt. Ist nicht ausreichend Matrixwerkstoff vorhanden, kann durch ein anschließendes Abdichten des aufgewickelten Bandes und durch das Anlegen eines Unterdrucks in dem abgedichteten Bereich, sich der Matrixwerkstoff sehr gleichmäßig mit den Fasern des Faserwerkstoffbandes verbinden. Zusätzlich kann weiterer flüssiger Matrixwerkstoff in den abgedichteten Bereich infiltriert werden, so dass ausreichend Matrixwerkstoff das Faserwerkstoffband umgibt.Further may be provided in the process that the fiber material band already with the winding on the frontal free ends of the blades with the matrix material is provided. This is already during winding of the fiber material band on the front ends of the blades of the Matrix material mixed with the fiber material. In particular, by the fiber material band is wrapped in many layers around the ends of the blades is already in any position of the matrix material. There the impregnated with the matrix material Fibers are wound under prestressing, becomes excess matrix material after Outside pressed. By a subsequent Processing, for example by over-rotation of the blading, will be the outside Pressed matrix material removed. Is not enough matrix material present, can be wound by a subsequent sealing of the Bandes and by applying a negative pressure in the sealed Area, the matrix material is very even with the fibers of the fiber material band connect. additionally can be more liquid Matrix material are infiltrated into the sealed area, so that sufficient matrix material surrounds the fiber material band.

Ferner kann vorgesehen werden, dass an dem entstandenen Deckband aus Faserverbundwerkstoff Dichtspitzen befestigt werden. Diese können nachträglich an dem entstandenen Deckband befestigt werden. So können nachträglich an der Außenseite des Deckbandes Nute eingedreht werden, an denen die Dichtspitzen, insbesondere in Form eines Dichtspitzenbandes, befestigt wer den. Alternativ dazu können die Dichtspitzen auch während des Infiltrierens des Matrixwerkstoffes in den Faserwerkstoff eingebracht oder erzeugt werden. Die Dichtspitzen können aus Kunststoff, insbesondere aus einem Harz, aber auch aus Metall oder einem anderen günstigen Material ausgebildet sein. Beispielsweise können die Dichtspitzen Thermoplast oder Duroplast aufweisen. Die Dichtspitzen werden im Nachhinein und ggf. nach einem Temperprozess zur Maßhaltigkeit überdreht. Es ist auch möglich die Dichtspitzen so auszuführen, dass sich durch kurzzeitiges Berühren mit einem Stator das Spiel zwischen den Dichtspitzen und dem Stator selbstständig einstellt. D. h., das Spiel der Dichtspitzen stellt sich durch Materialabrieb am Stator und/oder an den Dichtspitzen selbst ein.Furthermore, it can be provided that sealing tips are attached to the resulting shroud made of fiber composite material. These can be subsequently attached to the resulting shroud. Thus, grooves can be subsequently screwed to the outside of the shroud, where the sealing tips, in particular in the form of a sealing tip band attached who the. alternative For this purpose, the sealing tips can also be introduced or generated during the infiltration of the matrix material into the fiber material. The sealing tips can be made of plastic, in particular of a resin, but also of metal or another favorable material. For example, the sealing tips may comprise thermoplastic or thermosetting plastic. The sealing tips are later over-turned and, if necessary, after a tempering process for dimensional stability. It is also possible to carry out the sealing tips so that the game between the sealing tips and the stator automatically adjusts itself by briefly touching with a stator. That is, the play of the sealing tips adjusts itself by material abrasion on the stator and / or on the sealing tips themselves.

Durch den Einsatz eines flexiblen Faserwerkstoffbandes und eines entsprechenden Matrixwerkstoffes, wie eines Harzes, ist das Erzeugen/Anbringen eines Deckbandes, wie es bei kleineren Laufbeschaufelungen verwendet wird, auch bei größeren Laufbeschaufelungen möglich. Dies hat eine Steigerung des Wirkungsgrades der Stufe einer Turbine, insbesondere einer Dampfturbine, zur Folge.By the use of a flexible fiber material band and a corresponding Matrix material, such as a resin, is the creation / attachment a shroud, as used in smaller Laufbeschaufelungen will, even with larger Laufbeschaufelungen possible. This has an increase in the efficiency of the stage of a turbine, in particular a steam turbine, the result.

Das entstandene Deckband aus einem Faserverbundwerkstoff dämpft Schwingungen der Schaufelblätter und damit der Laufbeschaufelung und gibt somit das Potential, die Schaufelblätter beispielsweise dünner auszulegen, als aus Schwingungsstabilitätsgründen bislang, insbesondere bei größeren Laufbeschaufelungen, möglich ist. Auf zusätzliche Koppelelemente, wie Koppeldrähte, zwischen den Schaufelblättern kann verzichtet werden, was wiederum den Wirkungsgrad der Stufe einer Turbine steigert. Weiterhin wird eine Anregbarkeit von Schwingungen durch die Versteifung aller Schaufelblätter vermindert.The Resulting shroud made of a fiber composite material dampens vibrations the blades and thus the running blading and thus gives the potential that airfoils for example, thinner interpreted as vibration stability reasons so far, in particular for larger running blading, possible is. On additional Coupling elements, such as coupling wires, between the blades can be dispensed with, which in turn reduces the efficiency of the stage a turbine increases. Furthermore, an excitability of vibrations reduced by the stiffening of all blades.

Alternativ zu dem Verfahren gemäß des ersten Aspektes der Erfindung, wird gemäß des zweiten Aspektes der Erfindung die Aufgabe durch ein Verfahren zum Anbringen/Herstellen eines geschlossenen Deckbandes an die/den stirnseitigen freien En den von nebeneinander angeordneten Schaufelblättern einer Laufbeschaufelung einer Turbinenstufe einer Turbine gelöst, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass ein geschlossener Ring aus einem Faserverbundwerkstoff durch einen Aufschrumpfprozess auf die stirnseitigen Enden der Schaufelblätter angebracht wird. D. h., der geschlossene Ring aus einem Faserverbundwerkstoff kann einerseits auf die stirnseitigen Enden der Schaufelblätter der Laufbeschaufelung aufgeschrumpft werden. Bei diesem Verfahren wird die Eigenschaft ausgenutzt, dass sich Materialien bei Erreichung einer bestimmten Temperatur ausdehnen oder zusammenziehen.alternative to the method according to the first Aspect of the invention will, according to the second aspect The invention has the object by a method for attaching / manufacturing a closed shroud at the / the front free En of juxtaposed airfoils of a rotor blading a turbine stage of a turbine, the method thereby is characterized in that a closed ring of a fiber composite material attached by a Aufschrumpfprozess on the front ends of the blades becomes. D. h., The closed ring of a fiber composite material on the one hand on the front ends of the blades of the Run blading shrunk. In this method is exploited the property that materials are at achievement expand or contract at a certain temperature.

Bei diesem Verfahren werden das Deckband und die Schaufelblätter nicht passgenau angefertigt, sondern entweder das Deckband geringfügig zu klein oder die Schaufelblätter geringfügig zu groß gefertigt, so dass sie bei Normaltemperatur nicht miteinander verbunden werden können. Durch Abkühlung des vorgefertigten Deckbandes dehnt sich dieses aus und wird nach der Ausdehnung auf die stirnseitigen freien Enden der Schaufelblätter gezogen. Beim Erwärmen auf die normale Umgebungstemperatur schrumpft das Deckband zusammen und presst sich dadurch auf die Enden der Schaufelblätter auf und bleibt so fest mit diesem verbunden. Zusätzlich zu der Abkühlung des Deckbandes können die Turbinenschaufelblätter je nach Material gekühlt oder erwärmt werden, so dass sich diese etwas zusammenschrumpfen. Die Schaufelblätter dehnen sich bei einer Abkühlung oder Erwärmung auf die Umgebungstemperatur wieder aus, so dass diese sich an das aufgezogene Deckband pressen. Da ein kohlenstofffaserverstärkter Verbundwerkstoff einen Wärmeausdehnungskoeffizienten nahe Null bzw. kleiner Null aufweist, kann durch Abkühlung des Deckbandes aus kohlenstofffaserverstärktem Verbundwerkstoff der Durchmesser des Deckbandes etwas vergrößert werden. Zusätzlich kann durch eine entsprechende Temperaturführung die Laufbeschaufelung etwas verkleinert werden, so dass das Deckband leichter aufgeschoben werden kann.at In this method, the shroud and the blades are not accurately made, but either the shroud slightly too small or the blades slight too big, so that they are not interconnected at normal temperature can. By cooling of the prefabricated shroud this expands and becomes the extension drawn on the frontal free ends of the blades. When heating to the normal ambient temperature, the shroud shrinks together and thereby presses itself onto the ends of the blades and stay connected with it. In addition to the cooling of the Shroud can the turbine blades cooled depending on the material or heated so that they shrink somewhat. The blades stretch in a cool down or warming to the ambient temperature again, so that this is attached to the Press the shroud. As a carbon fiber reinforced composite material a CTE close to zero or less than zero, can by cooling the Covering tape made of carbon fiber reinforced composite material Diameter of the shroud be increased slightly. In addition, can by a corresponding temperature control the blading slightly smaller so that the shroud is easier to put on can be.

Gemäß eines dritten Aspektes der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Anbringen/Herstellen eines geschlos senen Deckbandes an die/den stirnseitigen freien Enden von nebeneinander angeordneten Schaufelblättern einer Laufbeschaufelung einer Turbinenstufe einer Turbine gelöst, bei dem ein geschlossener Ring aus einem Faserverbundwerkstoff, insbesondere aus einem kohlenstofffaserverstärkten Verbundwerkstoff, auf die stirnseitigen Enden der Schaufelblätter aufgeklebt wird.According to one Third aspect of the invention, the object is achieved by a method for attaching / producing a closed shroud to the / the front-side free ends of juxtaposed blades of a leaf Run blading of a turbine stage of a turbine solved, at a closed ring made of a fiber composite material, in particular made of a carbon fiber reinforced Composite, glued to the front ends of the blades becomes.

Dabei können die Oberfläche der stirnseitigen Enden der Schaufelblätter bestrahlt und/oder speziell aktiviert werden. Um das Deckband an die Schaufelblattspitzen anzukleben, werden die Spitzen der Schaufelblätter und/oder die Innenseite des Deckbandes mittels Plasmaspritzen, mechanischem Aufrauhen und/oder Beschichten aktiviert. Durch Aufbringen von Klebstoff auf eine oder beide Komponenten und anschließendes Zusammenfügen wird die Verbindung erzeugt.there can the surface irradiated the front ends of the blades and / or specifically to be activated. To glue the shroud to the blade tips, become the tips of the blades and / or the inside of the shroud by means of plasma spraying, mechanical roughening and / or Coating activated. By applying adhesive to one or more both components and subsequent Put together the connection is created.

Besonders bevorzugt wird der geschlossene Ring auf geneigt zu der Drehachse der Turbinenschaufel verlaufende stirnseitige freie Enden der Turbinenschaufelblätter angeordnet. D. h., die freien Enden der Turbinenschaufelblätter verlaufen vorteilhafterweise geneigt zu den Längsachsen der Turbinenschaufelblätter bzw. zu der Ebene, in der die Turbinenschaufelblätter angeordnet sind. Die Neigung ermöglicht einer bessere Montage des Ringes. Insbesondere wird der Dampfdruck genutzt, um den Ring auf die Schaufelblattspitzen zu drücken.Particularly preferably, the closed ring is arranged on free ends of the turbine blade blades that run inclined relative to the axis of rotation of the turbine blade. That is, the free ends of the turbine blades are advantageously inclined to the longitudinal axes of the turbine blades or to the plane in which the turbine blades are arranged. The inclination he allows a better mounting of the ring. In particular, the vapor pressure is used to force the ring onto the blade tips.

Bevorzugt weist der geschlossene Ring bei dem Anbringen des Ringes gemäß des zweiten oder dritten Aspektes der Erfindung bereits Dichtspitzen auf. Dadurch müssen die Dichtspitzen nicht nachträglich an dem entstehenden Deckband angeordnet werden. Die Dichtspitzen sind bevorzugt aus Harz, insbesondere aus einem Thermoplast oder aus einem Duroplast, oder aus Metall ausgebildet.Prefers has the closed ring in the attachment of the ring according to the second or third aspect of the invention already on sealing tips. Thereby have to the sealing tips not later be arranged on the resulting shroud. The sealing tips are preferably made of resin, in particular of a thermoplastic or made of a duroplastic or metal.

Gemäß eines weiteren Verfahrensschrittes können die Dichtspitzen zur Maßhaltigkeit überdreht werden. Insbesondere können die Dichtspitzen nach einem Temperprozess zur Maßhaltig keit überdreht werden. Vorteilhafterweise wird der Deckbandring auf einer geeigneten Drehmaschine positioniert und auf Maß abgedreht.According to one further process step can the sealing tips are over-tightened for dimensional accuracy. In particular, you can the sealing tips are over-speeded after a tempering process for Maßhaltig. Advantageously, the shroud ring on a suitable lathe positioned and turned to measure.

In einem alternativen Verfahrensschritt kann das Spiel der Dichtspitzen zu einem die Turbinenschaufel umgebenden Stator bevorzugt durch Materialabrieb am Stator und/oder an den Dichtspitzen eingestellt werden. Dabei berühren sich die Dichtspitzen und der Stator kurzzeitig.In An alternative method step may be the play of the sealing tips to a surrounding the turbine blade stator preferred by Material abrasion at the stator and / or set at the sealing tips become. Touch it the sealing tips and the stator briefly.

Bevorzugt ist ferner ein Verfahrensschritt der dadurch gekennzeichnet ist, dass vor dem Aufbringen des Faserwerkstoffbandes bzw. des geschlossenen Ringes auf die stirnseitigen Enden der Schaufelblätter eine umlaufende oder unterbrochen umlaufende dämpfende Zwischenschicht an den stirnseitigen Enden der Schaufelblätter angebracht wird. Diese Zwischenschicht dient als Dämpfer zwischen den Schaufelblättern und dem Deckband. D. h., die Zwischenschicht dämpft die Schwingungen der Schaufelblätter. Diese können einzeln oder aber zusammen in Schwingungen versetzt werden. Durch die Zwischenschicht, die bevorzugt aus einem Gummi ausgebildet ist, können Schwingungen einzelner Schaufelblätter, aber auch Schwingungen mehrerer Schaufelblätter gedämpft werden. Die Zwischenschicht ist bevorzugt als ein geschlossener elastischer Ring ausgebildet, der durch Auseinanderdehnung auf die stirnseitigen freien Enden aufgezogen werden kann. Die Dämpfung der Schwingungen eines Schaufelblattes bzw. mehrerer Schaufelblätter erfolgt aufgrund der Reibung der stirnseitigen Enden der Schaufelblätter und der Zwischenschicht sowie des auf die Zwischenschicht aufgebrachten Deckbandes und der Zwischenschicht. Dabei kann das Deckband nach einem der zuvor geschilderten Verfahren auf die Zwischenschicht aufgebracht werden. Bevorzugt weisen die stirnseitigen freien Enden der Schaufelblätter jeweils eine Mulde auf, in deren Bodenbereich die Zwischenschicht eingebracht wird. Die Zwischenschicht ermöglicht in einem gewissen Maße eine Entwindung der Schaufelblätter.Prefers Furthermore, a method step is characterized in that that before applying the fiber material band or the closed Ringes on the front ends of the blades one circumferential or interrupted circumferential damping intermediate layer on the front ends of the blades is attached. These Intermediate layer serves as a damper between the blades and the shroud. D. h., The intermediate layer dampens the vibrations of the blades. These can individually or vibrating together. By the intermediate layer, which is preferably formed from a rubber, can Vibrations of individual blades, but also vibrations several blades muted become. The intermediate layer is preferably as a closed one elastic ring formed by expansion on the front side free ends can be raised. The damping of the vibrations of a Airfoil or more blades is due to friction the front ends of the blades and the intermediate layer as well as the applied on the intermediate layer shroud and the Interlayer. The shroud can after one of the previously described Procedures are applied to the intermediate layer. Preferably have the frontal free ends of the blades each have a trough, in the bottom region of the intermediate layer is introduced. The Intermediate layer allows to some extent a unwinding of the blades.

Die Zwischenschicht kann aus verschiedenartigen Materialien ausgebildet sein. Denkbar sind Metalle, Kunststoffe oder Fasermaterialien. Besonders bevorzugt wird eine umlaufende oder unterbrochen umlaufende dämpfende Zwischenschicht aus einem elastischen Material, insbesondere aus einem Gummi, zwischen den stirnseitigen freien Enden der Schaufelblätter und dem Deckblatt angeordnet. Alternativ zur Ausführung in Form einer umlaufenden Schicht kann die Dämpfungslage auch abschnittsweise aufgebracht werden, beispielsweise mit Abschnitten für jede einzelne Schaufel oder für eine Mehrzahl von Schaufeln. Die Abschnitte können weiterhin so gestaltet werden, dass ein Formschluss mit den Schaufelblattspitzen erreicht wird, beispielsweise in Form von „Schuhen”, in die Enden der Schaufeln eingreifen.The Intermediate layer can be formed of various materials be. Conceivable metals, plastics or fiber materials. Especially a circumferential or interrupted circumferential damping is preferred Intermediate layer of an elastic material, in particular of a rubber, between the frontal free ends of the blades and arranged on the cover sheet. Alternatively to the execution in the form of a circumferential layer can the damping position also be applied in sections, for example with sections for every single scoop or for a plurality of blades. The sections can continue to be designed this way be achieved that a positive connection with the blade tips is, for example in the form of "shoes", in the ends of the blades intervention.

Gemäß dem letzten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Laufbeschaufelung einer Turbinenstufe für eine Turbine, aufweisend eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Schaufelblätter, wobei an den stirnseitigen freien Enden der Schaufelblätter ein geschlossenes Deckband aus einem Faserverbundwerkstoff angeordnet ist, gelöst. Besonders bevorzugt ist an den stirnseitigen Enden der Schaufelblätter jeweils eine Mulde zur Aufnahme des Deckbandes vorgesehen.According to the last one Aspect of the invention is the object of a blading a turbine stage for a turbine having a plurality of juxtaposed Airfoils, taking at the front free ends of the blades a closed shroud is arranged from a fiber composite material dissolved. Especially preferred is at the front ends of the blades each a trough provided for receiving the shroud.

Das Deckband der Laufbeschaufelung wurde vorteilhafterweise durch ein Verfahren nach einem der ersten drei Aspekte an den stirnseitigen Enden der Schaufelblätter angebracht.The Covering the run blading was advantageously by a Method according to one of the first three aspects on the frontal Ends of the blades appropriate.

Die Schaufelblätter sind bevorzugt aus einem Faserverbundwerkstoff und insbesondere aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff ausgebildet. Auf die stirnseitigen freien Enden der Schaufelblätter der Laufbeschaufelung ist das Deckband aus einem Faserverbundwerkstoff, der insbesondere Fasern aus Kohlenstoff aufweist, angeordnet. An den stirnseitigen freien Enden der Schaufelblätter, den sogenannten Schaufelblattspitzen, die bevorzugt eine Mulde aufweisen, ist das Deckband aus Faserverbundwerkstoff angebracht.The airfoils are preferably made of a fiber composite material and in particular made of a carbon fiber reinforced Plastic formed. On the frontal free ends of the blades of the Run blading is the shroud of a fiber composite material, which in particular comprises carbon fibers. At the frontal free ends of the blades, the so-called blade tips, which preferably have a trough, the shroud made of fiber composite material appropriate.

Durch Einsatz von Schaufelblättern aus einem Faserverbundwerkstoff ist das Anbringen eines ebensolchen Deckbandes möglich. Dies hat eine Steigerung des Wirkungsgrades der Stufe einer Turbine, insbesondere eine Dampfturbine, zur Folge. Das Deckband dämpft beim Betrieb der Turbine, d. h. bei einer Drehung des beschaufelten Rotors, auftretende Schwingungen der Laufbeschaufelung. Durch das zusätzlich vorgesehene Deckband können die Schaufelblätter beispielsweise dünner und aerodynamisch optimaler ausgelegt werden, als aus Schwingungsstabilitätsgründen sonst möglich wäre. Auf zusätzliche Koppelelemente zur Dämpfung kann bei derartigen Laufbeschaufelungen verzichtet werden, was wiederum den Wirkungsgrad der Turbine steigert. Weiterhin wird eine Anregbarkeit von Schwingungen durch die Versteifung der gesamten Laufbeschaufelung und damit der Turbinenstufe vermindert.By using blades made of a fiber composite, the attachment of just such a shroud is possible. This results in an increase in the efficiency of the stage of a turbine, in particular a steam turbine, the result. The shroud attenuates during operation of the turbine, ie upon rotation of the bladed rotor, occurring vibrations of the rotor blading. By additionally provided shroud, the blades can be designed, for example, thinner and aerodynamically optimal than would otherwise be possible for vibration stability reasons. On additional coupling elements for damping can be dispensed with such Laufbeschaufelungen, which in turn increases the efficiency of the turbine. Furthermore, an excitability of vibrations is reduced by the stiffening of the entire rotor blading and thus the turbine stage.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.The Invention will now be described by way of embodiments with reference explained in more detail in the accompanying drawings.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine Schaufelblattspitze mit Mulde zur Aufnahme eines Deckbandes; 1 a blade tip with a trough for receiving a shroud;

2 eine im Vergleich zu 1 um 90° gedrehte Schaufelblattspitze; 2 one compared to 1 Blade tip rotated 90 °;

3 eine Schaufelblattspitze mit Deckband und Dichtspitzen; 3 a blade tip with shroud and sealing tips;

4 eine im Vergleich zu 3 um 90° gedrehte Schaufelblattspitze mit Dichtspitzen; 4 one compared to 3 90 ° turned blade tip with sealing tips;

5 eine Schaufelblattspitze mit schrägem stirnseitigen Ende; 5 a blade tip with an oblique front end;

6 eine Schaufelblattspitze mit schrägem stirnseitigen Ende und Deckband mit Dichtspitzen; 6 a blade tip with an oblique front end and shroud with sealing tips;

7 eine Draufsicht auf einige Schaufelblätter und ein an den Schaufelblättern angeordnetes Deckband. 7 a plan view of some airfoils and arranged on the blades shroud.

Die 1 zeigt das freie Ende bzw. die Schaufelblattspitze eines Schaufelblattes 3. Das Schaufelblatt 3 weist ein T-förmig ausgebildetes Ende auf. In dieser Darstellung wird das Schaufelblatt 3 quer zur Strömungsrichtung des Dampfes innerhalb einer Turbine betrachtet. Das stirnseitige freie Ende 2 des Schaufelblattes 3 ist in dieser Ausführungsform senkrecht zu der Längsachse 8 des Schaufelblattes 3 angeordnet. An dem stirnseitigen freien Ende 2 weist das Schaufelblatt 3 eine Mulde 4 zur Aufnahme eines nicht dargestellten Deckbandes 1 auf. Die Mulde 4 kann verschiedenartig ausgebildet sein. So kann die Mulde 4 beispielsweise einen geradlinig ausgebildeten Boden und senkrecht zu dem Boden angeordnete Schenkel aufweisen, deren freie Enden durch jeweils eine Kante 6 gebildet werden. Alternativ dazu kann die Mulde 4 gebogene Übergänge zwischen dem Boden und den Schenkel aufweisen, wie in 1 dargestellt. Der Boden, aber auch die Schenkel der Mulde 4 können aufgerauht sein. Die 1 zeigt eine Schnittdarstellung A-A durch ein Ende eines Schaufelblattes 3, wie in 2 dargestellt. D. h., in der 2 ist eine im Vergleich zu 1 um 90° gedrehte Schaufelblattspitze eines Schaufelblattes 3 dargestellt.The 1 shows the free end or the blade tip of an airfoil 3 , The blade 3 has a T-shaped end. In this illustration, the airfoil 3 viewed transversely to the flow direction of the steam within a turbine. The frontal free end 2 of the airfoil 3 is perpendicular to the longitudinal axis in this embodiment 8th of the airfoil 3 arranged. At the frontal free end 2 has the airfoil 3 a hollow 4 for receiving a shroud, not shown 1 on. The hollow 4 can be designed in various ways. That's how the trough can be 4 For example, have a rectilinear floor and arranged perpendicular to the floor legs whose free ends by one edge 6 be formed. Alternatively, the trough 4 have curved transitions between the bottom and the legs, as in 1 shown. The bottom, but also the thighs of the hollow 4 can be roughened. The 1 shows a sectional view AA through one end of an airfoil 3 , as in 2 shown. That is, in the 2 is one compared to 1 Blade tip of an airfoil turned 90 ° 3 shown.

Die 3 und 4 entsprechen in ihren Ansichten den 1 bzw. 2, nur dass an dem stirnseitig freien Ende 2 des Schaufelblattes 3 das Deckband 1 befestigt ist. Das Deckband 1 und die Laufbeschaufelung sind bevorzugt beide aus einen Faserverbundwerkstoff, der insbesondere Kohlenstofffasern aufweist, ausgebildet. In der 3 liegt das Deckband 1 in der Mulde 4 ein. Aus dem Deckband 1 ragen die Dichtspitzen 5 heraus. Das Deckband 1 liegt form- und kraftschlüssig in der Mulde 4 ein. Bevorzugt ist das Deckband 1 in der Mulde 4 durch ein Verfahren gemäß des ersten Aspektes der Erfindung erzeugt worden. Das Deckband 1 ist bevorzugt plan mit den Kanten 6 der Mulde 4 ausgebildet. Dies gewährleistet, dass das Deckband 1 durch die Mulde 4, insbesondere durch die seitlichen Schenkel der Mulde 4 seitlich gehalten wird, wenn die Laufbeschaufelung in Betrieb ist. Lediglich die Dichtspitzen 5 ragen über die Kanten 6 hinaus, siehe auch 4. Die Dichtspitzen 5 dienen zur Abdichtung zu dem die Laufbeschaufelung umgebenden Stator einer Turbine. Die Dichtspitzen 5 können mehrere Dichtspitzenbänder aufweisen.The 3 and 4 correspond in their views the 1 respectively. 2 , only that at the end free end 2 of the airfoil 3 the shroud 1 is attached. The shroud 1 and the running blading are preferably both made of a fiber composite material, which in particular has carbon fibers. In the 3 lies the shroud 1 in the hollow 4 one. From the shroud 1 protrude the sealing tips 5 out. The shroud 1 lies positively and non-positively in the trough 4 one. The shroud is preferred 1 in the hollow 4 produced by a method according to the first aspect of the invention. The shroud 1 is preferably flat with the edges 6 the hollow 4 educated. This ensures that the shroud 1 through the hollow 4 , in particular through the lateral limbs of the trough 4 is held laterally when the run blading is in operation. Only the sealing tips 5 protrude over the edges 6 out, see also 4 , The sealing tips 5 serve for sealing to the stator of a turbine surrounding the running blading. The sealing tips 5 can have multiple sealing tip bands.

In der 5 ist eine Schaufelblattspitze eines Schaufelblattes 3 ohne Deckband 1 dargestellt. Das stirnseitige Ende 2 des Schaufelblattes 3 ist schräg zur Längsachse des Schaufelblattes 3 angeordnet. Dabei ist das stirnseitige freie Ende 2 des Schaufelblattes 3 zur Dampfströmungsrichtung 7 geneigt. An dem schräg verlaufenden stirnseitigen freien Ende 2 des Schaufelblattes 3 ist bevorzugt ein Deckband 1, wie in 6 dargestellt, kraftschlüssig oder stoffschlüssig befestigt. An ein Schaufelblatt 3, wie in 5 dargestellt, wird vorteilhafterweise ein vorgefertigtes Deckband 1 aufgebracht. Dies kann beispielsweise durch Aufschrumpfen oder Aufkleben des Deckbandes 1 erfolgen. Das vorgefertigte Deckband 1 weist bevorzugt eine Seitenfläche auf, die der Neigung des stirnseitigen freien Endes 2 des Schaufelblattes 3 entspricht.In the 5 is a blade tip of an airfoil 3 without shroud 1 shown. The frontal end 2 of the airfoil 3 is oblique to the longitudinal axis of the airfoil 3 arranged. Here is the frontal free end 2 of the airfoil 3 to the steam flow direction 7 inclined. At the sloping end free end 2 of the airfoil 3 is preferably a shroud 1 , as in 6 shown, positively or materially attached. On an airfoil 3 , as in 5 shown, is advantageously a prefabricated shroud 1 applied. This can, for example, by shrinking or sticking the shroud 1 respectively. The prefabricated shroud 1 preferably has a side surface, the inclination of the frontal free end 2 of the airfoil 3 equivalent.

Zwischen dem stirnseitigen freien Ende 2 des Schaufelblattes 3 und dem aufzubringenden Deckband 1 kann eine gut dämpfende Zwischenschicht, die sogenannte Dämpferschicht, eingebracht werden. Diese ist bevorzugt aus einem Gummi ausgebildet.Between the frontal free end 2 of the airfoil 3 and the shroud to be applied 1 a good damping intermediate layer, the so-called damper layer, can be introduced. This is preferably formed of a rubber.

Die Dichtspitzen 5 können in die Mulde 4 gemäß 1 eingelegt sein oder beim Infiltrationsprozess des Matrixwerkstoffes in ein in die Mulde 4 aufgewickeltes Band aus einem Faserwerkstoff erzeugt werden. Alternativ können die Dichtspitzen 5 im fertigen Deckband bereits vorgefertigt sein. Die Dichtspitzen 5 sind dabei aus Kunststoff, Harz, CFK, Thermoplast oder einem anderen günstigen Material ausgebildet. Die Dichtspitzen 5 werden im Nachhinein und nach eventuellem Temperprozess zur Maßhaltigkeit überdreht. Es ist auch möglich, die Dichtspitzen 5 so auszuführen, dass sich durch kurzzeitiges Berühren mit dem Stator das Spiel selbstständig einstellt. Andererseits ist es auch möglich Stahl-Dichtspitzen 5 in das Deckband 1 einzusetzen.The sealing tips 5 can into the hollow 4 according to 1 be inserted or in the infiltration process of the matrix material in a in the trough 4 wound tape can be produced from a fiber material. Alternatively, the sealing tips 5 already prefabricated in the finished shroud. The sealing tips 5 are made of plastic, resin, CFRP, thermoplastic or other cheap material. The sealing tips 5 are over-revved afterwards and after any annealing process for dimensional stability. It is also possible the sealing tips 5 to be carried out so that by touching briefly independently sets the game with the stator. On the other hand, it is also possible steel sealing tips 5 in the shroud 1 use.

In der 7 ist eine Draufsicht auf vier Schaufelblätter 3 und ein an den Schaufelblättern 3 angeordnetes Deckband 1 dargestellt. Das Deckband 1 liegt an den freien Endes der Schaufelblätter 3 an. Die Breite des Deckbandes 1 kann variieren.In the 7 is a plan view of four blades 3 and one on the blades 3 arranged shroud 1 shown. The shroud 1 lies at the free end of the blades 3 at. The width of the shroud 1 may vary.

Claims (23)

Verfahren zum Anbringen bzw. Herstellen eines geschlossenen Deckbandes (1) an die/den stirnseitigen freien Enden (2) von nebeneinander angeordneten Schaufelblättern (3) einer Laufbeschaufelung einer Turbinenstufe einer Turbine, dadurch gekennzeichnet, dass ein Band aus einem Faserwerkstoff auf die stirnseitigen freien Enden (2) der Schaufelblätter (3) gewickelt wird, dass ein Matrixwerkstoff in den Faserwerkstoff des aufgewickelten Bandes infiltriert wird und der entstehende Faserverbundwerkstoff ausgehärtet wird.Method for attaching or producing a closed shroud ( 1 ) at the front free end (s) ( 2 ) of juxtaposed airfoils ( 3 ) a rotor blading of a turbine stage of a turbine, characterized in that a band of a fiber material on the front free ends ( 2 ) of the blades ( 3 ) is wound, that a matrix material is infiltrated into the fiber material of the wound tape and the resulting fiber composite material is cured. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Band aus Kohlenstofffasern ausgebildet ist.Method according to claim 1, characterized in that that the band is formed of carbon fibers. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Matrixwerkstoff ein Kunststoff, insbesondere ein Harz, in den Faserwerkstoff des aufgewickelten Bandes infiltriert wird.Method according to claim 1 or 2, characterized that as the matrix material is a plastic, in particular a resin, is infiltrated into the fiber material of the wound tape. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrixwerkstoff durch Unterdruck in den Faserwerkstoff infiltriert wird.Method according to one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the matrix material by negative pressure is infiltrated into the fiber material. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelblätter (3) an ihren stirnseitigen freien Enden (2) jeweils eine Mulde (4) aufweisen, in die das Faserwerkstoffband beim Aufwickeln eingelegt wird.Method according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the blades ( 3 ) at their frontal free ends ( 2 ) one well each ( 4 ), in which the fiber material strip is inserted during winding. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufwickeln des Faserwerkstoffbandes in die Mulden (4) der Schaufelblätter (3) das Faserwerkstoffband mit einer Folie luftdicht abgedeckt wird, dass ein Unterdruck in dem abgedeckten Bereich erzeugt wird und dass nach dem Erreichen eines bestimmbaren Unterdrucks der Matrixwerkstoff in den mit Unterdruck beaufschlagten Bereich zur Infiltration in den Faserwerkstoff eingebracht wird.A method according to claim 5, characterized in that after the winding of the fiber material band in the wells ( 4 ) of the blades ( 3 ) the fibrous material band is airtightly covered with a film in such a way that a negative pressure is generated in the covered region and after reaching a determinable negative pressure the matrix material is introduced into the region subjected to negative pressure for infiltration into the fibrous material. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserwerkstoffband bereits beim Aufwickeln auf die stirnseitigen freien Enden (2) der Schaufelblätter (3) mit dem Matrixwerkstoff versehen ist.Method according to one of the preceding claims 1 to 6, characterized in that the fiber material band already during winding on the frontal free ends ( 2 ) of the blades ( 3 ) is provided with the matrix material. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem entstandenen Deckband (1) aus Faserverbundwerkstoff Dichtspitzen (5) befestigt oder dass während des Infiltrierens des Matrixwerkstoffes in den Faserwerkstoff Dichtspitzen (5) eingebracht oder erzeugt werden.Method according to one of the preceding claims 1 to 7, characterized in that on the resulting shroud ( 1 ) made of fiber composite sealing tips ( 5 ) or that during the infiltration of the matrix material in the fiber material sealing tips ( 5 ) are introduced or generated. Verfahren zum Anbringen/Herstellen eines geschlossenen Deckbandes (1) an die/den stirnseitigen freien Enden (2) von nebeneinander angeordneten Schaufelblättern (3) einer Laufbeschaufelung einer Turbinenstufe einer Turbine, dadurch gekennzeichnet, dass ein geschlossener Ring aus einem Faserverbundwerkstoff durch einen Aufschrumpfprozess auf die stirnseitigen Enden (2) der Turbinenschaufelblätter (3) angebracht wird.Method for applying / producing a closed shroud ( 1 ) at the front free end (s) ( 2 ) of juxtaposed airfoils ( 3 ) a rotor blading of a turbine stage of a turbine, characterized in that a closed ring of a fiber composite material by a Aufschrumpfprozess on the front ends ( 2 ) of turbine blades ( 3 ) is attached. Verfahren zum Anbringen/Herstellen eines geschlossenen Deckbandes (1) an die/den stirnseitigen freien Enden (2) von nebeneinander angeordneten Schaufelblättern (3) einer Laufbeschaufelung einer Turbinenstufe einer Turbine, dadurch gekennzeichnet, dass ein geschlossener Ring aus einem Faserverbundwerkstoff auf die stirnseitigen Enden (2) der Schaufelblätter (3) aufgeklebt wird.Method for applying / producing a closed shroud ( 1 ) at the front free end (s) ( 2 ) of juxtaposed airfoils ( 3 ) a rotor blading of a turbine stage of a turbine, characterized in that a closed ring made of a fiber composite material on the front ends ( 2 ) of the blades ( 3 ) is glued. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der geschlossene Ring auf geneigt zu der Drehachse der Laufbeschaufelung verlaufende stirnseitige freie Enden der Schaufelblätter angeordnet wird.Method according to one of the preceding claims 9 or 10, characterized in that the closed ring is inclined to the axis of rotation of the running blading extending frontal free ends of the blades is arranged. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der geschlossene Ring Dichtspitzen (5) aufweist.Method according to one of the preceding claims 9 to 11, characterized in that the closed ring sealing tips ( 5 ) having. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtspitzen (5) aus Kunststoff, insbesondere aus einem Harz, oder aus Metall ausgebildet sind.Method according to one of the preceding claims 8 or 12, characterized in that the sealing tips ( 5 ) are made of plastic, in particular of a resin, or of metal. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtspitzen (5) zur Maßhaltigkeit überdreht werden.Method according to claim 13, characterized in that the sealing tips ( 5 ) are over-turned to dimensional stability. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtspitzen (5) nach einem Temperprozess zur Maßhaltigkeit überdreht werden.Method according to claim 14, characterized in that the sealing tips ( 5 ) are over-turned after a tempering process for dimensional stability. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiel der Dichtspitzen (5) zu einem die Laufbeschaufelung umgebenden Stator durch Materialabrieb am Stator und/oder an den Dichtspitzen (5) eingestellt wird.Method according to one of the preceding claims 1 to 15, characterized in that the play of the sealing tips ( 5 ) to a stator surrounding the running blading by material abrasion on the stator and / or at the sealing tips ( 5 ) is set. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufbringen des Faserwerkstoffbandes bzw. des geschlossenen Ringes auf die stirnseitigen Enden (2) der Schaufelblätter (3) eine umlaufende oder unterbrochen umlaufende dämpfende Zwischenschicht an den stirnseitigen Enden (2) der Schaufelblätter (3) angebracht wird.Method according to one of the preceding claims 1 to 16, characterized in that prior to the application of the fiber material strip or of the closed ring on the front ends ( 2 ) of the blades ( 3 ) a circumferential or interrupted circumferential damping intermediate layer at the front ends ( 2 ) of the blades ( 3 ) is attached. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende oder unterbrochen umlaufende dämpfende Zwischenschicht aus einem elastischen Material, insbesondere aus einem Gummi, ausgebildet ist.Method according to claim 17, characterized in that that the circumferential or interrupted circumferential damping Intermediate layer of an elastic material, in particular of a rubber is formed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelblätter (3) aus einem Faserverbundwerkstoff ausgebildet sind.Method according to one of the preceding claims 1 to 18, characterized in that the blades ( 3 ) are formed of a fiber composite material. Laufbeschaufelung einer Turbinenstufe für eine Turbine, aufweisend eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Schaufelblätter (3), dadurch gekennzeichnet, dass an den stirnseitigen freien Enden (2) der Schaufelblätter (3) ein geschlossenes Deckband (1) aus einem Faserverbundwerkstoff angeordnet ist.Blade assembly of a turbine stage for a turbine, comprising a plurality of juxtaposed blades ( 3 ), characterized in that at the front free ends ( 2 ) of the blades ( 3 ) a closed shroud ( 1 ) is arranged from a fiber composite material. Laufbeschaufelung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass an den stirnseitigen Enden (2) der Schaufelblätter (3) jeweils eine Mulde (4) zur Aufnahme des Deckbandes (1) vorgesehen ist.Running blading according to claim 20, characterized in that at the front ends ( 2 ) of the blades ( 3 ) one well each ( 4 ) for receiving the shroud ( 1 ) is provided. Laufbeschaufelung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckband (1) durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18 an den stirnseitigen Enden (2) der Schaufelblätter (3) angebracht wurde.Running blading according to claim 20 or 21, characterized in that the shroud ( 1 ) by a method according to one of claims 1 to 18 at the front ends ( 2 ) of the blades ( 3 ) was attached. Laufbeschaufelung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass wobei die Schaufelblätter (3) aus einem Faserverbundwerkstoff ausgebildet sind.Blade according to one of claims 20 to 22, characterized in that the blades ( 3 ) are formed of a fiber composite material.
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