DE4301656A1 - Turbinenschaufel-Anordnung - Google Patents
Turbinenschaufel-AnordnungInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/22—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations
- F01D5/225—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations by shrouding
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/22—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations
- F01D5/24—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations using wire or the like
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2240/00—Components
- F05D2240/80—Platforms for stationary or moving blades
- F05D2240/81—Cooled platforms
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Turbinenschaufel-Anordnung,
insbesondere einer Gasturbine, mit einem Schaufelverstär
kungsband, das aus einzelnen, jeweils an der Spitze einer
Schaufel angeordneten Elementen aufgebaut ist. Derartige
Schaufelverstärkungsbänder verhindern unerwünschte Vibra
tionen der Schaufeln. Besonders wirkungsvoll sind diese
aus einzelnen Elementen, die jeweils wieder Bestandteil
einer Schaufel sind, zusammengesetzten Verstärkungsbänder
dann, wenn diese Elemente ineinander eingreifen und somit
quasi formschlüssig miteinander verbunden sind. Da hier
für jedoch eine komplexe geometrische Gestaltung erfor
derlich ist, sind derartige Schaufeln mit ineinander ein
greifenden Verstärkungsband-Elementen besonders aufwendig
und teuer. Auch ist die Montage dieser Schaufeln sehr
kompliziert. Bekannt sind darüber hinaus noch Verstär
kungsband-Elemente, deren einander gegenüberliegende Kan
ten parallel gerade verlaufen. Dem Vorteil der kostengün
stigeren Herstellbarkeit steht als Nachteil jedoch die
geringere Wirksamkeit im Hinblick auf eine erfolgreiche
Schwingungsunterdrückung der einzelnen Schaufeln gegen
über.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, an einer Turbinen
schaufel-Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1
Maßnahmen zur verbesserten Schwingungsunterdrückung für
die Turbinenschaufeln aufzuzeigen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß durch die
Elemente des Schaufelverstärkungsbandes ein Dämpfungs
draht hindurchgeführt ist. Vorteilhafte Aus- und Weiter
bildungen der Erfindung sind Inhalt der Unteransprüche.
Neben dem Schaufelverstärkungsband ist somit zusätzlich
ein die einzelnen Schaufeln durchdringender Dämpfungs
draht vorgesehen. Zwar ist die Verwendung eines derarti
gen Dämpfungsdrahtes an sich bekannt (beispielsweise DE-
B-21 42 691), jedoch ist dieser Dämpfungsdraht beim be
kannten Stand der Technik nicht im Bereich der Schau
felspitzen, sondern zumeist in der Schaufelmitte vorgese
hen. Die vorliegende Erfindung schlägt demgegenüber vor,
den Dämpfungsdraht durch die einzelnen Elemente des
Schaufelverstärkungsbandes zu führen und somit dieses
Schaufelverstärkungsband nochmals zu verstärken. Indem
der Dämpfungsdraht erfindungsgemäß im Schaufelspitzenbe
reich vorgesehen wird, ist eine höchstmögliche Dämpfungs
wirkung gewährleistet, da naturgemäß im Schaufel
spitzenbereich die größten Schwingungsamplituden auftre
ten. Der erfindungsgemäß vorgesehene Dämpfungsdraht ver
bindet dabei sämtliche in einer Ebene des Turbinenrades
angeordneten Schaufeln bzw. Verstärkungsband-Elemente zu
einem quasi geschlossenen und somit besonders wirkungs
vollen Schaufelverstärkungsband. Dabei kann jedoch der
umlaufende Dämpfungsdraht aus mehreren einzelnen Elemen
ten zusammengesetzt sein, die sich jeweils über ein ge
wisses Winkelsegment erstrecken. Stets durchdringt dabei
ein einzelnes Dämpfungsdrahtstück mehrere nebeneinander
liegende Verstärkungsbandelemente.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind
die Ausnehmungen in den Verstärkungsband-Elementen, die
den Dämpfungsdraht aufnehmen, mit Kühlluftkanälen in den
Turbinenschaufeln verbunden. Luftgekühlte Turbinenschau
feln mit integrierten Kühlluftkanälen sowie einem an der
Schaufelspitze angeordneten Element eines Schaufelver
stärkungsbandes sind an sich bekannt, so beispielsweise
aus der EP-A-0 465 004. Besonders vorteilhaft ist es nun,
eine Anordnung bestehend aus derartigen Schaufeln erfin
dungsgemäß mit einem Dämpfungsdraht zu versehen und dabei
die entsprechenden Ausnehmungen für den Dämpfungsdraht
mit den Kühlluftkanälen in den Turbinenschaufeln zu ver
binden, da hierdurch zusätzlich der Dämpfungsdraht ge
kühlt werden kann. Dies erhöht die Lebensdauer des
Dämpfungsdrahtes. Daneben werden erwünschtermaßen über
diese Ausnehmungen, die an die Kühlluftkanäle der Turbi
nenschaufeln angeschlossen sind, auch die das Verstär
kungsband bildenden Elemente der Turbinenschaufeln wie
gewünscht gekühlt. Zusätzlich zu den Ausnehmungen, die
den Dämpfungsdraht aufnehmen, können weitere Kühl
luftkanäle in den an der Schaufel spitze angeordneten und
dabei das Verstärkungsband bildenden Elementen vorgesehen
sein, wobei diese Kanäle entweder untereinander und/oder
mit den Ausnehmungen für den Dämpfungsdraht und/oder di
rekt mit den Kühlluftkanälen in den Turbinenschaufeln
verbunden sein können.
Von den Kühlluftkanälen in den Verstärkungsband-Elementen
und insbesondere auch von den Ausnehmungen für den
Dämpfungsdraht können sog. Filmkühlungsbohrungen abzwei
gen. Diese Bohrungen münden an der Schaufel-Oberfläche
und erzeugen dort, wie an sich bekannt, einen gewünschten
Kühlfilm. Im Sinne einer einfachen Herstellbarkeit können
die Ausnehmungen zur Aufnahme des Dämpfungsdrahtes als
Durchgangsbohrungen ausgebildet sein. Von den Abmessungen
her sind diese Ausnehmungen dabei so zu gestalten, daß
sämtliche Toleranzen und thermischen Ausdehnungen berück
sichtigt werden und dabei weiterhin ein Durchtritt eines
Kühlluftstromes möglich ist.
In zwei Prinzipskizzen ist ein bevorzugtes Ausführungs
beispiel der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf eine Schaufelspitze mit
einem Verstärkungsband-Element,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch diese luftgekühlte
Schaufel.
Mit der Bezugsziffer 1 ist eine Schaufel einer Gasturbine
bezeichnet. Eine Vielzahl dieser Schaufeln sind wie be
kannt in einer Ebene eines Laufrades angeordnet (nicht
gezeigt). An ihrer Spitze trägt jede Schaufel ein Element
2, das gemeinsam mit den entsprechenden Elementen der
Nachbarschaufeln - in Fig. 1 ist ein derartiges Nachbar
element mit der Bezugsziffer 2′ bezeichnet - ein in die
ser Laufrad-Ebene umlaufendes Schaufelverstärkungsband
bildet. Die einzelnen Elemente 2 der nebeneinanderliegen
den Schaufeln 1 sind dabei so geformt, daß sie ineinander
eingreifen, um dem Schaufelverstärkungsband bereits eine
gewisse Festigkeit zu verleihen.
Weiter gesteigert wird die Festigkeit des Schaufelver
stärkungsbandes, das dazu dienen soll, die Vibrationen
bzw. Schwingungen der einzelnen Schaufeln zu verhindern,
dadurch, daß durch die Elemente 2 des Schaufelverstär
kungsbandes ein Dämpfungsdraht 3 hindurchgeführt ist.
Dies ist in Fig. 1 für das explizit dargestellte Element
2 sowie dessen Nachbarelement 2′ im Prinzip dargestellt,
tatsächlich läuft dieser Dämpfungsdraht in der entspre
chenden Ebene des Turbinen-Laufrades vollständig um und
beschreibt somit einen geschlossenen Kreis. Zusammenge
setzt ist der Dämpfungsdraht dabei aus mehreren aneinan
dergereihten Einzelelementen, die jeweils für sich meh
rere Elemente 2 durchdringen und sich somit über ein Win
kelsegment von beispielsweise 120° erstrecken. Hiermit
wird die Spannung im Dämpfungsdraht 3 begrenzt. Der
Dämpfungsdraht 3 durchdringt die Elemente 2 dabei in Aus
nehmungen bzw. Durchgangsbohrungen 4 und liegt - wie Fig.
2 zeigt - an einem Wandabschnitt dieser Ausneh
mung/Durchgangsbohrung 4 an. Über die Reibkräfte zwischen
dem Dämpfungsdraht 3 sowie dem einzelnen Element 2 ist
dabei eine Kraftübertragung in Längsrichtung des
Dämpfungsdrahtes 3 möglich, so daß über diesen Dämpfungs
draht 3 die hintereinander angeordneten Elemente 2 kraft
schlüssig miteinander verbunden sind. Genauer gesagt wird
durch diesen Dämpfungsdraht 3 ein Kraftschluß hergestellt
zwischen jedem Element 2 sowie seinen beidseitigen
Nachbarelementen 2′. Somit werden die einzelnen in der
entsprechenden Laufradebene ringförmig angeordneten
Turbinenschaufeln 1 nicht nur durch das Schaufelverstär
kungsband, dessen einzelne Elemente quasi eine form
schlüssige Verbindung zwischen den einzelnen Schaufeln
herstellen, sondern auch durch den Dämpfungsdraht, der
wie erläutert eine kraftschlüssige Verbindung herstellt,
daran gehindert, unerwünschte Schwingungen auszuführen.
Im Falle einer luftgekühlten Schaufel kann es empfehlens
wert sein, den Dämpfungsdraht 3 an das Schaufel-Kühl
system anzuschließen. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, verlau
fen im Inneren der Schaufel 1 Kühlluftkanäle 5. Zwischen
diesen Kühlluftkanälen 5 sowie der Ausneh
mung/Durchgangsbohrung 4 zur Aufnahme des Dämpfungs
drahtes ist ein Verbindungskanal 6 vorgesehen, so daß
über diesen Verbindungskanal 6 ein Kühlluftstrom zum
Dämpfungsdraht 3 gelangen kann. Wie Fig. 1 zeigt, kann
dieser Kühlluftstrom selbstverständlich seitlich aus dem
Element 2 austreten, da wie erläutert die entsprechende
Ausnehmung/Durchgangsbohrung 4 dazu dient, den Dämpfungs
draht 3 durch das Element 2 hindurchzuführen. Seitlich
verschlossen hingegen sind weitere ebenfalls über Verbin
dungskanäle 6 mit den Kühlluftkanälen 5 verbundene Kühl-
Ausnehmungen 7, die parallel verlaufend zur Ausneh
mung/Durchgangsbohrung 4 im Element 2 vorgesehen sind.
Von diesen Kühl-Ausnehmungen 7 sowie den Durch
gangsbohrungen 4 zweigen weitere Bohrungen 8 ab, die zu
Filmkühllöchern an der Oberfläche des Elementes 2 führen.
An sich bekannt sind derartige Filmkühllöcher bereits für
die eigentliche Schaufel-Oberfläche. Die einzelnen Kühl
luftströme sind in den beiden Figuren durch nicht näher
bezeichnete Pfeile dargestellt.
Erläutert wurden lediglich die wesentlichsten Merkmale
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Selbstverständlich kann das bzw. können die Element(e) 2
auch anderweitig gestaltet sein und dabei insbesondere
parallel sowie linear verlaufende Seitenkanten aufweisen,
so daß lediglich eine eingeschränkte formschlüssige Ver
bindung hergestellt wird, was aber wegen der zusätzlichen
kraftschlüssigen Verbindung zwischen den einzelnen Schau
feln aufgrund des erfindungsgemäß vorgesehenen Dämpfungs
drahtes 3 keinen Nachteil bedeutet. Daneben sind selbst
verständlich noch eine Vielzahl von Abwandlungen möglich,
die weiterhin unter den Inhalt der Patentansprüche fal
len.
Claims (4)
1. Turbinenschaufel-Anordnung, insbesondere einer
Gasturbine, mit einem Schaufelverstärkungsband, das
aus einzelnen jeweils an der Spitze einer Schaufel
(1) angeordneten Elementen (2, 2′) aufgebaut ist,
dadurch gekennzeichnet, daß durch die Elemente (2,
2′) des Schaufelverstärkungsbandes ein Dämpfungs
draht (3) hindurchgeführt ist.
2. Turbinenschaufel-Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß Ausnehmungen (4) in den
Verstärkungsband-Elementen (2), die den Dämpfungs
draht (3) aufnehmen, mit Kühlluftkanälen (5) in den
Turbinenschaufeln (1) verbunden sind.
3. Turbinenschaufel-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die den Dämpfungsdraht
(3) aufnehmenden Ausnehmungen (4) als Durchgangsboh
rungen ausgebildet sind mit einem gegenüber dem
Querschnitt des Dämpfungsdrahtes (3) ausreichend
vergrößerten Durchmesser, um unter Berücksichtigung
thermischer Ausdehnungen und Toleranzen ein Durch
strömen von Kühlluft zu ermöglichen.
4. Turbinenschaufel-Anordnung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß von den Ausnehmungen (4)
zu Filmkühllöchern führende Bohrungen (8) abzweigen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934301656 DE4301656A1 (de) | 1993-01-22 | 1993-01-22 | Turbinenschaufel-Anordnung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934301656 DE4301656A1 (de) | 1993-01-22 | 1993-01-22 | Turbinenschaufel-Anordnung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4301656A1 true DE4301656A1 (de) | 1994-07-28 |
Family
ID=6478705
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934301656 Withdrawn DE4301656A1 (de) | 1993-01-22 | 1993-01-22 | Turbinenschaufel-Anordnung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4301656A1 (de) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1551173B1 (de) * | 1966-06-21 | 1971-07-08 | Rolls Royce | Einrichtung zur schwingungsdaempfung an frei stehenden laufschaufeln von stroemungsmaschinen |
SU693041A1 (ru) * | 1978-05-11 | 1979-10-25 | Харьковский Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Турбинный Завод Им.С.М.Кирова | Рабочее колесо турбомашины |
CH666326A5 (en) * | 1984-09-19 | 1988-07-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | Turbine rotor blades with shroud plates at outer ends - have adjacent plates connected via damping circumferential wire through bores in plates |
-
1993
- 1993-01-22 DE DE19934301656 patent/DE4301656A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE1551173B1 (de) * | 1966-06-21 | 1971-07-08 | Rolls Royce | Einrichtung zur schwingungsdaempfung an frei stehenden laufschaufeln von stroemungsmaschinen |
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Legal Events
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