EP3667020A1 - Turbomaschinen-schaufelanordnung - Google Patents

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EP3667020A1
EP3667020A1 EP19214170.3A EP19214170A EP3667020A1 EP 3667020 A1 EP3667020 A1 EP 3667020A1 EP 19214170 A EP19214170 A EP 19214170A EP 3667020 A1 EP3667020 A1 EP 3667020A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
blade
wall
damper
platform
arrangement according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19214170.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Hartung
Martin Pernleitner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines AG
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 MTU Aero Engines AG filed Critical MTU Aero Engines AG
Publication of EP3667020A1 publication Critical patent/EP3667020A1/de
Pending legal-status Critical Current

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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
    • 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
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/16—Form or construction for counteracting blade vibration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/32—Application in turbines in gas turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/20—Three-dimensional
    • F05D2250/24—Three-dimensional ellipsoidal
    • F05D2250/241—Three-dimensional ellipsoidal spherical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/96—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise

Definitions

  • the present invention relates to a blade arrangement for a turbomachine, in particular a gas turbine, a turbomachine, in particular a gas turbine, with the blade arrangement and a method for reducing vibrations of the blade arrangement.
  • Turbomachinery blades can have different vibration modes during operation.
  • so-called flap modes (“F mode”) of the blades can cause the blades or platforms to tilt about the main or rotational axis of the turbomachine, and so-called couple disk modes (“CD mode”) can nod of the blades or platforms in the direction of a dividing line between the platforms.
  • F mode flap modes
  • CD mode couple disk modes
  • An object of an embodiment of the present invention is to reduce blade assembly vibrations.
  • one blade arrangement for a or a turbomachine in one embodiment a gas turbine, in particular an aircraft engine, has a blade with an airfoil and at least one platform, as well as one adjacent (arranged) in the circumferential direction.
  • a further blade with an airfoil and at least one platform these two blades being referred to as the first and second blades without restriction of generality, their airfoil and their platform accordingly as the first airfoil or first platform (the first blade) or second Blade or second platform (the second blade).
  • the blades are rotor blades and / or blades of a compressor or turbine stage of a gas turbine, in particular an aircraft engine, and / or have blade feet which, in particular releasably and / or positively and / or frictionally, in a carrier, in particular a rotor the turbomachine, attached or provided for this purpose, in particular set up, are or are used.
  • the present invention can be used here with particular advantage.
  • a wall of the first blade and a wall of the second blade delimit a blade cavity in which a one-part or multi-part damper is arranged, which is a wall-side damper Has contact surface, which during operation contacts the first and second wall at least temporarily or is provided for this, in particular set up, is or is used.
  • this contact surface has a surface section, which in the present case is referred to as the first surface section without restriction of generality and is convexly curved (seen) in a first direction, in at least one contact position in which this first surface section has the first wall contacted, parallel to at least a portion of an edge, in particular a blade edge or flow channel side or upper edge, of the first platform, which faces the second platform.
  • the contact surface has a first surface section which is convexly curved in the direction of at least a section of an edge (facing the airfoil or flow channel or upper) of the first platform or a dividing line between the first and second platforms, when the damper or its first surface portion is in the contact position.
  • this section of the edge is at least 10%, in particular at least 25%, in one embodiment at least 50% of a (total) length of the edge or dividing line, it can in particular also be 100%.
  • the dividing line can be in the form of a gap, in particular in order to compensate for tolerances, thermal expansions, movements or the like.
  • the edge of the first platform (facing the second platform) does not touch the second platform in one embodiment (in (normal) operation) or is provided for this, in particular set up.
  • the edge of the first platform (s) facing the second platform and the second platform can touch at least temporarily, so that the dividing line forms a contact line between the first and second platforms.
  • the first direction is parallel to at least a section of a dividing line between the first and second platforms, in particular a section of an edge (through the edge facing the second platform) of the first platform) temporary or only virtual or theoretical contact line between the first and second platforms, this section in one embodiment at least 10%, in particular at least 25%, in one embodiment at least 50% of a (total) length of the separation or (temporary or (only) virtual or theoretical) contact line, in particular can also be 100%.
  • couple disk modes can cause the blades or platforms to nod in the direction of the dividing line. Because the damper or its contact surface in the first surface section is convexly curved parallel to at least a section of the edge of the first platform facing the second platform or the dividing line defined thereby between the first and second platforms, in one embodiment, a (thereby favored) ) Relative movement of the first and second blades relative to one another is advantageously dissipated by a (thereby favored) frictional sliding movement of the damper or its contact surface and thus corresponding vibrations of the blade arrangements are reduced.
  • the first surface section is also convexly curved in the circumferential direction (seen) when the damper is in the contact position.
  • flap modes can cause the blades or platforms to tilt about the main or rotational axis or in the circumferential direction. Since the damper or its contact surface in the first surface section is also convexly curved in the circumferential direction, in one embodiment, as a result of a (thereby favored) relative movement of the first and second blades relative to one another, advantageously (due to this) frictional sliding movement of the damper or its contact surface Vibration energy is dissipated and corresponding vibrations of the blade arrangements are reduced.
  • the first surface section is straight (seen) in the circumferential direction when the damper is in the contact position.
  • a sliding movement between the first surface section and the first wall can be made more difficult or a contact surface can be enlarged and the damper can thereby be better supported on the first wall.
  • the contact surface has a further surface section, which is present is referred to without limitation of generality as the second surface section, contacts the second wall when the damper is in the contact position, or is provided for this, in particular is set up, is used, and then or in the contact position in the circumferential direction (viewed) is convexly curved.
  • the damper can advantageously be supported on the first wall by the first surface section that is straight in the circumferential direction (seen), the second surface section convexly curved in the circumferential direction (seen) in the contact position is not limited to this, but also in combination with a first surface section which is convexly curved in the circumferential direction (seen) in the contact position, can advantageously reduce vibrations.
  • the first surface section convexly curved in the contact position both in the first direction and in the circumferential direction (as seen)
  • This second surface section can in particular be flat or planar.
  • a sliding movement between this second surface section and the second wall can be made more difficult and the damper can thereby be better supported on the second wall.
  • the damper has one or more damper cavities in which (in each case) at least, in a preferred embodiment (in each case) exactly one, in one embodiment spherical, shock body is or will be arranged, which during operation has butt contacts executes the damper cavity wall or provides for this, in particular is set up or used.
  • dampers and blades in combination with impulses between shock bodies, dampers and blades can be transmitted in a particularly advantageous manner in combination with the contact surface described above, and blade vibrations can thereby be particularly advantageously reduced. It is assumed that this is particularly favored by the sliding movements in the corresponding directions which are thereby favored or made more difficult, without being bound to this assumption.
  • the or one or more of the shock bodies is / are / are arranged airtight or gas-tight in the (respective) damper cavity.
  • the or one or more of the damper cavities is / are / are closed (in each case, in particular together) by an airtight cover, which is arranged on a side of the damper opposite the contact surface.
  • shock bodies, dampers and blades can be (further) improved in one embodiment.
  • the first and second platforms are platforms on the blade root side, in particular thus radially inward and / or sub-platforms.
  • the blade cavity is arranged in one embodiment on a side of the first and / or second platform facing away from the blade, in one embodiment entirely or partially in the first and / or second platform.
  • an axial direction is parallel to a rotary or (main) machine axis of the turbomachine, corresponding to a circumferential direction a direction of rotation about this axis, a radial direction perpendicular to the axial and circumferential direction.
  • Fig. 1 shows a blade arrangement according to an embodiment of the present invention in a radial plan view
  • Fig. 2 one of the two identical blades of the blade arrangement in a perspective view.
  • Both blades each have an airfoil 10 or 20 and a platform 11 or 21 on the blade root side.
  • a damper 30 is arranged, on the wall-side contact surface one in Fig. 3 looks.
  • This contact surface has a first surface section 31 which is convexly curved in a first direction K, which is in a contact position in which the first Surface section contacts the wall of a blade (cf. Fig. 4 ), parallel to the edge k of the first platform 11 facing the second platform 21 or dividing line between the first and second platforms.
  • Fig. 6 shows a section along the in Fig. 4 dash-dotted line VI-VI.
  • the first surface section in the contact position is also convexly curved in the circumferential direction U, and the contact surface has a second surface section 32, which contacts the wall of the other blade in the contact position and is straight in the first direction K and in the circumferential direction U.
  • the first surface section 31 is straight in the contact position in the circumferential direction U and the second surface section 32 is convexly curved in the circumferential direction.
  • the damper 30 has a plurality of damper cavities 33, in each of which one (in Fig. 5 hidden) shock body is arranged for butt contact with the respective damper cavity wall.
  • the damper cavities are or are defined by a (in Fig. 5 hidden) cover airtight.

Landscapes

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

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaufelanordnung für eine Turbomaschine, insbesondere Gasturbine, mit einer ersten Schaufel (10-12), die ein erstes Schaufelblatt (10) und eine erste Plattform (11) aufweist, und einer in Umfangsrichtung (U) benachbarten zweiten Schaufel (20-22), die ein zweites Schaufelblatt (20) und eine zweite Plattform (21) aufweist, wobei eine erste Wandung (12) der ersten Schaufel und eine zweite Wandung (22) der zweiten Schaufel eine Schaufelkavität begrenzen, in der ein Dämpfer (30) mit einer wandungsseitigen Kontaktoberfläche (31, 32) angeordnet ist, wobei diese Kontaktoberfläche wenigstens einen ersten Oberflächenabschnitt (31) aufweist, der in einer ersten Richtung (K) konvex gekrümmt ist, die in wenigstens einer Kontaktposition, in der der erste Oberflächenabschnitt die erste Wandung kontaktiert, parallel zu wenigstens einem Abschnitt einer der zweiten Plattform zugewandten Kante (k) der ersten Plattform ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaufelanordnung für eine Turbomaschine, insbesondere eine Gasturbine, eine Turbomaschine, insbesondere eine Gasturbine, mit der Schaufelanordnung sowie ein Verfahren zur Reduzierung von Schwingungen der Schaufelanordnung.
  • Schaufeln von Turbomaschinen können im Betrieb verschiedene Schwingungsmoden aufweisen. Insbesondere können einerseits sogenannte Flap-Moden ("F-Mode") der Schaufeln ein Verkippen der Schaufeln bzw. Plattformen um die Haupt- bzw. Rotationsachse der Turbomaschine bewirken, andererseits sogenannte Couple-Disk-Moden ("CD-Mode") ein Nicken der Schaufeln bzw. Plattformen in Richtung einer Trennlinie zwischen den Plattformen.
  • Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, Schwingungen von Schaufelanordnungen zu reduzieren.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Schaufelanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Anspruch 10 stellt eine Turbomaschine mit einer oder mehreren hier beschriebenen Schaufelanordnungen unter Schutz. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist (wenigstens) eine Schaufelanordnung für eine bzw. einer Turbomaschine, in einer Ausführung eine(r) Gasturbine, insbesondere eines Flugtriebwerks, eine Schaufel mit einem Schaufelblatt und wenigstens einer Plattform sowie eine dieser in Umfangsrichtung benachbart( angeordnet)e weitere Schaufel mit einem Schaufelblatt und wenigstens einer Plattform auf, wobei diese beiden Schaufeln vorliegend ohne Beschränkung der Allgemeinheit als erste und zweite Schaufel bezeichnet werden, ihr Schaufelblatt und ihre Plattform entsprechend als erstes Schaufelblatt bzw. erste Plattform (der ersten Schaufel) bzw. zweites Schaufelblatt bzw. zweite Plattform (der zweiten Schaufel).
  • In einer Ausführung sind die Schaufeln Laufschaufeln und/oder Schaufeln einer Verdichter- oder Turbinenstufe einer Gasturbine, insbesondere eines Flugtriebwerks, und/oder weisen Schaufelfüße auf, die, insbesondere lösbar und/oder form- und/oder reibschlüssig, in einem Träger, insbesondere Rotor der Turbomaschine, befestigt bzw. hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet, sind bzw. verwendet werden.
  • Aufgrund der Einsatzbedingungen kann die vorliegende Erfindung hier mit besonderem Vorteil verwendet werden.
  • Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung begrenzen eine Wandung der ersten Schaufel ("erste Wandung") und eine Wandung der zweiten Schaufel ("zweite Wandung") eine Schaufelkavität, in der ein ein- oder mehrteiliger Dämpfer angeordnet ist bzw. wird, welcher eine wandungsseitige Kontaktoberfläche aufweist, die im Betrieb die erste und zweite Wandung wenigstens temporär kontaktiert bzw. hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet, ist bzw. verwendet wird.
  • Diese Kontaktoberfläche weist nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung einen Oberflächenabschnitt auf, der vorliegend ohne Beschränkung der Allgemeinheit als erster Oberflächenabschnitt bezeichnet wird und in einer ersten Richtung (gesehen) konvex gekrümmt ist, die in wenigstens einer Kontaktposition, in der dieser erste Oberflächenabschnitt die erste Wandung kontaktiert, parallel zu wenigstens einem Abschnitt einer Kante, insbesondere einer schaufelblatt- bzw. strömungskanalseitigen bzw. Oberkante, der ersten Plattform ist, welche der zweiten Plattform zugewandt ist. Mit anderen Worten weist die Kontaktoberfläche einen ersten Oberflächenabschnitt auf, der in Richtung wenigstens eines Abschnitts einer der zweiten Plattform zugewandten (schaufelblatt- bzw. strömungskanalseitigen bzw. Ober)Kante der ersten Plattform bzw. einer Trennlinie zwischen der ersten und zweiten Plattform konvex gekrümmt ist, wenn der Dämpfer bzw. sein erster Oberflächenabschnitt sich in der Kontaktposition befindet.
  • Dieser Abschnitt der Kante beträgt in einer Ausführung wenigstens 10%, insbesondere wenigstens 25%, in einer Ausführung wenigstens 50% einer (Gesamt)Länge der Kante bzw. Trennlinie, er kann insbesondere auch 100% betragen. Die Trennlinie kann in einer Ausführung spaltartig sein, insbesondere, um Toleranzen, thermische Ausdehnungen, Bewegungen oder dergleichen zu kompensieren. Entsprechend berührt die (der zweiten Plattform zugewandte Kante der) erste(n) Plattform die zweite Plattform in einer Ausführung (im (Normal)Betrieb) nicht bzw. ist hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet. In einer anderen Ausführung können sich die (der zweiten Plattform zugewandte Kante der) erste(n) Plattform und die zweite Plattform wenigstens temporär berühren, so dass die Trennlinie eine Kontaktlinie zwischen der ersten und zweiten Plattform bildet. Somit ist die erste Richtung in einer Ausführung in der wenigstens einen Kontaktposition, in der der erste Oberflächenabschnitt die erste Wandung kontaktiert, parallel zu wenigstens einem Abschnitt einer Trennlinie zwischen der ersten und zweiten Plattform, insbesondere einem Abschnitt einer (durch die der zweiten Plattform zugewandten Kante der ersten Plattform definierten) temporären oder auch nur virtuellen bzw. theoretischen Kontaktlinie zwischen der ersten und zweiten Plattform, wobei dieser Abschnitt in einer Ausführung wenigstens 10%, insbesondere wenigstens 25%, in einer Ausführung wenigstens 50% einer (Gesamt)Länge der Trenn- bzw. (temporären bzw. (nur) virtuellen bzw. theoretischen) Kontaktlinie beträgt, insbesondere auch 100% betragen kann.
  • Wie einleitend erläutert, können Couple-Disk-Moden ein Nicken der Schaufeln bzw. Plattformen in Richtung der Trennlinie bewirken. Indem der Dämpfer bzw. seine Kontaktoberfläche in dem ersten Oberflächenabschnitt parallel zu wenigstens einem Abschnitt der der zweiten Plattform zugewandten Kante der ersten Plattform bzw. der hierdurch definierten Trennlinie zwischen der ersten und zweiten Plattform konvex gekrümmt ist, können in einer Ausführung infolge einer (hierdurch begünstigten) Relativbewegung der ersten und zweiten Schaufel gegeneinander vorteilhaft durch eine (hierdurch begünstigte) reibungsbehaftete Gleitbewegung des Dämpfers bzw. seiner Kontaktoberfläche Schwingungsenergie dissipiert und so entsprechende Schwingungen der Schaufelanordnungen reduziert werden.
  • In einer Ausführung ist der erste Oberflächenabschnitt zusätzlich auch in Umfangsrichtung (gesehen) konvex gekrümmt, wenn der Dämpfer sich in der Kontaktposition befindet.
  • Wie einleitend erläutert, können Flap-Moden ein Verkippen der Schaufeln bzw. Plattformen um die Haupt- bzw. Rotationsachse bzw. in Umfangsrichtung bewirken. Indem der Dämpfer bzw. seine Kontaktoberfläche in dem ersten Oberflächenabschnitt auch in Umfangsrichtung konvex gekrümmt ist, können in einer Ausführung infolge einer (hierdurch begünstigten) Relativbewegung der ersten und zweiten Schaufel gegeneinander vorteilhaft durch eine (hierdurch begünstigte) reibungsbehaftete Gleitbewegung des Dämpfers bzw. seiner Kontaktoberfläche Schwingungsenergie dissipiert und so entsprechende Schwingungen der Schaufelanordnungen reduziert werden.
  • In einer alternativen Ausführung ist der erste Oberflächenabschnitt in Umfangsrichtung (gesehen) gerade, wenn der Dämpfer sich in der Kontaktposition befindet.
  • Hierdurch kann in einer Ausführung eine Gleitbewegung zwischen dem ersten Oberflächenabschnitt und der ersten Wandung erschwert bzw. eine Anlagefläche vergrößert werden und sich der Dämpfer dadurch besser an der ersten Wandung abstützen.
  • Insbesondere dann kann es, insbesondere in Hinblick auf die oben genannten Flap-Moden bzw. das Verkippen der Schaufeln bzw. Plattformen um die Haupt- bzw. Rotationsachse bzw. in Umfangsrichtung, vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Kontaktoberfläche einen weiteren Oberflächenabschnitt aufweist, der vorliegend ohne Beschränkung der Allgemeinheit als zweiter Oberflächenabschnitt bezeichnet wird, die zweite Wandung kontaktiert, wenn der Dämpfer sich in der Kontaktposition befindet, bzw. hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet, ist bzw. verwendet wird, und dann bzw. in der Kontaktposition in Umfangsrichtung (gesehen) konvex gekrümmt ist.
  • Hierdurch können in einer Ausführung ein Verkippen der Schaufeln bzw. Plattformen um die Haupt- bzw. Rotationsachse bzw. in Umfangsrichtung begünstigt und so vorteilhaft durch eine (hierdurch begünstigte) reibungsbehaftete Gleitbewegung des Dämpfers bzw. seiner Kontaktoberfläche Schwingungsenergie von Flap-Moden dissipiert und so entsprechende Schwingungen der Schaufelanordnungen reduziert werden.
  • Durch den in der Kontaktposition in Umfangsrichtung (gesehen) geraden ersten Oberflächenabschnitt kann sich dabei, wie erläutert, der Dämpfer vorteilhaft an der ersten Wandung abstützen, wobei der in der Kontaktposition in Umfangsrichtung (gesehen) konvex gekrümmte zweite Oberflächenabschnitt nicht hierauf beschränkt ist, sondern auch in Kombination mit einem in der Kontaktposition in Umfangsrichtung (gesehen) konvex gekrümmten ersten Oberflächenabschnitt vorteilhaft Schwingungen reduzieren kann.
  • Zusätzlich oder alternativ kann es, insbesondere bei in der Kontaktposition sowohl in der ersten Richtung als auch in Umfangsrichtung (gesehen) konvex gekrümmtem ersten Oberflächenabschnitt, vorteilhaft sein, einen bzw. den (zweiten) Oberflächenabschnitt der Kontaktoberfläche vorzusehen, der in der Kontaktposition die zweite Wandung kontaktiert und in der ersten Richtung und/oder in der Umfangsrichtung (gesehen) gerade ist. Dieser zweite Oberflächenabschnitt kann dabei insbesondere eben bzw. planar ausgebildet sein.
  • Hierdurch kann in einer Ausführung eine Gleitbewegung zwischen diesem zweiten Oberflächenabschnitt und der zweiten Wandung erschwert werden und sich der Dämpfer dadurch besser an der zweiten Wandung abstützen.
  • In einer Ausführung weist der Dämpfer eine oder mehrere Dämpferkavitäten auf, in der bzw. denen (jeweils) wenigstens, in einer bevorzugten Ausführung (jeweils) genau, ein, in einer Ausführung kugelartiger, Stoßkörper angeordnet ist bzw. wird, der im Betrieb Stoßkontakte mit der Dämpferkavitätswandung ausführt bzw. hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet ist bzw. verwendet wird.
  • Dem liegt ein, grundsätzlich aus der WO 2012/095067 A1 bekanntes, Konzept zur Reduzierung von Schaufelschwingungen durch Stoßkontakte zugrunde, durch das insbesondere Resonanzfrequenzen von Schaufel(anordnunge)n verstimmt werden können. Ergänzend wird hierzu auf die genannte WO 2012/095067 A1 Bezug genommen und deren Inhalt ausdrücklich vollumfänglich in die vorliegende Offenbarung einbezogen.
  • Wie sich überraschend herausgestellt hat, können in Kombination mit in der vorstehend beschriebenen Kontaktoberfläche Impulse zwischen Stoßkörpern, Dämpfern und Schaufeln besonders vorteilhaft übertragen und dadurch Schaufelschwingungen besonders vorteilhaft reduziert werden. Es wird angenommen, dass dies durch die hierdurch begünstigten bzw. erschwerten Gleitbewegungen in den entsprechenden Richtungen besonders begünstigt wird, ohne an diese Annahme gebunden zu sein.
  • In einer Ausführung ist/sind bzw. wird/werden der bzw. eine oder mehrere der Stoßkörper luft- bzw. gasdicht in der (jeweiligen) Dämpferkavität angeordnet.
  • Hierdurch können Schaufelschwingungen stoßkontaktbedingt besonders vorteilhaft reduziert werden.
  • In einer Ausführung ist/sind bzw. wird/werden die bzw. eine oder mehrere der Dämpferkavitäten (jeweils, insbesondere gemeinsam) durch einen Deckel, in einer Ausführung luftdicht, verschlossen, der auf einer der Kontaktoberfläche gegenüberliegenden Seite des Dämpfers angeordnet ist.
  • Hierdurch kann in einer Ausführung die Impulsübertragung zwischen Stoßkörpern, Dämpfern und Schaufeln (weiter) verbessert werden.
  • Die erste und zweite Plattform sind in einer Ausführung schaufelfußseitige Plattformen, insbesondere also radial innenliegende und/oder Unterplattformen.
  • Zusätzlich oder alternativ ist die Schaufelkavität in einer Ausführung auf einer schaufelblattabgewandten Seite der ersten und/oder zweiten Plattform, in einer Ausführung ganz oder teilweise in der ersten und/oder zweiten Plattform, angeordnet.
  • Es hat sich überraschend herausgestellt, dass hierdurch Schaufelschwingungen besonders vorteilhaft reduziert werden.
  • Eine Axialrichtung ist in einer Ausführung parallel zu einer Dreh- bzw. (Haupt)Maschinenachse der Turbomaschine, eine Umfangsrichtung entsprechend eine Rotationsrichtung um diese Achse, eine Radialrichtung senkrecht zur Axial- und Umfangsrichtung.
  • Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
    • Fig. 1
    eine Schaufelanordnung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in radialer Draufsicht;
    Fig. 2
    eine Schaufel der Schaufelanordnung in perspektivischer Ansicht;
    Fig. 3
    einen Dämpfer der Schaufelanordnung in vergrößerter perspektivischer Ansicht;
    Fig. 4
    einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 1;
    Fig. 5
    den Dämpfer aus einer anderen Perspektive; und
    Fig. 6
    einen Schnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 4.
  • Fig. 1 zeigt eine Schaufelanordnung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in radialer Draufsicht, Fig. 2 eine der beiden baugleichen Schaufeln der Schaufelanordnung in perspektivischer Ansicht.
  • Beide Schaufeln weisen jeweils ein Schaufelblatt 10 bzw. 20 und eine schaufelfußseitige Plattform 11 bzw. 21 auf.
  • In einer Schaufelkavität in den beiden Plattformen, die durch entsprechende Wandungen 12 bzw. 22 (vgl. Fig. 4) begrenzt ist, ist ein Dämpfer 30 angeordnet, auf dessen wandungsseitige Kontaktoberfläche man in Fig. 3 blickt.
  • Diese Kontaktoberfläche weist einen ersten Oberflächenabschnitt 31 auf, der in einer ersten Richtung K konvex gekrümmt ist, die in einer Kontaktposition, in der der erste Oberflächenabschnitt die Wandung der einen Schaufel kontaktiert (vgl. Fig. 4), parallel zur der zweiten Plattform 21 zugewandten Kante k der ersten Plattform 11 bzw. Trennlinie zwischen der ersten und zweiten Plattform ist. Fig. 6 zeigt zur Verdeutlichung einen Schnitt längs der in Fig. 4 strichpunktiert eingezeichneten Schnittlinie VI-VI.
  • Im Ausführungsbeispiel ist der erste Oberflächenabschnitt in der Kontaktposition auch in Umfangsrichtung U konvex gekrümmt und die Kontaktoberfläche weist einen zweiten Oberflächenabschnitt 32 auf, der in der Kontaktposition die Wandung der anderen Schaufel kontaktiert und in der ersten Richtung K und in der Umfangsrichtung U gerade ist.
  • In einer nicht dargestellten Abwandlung ist umgekehrt der erste Oberflächenabschnitt 31 in der Kontaktposition in Umfangsrichtung U gerade und der zweite Oberflächenabschnitt 32 in Umfangsrichtung konvex gekrümmt.
  • Wie in der Rückansicht (von radial unten) der Fig. 5 erkennbar, weist der Dämpfer 30 mehrere Dämpferkavitäten 33 auf, in denen jeweils ein (in Fig. 5 ausgeblendeter) Stoßkörper zum Stoßkontakt mit der jeweiligen Dämpferkavitätswandung angeordnet ist.
  • Die Dämpferkavitäten werden bzw. sind durch einen (in Fig. 5 ausgeblendeten) Deckel luftdicht.
  • Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    erstes Schaufelblatt
    11
    erste Plattform
    12
    erste Wandung
    20
    zweites Schaufelblatt
    21
    zweite Plattform
    22
    zweite Wandung
    30
    Dämpfer
    31
    erster Oberflächenabschnitt
    32
    zweiter Oberflächenabschnitt
    33
    Dämpferkavität
    k
    Kante
    K
    erste Richtung
    U
    Umfangsrichtung

Claims (11)

  1. Schaufelanordnung für eine Turbomaschine, insbesondere Gasturbine, mit einer ersten Schaufel (10-12), die ein erstes Schaufelblatt (10) und eine erste Plattform (11) aufweist, und einer in Umfangsrichtung (U) benachbarten zweiten Schaufel (20-22), die ein zweites Schaufelblatt (20) und eine zweite Plattform (21) aufweist, wobei eine erste Wandung (12) der ersten Schaufel und eine zweite Wandung (22) der zweiten Schaufel eine Schaufelkavität begrenzen, in der ein Dämpfer (30) mit einer wandungsseitigen Kontaktoberfläche (31, 32) angeordnet ist, wobei diese Kontaktoberfläche wenigstens einen ersten Oberflächenabschnitt (31) aufweist, der in einer ersten Richtung (K) konvex gekrümmt ist, die in wenigstens einer Kontaktposition, in der der erste Oberflächenabschnitt die erste Wandung kontaktiert, parallel zu wenigstens einem Abschnitt einer der zweiten Plattform zugewandten Kante (k) der ersten Plattform ist.
  2. Schaufelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Oberflächenabschnitt in der Kontaktposition auch in Umfangsrichtung konvex gekrümmt ist.
  3. Schaufelanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktoberfläche wenigstens einen zweiten Oberflächenabschnitt (32) aufweist, der in der Kontaktposition die zweite Wandung kontaktiert und planar und/oder in der ersten und/oder Umfangsrichtung gerade ist.
  4. Schaufelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Oberflächenabschnitt (31) in der Kontaktposition in Umfangsrichtung gerade ist.
  5. Schaufelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktoberfläche wenigstens einen zweiten Oberflächenabschnitt (32) aufweist, der in der Kontaktposition die zweite Wandung kontaktiert und in Umfangsrichtung konvex gekrümmt ist.
  6. Schaufelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer wenigstens eine Dämpferkavität (33) aufweist, in der wenigstens, insbesondere genau, ein Stoßkörper zum Stoßkontakt mit der Dämpferkavitätswandung, insbesondere luftdicht, angeordnet ist.
  7. Schaufelanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpferkavität durch einen Deckel, insbesondere luftdicht, verschlossen ist, der auf einer der Kontaktoberfläche gegenüberliegenden Seite des Dämpfers angeordnet ist.
  8. Schaufelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Plattform schaufelfußseitige Plattformen sind.
  9. Schaufelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelkavität auf einer schaufelblattabgewandten Seite, insbesondere wenigstens teilweise in, der ersten und/oder zweiten Plattform angeordnet ist.
  10. Turbomaschine, insbesondere Gasturbine, mit wenigstens einer Schaufelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  11. Verfahren zur Reduzierung von Schwingungen einer Schaufelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer derart in der Schaufelkavität angeordnet wird, dass er die Kontaktposition einnehmen kann.
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