CH716014B1 - - Google Patents

Download PDF

Info

Publication number
CH716014B1
CH716014B1 CH2222020A CH2222020A CH716014B1 CH 716014 B1 CH716014 B1 CH 716014B1 CH 2222020 A CH2222020 A CH 2222020A CH 2222020 A CH2222020 A CH 2222020A CH 716014 B1 CH716014 B1 CH 716014B1
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
rotor
blades
turbomachine
hub body
vibration dampers
Prior art date
Application number
CH2222020A
Other languages
English (en)
Other versions
CH716014A2 (de
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 filed Critical
Publication of CH716014A2 publication Critical patent/CH716014A2/de
Publication of CH716014B1 publication Critical patent/CH716014B1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/10—Anti- vibration means
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/38—Process control to achieve specific product aspects, e.g. surface smoothness, density, porosity or hollow structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/009—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of turbine components other than turbine blades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/04—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of turbine blades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • 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
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/04—Antivibration arrangements
    • 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
    • F01D5/26—Antivibration means not restricted to blade form or construction or to blade-to-blade connections or to the use of particular materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
    • F04D29/321—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps for axial flow compressors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
    • F04D29/321—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps for axial flow compressors
    • F04D29/324—Blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/668—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps damping or preventing mechanical vibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B11/00—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • 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
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F05D2230/22—Manufacture essentially without removing material by sintering
    • 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
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/30—Manufacture with deposition of material
    • F05D2230/31—Layer deposition
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

[0001] Die Erfindung betrifft einen Strömungsmaschinenrotor. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Strömungsmaschinenrotors.
[0002] Strömungsmaschinen, wie Turbinen oder Verdichter, verfügen über statorseitige Baugruppen sowie rotorseitige Baugruppen. Zu den rotorseitigen Baugruppen einer Strömungsmaschine gehört der sogenannte Strömungsmaschinenrotor, der eine Welle, einen Nabenkörper und sich ausgehend vom Nabenkörper zumindest nach radial außen erstreckende Laufschaufeln aufweist.
[0003] Die Laufschaufeln eines Strömungsmaschinenrotors sind im Betrieb starken Belastungen ausgesetzt. So können die Schaufeln eines Strömungsmaschinenrotors im Betrieb Schwingungen oder Vibrationen ausgesetzt sein, die zu einem Versagen der Laufschaufeln führen können. Daher ist es aus der Praxis bereits bekannt, an einem Strömungsmaschinenrotor schwingungsdämpfende Elemente zu verbauen.
[0004] So zeigt die DE 10 2009 010 502 A1 einen Strömungsmaschinenrotor, bei welchem sich zwischen benachbarten Laufschaufeln ein Dämpfungsdraht erstreckt. Dieser Dämpfungsdraht dient als Schwingungsdämpfer.
[0005] Aus der US 2017/0191366 A1 ist ein weiterer Strömungsmaschinenrotor bekannt, bei welchem zwischen benachbarten Laufschaufeln als Schwingungsdämpfer ein geschlitzter Dämpfer-Pin zum Einsatz kommt.
[0006] Bei aus dem Stand der Technik bekannten Strömungsmaschinenrotoren sind die Schwingungsdämpfer jeweils als separate Baugruppen ausgebildet, die separat hergestellt und dann am Strömungsmaschinenrotor verbaut werden müssen. Dies ist von Nachteil. Es besteht Bedarf daran, eine Schwingungsdämpfung an einem Strömungsmaschinenrotor einfacher bereitzustellen.
[0007] Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen Strömungsmaschinenrotor und ein Verfahren zum Herstellen desselben zu schaffen.
[0008] Diese Aufgabe wird durch einen Strömungsmaschinenrotor nach Anspruch 1 gelöst.
[0009] Der erfindungsgemäße Strömungsmaschinenrotor umfasst zumindest eine radial innere Welle, einen Nabenkörper, der sich radial außen an die Welle anschließt, Laufschaufeln, die sich ausgehend dem Nabenkörper zumindest nach außen und vorzugsweise in Richtung auf die Welle nach radial innen erstrecken, und integral an dem Nabenkörper und/oder an den Laufschaufeln ausgebildete Schwingungsdämpfer, um betriebsbedingte Schwingungen des Strömungsmaschinenrotors zu dämpfen.
[0010] Mit der Erfindung wird vorgeschlagen, am Nabenkörper und/oder an den Laufschaufeln des Strömungsmaschinenrotors integral Schwingungsdämpfer auszubilden, um Schwingungen und Vibrationen des Strömungsmaschinenrotors zu dämpfen. Bei den Schwingungsdämpfern handelt es sich demnach nicht mehr um separate Baugruppen, die separat gefertigt und anschließend verbaut bzw. montiert werden müssen, sondern vielmehr um integrale Schwingungsdämpfer, die nicht separat gefertigt und anschließend montiert werden müssen, sondern vielmehr bei der Fertigung des Strömungsmaschinenrotors als integraler Bestandteil ausgebildet werden.
[0011] Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind integral am Nabenkörper zwischen jeweils benachbarten Laufschaufeln Reibungsschwingungsdämpfer ausgebildet, die sich in Radialrichtung und in Umfangsrichtung erstreckende Reibungsflächen aufweisen. Alternativ oder zusätzlich sind integral an den Laufschaufeln radial außen vom Nabenkörper an äußeren Laufschaufelabschnitten sich jeweils zwischen jeweils benachbarten Laufschaufeln erstreckende Verformungsschwingungsdämpfer ausgebildet, die eine gebogene Kontur aufweisen. Alternativ oder zusätzlich sind integral an den Laufschaufeln radial innen vom Nabenkörper und radial außen von der Welle an inneren Laufschaufelabschnitten Reibungsschwingungsdämpfer und/oder Verformungsschwingungsdämpfer ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich weisen die Laufschaufeln Abschnitte unterschiedlicher Festigkeit auf. Derartige Schwingungsdämpfer sind zur integralen Ausbildung besonders geeignet.
[0012] Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Strömungsmaschinenrotor monolithisch oder einteilig ausgebildet, insbesondere durch ein additives Fertigungsverfahren, insbesondere durch 3D-Drucken. Der gesamte Strömungsmaschinenrotor ist monolithisch und damit einteilig bzw. einstückig ausgebildet. Derselbe lässt sich durch ein additives Fertigungsverfahren einfach aufbauen, und zwar inklusive der Schwingungsdämpfer, die integral am Nabenkörper und/oder an den Laufschaufeln ausgebildet sind.
[0013] Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen des Strömungsmaschinenrotors ist in Anspruch 10 definiert.
[0014] Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt: Fig. 1 einen stark schematisierten Ausschnitt aus einem ersten Strömungsmaschinenrotor; Fig. 2 das Detail II der Fig. 1; Fig. 3 einen stark schematisierten Ausschnitt aus einem zweiten Strömungsmaschinenrotor; Fig. 4 einen stark schematisierten Ausschnitt aus einem dritten Strömungsmaschinenrotor; Fig. 5 einen stark schematisierten Ausschnitt aus einem weiteren Strömungsmaschinenrotor.
[0015] Fig. 1 zeigt einen stark schematisierten Ausschnitt aus einem Strömungsmaschinenrotor 10 im Bereich einer radial inneren Welle 11, eines Nabenkörpers 12 sowie von Laufschaufeln 13. Die Welle 11 dient der Lagerung des Strömungsmaschinenrotors 10. Der Nabenkörper 12 schließt radial außen an die Welle 11 an und umgibt dieselbe außen zumindest abschnittsweise. Die Laufschaufeln 13 dienen der Strömungsführung eines Mediums und verfügen hierzu über eine Strömungseintrittskante, eine Strömungsaustrittskante sowie über sich zwischen der Strömungseintrittskante und der Strömungsaustrittskante erstreckende Strömungsführungsflächen, die insbesondere eine Saugseite und eine Druckseite ausbilden. Die Laufschaufeln 13 erstrecken sich mit äußeren Laufschaufelabschnitten 13a, welche der Strömungsführung dienen, ausgehend vom Nabenkörper 12 nach radial außen, sowie mit inneren Laufschaufelabschnitten 13b, welche nicht der Strömungsführung dienen, ausgehend vom Nabenkörper 12 in Richtung auf die Welle 11 nach radial innen.
[0016] An dem Strömungsmaschinenrotor 10, und zwar in Fig. 1 an dem Nabenkörper 12, sind integral Schwingungsdämpfer 14 ausgebildet, um betriebsbedingte Schwingungen oder Vibrationen des Strömungsmaschinenrotors 10, insbesondere solche der Laufschaufeln 13, zu kompensieren.
[0017] Wie dem Detail II der Fig. 1 (siehe Fig. 2) entnommen werden kann, ist hierzu integral am Nabenkörper 12 zwischen jeweils zwei benachbarten Laufschaufeln 13 ein Reibungsschwingungsdämpfer 15 ausgebildet, der den Schwingungsdämpfer 14 bereitstellt. Im Bereich dieses Reibungsschwingungsdämpfers 15 ist die Nabe 12 unterbrochen und demnach nicht durchgehend stoffschlüssig bzw. materialschlüssig ausgebildet, sodass Reibungsflächen 16, 17 ausgebildet sind, die im Betrieb zur Schwingungsdämpfung aneinander entlangreiben. Diese Reibungsflächen 16, 17 erstrecken sich dabei einerseits in Radialrichtung und andererseits in Umfangsrichtung. Entsprechende nicht stoffschlüssig bzw. nicht materialschlüssig verbundene und demnach lose aneinandergrenzende Abschnitte der Nabe 12 überlappen sich dabei.
[0018] Wie dem Detail II der Fig. 1 (siehe Fig. 2) entnommen werden kann, ist der jeweilige Reibungsschwingungsdämpfer 15 in Umfangsrichtung gesehen vorzugsweise außermittig zwischen den jeweils benachbarten Laufschaufeln 13 positioniert, wobei das Teilungsverhältnis abhängig von der zu dämpfenden Schwingung gewählt werden kann.
[0019] Fig. 3 zeigt einen weiteren stark schematisierten Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Strömungsmaschinenrotor 10 im Bereich der Nabe 12 sowie sich von der Nabe 12 nach außen erstreckender Laufschaufelabschnitte 13a der Laufschaufeln 13. In dem in Fig. 3 gezeigten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel sind integral an den Laufschaufeln 13, nämlich den äußeren Laufschaufelabschnitten 13a, sich jeweils zwischen benachbarten Laufschaufeln 13 erstreckende Verformungsschwingungsdämpfer 18 ausgebildet, welche den jeweiligen Schwingungsdämpfer 14 bereitstellen. Diese Verformungsschwingungsdämpfer 18 greifen beidseitig stoffschlüssig bzw. materialschlüssig an den Laufschaufeln 13 an, zwischen welchen sich dieselben erstrecken, wobei die Verformungsschwingungsdämpfer 18,in Umfangsrichtung gesehen eine gebogene bzw. gewellte Kontur aufweisen.
[0020] In Fig. 3 sind, in Radialrichtung gesehen, zwischen den Laufschaufeln 13, und zwar integral an denselben, mehrere Verformungsschwingungsdämpfer 18 ausgebildet, wobei deren Radialposition und/oder Kontur an die Schwingungsmoden der jeweils zu dämpfenden Schwingung angepasst sind. Im Falle einer Schwingung bzw. Vibration der Laufschaufeln 13 unterliegt der Verformungsschwingungsdämpfer 18 einer Verformung und dämpft so die Schwingung.
[0021] Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt aus einem weiteren erfindungsgemäßen Strömungsmaschinenrotor 10, wiederum im Bereich der Welle 11, der Nabe 12 sowie von Laufschaufeln 13, wobei im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 wiederum integral am Strömungsmaschinenrotor 10 ein Schwingungsdämpfer 14 ausgebildet ist, und zwar an den inneren Laufschaufelabschnitten 13b der Laufschaufeln 13, die nicht der Strömungsführung dienen. Dabei ist der in Fig. 4 gezeigte Schwingungsdämpfer 14 als Verformungsschwingungsdämpfer 18 ausgebildet. Derselbe kann auch als Reibungsschwingungsdämpfer ausgebildet sein.
[0022] Es sei an dieser Stelle nochmals darauf hingewiesen, dass die sich zwischen der Welle 11 und der Nabe 12 erstreckenden inneren Laufschaufelabschnitte 13b der Leitschaufeln 13 nicht der Strömungsführung dienen. Lediglich die sich in Radialrichtung nach außen vom Nabenkörper 12 weg erstreckenden äußeren Laufschaufelabschnitte 13a der Laufschaufeln 13 dienen einer solchen Strömungsführung.
[0023] Daher können die sich zwischen dem Nabenkörper 12 und der Welle 11 erstreckenden inneren Laufschaufelabschnitte 13b auch als Versteifungsstreben bezeichnet werden, die der Strukturversteifung des Strömungsmaschinenrotors 10 zwischen Welle 11 und Nabenkörper 12 dienen. Solche Versteifungsstreben können in Umfangsrichtung auch gegenüber den strömungsführenden Laufschaufelabschnitten 13a der Laufschaufeln 13 versetzt sein.
[0024] Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt aus einem weiteren erfindungsgemäßen Strömungsmaschinenrotor 10 im Bereich einer Laufschaufel 13. Zur Schwingungsdämpfung weist die Laufschaufel 13 als Schwingungsdämpfer 14 Abschnitte 19, 20 unterschiedlicher Festigkeit auf. Hierbei kann es sich um Abschnitt 20 bzw. Hohlräume handeln, die mit einem anderen Werkstoffgefüge gefüllt sind, als die Abschnitte 19 der Laufschaufel 13, welche die Hohlräume umgeben. Auch hierdurch lassen sich Schwingungen und Vibrationen an den Laufschaufeln 13 des Strömungsmaschinenrotors 10 gut dämpfen.
[0025] Wie bereits ausgeführt, handelt es sich beim Strömungsmaschinenrotor 10 vorzugsweise um eine monolithische oder einteilige oder einstückige Struktur. Vorzugsweise wird derselbe über ein additives Fertigungsverfahren, insbesondere durch 3D-Drucken hergestellt.
[0026] Details zum 3D-Drucken metallischer Bauteile, die lagenweise dadurch aufgebaut werden, dass Lagen bzw. Schichten aus Metallpulver aufeinander aufgeschmolzen werden, sind dem hier angesprochenen Fachmann geläufig. Zum Aufschmelzen des Metallpulvers wird dasselbe insbesondere über einen Laserstrahl belichtet.
[0027] Sollen die oben beschriebenen Reibungsschwingungsdämpfer beim 3D-Drucken ausgebildet werden, so wird mindestens eine Metallpulverlage zumindest abschnittsweise nicht belichtet und demnach nicht aufgeschmolzen, um hier keine stoffschlüssige bzw. materialschlüssige Verbindung auszubilden. Auf analoge Art und Weise können im Bereich der Laufschaufeln 13 Abschnitte bzw. Hohlräume 20 ausgebildet werden, die mit Metallpulver ausgefüllt sind und dann andere bzw. eine unterschiedliche Festigkeit aufweisen, als diejenigen Abschnitte 19, welche die pulvergefüllten Hohlräume 20 umgeben. Auf diese Art und Weise können demnach beim 3D-Drucken Schwingungsdämpfer 14 vorteilhaft und einfach ausgebildet werden.
[0028] Bei dem erfindungsgemäßen Strömungsmaschinenrotor 10 kann es sich um einen Rotor einer Turbine oder eines Verdichters handeln. Bei der Turbine oder dem Verdichter kann es sich um eine Baugruppe eines Turboladers handeln. Die Erfindung ist auch bei anderen Strömungsmaschinenrotoren einsetzbar, so zum Beispiel bei Kompressoren, Dampfturbinen und Flugtriebwerken.
Bezugszeichenliste
[0029] 10 Strömungsmaschinenrotor 11 Welle 12 Nabenkörper 13 Laufschaufel 13a äußerer Laufschaufelabschnitt 13b innerer Laufschaufelabschnitt 14 Schwingungsdämpfer 15 Reibungsschwingungsdämpfer 16 Reibungsfläche 17 Reibungsfläche 18 Verformungsschwingungsdämpfer 19 Abschnitt 20 Abschnitt

Claims (12)

1. Strömungsmaschinenrotor (10), mit einer radial inneren Welle (11), mit einem Nabenkörper (12), der sich radial außen an die Welle (11) anschließt, mit Laufschaufeln (13), die sich ausgehend dem Nabenkörper (12) zumindest nach radial außen und gegebenenfalls in Richtung auf die Welle (11) nach radial innen erstrecken, mit integral an dem Nabenkörper (12) und/oder an den Laufschaufeln (13) ausgebildeten Schwingungsdämpfern (14), um betriebsbedingte Schwingungen des Strömungsmaschinenrotors (10) zu dämpfen.
2. Strömungsmaschinenrotor nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,dassintegral am Nabenkörper (12) zwischen jeweils benachbarten Laufschaufeln (13) als Schwingungsdämpfer (14) Reibungsschwingungsdämpfer (15) ausgebildet sind, die sich in Radialrichtung und in Umfangsrichtung erstreckende Reibungsflächen (16, 17) aufweisen.
3. Strömungsmaschinenrotor nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet,dassder Reibungsschwingungsdämpfer (15) in Umfangrichtung gesehen außermittig zwischen den benachbarten Laufschaufeln (13) positioniert ist.
4. Strömungsmaschinenrotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3,dadurch gekennzeichnet,dassintegral an den Laufschaufeln (13) radial außen vom Nabenkörper (12) an äußeren Laufschaufelabschnitten (13a) als Schwingungsdämpfer (14) sich jeweils zwischen jeweils benachbarten Laufschaufeln (13) erstreckende Verformungsschwingungsdämpfer (18) ausgebildet sind, die eine gebogene Kontur aufweisen.
5. Strömungsmaschinenrotor nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet,dassin Radialrichtung gesehen mehrere Verformungsschwingungsdämpfer (18) ausgebildet sind, deren Radialposition und/oder Kontur an die Schwingungsmoden einer zu dämpfenden Schwingung angepasst sind.
6. Strömungsmaschinenrotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5,dadurch gekennzeichnet,dassintegral an den Laufschaufeln (13) radial innen vom Nabenkörper (12) und radial außen von der Welle (11) an inneren Laufschaufelabschnitten (13b) zwischen jeweils benachbarten Laufschaufeln (13) als Schwingungsdämpfer (14) Reibungsschwingungsdämpfer (15) ausgebildet sind.
7. Strömungsmaschinenrotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6,dadurch gekennzeichnet,dassintegral an den Laufschaufeln (13) radial innen vom Nabenkörper (12) und radial außen von der Welle (11) an inneren Laufschaufelabschnitten (13b) als Schwingungsdämpfer (14) Verformungsschwingungsdämpfer (18) ausgebildet sind.
8. Strömungsmaschinenrotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7,dadurch gekennzeichnet,dassdie Laufschaufeln (13) Abschnitte (19, 20) unterschiedlicher Festigkeit aufweisen.
9. Strömungsmaschinenrotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8,dadurch gekennzeichnet,dassderselbe monolithisch oder einteilig ausgebildet ist.
10. Verfahren zum Herstellen eines Strömungsmaschinenrotors nach einem der Ansprüche 1 bis 9,dadurch gekennzeichnet,dassderselbe durch ein additives Fertigungsverfahren, insbesondere durch 3D-Drucken, hergestellt ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10,dadurch gekennzeichnet,dassdie Reibungsschwingungsdämpfer (15) dadurch ausgebildet werden, dass beim additiven Fertigungsverfahren mindestens eine Metallpulverlage zumindest abschnittswiese nicht belichtet und nicht aufgeschmolzen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10,dadurch gekennzeichnet,dassdie Abschnitte (19, 20) unterschiedlicher Festigkeit dadurch ausgebildet werden, dass beim additiven Fertigungsverfahren mindestens eine Metallpulverlage abschnittswiese nicht belichtet und nicht aufgeschmolzen wird, um metallpulvergefüllte Hohlräume ausbilden.
CH00222/20A 2019-03-18 2020-02-24 Strömungsmaschinenrotor und Verfahren zum Herstellen desselben. CH716014A2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019106734.0A DE102019106734B4 (de) 2019-03-18 2019-03-18 Strömungsmaschinenrotor und Verfahren zum Herstellen desselben

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CH716014A2 CH716014A2 (de) 2020-09-30
CH716014B1 true CH716014B1 (de) 2023-04-14

Family

ID=72333944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH00222/20A CH716014A2 (de) 2019-03-18 2020-02-24 Strömungsmaschinenrotor und Verfahren zum Herstellen desselben.

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP2020153371A (de)
KR (1) KR20200111114A (de)
CN (1) CN111706401A (de)
CH (1) CH716014A2 (de)
DE (1) DE102019106734B4 (de)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3104093A (en) 1961-04-11 1963-09-17 United Aircraft Corp Blade damping device
US5257908A (en) * 1991-11-15 1993-11-02 Ortolano Ralph J Turbine lashing structure
US5373922A (en) * 1993-10-12 1994-12-20 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Tuned mass damper for integrally bladed turbine rotor
DE102009010502B4 (de) * 2009-02-25 2012-08-23 Siemens Aktiengesellschaft Turbinenschaufelblatt, Turbinenschaufel und Turbine
US8616848B2 (en) * 2009-12-14 2013-12-31 Siemens Energy, Inc. Turbine blade damping device with controlled loading
US20170191366A1 (en) * 2016-01-05 2017-07-06 General Electric Company Slotted damper pin for a turbine blade
DE102016204255A1 (de) * 2016-03-15 2017-09-21 Siemens Aktiengesellschaft Bauteil für eine Strömungsmaschine und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102016222869A1 (de) * 2016-11-21 2018-05-24 MTU Aero Engines AG Turbomaschinenschaufelanordnung

Also Published As

Publication number Publication date
CH716014A2 (de) 2020-09-30
DE102019106734B4 (de) 2023-05-17
JP2020153371A (ja) 2020-09-24
CN111706401A (zh) 2020-09-25
DE102019106734A1 (de) 2020-09-24
KR20200111114A (ko) 2020-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2503513C2 (de) Schwingungsdämpfungseinrichtung für eine Turbomaschine
DE69507509T2 (de) Rotorschaufeln zur verminderung von spaltverlusten
EP3199758B1 (de) Rotor in blisk- oder bling-bauweise eines flugtriebwerks
EP0230885A1 (de) Abgasturbolader
EP1631734B1 (de) Rotor für eine gasturbine
EP3130757B1 (de) Beschaufelter gasturbinenrotor
DE102009044763A1 (de) Nachgebende Foliendichtung für Rotationsmaschinen
DE1963263C3 (de) Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung für ringförmige Teile
CH701537B1 (de) Spitzendeckplatte mit Dämpfungsrippen für eine Rotorschaufel, die in eine Rotorscheibe einer Turbinenanlage einsetzbar ist.
DE3942785A1 (de) Gedaempfte airfoilreihe fuer ein gasturbinentriebwerk
DE3223164A1 (de) Turbomaschinenrotorbaugruppe und -laufschaufel
DE102010052892A1 (de) Lageranordnung für eine Welle eines Turbinenrades
EP3379037B1 (de) Dichtung am innenring eines leitschaufelkranzes
EP3121385B1 (de) Rotorvorrichtung eines flugtriebwerks mit einer dämpfungseinrichtung zwischen laufschaufeln
DE19957718C1 (de) Schaufel mit optimiertem Schwingungsverhalten
DE102010052965B4 (de) Dämpfungsmittel zum Dämpfen einer Schaufelbewegung einer Turbomaschine
EP3208426A1 (de) Leitschaufelsegment für eine strömungsmaschine
EP1848877A1 (de) Lageranordnung in einem gasturbinenflugtriebwerk
DE102019106734B4 (de) Strömungsmaschinenrotor und Verfahren zum Herstellen desselben
EP3477048A1 (de) Kombination zum abdichten eines spalts zwischen turbomaschinenschaufeln und zum reduzieren von schwingungen der turbomaschinenschaufeln
DE69908540T2 (de) Gasturbinentriebwerk
DE102022101762A1 (de) Rotor mit einem Wuchtflansch, Rotoranordnung mit zumindest einem Rotor und Strömungsmaschine mit zumindest einem Rotor oder mit einer Rotoranordnung
EP3327258A1 (de) Eintrittsleitrad für eine turbomaschine
DE102004026365B4 (de) Einrichtung zur Unwuchtkompensation
DE102018200964A1 (de) Rotorschaufeldeckband für eine Strömungsmaschine, Rotorschaufel, Verfahren zum Herstellen eines Rotorschaufeldeckbands und einer Rotorschaufel