DE102006005056A1

DE102006005056A1 - Laufschaufelkörper

Info

Publication number: DE102006005056A1
Application number: DE102006005056A
Authority: DE
Inventors: Yasuoki Takasago Tomita; Kouji Takasago Watanabe; Masamitsu Takasago Okuzono; Masaki Takasago Ono
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2005-02-04
Filing date: 2006-02-03
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2026-02-04
Also published as: US7252477B2; SA06270001B1; CN100476163C; US20060177312A1; CN1814990A; KR20060089649A; JP2006214367A; DE102006005056B4; KR100809202B1

Abstract

Es ist ein Laufschaufelkörper vorgesehen, welcher Vibrationen von Laufschaufeln wirksam einschränken kann. Der Laufschaufelkörper umfasst eine Rotorscheibe (2), mehrere Laufschaufeln (1), die so eingebaut sind, dass sie sich von dem Außenumfang der Rotorscheibe in einer radialen Struktur erstrecken, und Dichtungsstifte (3), die sich entlang der Richtung der Drehachse in den Zwischenräumen zwischen Plattformabschnitten (11) der in der Umfangsrichtung aneinander grenzenden Laufschaufeln erstrecken. In die Dichtungsstifte ist ein Durchgangsloch (3a) eingebracht, welches diese axial oder radial durchsetzt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Laufschaufelkörper, der an einem Turbinenteil einer Gasturbine, einer Dampfturbine, eines Strahltriebswerks und dgl. oder an einem Luftkompressor einer Gasturbine bzw. eines Strahltriebwerks angebracht ist und sich mit einer Hauptwelle in integraler Weise dreht.
Allgemein ist in einem Turbinenteil einer Gasturbine und dgl. sowie in einem Luftkompressor eine Hauptwelle innerhalb eines eine Außenform bildenden Gehäuses so installiert, dass sie sich gegenüber dem Gehäuse dreht. Rotorscheiben sind an dieser Hauptwelle axial in mehreren Stufen installiert, und mehrere Laufschaufeln erstrecken sich vom Außenumfang jeder der Rotorscheiben in einer radialen Struktur. Diese Rotorscheiben und Laufschaufeln bilden einen Laufschaufelkörper, der sich zusammen mit der Hauptwelle in integrierter Weise dreht. Außerdem sind Leitschaufeln am Gehäuse entlang der Hauptwelle so installiert, dass sie alternierend mit den Laufschaufeln angeordnet sind.
Im Fall einer Gasturbine wird in einem solchen nach obiger Beschreibung aufgebauten Turbinenteil ein Hochtemperatur- und Hochdruck-Verbrennungsgas von einer Brennkammer als Arbeitsfluid geliefert, und indem dieses Verbrennungsgas durch die alternierenden Laufschaufeln und Leitschaufeln strömt, wird die Hauptwelle zusammen mit den Laufschaufeln, nämlich mit einem Laufschaufelkörper angetrieben. Wenn ein Generator mit einem Ende der Hauptwelle verbunden ist bzw. wird, wird die Drehkraft der Hauptwelle als Quelle elektrischer Energiegewinnung genutzt. Wenn hingegen eine Einspritzöffnung für den Ausstoß von Verbrennungsgas an einem Ende des Turbinenteils installiert ist, wird die Drehkraft der Hauptwelle als Strahltriebwerk benutzt. Im Fall einer Dampfturbine wird durch Strömen von Hochdruckdampf als Arbeitsfluid durch die alternierenden Laufschaufeln und Leitschaufeln die Hauptwelle drehangetrieben, und die Drehkraft der Hauptwelle wird als Quelle für elektrische Energieerzeugung eines Generators genutzt.
Andererseits dreht sich bei einem Luftkompressor einer Gasturbine ein Laufschaufelkörper zusammen mit einer Hauptwelle durch Drehung der Hauptwelle. Dadurch wird die Luft von außen als Arbeitsfluid angesaugt und einer Brennkammer zugeführt, wobei sie mittels der Laufschaufeln und der Leitschaufeln alternierend komprimiert wird. Hierbei wird in eine Brennkammer eingeleitete Druckluft mit einem zugeführten Brennstoff verbrannt, was ein Hochtemperatur- und Hochdruck-Verbrennungsgas ergibt, das einem Turbinenteil der oben erwähnten Gasturbine zuzuführen ist.
Dabei besteht ein Laufschaufelkörper aus einer Rotorscheibe und Laufschaufeln, die unabhängig hergestellt werden, wobei die Laufschaufeln an die Rotorscheibe montiert werden. Beispielsweise haben gemäß 6 die Laufschaufeln 1 hauptsächlich einen Schaufelfußabschnitt 10, einen Plattformabschnitt 11 und einen Schaufelabschnitt 12 der Reihe nach von der Seite der Mitte der Drehachse des Laufschaufelkörpers.
Der Schaufelfußabschnitt 10 ist ein Abschnitt, der eine Querschnittsform, in Richtung der Drehachse betrachtet, ähnlich einem Christbaum aufweist und in eine später noch zu beschreibende Schaufeleinsetznut 20 in einer Rotorscheibe 2 passt, die dazu dient, die gesamte Laufschaufel 1 gegenüber der Rotorscheibe 2 zu haltern. Der Plattformabschnitt 11 ist ein Abschnitt, der als Sockel dient, welcher den Schaufelfußabschnitt 10 mit dem Schaufelabschnitt 12 verbindet, wobei er den Außenumfang der Rotorscheibe 2 bedeckt. Der Schaufelabschnitt 12 ist ein Abschnitt, dessen Transversalebene in Stromlinienform ausgebildet ist, sich unter Beibehaltung der Stromlinienform in einer allmählichen Verdrallung erstreckt und so wirkt, dass ein Fluid wie z.B. Verbrennungsgas, Hochdruckdampf oder Luft sanft bzw. reibungslos strömt.
Andererseits sind an dem Randabschnitt des Außenumfangs der Rotorscheibe 2 Schaufeleinsetznuten 20, die in etwa gleich der Querschnittsform des Schaufelfußabschnitts 10 der Laufschaufel 1 geformt sind, entlang der Drehachse in regelmäßigen Intervallen in einer Umfangsrichtung ausgebildet. In jede der Schaufeleinsetznuten 20 ist ein Schaufelfußabschnitt 10 einer Laufschaufel 1 von der Richtung der Drehachse aus eingesetzt und in Eingriff gebracht. Auf diese Weise ist jede der Laufschaufeln 1 an der Rotorscheibe 2 derart montiert, dass ein Laufschaufelkörper entsteht, bei dem mehrere Laufschaufeln 1 sich von dem Außenumfang der Rotorscheibe 2 in einer radialen Struktur erstrecken.

Insbesondere in einem Fall eines Laufschaufelkörpers, der an einen Turbinenteil einer Gasturbine und dgl. anzubringen ist, wird, da die Schaufelabschnitte 12 einer Hochtemperaturatmosphäre aufgrund des Hochtemperatur-Arbeitsfluids ausgesetzt sind, ein Kunstgriff angewandt, um einen exzessiven Temperaturanstieg der Laufschaufeln 1 selbst zu begrenzen (sh. beispielsweise die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. H07-305602). Genauer gesagt bilden die Außenumfangsfläche der Rotorscheibe 2 und die Abschnitte der Plattformabschnitte 11 und 11 der Laufschaufeln 1 und 1, die in einer Umfangsrichtung an die Füße der Schaufelfußabschnitte 10 und 10 angrenzen, Zirkulationsräume 5 entlang der Richtung der Drehachse, damit darin ein Kühlfluid (beispielsweise Luft) zirkulieren kann. Indem das Kühlfluid in diesen Zirkulationsräumen 5 zirkuliert, erfolgt ein Wärmeaustausch direkt zwischen den Laufschaufeln 1 und den Zirkulationsräumen 5, was zur Kühlung der Laufschaufeln 1 selbst führt, wodurch der Temperaturanstieg begrenzt wird.

Wenn jedoch in erheblichem Umfang Verbrennungsgas in die Zirkulationsräume 5 über die Zwischenräume zwischen den benachbarten Plattformabschnitten 11 und 11 entweicht, wird eine im Turbinenteil erzielbare Leistung erheblich vermindert. Daher ist ein Dichtungsaufbau vorgesehen, um eine exzessive Leckage des Verbrennungsgases zu verhindern. Genauer gesagt ist, wie in 6, 7A und 7B gezeigt ist, in einer der Endflächen der Plattformen 11 und 11, die einander in einer Umfangsrichtung mit einem dazwischen belassenen Zwischenraum gegenüberliegen, eine Dichtungsstift-Einsetznut 11a entlang der Richtung der Drehachse ausgebildet, wobei ein Dichtungsstift 3, der eine säulenförmige bzw. zylindrische feste Achse ist, in die Dichtungsstift-Einsetznut 11a eingesetzt ist. Der Dichtungsstift 3 erstreckt sich entlang der Richtung der Drehachse und steht in Kontakt mit einer Endfläche des anderen Plattformabschnitts 11, wobei er eine Abdichtfunktion ausübt, um ein Entweichen des Verbrennungsgases zu verhindern.

Außerdem sind in den Schaufeleinsetznuten 20 in der Rotorscheibe 2 nur diejenigen Abschnitte, die als Böden dienen, stark zu den Rändern der Schaufelfußabschnitte 10 der Laufschaufeln 1 hin verbreitert, und die Ränder der Schaufelfußabschnitte 10 und die Bodenabschnitte der Schaufeleinsetznuten 20 bilden Zirkulationsräume 6 entlang der Richtung der Drehachse, um ein Kühlfluid, das sich von dem oben erwähnten Kühlfluid unterscheidet, zirkulieren zu lassen. Dieser Aufbau wird für einen Fall angewandt, bei dem die Laufschaufeln 1 hohle Laufschaufeln sind, mit anderen Worten für einen Fall, bei dem Strömungs-Durchgangswege innerhalb der Laufschaufeln 1 von den Rändern der Schaufelfußabschnitte 10 zu den Seitenflächen und Enden der Schaufelabschnitte 12 ausgebildet sind. Das in den Zirkulationsräumen 6 zirkulierende Kühlfluid wird in die Strömungs-Durchgangswege innerhalb der Laufschaufeln 1 von den Einlässen eingeleitet, die an den Rändern der Schaufelfußabschnitte 10 münden, vollzieht einen Wärmeaustausch mit den Laufschaufeln 1, während es durch die Strömungs-Durchgangswege zirkuliert, und wird anschließend durch die Auslässe, die an den Seitenflächen und Rändern der Schaufelabschnitte 12 münden, ausgetragen. Die Laufschaufeln 1 werden auf diese Weise von innen gekühlt. Übrigens wird das Kühlfluid, das von den Seitenflächen der Schaufelabschnitte 12 ausgestoßen wird, zu einem Schichtfluid, das die Oberflächen der Schaufelabschnitte 12 bedeckend strömt, und so einen Wärmeisoliereffekt gegenüber dem Arbeitsfluid liefert.

Dabei ist von den Dichtungsstiften 3 eine Dämpfungsfunktion zu erwarten, die nicht genau bekannt ist, aber Vibrationen dämpft, die auf die Laufschaufeln 1 einwirken, zusätzlich zu der Dichtungsfunktion, welche ein Entweichen von Verbrennungsgas in die Zirkulationsräume 5 verhindert, welche durch die Laufschaufeln 1 und 1, die in einer Umfangsrichtung aneinandergrenzen, gebildet werden. Kurz gesagt, da jede der Laufschaufeln 1 an der Rotorscheibe 2 gehaltert ist, indem deren Schaufelfuß 10 in die Schaufeleinsetznut 20 der Rotorscheibe eingesetzt ist, befindet sich der Plattformabschnitt 11 und der Schaufelabschnitt 12 jeweils in einem solchen Zustand, dass er in einer Umfangsrichtung vibriert, wobei der Schaufelfußabschnitt 10 unabhängig als Halterungspunkt dient, während er sich im Betrieb zusammen mit der Hauptwelle dreht. Da jedoch die benachbarten Laufschaufeln 1 durch Zwischenfügung der Dichtungsstifte 3 an ihren Plattformabschnitten 11 gebunden sind, wirkt eine Dämpfungskraft infolge des Vorhandenseins der Dichtungsstifte 3 auf die Laufschaufel 1, so dass die Vibrationen gedämpft werden.

Die oben erwähnten allgemeinen Dichtungsstifte 3 mit fester Achse sollten zwar eine Dämpfungswirkung liefern, hingegen ergaben sich aber infolge einer Zunahme der Eigenfrequenzen der Laufschaufeln 1 selbst nachteilige Wirkungen bei der Begrenzung der Vibrationen der Laufschaufeln 1 wie Vibrationen an den Laufschaufeln 1 im Dauerbetrieb, Resonanzen und dgl.. Daher konnte keine genaue Beurteilung vorgenommen werden.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Laufschaufelkörper bereitzustellen, bei dem die Vibrationen der Laufschaufeln wirksam begrenzt werden können.

Um die oben erwähnte Aufgabe zu erfüllen, wird gemäß der Erfindung ein Laufschaufelkörper gemäß Anspruch 1 bereitgestellt. Dieser Laufschaufelkörper umfasst eine zur Drehung mit einer Hauptwelle auf integrierte Weise vorgesehene Rotorscheibe und mehrere Laufschaufeln, die so angebracht sind, dass sie sich von dem Außenumfang der Rotorscheibe in einer radialen Struktur erstrecken, wobei säulenförmige Dichtungsstifte, die sich entlang der Richtung der Drehachse erstrecken, in den Zwischenräumen zwischen Plattformabschnitten der in der Umfangsrichtung benachbarten Laufschaufeln vorgesehen sind, und wobei in die Dichtungsstifte ein Loch eingebracht ist. Dadurch wird eine Dichtungsfunktion für die Zwischenräume zwischen den Plattformen der benachbarten Laufschaufeln ausgeübt, und gleichzeitig wird die Masse der Dichtungsstifte, die eine Dämpfungsfunktion für die Laufschaufeln ausüben, um das Volumen des Lochs reduziert. Infolgedessen können die Eigenfrequenzen der Laufschaufeln selbst so angehoben werden, dass sie deutlich über die Resonanzzone hinausgehen, so dass die Resonanz der Laufschaufeln vermieden werden kann. Insbesondere ist vorzuziehen, dass das Verhältnis der Masse des Dichtungsstifts mit dem darin eingebrachten Loch gegenüber der Masse des Dichtungsstifts ohne ein solches Loch im Bereich zwischen 40% und 90% liegt.

Hierbei ist es im Hinblick auf die praktische Umsetzung vorzuziehen, dass das Loch die Dichtungsstifte von einer Endfläche derselben bis zur anderen axial durchsetzt. Um die Starrheit bzw. Steifigkeit der Dichtungsstifte beizubehalten, kann in diesem Fall mindestens eines der beiden Enden des Lochs verschlossen sein bzw. werden.

Außerdem können die Löcher radial die Umfangsflächen der Dichtungsstifte an mehreren Stellen durchsetzen.

Bei dem Laufschaufelkörper gemäß der Erfindung kann, da die Dichtungsfunktion und Dämpfungsfunktion durch die Dichtungsstifte erzielt werden kann, und da außerdem der Eigenfrequenzwert der Laufschaufeln selbst so weit erhöht werden kann, dass er deutlich über der Resonanzzone liegt, die Resonanz der Laufschaufeln vermieden werden, wodurch eine wirksame Einschränkung der Vibrationen erreicht wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1 eine Längsschnittansicht zur Darstellung notwendiger Abschnitte eines Laufschaufelkörpers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, in der Richtung der Drehachse betrachtet,

2A eine Umrissansicht eines Dichtungsstifts in dem Laufschaufelkörper gemäß der ersten Ausführungsform der eine Draufsicht, zu der Endfläche hin betrachtet, darstellt,

2B eine Umrissansicht eines Dichtungsstifts in dem Laufschaufelkörper gemäß der ersten Ausführungsform, die eine Draufsicht mit einem Teil einer Schnittansicht, zur Seitenfläche hin betrachtet, darstellt,

3A und 3B Korrelationsdiagramme zur Darstellung eines Beispiels von Vibrationseffekten, die durch Minderung der Masse der Dichtungsstifte gemäß der ersten Ausführungsform erzielt werden,

4A eine Umrissansicht eines Dichtungsstifts in einem Laufschaufelkörper gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, die eine Draufsicht, zur Endfläche hin betrachtet, darstellt,

4B eine Umrissansicht eines Dichtungsstifts in dem Laufschaufelkörper gemäß der zweiten Ausführungsform, die eine Draufsicht mit einem Teil einer Schnittansicht, zur Seitenfläche hin betrachtet, darstellt,

5A eine Umrissansicht eines Dichtungsstifts in einem Laufschaufelkörper gemäß einer dritten Ausführungsform, die eine Draufsicht, zur Endfläche hin betrachtet, darstellt,

5B eine Umrissansicht eines Dichtungsstifts in dem Laufschaufelkörper gemäß der dritten Ausführungsform, die eine Draufsicht mit einem Teil einer Schnittansicht, zur Seitenfläche hin betrachtet, darstellt,

6 eine Längsschnittansicht notwendiger Teile eines herkömmlichen Laufschaufelkörpers, in der Richtung der Drehachse betrachtet,

7A eine Umrissansicht eines Dichtungsstifts in einem herkömmlichen Laufschaufelkörper, die eine Draufsicht, zur Endfläche hin betrachtet, darstellt, und

7B eine Umrissansicht eines Dichtungsstifts in einem herkömmlichen Laufschaufelkörper, die eine Draufsicht mit einem Teil einer Schnittansicht, zur Seitenfläche hin betrachtet, darstellt.

Bezugnehmend auf die Zeichnungen werden im folgenden Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Zunächst wird ein Laufschaufelkörper gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 1 ist eine Schnittansicht zur Darstellung notwendiger Teile eines Laufschaufelkörpers gemäß einer ersten Ausführungsform, in der Richtung der Drehwelle bzw. -achse betrachtet. 2A und 2B sind Umrissansichten eines Dichtungsstifts in dem Laufschaufelkörper, wobei 2A eine Draufsicht, zu dessen Endfläche hin betrachtet, ist, während 2B eine Draufsicht mit einem Teil einer Schnittansicht, zur Seitenfläche hin betrachtet ist. In diesen Figuren werden Abschnitte mit den gleichen Bezeichnungen wie in 6, 7A und 7B mit den gleichen Symbolen versehen, und eine Beschreibungswiderholung entfällt. Dies gilt auch für die zweiten und dritten Ausführungsformen der Erfindung, die nachstehend zu beschreiben sind.

Wie in 1 gezeigt ist, besteht ein Laufschaufelkörper gemäß dieser Ausführungsform aus einer Rotorscheibe 2, Laufschaufeln 1 und Dichtungsstiften 3, die separat hergestellt sind. Ein Dichtungsstift 3 ist in eine Dichtungsstift-Einsetznut 11a in einem Plattformabschnitt 11 jeder der Laufschaufeln 1 eingesetzt, und durch Einsetzen eines Schaufelfußabschnitts 10 jeder der Laufschaufeln 1 in eine Schaufeleinsetznut 20 in der Rotorscheibe 2 wird die Einheit zusammengebaut.

Hierbei sind, wie in 1, 2A und 2B gezeigt ist, die Dichtungsstifte 3 gemäß der Ausführungsform säulenförmige bzw. zylindrische Elemente, die sich entlang der Richtung der Drehachse des Laufschaufelkörpers in den Zwischenräumen zwischen den Plattformabschnitten 11 und 11 der aneinandergrenzenden Laufschaufeln 1 und 1 erstrecken, und sie weisen ein darin eingebrachtes Durchgangsloch 3a auf, welches diese axial von einer Endfläche zur anderen Endfläche durchsetzt. Genauer gesagt sind die Dichtungsstifte 3 bei dieser Ausführungsform praktisch röhrenförmig. Die Herstellung der Dichtungsstifte mit einem solchen Durchgangsloch 3a nach obiger Beschreibung kann einfach beispielsweise durch Bohren eines Materialrohrs, das mit einer vorbestimmten Länge von einem als Material dienenden Rohrelement abgetrennt wird, erfolgen.

Wenn der Laufschaufelkörper an einem Turbinenteil einer Gasturbine angebracht wird, ist das gleiche Material wie für die Laufschaufeln 1 geeignet, also beispielsweise eine Legierung auf Ni (Nickel)-Basis oder eine Legierung auf Co(Kobalt)-Basis als Material für die Dichtungsstifte 3. Das Material kann aber auch in Abhängigkeit von einem Gegenstand, an dem der Laufschaufelkörper zu installieren ist, entsprechend ausgewählt werden.

Gemäß dem nach obiger Beschreibung aufgebauten Laufschaufelkörper wird die Masse der Dichtungsstifte 3 um die Volumenmenge der Durchgangslöcher 3a reduziert, was folglich den Eigenfrequenzwert der Laufschaufeln selbst so stark anheben kann, dass er deutlich über der Resonanzzone liegt. Dies liegt daran, dass die Eigenfrequenzen der Laufschaufeln 1 selbst umgekehrt proportional zur Quadratwurzel der Masse der Dichtungsstifte 3 sind, so dass, je kleiner die Masse der Dichtungsstifte 3 ist, der Eigenfrequenzwert der Laufschaufeln 1 um so höher wird.

Infolgedessen kann eine Resonanz der Laufschaufeln 1 vermieden werden, wodurch es möglich wird, die Vibrationen wirksam zu begrenzen. Natürlich können die Dichtungsstifte 3 eine ausreichende Steifigkeit bzw. Starrheit gewährleisten, obwohl sie ein solches Durchgangsloch 3a nach obiger Beschreibung aufweisen. Daher wird eine Dichtungsfunktion für die Zwischenräume zwischen den Plattformabschnitten 11 und 11 der benachbarten Laufschaufeln 1 und 1 sowie eine Dämpfungsfunktion für die Laufschaufeln 1 erreicht.

Es ist jedoch wichtig, den Durchmesser der Durchgangslöcher 3a bezogen auf den Durchmesser der Dichtungsstifte 3 so zu wählen, dass der Eigenfrequenzwert der Laufschaufeln 1 außerhalb der Resonanzzone liegt, während die Dichtungsfunktion und die Dämpfungsfunktion der Dichtungsstifte 3 gewährleistet sind.

Kurz gesagt wurde, wie 3A und 3B zeigen, durch Untersuchung der Auswirkungen der Masseminderung der Dichtungsstifte (indem darin ein Durchgangsloch 3a ausgebildet wurde) auf Vibrationen entdeckt, dass auch Dichtungsstifte 3 mit den gleichen Außendimensionen Wirkungen hinsichtlich der Vibrationen der Laufschaufeln 1 durch Reduzieren der Masse derselben ergaben (ausgehend vom Punkt "1" auf der Abszissenachse in 3A und 3B, welcher der Punkt zur Darstellung der als Referenz dienenden massiven Achse ohne Durchgangsloch 3a ist, zu der rechten Seite hin). Da die Toleranz der Dichtungsstifte 3 durch die Beziehung zwischen der Größe der Laufschaufel 1 und der Dichtungsstift-Einsetznut 11a erhalten wird, können die Dichtungsstifte 3 nicht extrem schlank gestaltet werden. Im Fall von Dichtungsstiften 3 mit den gleichen Außendimensionen aber nimmt die charakteristische Anzahl der Frequenzen der Laufschaufel zu, wenn die Masse reduziert wird, und kann in die Zone gebracht werden, in der es zu keiner Resonanz kommt, indem eine angemessene Reduzierung der Masse der Dichtungsstifte 3 gewählt wird. (siehe 3A). Außerdem kann durch Reduzieren der Masse der Dichtungsstifte 3 der Bereich der Dämpfungswirkung auf die Vibrationen der Laufschaufeln genau erfaßt werden. (siehe 3B). Basierend auf diesen Ergebnissen konnte eine Übertragung auf die Implementierung der Erfindung durch Simulation gestützt werden. Außerdem ist es unter Berücksichtigung der in 3A und 3B gezeigten Beziehungen und der Stärke bzw. Festigkeit des Dichtungsstifts 3 vorzuziehen, dass das Verhältnis der Masse des Dichtungsstifts 3 mit einem darin ausgebildeten Durchgangsloch 3a gegenüber der Masse des Dichtungsstifts, der eine massive Achse ohne Durchgangsloch 3a darstellt und als Bezugsgröße dient, im Bereich zwischen 40% und 90% liegt.

Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform gemäß der Erfindung nachstehend unter Bezugnahme auf 4A und 4B beschrieben. 4A und 4B sind Umrissansichten eines Dichtungsstifts in dem Laufschaufelkörper gemäß der zweiten Ausführungsform, wobei 4A eine Draufsicht, zur Endfläche hin betrachtet ist, während 4B eine Draufsicht mit einem Teil einer Schnittansicht, zur Seitenfläche hin betrachtet ist. Die zweite Ausführungsform ist durch den Kunstgriff gekennzeichnet, die Steifigkeit bzw. Starrheit der Dichtungsstifte 3 gemäß der ersten Ausführungsform wirksam zu verbessern, um deren Dichtungsfunktion und Dämpfungsfunktion zu gewährleisten.

Kurz gesagt haben, wie 4A und 4B zeigen, die Dichtungsstifte 3 gemäß dieser Ausführungsform ein darin auf die gleiche Weise eingebrachtes Durchgangsloch 3a wie die Dichtungsstifte gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, beide Enden des Durchgangslochs 3a sind aber mit Verschlusselementen 4 gefüllt. Dadurch wird eine radiale Verformung der Dichtungsstifte 3 durch die Verschlusselemente 4 beschränkt, wodurch die Steifigkeit bzw. Starrheit der Dichtungsstifte 3 verbessert wird, was die Dichtungsfunktion und die Dämpfungsfunktion der Dichtungsstifte 3 gewährleistet.

Eine Installation der Stopfen- bzw. Verschlusselemente 4 an beiden Enden des Durchgangslochs 3a in der oben beschriebenen Weise kann einfach durch Verstemmen, Verschrauben und Verschweißen erfolgen.

Außerdem können die Verschlusselemente 4 nur an einem der beiden Enden der Durchgangslöcher 3a installiert werden, sofern die Starrheit bzw. Steifigkeit der Dichtungsstifte 3 trotz des Verschließens nur eines Endes ausreichend verbessert werden kann.

Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform gemäß der Erfindung nachstehend unter Bezugnahme auf 5A und 5B beschrieben. 5A und 5B sind Umrissansichten eines Dichtungsstifts in dem Laufschaufelkörper gemäß der dritten Ausführungsform, wobei 5A eine Draufsicht, zur Endfläche hin betrachtet ist, während 5B eine Draufsicht mit einem Teil einer Schnittansicht, zur Seitenfläche hin betrachtet ist. Die dritte Ausführungsform ist durch Modifizieren des Anordnungsaspekts zur Bereitstellung eines Durchgangslochs 3a in dem Dichtungsstift 3 gemäß der ersten Ausführungsform gekennzeichnet.

Kurz gesagt haben, wie in 5A und 5B gezeigt ist, anstelle der Durchgangslöcher 3a gemäß der ersten Ausführungsform die Dichtungsstifte 3 gemäß dieser Ausführungsform Durchgangslöcher 3b, welche die Umfangsfläche an mehreren Stellen radial durchsetzen und axial mit vorbestimmten Intervallen von einem Ende zum anderen Ende beabstandet sind,. Die Durchgangslöcher 3b sind hier in einem solchen Anordnungsaspekt vorgesehen, dass sie der Reihe nach, in der Axialrichtung betrachtet, um 90° jeweils in der Umfangsrichtung abweichen. Eine Herstellung der Dichtungsstifte 3 mit solchen Durchgangslöchern 3b nach obiger Beschreibung kann durch Bohren von Löchern in den Materialbolzen ausgeführt werden, der gemäß einer vorbestimmten Länge aus einem als Material dienenden Bolzen- oder Stiftelement abgetrennt ist.

Die Masse der nach obiger Beschreibung gestalteten Dichtungsstifte 3 wird um die Volumenmenge der Durchgangslöcher 3b reduziert, was in einer Erhöhung der Eigenfrequenzen der Laufschaufeln 1 selbst resultiert, und zwar so weit, dass sie deutlich über der Resonanzzone liegen, wodurch die Resonanz der Laufschaufeln 1 vermieden wird und eine wirksame Begrenzung der Vibrationen möglich wird. Insbesondere haben Dichtungsstifte 3 mit solchen Durchgangslöchern 3b nach obiger Beschreibung kaum eine Änderung in der Steifigkeit der Dichtungsstifte 3, so dass ihre Dichtungsfunktion und Dämpfungsfunktion für die Zwischenräume zwischen den Plattformen 11 und 11 der benachbarten Laufschaufeln 1 und 1 wirksam erreicht werden kann.

Es ist jedoch wichtig, den Durchmesser und die Anzahl der Durchgangslöcher 3b so zu wählen, dass der Eigenfrequenzwert der Laufschaufeln 1 außerhalb der Resonanzzone liegt, während die Dichtungsfunktion und die Dämpfungsfunktion der Dichtungsstifte 3 gewährleistet ist.

Außerdem können die Durchgangslöcher 3b so angeordnet sein, dass sie sequentiell um 30° in dem in Axialrichtung betrachteten Anordnungsaspekt abweichen. Natürlich können die Durchgangslöcher 3b um einen unregelmäßigen Winkel abweichen oder keine Abweichung aufweisen, und sie können außerdem die Umfangsfläche diagonal durchsetzen.

Beispielsweise sind bei den ersten und dritten Ausführungsformen die Dichtungsstifte 3 jeweils mit einem Durchgangsloch 3a oder mit Durchgangslöchern 3b versehen, die sie durchsetzen, die Löcher können diese aber nicht ganz, sondern nur halb durchsetzen, so lange die Masse der Dichtungsstifte 3 gemindert werden kann.

Claims

Laufschaufelkörper mit einer Rotorscheibe (2), die zur Drehung mit einer Hauptwelle in integrierter Weise vorgesehen ist, und mehreren Laufschaufeln, die so eingebaut sind, dass sie sich von einem Außenumfang der Rotorscheibe (2) in einer radialen Struktur erstrecken, wobei Spalte bzw. Zwischenräume zwischen Plattformabschnitten (11) von Laufschaufeln (1), die in der Umfangsrichtung aneinandergrenzen, mit säulenförmigen bzw. zylindrischen Dichtungsstiften (3) versehen sind, welche sich entlang der Richtung der Drehachse erstrecken, und wobei die Dichtungsstifte (3) mit einem Loch (3a, 3b) versehen sind.
Laufschaufelkörper nach Anspruch 1, wobei ein Masseverhältnis des Dichtungsstifts (3), der mit einem Loch (3a, 3b) versehen ist, gegenüber der Masse eines Dichtungsstifts, der kein Loch aufweist, in einem Bereich zwischen 40% und 90% liegt.
Laufschaufelkörper nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Loch (3a) die Dichtungsstifte (3) von einer Endfläche derselben zur anderen Endfläche axial durchsetzt.
Laufschaufelkörper nach Anspruch 3, wobei mindestens eines der beiden Enden der Löcher (3a) verschlossen bzw. zugestopft ist.
Laufschaufelkörper nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Löcher (3b) Umfangsflächen der Dichtungsstifte (3) an mehreren Stellen radial durchsetzen.