DE102009004792A1

DE102009004792A1 - Damping element i.e. cottage-roof-damper, for turbine rotating vane in three-shaft power train of airplane engine, has channels arranged between frictional surfaces and running in longitudinal surface of damper in radial direction

Info

Publication number: DE102009004792A1
Application number: DE102009004792A
Authority: DE
Inventors: Jianmin Dr.-Ing. Xu; Ulf Dr.-Ing. Gerstberger
Original assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Current assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date: 2009-01-13
Filing date: 2009-01-13
Publication date: 2010-07-15
Anticipated expiration: 2029-01-14
Also published as: DE102009004792B4

Abstract

The element i.e. friction damper (10), has dust channels (16) arranged between frictional surfaces (22). The dust channels run in a longitudinal surface of the damper in a radial direction. The dust channels are conically designed in flow direction of a cooling air stream (13) that flows via the friction damper. The dust channels are provided with discharge openings (17) at free ends of the dust channels. The dust channels form recess between the frictional surfaces. The dust channels are designed in a linear manner, where a contour of the dust channels is designed in a curved manner.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Dämpfungselement (Reibdämpfer) mit Dichtungsfunktion für Turbinenlaufschaufeln.The Invention relates to a damping element (friction damper) with sealing function for turbine blades.

Aus EP 0 774 048 B1 und US 4,765,436 B sind Dämpfungselemente für Turbinenlaufschaufeln bekannt, die unterhalb der Plattformen zweier angrenzender Laufschaufeln angeordnet sind, die mit je einem Schaufelfuß im Scheibenrad der Turbine gesichert sind.Out EP 0 774 048 B1 and US 4,765,436 B Damping elements for turbine blades are known, which are arranged below the platforms of two adjacent blades, which are each secured with a blade root in the disc wheel of the turbine.

Die Konstruktion dieser, auch Reibdämpfer genannten Dämpfungselemente (cottage-roof-damper) für Turbinenlaufschaufeln erfolgt bisher unter Berücksichtigung der Reibkräfte sowie der Abdichtung gegen Heißgaseintritt aus dem Bereich oberhalb der Plattformen in das mit Kühlluft betriebene Sekundärluftsystem unterhalb der Plattformen. Die Reibdämpfer sind üblicherweise im Zwischenraum zwischen den Schaufelhälsen unter den Plattformen zweier benachbarter Laufschaufeln angeordnet. Es gibt unterschiedliche Ausführungsformen des Querschnitts der Reibdämpfer, da der Querschnitt an die jeweilige Schaufelgeometrie angepasst sein muss. So gibt es symmetrische und auch unsymmetrische Querschnittsformen von Reibdämpfern. Die Wirkungsweise der Reibdämpfer basiert auf einem weitestgehend vollflächigen oder durchgehend linienförmigen Kontakt ( US 4,765,436 B oder US 5,228,835 A ) mit den Plattformen der Laufschaufeln. Zur Vermeidung des Eindringens von Heißgas vom Hauptkanal oberhalb der Plattformen in das Sekundärluftsystem unterhalb der Plattformen, strömt die Kühlluft unter einem gegenüber dem Druck des Heißgases im Hauptkanal höherem Druck in den Zwischenraum, der von den beiden benachbarten Schaufelhälsen begrenzt ist und sich unter dem Reibdämpfer befindet.The design of this, also known as friction damper damping elements (cottage-roof-damper) for turbine blades takes place so far, taking into account the frictional forces and the seal against hot gas from the area above the platforms in the operated with cooling air secondary air system below the platforms. The friction dampers are usually arranged in the space between the blade necks under the platforms of two adjacent blades. There are different embodiments of the cross section of the friction damper, since the cross section must be adapted to the respective blade geometry. So there are symmetrical and also asymmetrical cross-sectional shapes of friction dampers. The mode of action of the friction damper is based on a largely full-surface or continuous linear contact ( US 4,765,436 B or US 5,228,835 A ) with the platforms of the blades. In order to prevent hot gas from penetrating from the main channel above the platforms into the secondary air system below the platforms, the cooling air flows under a higher pressure than the pressure of the hot gas in the main channel into the space bounded by the two adjacent blade necks and located below the friction damper ,

Zum einen wird die Luft in radialer Richtung durch die Schaufelblätter abgeleitet, um diese von innen zu kühlen. Die anströmende Kühlluft wird zum anderen zur Kühlung der Schaufel- und Scheibenoberflächen in dem Zwischenraum unterhalb der Schaufelplattformen genutzt. Während der Kühlluftstrom dort durch den kleinen Spalt zweier benachbarter Laufschaufeln entweicht, wird er abgebremst.To the one is the air in the radial direction through the blades derived to cool them from the inside. The oncoming Cooling air is also used to cool the blade and disc surfaces in the gap below the blade platforms used. While the cooling air flow through there escapes the small gap of two adjacent blades is he slowed down.

Da die Strömung an den Rändern des Zwischenraumes stagniert, kommt es zu Ablagerungen von in der Kühlluft mitgeführten Staub- oder Abrasivteilchen an den Oberflächen des Schaufelhalses unterhalb der Schaufelplattformen. Durch vermehrte Ablagerung dieser fremden Teilchen, auch schädlichen Chemiepartikeln, und im Zusammenwirken mit den Materialien der eventuell auf den Schaufelgrundwerkstoff aufgebrachten Schutzschicht, verringert sich die Lebensdauer dieser Schutzschicht erheblich und führt anschließend zu überdurchschnittlicher Korrosion des Schaufelgrundwerkstoffes. Infolge dessen kommt es an dieser Stelle zum Anriss und zur Rissausbreitung im Grundwerkstoff unter den hohen Fliehkräften, denen die Laufschaufeln im Betrieb ausgesetzt sind, wodurch es zum Schaufelbruch kommen kann. Ein Schaufelbruch an dieser Stelle verursacht aufgrund der hohen kinetischen Energie meistens auch einen Kettenbruch aller anderen Laufschaufeln.There the flow at the edges of the gap stagnates, it comes to deposits of in the cooling air entrained dust or abrasive particles on the surfaces of the blade neck below the blade platforms. By increased deposit these foreign particles, also harmful chemical particles, and in cooperation with the materials of the possibly on the Blade base material applied protective layer decreases the life of this protective layer significantly and leads subsequently to above-average corrosion of the blade base material. As a result, it depends on this Place for cracking and crack propagation in the base material the high centrifugal forces that the blades are subjected to during operation are, which can lead to blade breakage. A shovel break Mostly caused at this point due to the high kinetic energy also a chain break of all other blades.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ablagerung von Staub- oder Abrasivteilchen auf den Oberflächen des Schaufelhalses unter der Plattform der Turbinenlaufschaufeln zu verringern.Of the The invention is based on the object, the deposition of dust or abrasive particles on the surfaces of the blade neck below the platform of the turbine blades.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass in den Reibungsflächen zwischen dem Reibdämpfer und der Schaufelplattform in radialer Richtung verlaufende Staubkanäle im Reibdämpfer angeordnet sind. Die Staubkanäle sind Vertiefungen zwischen den Reibungsflächen des im Reibdämpfers und bilden bei planmäßigem Kontakt des Reibdämpfers mit den Plattformen der Laufschaufeln mehrere durchgehende radiale Staubkanäle entlang der Unterseite der Schaufelplattformen und entlang des Reibdämpfers, womit die Staub- und Abrasivteilchen bzw. die schädlichen Chemiepartikel aus dem Zwischenraum unter den Schaufelplattformen unter Fliehkräften und der Druckdifferenz in radialer Richtung in den Heißgaskanal oberhalb der Schaufelplattformen geschleudert werden. Der Querschnitt der Staubkanäle, insbesondere die Geometrie der von Schaufelplattform und Reibdämpfer gebildeten Eintritts- und Austrittsöffnungen, und der Abstand zwischen den Staubkanälen werden unter Berücksichtigung der Wirkung der Fliehkräfte, der Dichtung gegen Heißgaseintritt und des Einflusses auf das Luftsystem zweckmäßig ausgebildet. Die Ausbildung der Konturen und die Anzahl der Staubkanäle werden hinsichtlich des Strömungsverhaltens und der Geometrie des Schaufelhalses optimiert. Grundsätzlich können gerade Kanten für die Staubkanäle gewählt werden, weil dies fertigungstechnisch einfacher herzustellen ist. Bei gegossenen Reibelementen sind auch geschwungene Konturen fertigungstechnisch einfach ausführbar. Wesentlich für die Konstruktion der Reibdämpfer ist der sich in Strömungsrichtung konisch verjüngende Querschnitt der Staubkanäle, der bei konstanter Durchflussmenge zu einer Beschleunigung der Kühlluft und der mitgeführten Abrasivteilchen führt. Dies verhindert ein Blockieren der Staubkanäle und minimiert zugleich das Risiko eines Heißgaseintrittes. Durch eine solche Konstruktion des Reibelementes bleibt die Dämpfungs- und Dichtungswirkung weitestgehend unbeeinflusst.to To solve this problem, the invention provides that in the friction surfaces between the friction damper and the blade platform in the radial direction extending dust channels are arranged in the friction damper. The dust channels are depressions between the friction surfaces of the friction damper and form at scheduled contact of the Reibdämpfers with the platforms of the blades several continuous radial Dust channels along the bottom of the blade platforms and along the friction damper, bringing the dust and Abrasivteilchen or the harmful chemical particles from the gap under the scoop platforms under centrifugal forces and the Pressure difference in the radial direction in the hot gas duct be thrown above the paddles platforms. The cross section the dust channels, in particular the geometry of the blade platform and friction damper formed inlet and outlet openings, and the distance between the dust channels are under Consideration of the effect of centrifugal forces, the seal against hot gas entry and the influence on designed the air system appropriate. The training of Contours and the number of dust channels are regarding the flow behavior and the geometry of the blade neck optimized. Basically, straight edges can be selected for the dust channels, because this manufacturing technology is easier to manufacture. When cast Friction elements are also curved contours manufacturing technology easy executable. Essential for the construction of the Friction damper is tapered in the flow direction tapered cross-section of the dust channels, at constant flow rate to an acceleration of the cooling air and the entrained Abrasivteilchen leads. This prevents blocking of the dust channels and minimizes at the same time the risk of hot gas entry. By a such construction of the friction element remains the damping and sealing effect largely unaffected.

Die Verringerung von Ablagerungen der fremden, schädlichen Chemiepartikel am Schaufelhals im Bereich unterhalb der Plattform und des Reibdämpfers vermindert die Intensität des Korrosionsangriffes in Zusammenwirkung mit der Schutzschicht der Laufschaufel und verzögert den Beginn des korrosiven Angriffes auf den Grundwerkstoff der Laufschaufel. Damit sind eine Erhöhung der Lebensdauer einer vorhandenen Korrosionsschutzschicht und des Materials der Laufschaufel verbunden. Weiterhin kann lokal eine dünnere Korrosionsschutzschicht akzeptiert werden, wodurch prozesstechnische Erleichterungen und Kostenreduktionen beim Aufbringen der Korrosionsschutzschicht bewirkt werden.The reduction of deposits of foreign, harmful chemical particles on the blade neck in the area below the platform and the friction Damper reduces the intensity of the corrosion attack in cooperation with the protective layer of the blade and delays the onset of corrosive attack on the base material of the blade. This is associated with an increase in the life of an existing corrosion protection layer and the material of the blade. Furthermore, locally a thinner corrosion protection layer can be accepted, whereby process-technical facilities and cost reductions are brought about when applying the corrosion protection layer.

Mit der Erfindung wird das Luftsystem dahingehend genutzt, um eine Stagnation der Sekundärluft unter dem Reibelement aufzuheben und die Sekundärluft durch die Staubkanäle abzuführen. Damit werden eine Ansammlung des Staubes und dessen Ablagerung vermieden. Der Staub und insbesondere schädliche Chemiepartikel, wie z. B. Schwefel, werden kontinuierlich abgeführt.With The invention uses the air system to stagnate the secondary air under the friction element cancel and the Dissipate secondary air through the dust channels. This avoids accumulation of the dust and its deposition. The dust and especially harmful chemical particles, such as z. As sulfur, are continuously discharged.

Das erfindungsgemäße Dämpfungselement (Reibdämpfer) mit Dichtungsfunktion für Turbinenlaufschaufeln wird in den nachfolgenden Figuren dargestellt und näher erläutert.The damping element according to the invention (friction damper) with sealing function for turbine blades is in the following figures and explained in more detail.

Es zeigen:It demonstrate:

1 einen prinzipiellen Längsschnitt durch ein Dreiwellentriebwerk, 1 a principal longitudinal section through a three-shaft engine,

2 einen partiellen Querschnitt durch das Triebwerk mit der Anordnung der Reibdämpfer im Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Laufschaufeln gemäß Detail X in 1, 2 a partial cross section through the engine with the arrangement of the friction damper in the space between two adjacent blades according to detail X in 1 .

3 einen partiellen Längsschnitt durch das Scheibenrad und eine daran befestigte Laufschaufel des Triebwerkes gemäß Detail X in 1, 3 a partial longitudinal section through the disc wheel and an attached blade of the engine according to detail X in 1 .

4 eine 3D-Ansicht eines Reibdämpfers mit Staubkanälen unterhalb der Schaufelplattform und 4 a 3D view of a Reibdämpfers with dust channels below the blade platform and

5a, b Konstruktionszeichnungen von Reibdämpfern mit Staubkanälen a) mit symmetrischem und b) mit unsymmetrischem Querschnitt. 5a , b Construction drawings of friction dampers with dust channels a) with symmetrical and b) with unsymmetrical cross section.

Die 1 zeigt in einem prinzipiellen Längsschnitt durch ein Dreiwellentriebwerk eines Flugzeugtriebwerkes 1 mit Kompressor 2, Brennkammer 3, Laufschaufeln 4 und Scheibenrad 5.The 1 shows in a schematic longitudinal section through a three-shaft engine of an aircraft engine 1 supercharged 2 , Combustion chamber 3 , Blades 4 and disc wheel 5 ,

Die 2 zeigt in einem partiellen Querschnitt durch das Scheibenrad 5 des Triebwerks gemäß Detail X in 1 drei nebeneinander angeordnete Laufschaufeln 4, die jeweils mit einer Schaufelplattform 6, einem Schaufelhals 7 und einem tannenbaumförmigen Schaufelfuß 9 versehen und die in bekannter Weise in das Scheibenrad 5 eingesetzt sind. Zwischen den Schaufelfüßen 9 und den Schaufelplattformen 6 sind im Bereich der Schaufelhälse 7 Zwischenräume 8 gebildet, in denen Reibdämpfer 10 angeordnet sind, die auch der Abdichtung der Spalten 19 zwischen den Schaufelplattformen 6 dienen. Die Schaufelblätter 20 der Laufschaufeln 4 können radial außen von Deckbändern 18 umgeben sein.The 2 shows in a partial cross section through the disc wheel 5 of the engine according to detail X in 1 three juxtaposed blades 4 , each with a paddle platform 6 a shovel neck 7 and a fir tree-shaped blade root 9 provided and in a known manner in the disc wheel 5 are used. Between the shovel feet 9 and the paddles platforms 6 are in the area of the blade necks 7 interspaces 8th formed in which friction damper 10 which are also the sealing of the columns 19 between the paddles platforms 6 serve. The blades 20 the blades 4 can be radially outside of shrouds 18 be surrounded.

Die 3 zeigt in einem partiellen Längsschnitt durch das Scheibenrad 5 und eine daran befestigte, im Heißgaskanal 11 angeordnete Laufschaufel 4 des Triebwerkes gemäß dem Detail X in 1, dass Kühlluft 12 als Sekundärluft unter hohem Druck vom Scheibenrad 5 her anströmt. Zum einen wird die anströmende Kühlluft 12 als Kühlluftstrom 14 zur internen Kühlung des Schaufelblattes 20 genutzt und in radialer Richtung innerhalb der Schaufelblätter 20 abgeleitet. Die anströmende Kühlluft 12 wird zum anderen zur Kühlung der Oberflächen der Laufschaufeln 4 und des Scheibenrades 5 unterhalb der Schaufelplattformen 6 im Zwischenraum 8 genutzt. Der wesentliche Strömungspfad ist als verwirbelter Kühlluftstrom 13 im Zwischenraum 8 dargestellt. Zur Vermeidung des Eindringens von Heißgas vom Heißgaskanal 11 oberhalb der Schaufelplattformen 6 ins Sekundär luftsystem unterhalb der Schaufelplattformen 6 strömt die zugeführte Kühlluft unter einem höheren Druck ein, als der Druck des Heißgases im Heißgaskanal 11, was als Dichtung dient. Im Zwischenraum 8 wird der strömende Kühlluftstrom 13 abgebremst, wie es durch den kreisförmigen Pfeil des Kühlluftstromes 13 dargestellt ist, bevor dieser durch den Spalt 19 in den Heißgaskanal 11 entweicht.The 3 shows in a partial longitudinal section through the disc wheel 5 and one attached to it, in the hot gas channel 11 arranged blade 4 of the engine according to detail X in 1 that cooling air 12 as secondary air under high pressure from the disc wheel 5 flows to her. On the one hand, the incoming cooling air 12 as a cooling air flow 14 for internal cooling of the airfoil 20 used and in the radial direction within the blades 20 derived. The incoming cooling air 12 on the other hand for cooling the surfaces of the blades 4 and the disc wheel 5 below the paddling platforms 6 in the space 8th used. The essential flow path is a swirling cooling air flow 13 in the space 8th shown. To prevent the penetration of hot gas from the hot gas duct 11 above the blade platforms 6 to the secondary air system below the scoop platforms 6 the supplied cooling air flows under a higher pressure than the pressure of the hot gas in the hot gas duct 11 which serves as a seal. In the space 8th becomes the flowing cooling air flow 13 slowed down as indicated by the circular arrow of the cooling air flow 13 is shown before this through the gap 19 in the hot gas channel 11 escapes.

Da die Strömung des Kühlluftstromes 13 im Zwischenraum 8 an dessen Raumrändern stagniert, kommt es im Zwischenraum 8 zu Ablagerungen 15 von in der Kühlluft 12 mitgeführten Staub- oder Abrasivteilchen. Dies ist in 3 durch den gepunkteten Bereich unterhalb der Schaufelplattform 6 dargestellt. Durch vermehrte Ablagerungen der fremden, teilweise schädlichen Chemiepartikel und im Zusammenwirken mit den Materialien einer eventuell auf dem Grundwerkstoff der Laufschaufel 4 aufgebrachten Schutzschicht verringert sich die Lebensdauer der Schutzschicht erheblich. Auch führt dies zu überdurchschnittlicher Korrosion des Grundwerkstoffes der Laufschaufeln 4. Infolgedessen kann es an dieser Stelle zum Anriss und zur Rissausbreitung im Grundwerkstoff der Laufschaufeln 4 unter dem Einfluss hoher, auf diese einwirkender Fliehkräfte kommen. Die Folge ist ein Bruch der Laufschaufeln 4 an dieser beanspruchten Stelle. Ein Schaufelbruch an dieser Stelle verursacht aufgrund der hohen kinetischen Energie meistens einen Kettenbruch aller anderen Laufschaufeln 4.As the flow of cooling air flow 13 in the space 8th stagnant at its edges, it comes in the space 8th to deposits 15 from in the cooling air 12 entrained dust or abrasive particles. This is in 3 through the dotted area below the bucket platform 6 shown. Due to increased deposits of foreign, partially harmful chemical particles and in conjunction with the materials of any on the base material of the blade 4 applied protective layer, the life of the protective layer is reduced significantly. This also leads to above-average corrosion of the base material of the blades 4 , As a result, it may be at this point for cracking and crack propagation in the base material of the blades 4 come under the influence of high, acting on these centrifugal forces. The result is a break of the blades 4 at this claimed point. A blade break at this point usually causes a chain break of all other blades due to the high kinetic energy 4 ,

Um die Ablagerungen 15 auf der Oberfläche des Schaufelhalses 7 im Zwischenraum 8 unterhalb des Reibdämpfers 10 zu vermeiden, sind gemäß 4 an den Reibungsflächen 22 des Reibdämpfers 10 in radialer Richtung zur Laufschaufel 4 verlaufende Staubkanäle 16 angeordnet. Die Staubkanäle 16 sind als Vertiefungen in der Reibungsfläche 22 des Reibdämpfers 10 in Strömungsrichtung der aus dem Zwischenraum 8 entweichenden Kühlluft konisch ausgebildet und bilden bei planmäßigem Kontakt des Reibdämpfers 10 mit den Schaufelplattformen 6 der beiden zugeordneten Laufschaufeln 4 mehrere durchgehende radiale Staubkanäle 16 entlang der Unterseite der Schaufelplattformen 6 und entlang des Reibdämpfers 10, womit die Ablagerungen 15, d. h. die Staub- und Abrasivteilchen bzw. die schädlichen Chemiepartikel aus dem Zwischenraum 8 unter den Schaufelplattformen 6 unter Fliehkräften und unter der Druckdifferenz in radialer Richtung durch die Spalte 19 zwischen den Schaufelplattformen 6 benachbarter Laufschaufeln 4 in den Heißgaskanal 11 oberhalb der Schaufelplattformen 6 geschleudert werden.To the deposits 15 on the surface of the blade neck 7 in the space 8th below of the friction damper 10 to avoid are according to 4 at the friction surfaces 22 of the friction damper 10 in the radial direction to the blade 4 running dust channels 16 arranged. The dust channels 16 are as depressions in the friction surface 22 of the friction damper 10 in the flow direction of the space 8th escaping cooling air conical and form at scheduled contact of the Reibdämpfers 10 with the paddles platforms 6 the two associated blades 4 several continuous radial dust channels 16 along the bottom of the scoop platforms 6 and along the friction damper 10 with which the deposits 15 ie the dust and abrasive particles or the harmful chemical particles from the gap 8th under the paddling platforms 6 under centrifugal forces and under the pressure difference in the radial direction through the gaps 19 between the paddles platforms 6 adjacent blades 4 in the hot gas channel 11 above the blade platforms 6 be hurled.

Die 5a, b zeigt Konstruktionszeichnungen von Reibdämpfern 10 mit Staubkanälen 16 mit symmetrischem Querschnitt bzw. mit unsymmetrischem Querschnitt.The 5a , b shows design drawings of friction dampers 10 with dust channels 16 with symmetrical cross section or with asymmetrical cross section.

Die 5a zeigt eine Ansicht auf die Längsseite des symmetrischen Reibdämpfers 10 mit neun dachförmigen Reibungsflächen 22, die durch jeweils einen konisch verlaufenden Staubkanal 16 (insgesamt acht) gebildet werden. Die Querschnitte AA in der Reibungsfläche 22 und die Querschnitte BB in den Staubkanälen 16 sind darunter dargestellt. Der Querschnitt AA zeigt die Breite k1 der Basis, die Höhe h1 und den Schrägungswinkel γ1 im Bereich der Reibungsflächen 22 des Reibdämpfers 10 sowie in gestrichelten Linien die Kontur des Staubkanals 16. Der Querschnitt BB zeigt die verminderte Breite k2 der Basis im Bereich des Staubkanals 16, die verminderte Höhe h2 und den steileren Schrägungswinkel γ2 im Bereich des Staubkanals 16. Die Teilung g zeigt den Teilungsabstand von Reibungsflächen 22 und Staubkanälen 16 an. Diese haben im Bereich der Basis einen Neigungswinkel α gegen die Vertikale und im oberen, die Austrittsöffnungen 17 bildenden Bereich einen Neigungswinkel β. Wie es aus der Ansicht und den beiden Querschnitten AA, BB gemäß 5a ersichtlich ist, sind die Kanten der Staubkanäle 16 gerade und der Reibdämpfer 10 symmetrisch ausgebildet.The 5a shows a view on the longitudinal side of the symmetric Reibdämpfers 10 with nine roof-shaped friction surfaces 22 , each through a conical dust channel 16 (a total of eight) are formed. The cross sections AA in the friction surface 22 and the cross sections BB in the dust channels 16 are shown below. The cross section AA shows the width k1 of the base, the height h1 and the helix angle γ1 in the region of the friction surfaces 22 of the friction damper 10 and in dashed lines the contour of the dust channel 16 , The cross section BB shows the reduced width k2 of the base in the region of the dust channel 16 , the reduced height h2 and the steeper helix angle γ2 in the area of the dust channel 16 , The pitch g shows the pitch of friction surfaces 22 and dust channels 16 at. These have in the area of the base an angle of inclination α against the vertical and in the upper, the outlet openings 17 forming area an inclination angle β. As can be seen from the view and the two cross sections AA, BB according to 5a it can be seen that the edges of the dust channels 16 straight and the friction damper 10 formed symmetrically.

Die 5b zeigt eine Ansicht auf die rückwärtige Längsseite des unsymmetrischen Reibdämpfers 10 mit neun rückwärtigen Reibungsflächen 21, die durch jeweils einen konisch verlaufenden Staubkanal 16 (insgesamt acht) gebildet werden. Die Querschnitte CC in den Reibungsflächen 21 und die Querschnitte DD in den Staubkanälen 16 sind darunter dargestellt. Der Querschnitt CC zeigt die Breite k1 der Basis, die Höhe h1 und den Schrägungswinkel γ1 im Bereich der rückwärtigen Reibungsflächen 21 sowie in gestrichelten Linien die Kontur des Staubkanals 16. Wie es ein Vergleich der beiden Querschnitte CC und DD aufzeigt, ist die rückwärtige Reibungsfläche 21 des unsymmetrischen Reibdämpfers 10 rechtwinklig zur Basis mit der Breite k1 ausgerichtet, wohingegen die vordere Reibungsfläche 22 gemäß Querschnitt CC ähnlich wie die Reibungsflächen 22 des symmetrischen Reibdämpfers 10 nach 5a ausgebildet ist. Der Querschnitt DD zeigt die verminderte Breite k2 der Basis im Bereich des Staubkanals 16. Dieser ist auf der rückwärtigen Reibungsfläche 21 unter dem Winkel γ3 angeschrägt. Auf der vorderen Reibungsfläche 22 ist die Tiefe k3 des Staubkanals 16 angegeben. Die Teilung g zeigt den Teilungsabstand von benachbarten Reibungsflächen 21 und 22 bzw. Staubkanälen 16 an. Diese haben auf der rückwärtigen Reibungsfläche 21, ausgehend vom Bereich der Basis, einen bis zu den Austrittsöffnungen 17 durchgehenden Neigungswinkel α gegen die Vertikale. Wie es die Ansicht und die beiden Querschnitte CC und DD gemäß 5b zeigen, sind die Kanten der Staubkanäle 16 gerade und der Reibdämpfer 10 unsymmetrisch ausgebildet.The 5b shows a view of the rear longitudinal side of the asymmetric Reibdämpfers 10 with nine rear friction surfaces 21 , each through a conical dust channel 16 (a total of eight) are formed. The cross sections CC in the friction surfaces 21 and the cross sections DD in the dust channels 16 are shown below. The cross section CC shows the width k1 of the base, the height h1 and the helix angle γ1 in the region of the rear friction surfaces 21 and in dashed lines the contour of the dust channel 16 , As a comparison of the two cross sections CC and DD shows, is the rear friction surface 21 of the unbalanced friction damper 10 aligned at right angles to the base with the width k1, whereas the front friction surface 22 according to cross section CC similar to the friction surfaces 22 of the symmetric friction damper 10 to 5a is trained. The cross section DD shows the reduced width k2 of the base in the region of the dust channel 16 , This is on the rear friction surface 21 Beveled at the angle γ3. On the front friction surface 22 is the depth k3 of the dust channel 16 specified. The pitch g shows the pitch of adjacent friction surfaces 21 and 22 or dust channels 16 at. These have on the rear friction surface 21 Starting from the area of the base, one to the outlet openings 17 continuous angle of inclination α against the vertical. As is the view and the two cross sections CC and DD according to 5b show are the edges of the dust channels 16 straight and the friction damper 10 asymmetrically formed.

Der Querschnitt der konischen Staubkanäle 16, insbesondere die Geometrie der von der Schaufelplattform 6 und dem Reibdämpfer 10 gebildeten Austrittsöffnungen 17 und der Abstand zwischen den Staubkanälen 16 bzw. deren Teilungsabstand, werden unter Berücksichtigung der Wirkung der Fliehkräfte, der Dichtung gegen Heißgaseintritt und des Einflusses auf das Luftsystem zweckmäßig ausgebildet. Die in 5 dargestellte Ausbildung der Konturen und Anzahl der Staubkanäle 16 sind hinsichtlich des Strömungsverhaltens zu optimieren. Grundsätzlich werden gerade Kanten für die Staubkanäle 16 gewählt, weil diese fertigungstechnisch einfacher herzustellen sind. Bei gegossenen Reibdämpfern 10 sind auch geschwungene Konturen fertigungstechnisch einfach ausführbar. Wesentlich für die Konstruktion der Reibdämpfer 10 ist der sich in Strömungsrichtung verjüngende, konische Querschnitt der Staubkanäle 16, der bei konstanter Durchflussmenge zu einer Beschleunigung der Luft und der mitgeführten Abrasivteilchen führt. Dies verhindert ein Blockieren der Staubkanäle 16 und minimiert zugleich das Risiko eines Heißgaseintrittes in den Zwischenraum 8. Durch eine solche Konstruktion des Reibdämpfers 10 bleibt die Dämpfungs- und Dichtungswirkung weitestgehend unbeeinflusst.The cross-section of the conical dust channels 16 , in particular the geometry of the blade platform 6 and the friction damper 10 formed outlet openings 17 and the distance between the dust channels 16 or their pitch, are formed taking into account the effect of centrifugal forces, the seal against hot gas inlet and the influence on the air system appropriate. In the 5 illustrated formation of the contours and number of dust channels 16 are to be optimized with regard to the flow behavior. Basically straight edges for the dust channels 16 chosen, because these production technology are easier to manufacture. For cast friction dampers 10 are also curved contours production technology easily executable. Essential for the construction of the friction damper 10 is the tapering in the flow direction, conical cross section of the dust channels 16 , which leads to an acceleration of the air and the entrained abrasive particles at a constant flow rate. This prevents blocking of the dust channels 16 while minimizing the risk of hot gas entering the gap 8th , By such a construction of the friction damper 10 the damping and sealing effect remains largely unaffected.

Die Verringerung von Ablagerungen 15 der fremden, schädlichen Chemiepartikel am Schaufelhals 7 im Bereich unterhalb der Plattform 6 vermindert die Intensität des Korrosionsangriffes in Zusammenwirkung mit der Schutzschicht der Laufschaufel 4 und verzögert den Beginn des korrosiven Angriffes auf den Grundwerkstoff der Laufschaufel 4. Damit ist eine Erhöhung der Lebensdauer einer vorhandenen Korrosionsschutzschicht und des Materials der Laufschaufel 4 verbunden. Weiterhin kann lokal eine dünnere Korrosionsschutzschicht akzeptiert werden, wodurch prozesstechnische Erleichterungen beim Aufbringen der Korrosionsschutzschicht bewirkt werden.The reduction of deposits 15 the foreign, harmful chemical particles on the blade neck 7 in the area below the platform 6 reduces the intensity of the corrosion attack in cooperation with the protective layer of the blade 4 and delays the onset of corrosive attack on the base material of the blade 4 , This is an increase in the life of an existing anticorrosion layer and the material of the blade 4 connected. Furthermore, locally a thinner corrosion protection layer can be accepted, whereby process-technical facilities are facilitated when applying the corrosion protection layer.

Mit der Erfindung wird das Luftsystem genutzt, um eine Stagnation der Sekundärluft unter dem Reibdämpfer 10 aufzuheben und die Sekundärluft durch die Staubkanäle 16 abzuführen. Damit werden eine Ansammlung des Staubes und dessen Ablagerung verringert. Der Staub und insbesondere schädliche Chemiepartikel, wie z. B. Schwefel, werden kontinuierlich abgeführt.With the invention, the air system is used to stagnate the secondary air below the friction damper 10 to lift and the secondary air through the dust channels 16 dissipate. This reduces accumulation of dust and its deposit. The dust and especially harmful chemical particles, such. As sulfur, are continuously discharged.

11: FlugzeugtriebwerkJet Engine
22: Kompressorcompressor
33: Brennkammercombustion chamber
44: Laufschaufelblade
55: ScheibenradScheibenrad
66: Schaufelplattformblade platform
77: Schaufelhalsscoop-neck
88th: Zwischenraumgap
99: Schaufelfußblade
1010: Reibdämpferfriction damper
1111: HeißgaskanalHot gas duct
1212: Kühlluftcooling air
1313: Kühlluftstrom (um den Schaufelhals 7)Cooling air flow (around the blade neck 7 )
1414: Kühlluftstrom (durch die Laufschaufel 4)Cooling air flow (through the blade 4 )
1515: Ablagerungendeposits
1616: Staubkanaldust duct
1717: Austrittsöffnungoutlet opening
1818: Deckbandshroud
1919: Spaltgap
2020: Schaufelblattairfoil
2121: rückwärtige Reibungsflächerear friction surface
2222: Reibungsflächefriction surface

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0774048 B1 [0002]
US 4765436 B [0002, 0003]
- US 5228835 A [0003]

Claims

Damping element (friction damper) with sealing function for turbine blades, characterized in that in the longitudinal surfaces of the friction damper ( 10 ) extending in the radial direction dust channels ( 16 ) between friction surfaces ( 21 . 22 ) are arranged.

Damping element according to claim 1, characterized in that the dust channels ( 16 ) in the flow direction through the friction damper ( 10 ) flowing cooling air ( 13 ) conically and with outlet openings ( 17 ) at the free end of the dust channels ( 16 ) are provided.

Damping element according to claim 1 or 2, characterized in that the dust channels ( 16 ) Depressions between the friction surfaces ( 21 . 22 ) the friction damper ( 10 ) form.

Damping element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the edges of the dust channels ( 16 ) are straight.

Damping element according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the contour of the dust channels is formed curved.