DE102012016978A1

DE102012016978A1 - Schwingungsdämpfer für rotierende Teile

Info

Publication number: DE102012016978A1
Application number: DE102012016978A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Kellerer; Herbert Brandl
Original assignee: Alstom Technology AG
Current assignee: Ansaldo Energia Switzerland AG
Priority date: 2011-09-06
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2032-08-29
Also published as: US9334740B2; US20130058785A1; EP2568117A1; DE102012016978B4

Abstract

Die vorgeschlagene Erfindung bezieht sich auf ein rotierendes Bauteil (1) für eine rotierende Maschine, insbesondere für eine Turbinenmaschine, das mit einem Schwingungsdämpfer (2–5) für Schwingungen des rotierenden Bauteils während des Betriebs der Maschine versehen ist, wobei der Schwingungsdämpfer (2–5) einen geschlossenen Hohlraum (2) im Körper des rotierenden Bauteils aufweist, wobei in dem geschlossenen Hohlraum (2) ein beweglicher fester Dämpfungskörper (3) sowie ein Dämpfungsmedium (4) untergebracht sind, wobei das Dämpfungsmedium (4) auf einem Metall basiert, das bei der Betriebstemperatur, bei der eine Dämpfung erwünscht ist, in flüssigem Zustand ist. Sie bezieht sich außerdem auf Turbomaschinen, die mit solchen rotierenden Bauteilen ausgestattet sind, sowie auf Verwendungen von Flüssigmetall für solche Schwingungsdämpfer.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schwingungsdämpfer für rotierende Teile einer rotierenden Maschine, insbesondere für Laufschaufeln eines Kompressors oder einer Turbine, insbesondere einer Gasturbine. Sie bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zur Herstellung eines mit einem solchen Schwingungsdämpfer ausgestatteten rotierenden Teils, sowie auf eine mit solchen Schwingungsdämpfersystemen ausgestattete Gasturbine.
STAND DER TECHNIK
Bei Gasturbinenanwendungen sind Schaufeln während des Betriebs einer Schwingungserregung ausgesetzt. Diese Erregung verursacht Belastungen in Teilen. Diese Belastungen müssen unter bestimmten Grenzen gehalten werden, um einen vorzeitigen Ausfall des Teils bzw. der Gasturbine zu vermeiden.
Eine Möglichkeit, Belastungen unterhalb von Grenzen zu halten, ist es, die Dämpfung durch Einführung von Dämpfungsvorrichtungen zu erhöhen. Üblicherweise werden zu diesem Zweck ineinandergreifende Deckbänder verwendet. Diese liefern neben einer Dämpfungswirkung auch eine Frequenzeinstellungseinrichtung. In manchen Fällen ist dies aber nicht ausreichend; z. B. für sehr lange Strömungsprofile, oder ist nicht möglich für Schaufeln/Leitschaufeln ohne Deckbänder.
Daher werden zusätzliche Dämpfungsvorrichtungen verwendet, wie Unterplattformdämpfer, wie sie zum Beispiel in der US 5369882 offenbart werden, Fliehkraftpendel, wie sie zum Beispiel in der US 5924845 offenbart werden, oder Schlagdämpfer, wie sie zum Beispiel in der US 6827551 offenbart werden.
Die US 5924845 gibt an, dass das Fliehkraftpendel bezüglich der Schwingungsdämpfung und Lebensdauer robuster wird, wenn es gedämpft wird. Es wird erwähnt, dass dieses Dämpfen von einer gewissen aerodynamischen Dämpfung innerhalb der hohlen Schaufel kommt und durch Reibung in der Befestigung des Pendels verursacht wird. Diese Dämpfungsarten sind aber auf einen engen Bereich von Dämpfungsverhältnissen ζ_P beschränkt.
Auch Schlagdämpfer können die Dämpfung erhöhen und somit die Schwingungsbelastungen in Teilen reduzieren. Eine solche Anordnung ist in der US 6827551 gezeigt, die Schaufeln mit Schlagdämpferanordnungen offenbart. Die durch einen Schlagdämpfer hinzugefügte Dämpfung Δζ hängt neben anderen Parametern vom viskosen Dämpfungsverhältnis ζ₂ zwischen der Primärmasse (z. B. Schaufel, in der der entsprechende Hohlraum angeordnet ist) und der Dämpfermasse (Dämpfungselement, Kugel) ab.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Schwingungsdämpfungselement für rotierende oder ortsfeste Bauteile für eine rotierende Maschine zu liefern, insbesondere rotierende Bauteile für eine Turbinenmaschine, die mit einem Schwingungsdämpfer für Schwingungen des Bauteils während des Betriebs der Maschine versehen ist.
Gemäß der vorliegenden und vorgeschlagenen Erfindung weist die Schwingungsdämpferanordnung einen geschlossenen Hohlraum im Körper des (rotierenden) Bauteils auf, wobei in dem geschlossenen Hohlraum ein beweglicher fester Dämpfungskörper (z. B. eine Kugel oder ein anderer geformter Gegenstand oder Pendel) sowie ein Dämpfungsmedium angeordnet sind. Dieser Dämpfungskörper, vorzugsweise gibt es nur einen Dämpfungskörper pro Hohlraum, ist vorzugsweise klein genug, um sich im Wesentlichen innerhalb des Hohlraums zu bewegen, typischerweise ist seine Größe nicht mehr als eine oder zwei Größenordnungen kleiner als die Größe des Hohlraums. Insbesondere basiert das Dämpfungsmedium auf einem Metall, das bei der Betriebstemperatur, bei der eine Dämpfung erwünscht ist, in einem flüssigen Zustand ist. Die vorliegende Erfindung schlägt insbesondere Einrichtungen vor, die zielgerichtete Anpassungen von ζ_p = ζ₂ · ζ_p = ζ₂ abhängig von der Viskosität des die Schlagdämpfermasse umgebenden Fluids erlauben. Die Veränderung des Fluids kann diese Viskosität beeinflussen. Bei Niedertemperaturanwendungen können diese Fluide Wasser oder Öl sein. Bei Hochtemperaturanwendungen wie Heißgaspfad-Teilen (z. B. Schaufeln) kann dies durch Flüssigmetalle oder Legierungen erfolgen. Die Viskosität von Flüssigmetallen liegt in der Größenordnung von Wasser (bei 20°C), die beide drei Größenordnungen höher sind als Luft. Das Hinzufügen von Teilchen von hochschmelzenden Metallen kann die Viskosität von Flüssigmetallen oder Legierungen weiter verändern. Die Kombination von Feststoffteilchen und Flüssigmetall wird eine Metalldispersion genannt. Viskositätswerte von Metalldispersionen können im Bereich von 0.01–10,000 Pa liegen.
Metalle oder Metalllegierungen mit vergleichsweise niedrigen Schmelzpunkten sind die Basis des Dämpfungsmedium für diesen Zweck.
Während des Starts der Maschine werden Heißgaspfad-Teile heißer. Während es im Kalt-Ruhezustand fest ist, verflüssigt sich so das Metall als Dämpfungsmedium in der Dämpfungsanordnung während des Starts.
Der Schmelzpunkt des niedrigschmelzenden Dämpfungsmediums, also des Metalls oder der Metalllegierung, wird vorzugsweise unter dem Betriebsbereich gewählt, in dem eine zusätzliche Dämpfung erforderlich ist. Dies rührt daher, dass die Dämpfungsanordnung nur arbeiten kann, nachdem das Metall flüssig ist. Typischerweise liegt die Betriebstemperatur einer Gasturbine unter Standardlastbedingungen im Bereich von 800–2000°C, vorzugsweise im Bereich von 1100–1500°C, was bedeutet, dass normalerweise das entsprechende Dämpfungsmedium in diesem Temperaturfenster flüssig sein sollte.
Der Siedepunkt des Metalls sollte weiter ausreichend oberhalb der maximalen Betriebstemperatur des Teils liegen, um hohe Drücke in den Hohlräumen zu vermeiden und um Metallverlust zu vermeiden. Bezüglich der obigen Temperaturbereiche für den Betrieb einer Gasturbine sollte der Siedepunkt des Dämpfungsmediums vorzugsweise über 1000°C, bevorzugt über 2000°C liegen.
Die Auswahl des richtigen Metalls, der richtigen Legierung oder Metalldispersion erfordert die Beachtung des Schmelz- und Siedepunkts und der erforderlichen Viskosität im Betrieb. Zusätzlich dazu sollte das Metall oder die Metalllegierung so gewählt werden, dass das den Hohlraum bildende Material und/oder das den Dämpfungskörper bildende Material nicht beschädigt wird. Um die Wandteile des Hohlraums und/oder das den Dämpfungskörper bildende Material vor Schäden durch das Dämpfungsmedium zu schützen, kann es gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform vorteilhaft sein, die Wände des Hohlraums und/oder die Außenseite des Dämpfungskörpers mit einer Schutzschicht zu versehen.
Um einen Verlust von Flüssigmetall zu vermeiden, sollte die das Flüssigmetall enthaltende Dämpfungsanordnung immer in einem geschlossenen Behälter eingeschlossen sein. Der Behälter kann vollständig mit dem Dämpfungsmedium gefüllt sein, er ist aber vorzugsweise nicht vollständig mit dem Dämpfungsmedium, also dem Flüssigmetall, gefüllt, um eine Wärmeausdehnung zu berücksichtigen.
Die von der Dämpfung abgeleitete Energie erwärmt die Dämpfungsanordnung. Das Flüssigmetall hat die vorteilhafte Wirkung, dass aufgrund seiner hohen Wärmeleitfähigkeit (verglichen mit Luft) die Wärme effizienter auf die Behälterwände und von da zum gedämpften Primärteil übertragen wird. Von der Oberfläche des Teils wird sie entweder durch Konvektion aufgrund des heißen Gases oder durch das interne Kühlschema des Teils weggenommen, wenn es ein gekühltes Teil ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat das Metall des Dämpfungsmediums einen Schmelzpunkt im Bereich von 150–800°C, vorzugsweise im Bereich von 200–500°C.
Das Metall des Dämpfungsmediums hat vorzugweise einen Siedepunkt über 800°C, vorzugsweise über 1000°C, besonders bevorzugt über 2000°C. Falls Metalllegierungen als Dämpfungsmedium verwendet werden, sind die oben erwähnten Werte für den Schmelzpunkt und/oder den Siedepunkt oft, wie es dem Fachmann bekannt ist, keine spezifischen Werte, sondern werden als Schmelzbereiche und/oder Siedebereiche angegeben.
Das Metall des Dämpfungsmediums basiert vorzugsweise auf mindestens einem Metall, das aus der folgenden Gruppe ausgewählt wird: Aluminium, Magnesium, Zink, Zinn, Blei, Kupfer, Silber, Mangan oder Legierungen davon, oder Legierungen von einem oder mehreren Gliedern dieser Gruppe als Hauptbestandteile in einer Menge von mehr als 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise in einer Menge von mehr als 80 Gewichtsprozent mit einem anderen Metall.
Gemäß noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist das Dämpfungsmedium eine Dispersion von Feststoffteilchen in einem Metall, das bei der Betriebstemperatur, bei der eine Dämpfung erwünscht ist, in einem flüssigen Zustand ist, wobei vorzugsweise die Feststoffteilchen einen Schmelzpunkt über 800°C, vorzugsweise über 1000°C, besonders bevorzugt über 2000°C haben. Feststoffteilchen im Sinne dieser bevorzugten Ausführungsform bedeutet, dass vorzugweise die Teilchen über den ganzen Betriebstemperaturbereich der gewünschten Verwendungen Feststoffteilchen bleiben. Typischerweise sind die Feststoffteilchen daher anorganische Teilchen, vorzugsweise Teilchen basierend auf elementarem Metall oder Metalllegierungen oder basierend auf Metalloxiden. Auch Gläser oder andere hochtemperaturfeste Teilchen sind möglich. Vorzugsweise haben die in dieser Flüssigmetalldispersion dispergierten Teilchen eine mittlere Größe, die wieder mindestens eine, vorzugsweise mindestens zwei oder sogar drei Größenordnungen kleiner ist als die Größe des Dämpfungselements. Vorzugsweise haben die in diesem Flüssigmetall dispergierten Teilchen eine mittlere Größe von weniger als 1 mm, vorzugsweise von weniger als 500 μ, noch bevorzugter von weniger als 200 μ, am meisten bevorzugt von weniger als 100 μ.
Die Verwendung einer Flüssigmetalldispersion hat den Vorteil, die Anpassung der Viskosität des Dämpfungsmediums durch Anpassung der Konzentration und/oder der Teilchengröße und/oder der Teilchenform und/oder der Teilchenzusammensetzung (auch eine Mischung verschiedener Teilchen, die sich in Größe und/oder Form und/oder chemischer Zusammensetzung unterscheiden, ist möglich) zu erlauben, und nicht nur die Anpassung der Viskosität durch Wahl des entsprechenden Metalls oder der Metalllegierung zu ermöglichen. Anders gesagt, diese weiteren Parameter können in einem im Wesentlichen durchgehenden Bereich zur Anpassung der Dämpfungseigenschaften des Schwingungsdämpfers genutzt werden.
Gemäß noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der bewegliche feste Dämpfungskörper eine Kugel, und vorzugsweise wird die Form des Hohlraums so gewählt, dass die Dämpfung zumindest teilweise durch Schlagdämpfung auf den Wänden des Hohlraums stattfindet. Vorzugsweise hat der Hohlraum zu diesem Zweck eine konkave Wand, die die radial äußere Grenze liefert, und/oder im Wesentlichen gerade Wände, die in beiden Umfangsrichtungen abgrenzen.
Das rotierende Bauteil ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eine Laufschaufel eines Kompressors oder einer Turbine oder ein Deckband davon.
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform befindet sich der Schwingungsdämpfer bezüglich der Drehachse am äußeren Endteil des rotierenden Bauteils.
Weiter bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Turbomaschine mit mindestens einem ortsfesten und/oder rotierenden Bauteil wie oben dargelegt, wobei vorzugsweise das rotierende Bauteil eine Laufschaufel eines Kompressors und/oder einer Turbine davon ist, und wobei am meisten bevorzugt alle Laufschaufeln einer Reihe von Schaufeln mit einem Schwingungsdämpfer ausgestattet sind.
Zusätzlich dazu bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Verwendung eines Flüssigmetalls als Dämpfungsmedium für einen Schwingungsdämpfer für ein rotierendes Bauteil einer rotierenden Maschine zur Dämpfung von Schwingungen des rotierenden Bauteils während des Betriebs der Maschine, wobei der Schwingungsdämpfer einen geschlossenen Hohlraum im Körper des rotierenden Bauteils aufweist, wobei in dem geschlossenen Hohlraum ein beweglicher fester Dämpfungskörper sowie das Flüssigmetall als Dämpfungsmedium untergebracht sind, wobei das Flüssigmetall bei der Betriebstemperatur, bei der die Dämpfung erwünscht ist, in flüssigem Zustand ist. Weitere bevorzugte Möglichkeiten der Auswahl des Dämpfungsmediums gelten wie oben dargelegt.
Das Flüssigmetall für diese Verwendung kann eine Dispersion von Feststoffteilchen in einem Metall sein, das bei der Betriebstemperatur, bei der eine Dämpfung erwünscht ist, in flüssigem Zustand ist, wobei vorzugsweise die Feststoffteilchen einen Schmelzpunkt über 800°C, vorzugsweise über 1000°C, besonders bevorzugt über 2000°C haben. Weitere bevorzugte Möglichkeiten der Auswahl der Dispersion von Feststoffteilchen in einem Metall gelten wie oben dargelegt.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen festgelegt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, die zur Veranschaulichung der vorliegenden bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung und nicht zu deren Einschränkung dienen. In den Zeichnungen zeigen:
1 einen schematischen Schnitt durch ein Schwingungsdämpfersystem gemäß dem Stand der Technik;
2 einen schematischen Schnitt durch ein Schwingungsdämpfersystem gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 eine schematische Ansicht einer Schaufel mit einem Schwingungsdämpfersystem gemäß der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt einen schematischen Schnitt durch ein rotierendes Teil 1 einer rotierenden Maschine, zum Beispiel durch eine Schaufel einer Turbine oder durch ein Deckband, insbesondere das äußere Deckband einer solchen Schaufel. An der unteren Seite des dargestellten Schnitts befindet sich die Drehachse (von der angenommen wird, dass sie lotrecht zur Papierebene ist), und die obere Seite des dargestellten Schnitts ist der radial äußere Teil des rotierenden Teils.
Das rotierende Teil 1 weist einen Hohlraum 2 auf, der mit Luft und mit einem Dämpfungskörper gefüllt ist, in diesem Fall mit einer runden Kugel 3. Anders gesagt, die radial äußere Wand des Hohlraums bezüglich der Drehung hat eine konkave Form, entweder im Sinne einer zylindrischen Wand (eindimensional konkav) oder im Sinne der Oberfläche einer kugelförmigen Haube (zweidimensional konkav), dies kann je nach Bedarf gewählt werden. Die radial innere Wand des Hohlraums ist eine gerade Wand, kann aber auch eine konkave oder konvexe Wand sein, und die Seitenwände sind auch beide gerade Wände, die den Hohlraum umschließen.
Im Betrieb wird die Dämpfungswirkung einerseits von den Kollisionen der Kugel 3 an den zwei Seitenwandteilen des Hohlraums 2 geliefert. Zusätzlich dazu wird eine Dämpfung in bestimmten Frequenzbereichen dadurch geliefert, dass die Kugel sich auf phasenverschobene Weise auf der konkaven oberen Wand auf der radial äußeren Seite bewegt. Im Betrieb wird die Kugel 3 durch die Zentrifugalkraft 10 an der Oberseite des Hohlraums 2 gehalten.
Die Dämpfungseigenschaften dieses Mechanismus gemäß dem Stand der Technik können durch Anpassen der Größe und Masse des Dämpfungselements 3 und durch die entsprechende Form des Hohlraums angepasst werden. Anders gesagt, die Freiheitsgrade für die Anpassung der Dämpfungseigenschaften sind ziemlich eingeschränkt.
2 zeigt einen entsprechenden schematischen Schnitt durch einen Dämpfungsmechanismus, der dadurch gekennzeichnet ist, dass sich in dem Hohlraum 2 nicht nur das Dämpfungselement 3, sondern auch ein Dämpfungsmedium 4 befindet. In diesem Fall füllt das Dämpfungsmedium 4 nicht vollständig den Hohlraum 2 und lässt einen ungefüllten Teil des Raums 5 frei. Dieser Raum 5 ist vorteilhaft, um die der Wärmeausdehnung des Dämpfungsmediums 4 zu berücksichtigen. Durch die Viskosität dieses Dämpfungsmediums können die Dämpfungseigenschaften der Dämpfungsanordnung weiter angepasst werden. Im Betrieb werden die Kugel 3 und das Dämpfungsmedium 4 durch die Zentrifugalkraft 10 an der Oberseite des Hohlraums 2 gehalten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieses Dämpfungsmedium 4 als ein Metall gewählt, das zumindest bei Betriebstemperaturen flüssig ist, bei denen die Dämpfung durch die Dämpfungsanordnung erwünscht ist. Daher wird das Dämpfungsmedium als ein vergleichsweise niedrigschmelzendes Metall oder eine niedrigschmelzende Metalllegierung gewählt. Mögliche Basismetallmaterialien, die zu diesem Zweck verwendet werden können, sind die weiter oben angegebenen.
Noch ein weiterer Freiheitsgrad zur Anpassung der Dämpfungseigenschaften des Dämpfungsmechanismus ist durch die Verwendung eines Metalls, das zumindest bei normalen Betriebstemperaturen flüssig ist, als ein Matrixmaterial für das Dämpfungsmedium möglich, und in diesem Matrixmaterial sind Teilchen dispergiert. Anders gesagt, es kann eine Flüssigmetalldispersion verwendet werden.
Die Teilchen werden so ausgewählt, dass sie im ganzen Betriebstemperaturbereich fest sind und bleiben. Daher basieren die Teilchen typischerweise auf hochschmelzenden Materialien anorganischer Beschaffenheit, wie zum Beispiel Keramik, Glas oder Metall (hochschmelzendes Metall), Metalllegierungen (hochschmelzende Metalllegierungen), Metalloxiden und dergleichen.
Typische Größen dieser Teilchen sind wie oben angegeben. Die Dämpfungseigenschaften des Dämpfungsmechanismus können dann durch Anpassung der folgenden Parameter dieser Metalldispersion angepasst werden:

• Konzentration der Teilchen;
• Größe oder Größenverteilung der Teilchen;
• Form der Teilchen;
• Oberflächeneigenschaften der Teilchen;
• Masse der Teilchen;
• Mischungen verschiedener Teilchen.

Dementsprechend können die Dämpfungseigenschaften der Dämpfungsanordnung aufgrund dieser zusätzlichen Freiheitsgrade zur Anpassung der Viskosität und somit der Dämpfungskonstanten des Systems unter Verwendung der oben erwähnten Freiheitsgrade der Dispersion in einem weiten Bereich und im Wesentlichen durchgehend angepasst werden. So können zum Beispiel durch die Verwendung eines speziellen Flüssigmetall-Matrixmaterials (einzelnes Metall oder Metalllegierung) und einer speziellen Form des Hohlraums und eines speziellen Dämpfungselements die Dämpfungseigenschaften durch Hinzufügung der gewünschten Menge/Art von Teilchen in die Dispersion angepasst werden.
3 zeigt eine schematische Ansicht einer Schaufel mit einem Schwingungsdämpfersystem gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Schaufel weist einen Fuß 6, ein Strömungsprofil 7 und ein Spitzendeckband 8 auf. Der Fuß 6 kann in ein entsprechendes Profil (nicht gezeigt) eines Rotors 9 so eingeführt werden, dass die Schaufel 1 an einem Turbinenrotor 9 während des Betriebs unter Zentrifugallast befestigt ist. Die Einbaustelle des Dämpfungssystems ist ein weiterer Parameter, um das System zu optimieren. In diesem Beispiel ist das Schwingungsdämpfersystem, das den Hohlraum 2, die Dämpfungskugel 3 und das Dämpfungsmedium 4 aufweist, in etwa in der Längsmitte des Strömungsprofils 7 angeordnet. Eine zentrale Anordnung des Systems kann zum Beispiel bei langen Schaufeln vorteilhaft sein, die durch den Fuß im Rotor getragen und gedämpft werden und Deckbänder oder einen Deckbandring an der Spitze haben. Für deckbandlose Schaufeln ist das Dämpfungssystem typischerweise nahe der Schaufelspitze angeordnet, zum Beispiel in der Längsspitze 20% des Strömungsprofils 7.
Bezugszeichenliste

1: rotierendes Teil, Laufschaufel
2: Hohlraum in 1
3: Dämpfungskörper, Kugel
4: Dämpfungsmedium in 2
5: ungefüllter Teil von 2
6: Fuß
7: Strömungsprofil
8: Deckband
9: Rotor
10: Zentrifugalkraft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5369882 [0004]
US 5924845 [0004, 0005]
US 6827551 [0004, 0006]

Claims

Rotierendes Bauteil (1) für eine Turbinenmaschine, das mit einem Schwingungsdämpfer (2–5) für Schwingungen des Bauteils (1) während des Betriebs der Maschine versehen ist, wobei der Schwingungsdämpfer (2–5) einen geschlossenen Hohlraum (2) im Körper des Bauteils (1) aufweist, wobei in dem geschlossenen Hohlraum (2) ein beweglicher fester Dämpfungskörper (3) sowie ein Dämpfungsmedium (4) angeordnet sind, wobei das Dämpfungsmedium (4) auf einem Metall basiert, das bei der Betriebstemperatur, bei der eine Dämpfung erwünscht ist, in flüssigem Zustand ist.
Rotierendes Bauteil nach Anspruch 1, wobei das Metall des Dämpfungsmediums (4) einen Schmelzpunkt im Bereich von 150–800°C, vorzugsweise im Bereich von 200–500°C hat.
Rotierendes Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Metall des Dämpfungsmediums (4) einen Siedepunkt über 800°C, vorzugsweise über 1000°C, besonders bevorzugt über 2000°C hat.
Rotierendes Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Metall des Dämpfungsmediums auf mindestens einem Metall basiert, das aus der folgenden Gruppe ausgewählt wird: Aluminium, Magnesium, Zink, Zinn, Blei, Kupfer, Silber, Mangan oder Legierungen davon, oder Legierungen von einem oder mehreren Gliedern dieser Gruppe als Hauptbestandteile in einer Menge von mehr als 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise in einer Menge von mehr als 80 Gewichtsprozent mit einem anderen Metall.
Rotierendes Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dämpfungsmedium (4) eine Dispersion von Feststoffteilchen in einem Metall ist, das bei der Betriebstemperatur, bei der eine Dämpfung erwünscht ist, in einem flüssigen Zustand ist, wobei vorzugsweise die Feststoffteilchen einen Schmelzpunkt über 800°C, vorzugsweise über 1000°C, besonders bevorzugt über 2000°C haben.
Rotierendes Bauteil nach Anspruch 5, wobei die Feststoffteilchen anorganische Teilchen sind, vorzugsweise Teilchen basierend auf elementarem Metall oder Metalllegierungen oder basierend auf Metalloxiden.
Rotierendes Bauteil nach einem der Ansprüche 5–6, wobei die Teilchen eine mittlere Größe von weniger als 1 mm, vorzugsweise von weniger als 500 μm, noch bevorzugter von weniger als 200 μm, am meisten bevorzugt von weniger als 100 μm haben.
Rotierendes Bauteil nach einem der Ansprüche 5–7, wobei die Anpassung der Viskosität des Dämpfungsmediums (4) durch Anpassung der Konzentration und/oder der Teilchengröße der Teilchen zur Anpassung der Dämpfungseigenschaften des Schwingungsdämpfers (2–5) verwendet wird.
Rotierendes Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der bewegliche feste Dämpfungskörper (3) eine Kugel ist, and wobei vorzugsweise die Form des Hohlraums (2) so gewählt wird, dass die Dämpfung mindestens teilweise durch Schlagdämpfung auf den Wänden des Hohlraums (2) stattfindet.
Rotierendes Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das rotierende Bauteil eine Laufschaufel eines Kompressors oder einer Turbine oder ein Deckband davon ist, und wobei der Schwingungsdämpfer (2–5) sich bezüglich der Drehachse am äußeren Endabschnitt des rotierenden Bauteils befindet.
Turbomaschine mit mindestens einem rotierenden Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vorzugsweise das rotierende Bauteil eine Laufschaufel eines Kompressors und/oder einer Turbine davon ist, und wobei am meisten bevorzugt alle Laufschaufeln einer Reihe von Schaufeln mit einem Schwingungsdämpfer (2–5) ausgestattet sind.
Verwendung eines Flüssigmetalls als Dämpfungsmedium für einen Schwingungsdämpfer (2–5) für ein rotierendes Bauteil einer rotierenden Maschine zur Dämpfung von Schwingungen des rotierenden Bauteils während des Betriebs der Maschine, wobei der Schwingungsdämpfer (2–5) einen geschlossenen Hohlraum (2) im Körper des rotierenden Bauteils aufweist, wobei in dem geschlossenen Hohlraum (2) ein beweglicher fester Dämpfungskörper (3) sowie das Flüssigmetall als Dämpfungsmedium (4) angeordnet sind, wobei das Flüssigmetall bei der Betriebstemperatur, bei der eine Dämpfung erwünscht ist, in flüssigem Zustand ist.
Verwendung nach Anspruch 12, wobei das Flüssigmetall eine Dispersion von Feststoffteilchen in einem Metall ist, das bei der Betriebstemperatur, bei der eine Dämpfung gewünscht wird, in flüssigem Zustand ist, wobei vorzugsweise die Feststoffteilchen einen Schmelzpunkt über 800°C, vorzugsweise über 1000°C, besonders bevorzugt über 2000°C haben.