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ALLGEMEINDER STAND DER TECHNIK
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Die Erfindung betrifft allgemein Strömungsmaschinen und insbesondere Stützanordnungen in Umfangsrichtung für die Blattprofilabschnitte einer Reihe von Blättern oder Schaufeln, die an einem Turbinenlaufrad montiert sind.
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Turbinenblätter oder -schaufeln werden häufig an zwei Stellen entlang der radialen Länge des Blattprofilabschnitts der Blätter oder Schaufeln gestützt. Genauer stehen die radial äußeren Spitzen der Blätter oder Schaufeln mit individuellen Spitzenmänteln in Eingriff, während an Stellen zwischen radial inneren und äußeren Enden der Blattprofilabschnitte Spannenabschnitts- oder Spannenmittenmäntel (manchmal auch als Spannenmittendämpfer bezeichnet) vorgesehen sein können, die mit ähnlichen Spannenmittendämpfern an angrenzenden Schaufeln in Eingriff stehen.
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Turbinenschaufelspitzenmäntel weisen ein als „Aufpanzerung“ bezeichnetes Merkmal auf, bei dem es sich jeweils um die Kontaktfläche an jedem Mantel handelt, die mit einer ähnlichen Kontaktfläche oder Aufpanzerung an einem angrenzenden Mantel in Eingriff steht. Das derzeitige Spitzenmantel-Aufpanzerungsdesign ist eine ebene Fläche, die in einer radialen Richtung gerade ausgerichtet ist (siehe 1 und 2). Die Spitzenmäntel stützen die Schaufeln während des Betriebs der Turbine, indem sie diese in der richtigen Ausrichtung halten und einer übermäßigen Bewegung aufgrund von Torsionskräften, die an die rotierenden Schaufeln angelegt werden, entgegenwirken, während sie auch als Dämpfer gegen unerwünschte Schaufelvibrationen wirken. Einige Spitzenmäntel weisen bekannte Z-Kerben-Gestaltungen auf, wo die Aufpanzerungen oder Kontaktflächen sich entlang aneinander angrenzender mehrfach abgewinkelter Ränder erstrecken, die sich häufig als lebensdauerbegrenzende Stellen für die Schaufeln erweisen, da sie aufgrund der Verbiegung von Mantelüberständen und der Lastübertragung zwischen aneinander angrenzenden Schaufeln hohen Belastungen ausgesetzt sind. Überlappen ist ein weiteres Hauptproblem bei Turbinenschaufelspitzenmänteln, das durch die ungleichmäßige Verlagerung von druckseitigen und ansaugseitigen Überständen der Spitzenmäntel verursacht wird.
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Ebenso sind auch die Gegenstücke zueinander bildenden Aufpanzerungen oder Kontaktflächen zwischen aneinander angrenzenden Spannenmittenmänteln oder -dämpfern flach und in einer radialen Richtung gerade ausgerichtet. Spannenmittenmäntel sind besonders anfällig für Überlappungen und zu starke Vibrationen, was ihre Lebensdauer ebenfalls beschränken kann.
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Daher besteht ein Bedarf an einer Grenzfläche zwischen Schaufeln sowohl da, wo sich die Spitzenmäntel befinden, als auch da, wo sich die Spannenmittenmäntel befinden, mit denen die oben genannten Probleme in Bezug auf Belastung, Überlappung und Vibration verringert oder eliminiert werden können.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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In einer veranschaulichenden aber nicht beschränkenden Ausführungsform weist eine Turbinenschaufel, die dafür ausgelegt ist, an einem Turbinen- oder Laufrad gestützt zu werden, auf: einen Blattprofilabschnitt, der sich radial in Bezug auf eine Längsachse des Laufrads erstreckt und der eine Anströmkante, eine Abströmkante, eine Druckseite und eine Sogseite aufweist; mindestens einen sich in entgegengesetzten Umfangsrichtungen erstreckenden Mantel, wobei der Mantel eine erste Aufpanzerung aufweist, die dafür ausgelegt ist, mit einer zweiten, ein Gegenstück bildenden Aufpanzerung an einem Mantel, der sich in Umfangsrichtung von einer angrenzenden Schaufel aus erstreckt, in Eingriff zu kommen; wobei die erste Aufpanzerung von einem Oberflächenabschnitt definiert wird, dessen Umfangsposition mit zunehmendem Radius von der Längsachse variiert.
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Der mindestens eine Mantel der Turbinenschaufel kann einen ersten Spitzenmantel an einem radial äußeren Ende der Schaufel umfassen.
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Der oben genannte mindestens eine Mantel jeder Turbinenschaufel kann einen ersten Spannenmittenmantelabschnitt, der von einer Seite der Schaufel vorsteht, und einen zweiten Spannenmittenmantelabschnitt, der von einer entgegengesetzten Seite der Schaufel vorsteht, aufweisen, wobei die ersten und zweiten Spannenmittenmantelabschnitte radial zwischen inneren und äußeren Enden des Blattprofilabschnitts der Schaufel angeordnet sind.
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An dem oben genannten Spitzenmantel jeder Turbinenschaufel kann eine Z-gekerbte Kante an jeder von seinen zwei einander entgegengesetzten Seiten ausgebildet sein, die dafür ausgelegt ist, mit ähnlichen Z-gekerbten Kanten an angrenzenden Schaufelspitzenmänteln in Eingriff zu kommen.
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Die oben genannte Aufpanzerung jeder Turbinenschaufel kann einen Abschnitt der Z-Kerbe umfassen.
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Die oben genannte erste Aufpanzerung jeder Turbinenschaufel kann auch in einer axialen Richtung in Bezug auf die Längsachse des Laufrads abgewinkelt sein.
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Die oben genannte erste Aufpanzerung jeder Turbinenschaufel kann in einem ersten spitzen Winkel in einem Bereich von etwa 2 bis etwa 15 Grad in einer von zwei einander entgegengesetzten Richtungen in Bezug auf eine Ebene, die sich radial von der Längsachse ausgehend erstreckt, und entlang einer Mittellinie der Schaufel ausgerichtet sein.
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Der oben genannte erste spitze Winkel jeder Turbinenschaufel kann in einem Bereich liegen, der im Wesentlichen zwischen 5 und 10 Grad liegt.
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In einem anderen veranschaulichenden Aspekt wird ein Turbinenlaufrad geschaffen, an dem mehrere Schaufeln angebracht sind, wobei jede Schaufel aufweist: einen Blattprofilabschnitt, wobei der Blattprofilabschnitt eine Anströmkante, eine Abströmkante, eine Druckseite und eine Sogseite aufweist; zu den mehreren Schaufeln gehörende, aneinander angrenzende Schaufeln, die entlang Kontaktflächen, die an Spitzen- oder Spannenmittenmänteln vorgesehen sind, welche an den Blattprofilabschnitten fixiert sind, miteinander in Eingriff kommen können, wobei die Kontaktflächen in zwei winkelmäßigen Beziehungen geneigt sind, um dadurch eine relative Bewegung entlang ihrer Kontaktflächen zu ermöglichen.
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Die Bewegung in einer winkelmäßigen Beziehung kann dadurch ermöglicht werden, dass eine Umfangsposition der Kontaktflächen mit zunehmendem Radius variiert, wodurch ein erster Neigungswinkel erzeugt wird.
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Die oben genannten Kontaktflächen jedes Turbinenlaufrads können in der Draufsicht einen zweiten Neigungswinkel in Bezug auf die Längsachse des Turbinenlaufrads aufweisen.
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Der erste Neigungswinkel kann in Bezug auf eine Bezugsebene positiv oder negativ sein.
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Die oben genannten aneinander angrenzenden Schaufeln jedes Turbinenlaufrads können sowohl an den Spitzenals auch an den Spannenmittenmänteln miteinander in Eingriff kommen.
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Der erste Neigungswinkel kann auf jeder Seite einer radialen Bezugsebene, die sich entlang einer Mittellinie der Schaufel erstreckt, im Bereich von 2 bis 15 Grad liegen.
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Dieser erste Winkel kann im Bereich von 5 bis 10 Grad liegen.
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In einem anderen Aspekt wird ein Turbinenlaufrad geschaffen, an dem mehrere Schaufeln befestigt sind, wobei jede Schaufel aufweist: einen Blattprofilabschnitt, wobei der Blattprofilabschnitt eine Anströmkante, eine Abströmkante, eine Druckseite und eine Sogseite aufweist; aneinander angrenzende Schaufeln, die entlang von zwei ersten ein Paar bildenden Kontaktflächen, die an Spitzenmänteln vorgesehen sind, welche an äußeren Enden der Blattprofilabschnitte von aneinander angrenzenden Schaufeln fixiert sind, und zwei zweiten ein Paar bildenden Kontaktflächen, die an Spannenmittenmänteln vorgesehen sind, die an Druckund Sogseiten der Blattprofilabschnitte der aneinander angrenzenden Schaufeln fixiert sind, miteinander in Eingriff gebracht werden können, wobei mindestens eine von den beiden Kontaktflächen an den Spitzenmänteln oder den Spannenmittenmänteln in zwei Richtungen geneigt ist, wodurch mindestens zwei Bewegungs-Freiheitsgrade für miteinander in Eingriff stehende Schaufeln an der Grenzfläche zwischen den mindestens ein Paar bildenden Kontaktflächen geschaffen werden.
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Die oben genannten ersten und zweiten, jeweils ein Paar bildenden Kontaktflächen jedes Turbinenlaufrads variieren in Umfangsrichtung mit einem zunehmenden Radius, der von einer Mittelachse des Laufrads aus gemessen wird.
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Die ersten und zweiten, jeweils ein Paar bildenden Kontaktflächen können mit einem Winkel von etwa 2 bis etwa 15 Grad in Bezug auf eine radiale Bezugsebene, die sich entlang einer Mittellinie der Schaufel erstreckt, geneigt sein.
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Die oben genannten Kontaktflächen jedes Turbinenlaufrads können gerade sein.
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Die Oberflächen können eine mehrfach gewinkelte Kante definieren.
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Diese und andere Aspekte, Vorteile und charakteristischen Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Zusammenschau mit den nachstehend genannten Zeichnungen deutlich werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Draufsicht auf einen bekannten Z-gekerbten Turbinenschaufelspitzenmantel und zeigt einen formschlüssigen Eingriff mit einem angrenzenden Spitzenmantel, der gestrichelt dargestellt ist.
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2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 in 1;
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3 ist eine Draufsicht auf einen Schaufelspitzenmantel gemäß einer ersten veranschaulichenden, aber nicht beschränkenden Ausführungsform der Erfindung;
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4 ist eine perspektivische Ansicht eines Kontaktflächenabschnitts eines Spitzenmantels gemäß der Erfindung und zeigt positive und negative Neigungswinkel;
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5 ist eine detaillierte Ansicht von oben auf formschlüssige Kontaktflächen von aneinander angrenzenden Spitzenmänteln gemäß der Erfindung mit einem negativen Neigungswinkel;
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5 ist eine detaillierte Ansicht von oben auf formschlüssige Kontaktflächen von aneinander angrenzenden Spitzenmänteln gemäß der Erfindung mit einem positiven Neigungswinkel;
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7 ist eine perspektivische Ansicht einer Turbinenschaufel, die mit Spannenmittenmänteln oder -dämpfern ausgestattet ist, gemäß einer weiteren veranschaulichenden, aber nicht beschränkenden Ausführungsform der Erfindung;
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8 ist eine Teilansicht von oben auf die in 7 dargestellten aneinander angrenzenden Spannenmittenmäntel, zeigt aber dazu noch die jeweiligen Blattprofilabschnitte von angrenzenden Schaufeln;
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9 ist ein Teil-Seitenaufriss der in 8 dargestellten Spannenmittenmäntel; und
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10 ist eine perspektivische Teilansicht der in 8 und 9 dargestellten aneinander angrenzenden Spannenmittenmäntel, die hier aber voneinander getrennt sind, um die Verbindungswinkel der jeweiligen Kontaktflächen der Spannenmittenmäntel darzustellen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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1 zeigt ein Beispiel für eine Gestaltung eines herkömmlichen Turbinenschaufelspitzenmantels. In diesem Beispiel sind aneinander angrenzende Schaufelspitzenmäntel
10,
12 an den radial äußeren Enden von jeweiligen Blattprofilabschnitten aneinander angrenzender Schaufeln befestigt. Die Spitzenmäntel
10,
12 weisen Aufpanzerungen oder Kontaktflächen
14,
16 auf, die während des Turbinenbetriebs miteinander in Eingriff kommen. Mit Bezug auf den mit durchgezogener Linie gezeichneten Mantel
10 ist die Kontaktfläche oder Aufpanzerung
14 zwischen Randabschnitten
18 und
20 angeordnet, die zusammen eine allgemeine Z-Form bilden. Spitzenmäntel dieser allgemeinen Gestaltung werden häufig als „Z-gekerbte“ Mäntel bezeichnet. Die Kontaktflächen
14 und
16 liegen in einer radialen Ebene, die im Wesentlichen senkrecht ist zu den radial äußeren Oberflächen
21,
23 der jweiligen Spitzenmäntel. Anders ausgedrückt sind die Aufpanzerungen oder Kontaktflächen
14,
16 im Wesentlichen senkrecht zu einer Tangente am radial äußeren Rand der in Umfangsrichtung angeordneten Schaufelreihe (Blattprofilabschnitte
24,
26 von Schaufeln
28,
30, die an einem (nicht dargestellten) Laufrad fixiert sind, sind in
1 teilweise dargestellt), die so gezeichnet ist, dass sie die radiale Mittellinie der Schaufel in einem Winkel von 90° schneidet. Beispiele für Kontaktflächengestaltungen wie beschrieben können in den
US-Patenten Nr. 5,522,705 ;
6,402,474 und
7,001,152 gefunden werden.
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Obwohl dies nicht eigens dargestellt ist, sei klargestellt, dass typische Spannenmittenmäntel oder -dämpfer ähnliche Kontaktflächen aufweisen, die in einer radialen Ebene liegen, die senkrecht ist zu einer Tangente zum Außenrand der Schaufelreihe, die am Laufrad montiert ist.
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Es hat sich nun gezeigt, dass eine Modifikation der traditionellen, radial ausgerichteten Aufpanzerungen oder Kontaktflächenabschnitte von aneinander angrenzenden Schaufelspitzenmänteln Vorteile bringt. Genauer hat sich gezeigt, dass eine Neigung der Aufpanzerungen oder Kontaktflächen in der radialen Richtung die Fähigkeit des Spitzenmantels zur Verringerung von Z-Kerbenbelastungen und/oder Überlappung verbessert.
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Es wurde gefunden, dass eine ähnliche Aufpanzerungs- oder Kontaktflächengestaltung in Spannenmittenmänteln oder Spannenabschnittsmänteln die Vibration von Schaufeln an der Spannemittenstelle verringert. Nachstehend sind sowohl Spitzenmäntel als auch Spannenmittenmäntel gemäß veranschaulichenden, aber nicht beschränkenden Ausführungsformen der Erfindung beschrieben
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SPITZENMÄNTEL
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Gemäß einer veranschaulichenden, aber nicht beschränkenden Ausführungsform der Erfindung bleiben die Aufpanzerungen oder Kontaktflächen von aneinander angrenzenden Schaufeln im Wesentlichen parallel, sind aber in der radialen Richtung geneigt. Der Neigungswinkel und die Neigungsrichtung hängen von Design-Erfordernissen ab, wie unter anderem der Form der Spitzenmäntel und dem jeweiligen zu lösenden Problem, z.B. Z-Kerbenbelastung; Überlappung, Dämpfungswirkungsgrad oder Frequenzabstimmung.
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Genauer und zunächst mit Bezug auf 3 weist der Schaufelspitzenmantel 32 eine Z-Kerbengestaltung an einander entgegengesetzten Seiten des Mantels auf, die dafür ausgelegt sind, zumindest zum Teil mit ähnlichen Mänteln an angrenzenden Schaufeln in Eingriff zu kommen. Wie nachstehend beschrieben ist, weist der dargestellte Aufpanzerungsoder Kontaktflächenabschnitt 34 des Mantels 32 einen Rand auf jeder Seite einer radial vorstehenden Rippe 36 auf und erstreckt sich in einer im Allgemeinen U-förmigen Kurve 38, aber es sei klargestellt, dass sich der Kontaktflächenabschnitt ferner in jeder Richtung von der Rippe 36 aus erstrecken kann, abhängig von spezifischen Anwendungen. Am Ende 40 des Mantels 32 ist der Kontaktflächenabschnitt 34 in einer radialen Richtung unterschnitten, wie von der gepunkteten Linie 42 angezeigt. Anders ausgedrückt ist die Kontaktfläche mit einem negativen Winkel in Bezug auf den oberen Rand des Mantels in einer radial einwärtigen Richtung geneigt, so dass der Kontaktflächenabschnitt 34 nicht mehr senkrecht ist zu einer Tangente des Laufrads. Am entgegengesetzten Ende 44 des Mantels 32 ist der Kontaktflächenabschnitt 46 entgegengesetzt in der radial einwärtigen Richtung geneigt, wie von der durchgezogenen Linie 48 angezeigt ist. Es sei klargestellt, dass in einer in Umfangsrichtung verlaufenden Reihe aus ähnlichen Schaufeln mit ähnlichen Spitzenmänteln die Enden 40 des Mantels 32 an einem Ende wie dem Ende 44 eines angrenzenden Spitzenmantels angreifen. Somit bleiben die Kontaktflächenabschnitte im Wesentlichen parallel zueinander, aber liegen in einem Winkel zu einer radialen Ebene, die sich von der Achse des Laufrads aus erstreckt. Vereinfacht kann man sagen, dass ein Keil eines Kontaktflächenmaterials von der Aufpanzerung eines Mantelendes „entfernt“ wird, um einen negativen Neigungswinkel zu schaffen, und einer angrenzenden Aufpanzerung „hinzugefügt“ wird, um einen positiven Neigungswinkel zu schaffen, wodurch die aneinander angrenzenden Aufpanzerungen im Wesentlichen parallel bleiben können, jedoch entlang einer radial geneigten Ebene. Man kann den Kontaktflächenabschnitt jedes Spitzenmantels auch anhand einer Umfangsposition entlang der Aufpanzerung oder Kontaktfläche beschreiben, die mit einem zunehmenden Radius variiert, der von der Mittel- oder Längsachse des Laufrads aus gemessen wird.
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Durch Neigen der Aufpanzerungs- oder Kontaktflächenabschnitte werden sowohl radiale als auch Umfangsrichtungskomponenten einer Gleitbewegung an der Grenzfläche der Spitzenmäntel zugelassen. Dies ist anders als bei der Aufpanzerungs- oder Kontaktflächengestaltungen des Standes der Technik, wo an der Grenzfläche eine relative Bewegung nur in einer radialen Richtung möglich ist. Somit schafft die vorliegende Erfindung einen zusätzlichen Freiheitsgrad der Bewegung an der Grenzfläche zwischen aneinander angrenzenden Spitzenmänteln.
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Wie oben angegeben, kann der Neigungswinkel der Kontaktflächen sowohl in der positiven als auch in der negativen Richtung variieren. Der Neigungswinkel und die Bestimmung, ob der positive oder negative Neigungswinkel an dem Mantelabschnitt liegt, der sich von der Druck- oder Saugseite der Schaufel weg erstreckt, kann je nach der speziellen Anwendung variieren. Winkel zwischen 2° und etwa 15° und vorzugsweise 5° und 10° in einer positiven oder negativen Richtung sollen die Spitzenmantelleistung in Bezug auf die Senkung von Z-Kerbenbelastungen und Überlappung verbessern und gleichzeitig eine bessere Frequenzabstimmung über eine Anpassung der Neigungswinkel ermöglichen. Was die Überlappung angeht, so können die Aufpanzerungen der Spitzenmäntel so geneigt sein, dass der Überstand mit einer höheren radialen Verlagerung auf der unteren Seite zu liegen kommt, so dass im Betrieb die Seite mit dem am wenigsten verlagerten Überstand die Verlagerung des Übergangs der anderen Seite festhält, wodurch ein Aufpanzerungskontakt während des gesamten Betriebs aufrechterhalten bleibt.
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Eine Darstellung von negativen und positiven Neigungswinkeln für die Aufpanzerungen oder Kontaktflächen ist in 4 dargestellt. Genauer stellt die mit durchgezogenen Linien dargestellte Aufpanzerung oder Kontaktfläche 50 die derzeitige Praxis dar, wie sie in 2 dargestellt ist. Gemäß einer veranschaulichenden, aber nicht beschränkenden Ausführungsform der Erfindung sind die Aufpanzerungen oder Kontaktflächen in Bezug auf eine radiale Bezugsebene mit einem Neigungswinkel von –5° oder einem Neigungswinkel von +5° geneigt.
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5 zeigt eine veranschaulichende Implementierung. So ist der Spitzenmantel 56 an einer mit einer Aufpanzerung oder Kontaktfläche 58 mit einem positiven Neigungswinkel ausgebildet und bildet das Gegenstück zu einem angrenzenden Spitzenmantel 60, der mit einer Aufpanzerung oder Kontaktfläche 62 mit einem komplementären negativen Neigungswinkel ausgebildet ist.
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6 zeigt eine entgegengesetzte oder umgekehrte Konfiguration, wo der Spitzenmantel 64 mit einer Aufpanzerung oder Kontaktfläche 66 mit einem negativen Neigungswinkel ausgebildet ist und ein angrenzender Mantel 68 mit einer Aufpanzerung oder Kontaktfläche 70 mit einem positiven Neigungswinkel ausgebildet ist.
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Man beachte, dass die Neigung der Kontaktflächen, die oben beschrieben ist, genauso auf andere Mantelgestaltungen anwendbar ist, d.h. solche, die gerade Ränder oder abgewinkelte Ränder außer Z-gekerbten Rändern aufweisen. Anders ausgedrückt könnten die Kontaktflächen entlang der gesamten Kontaktlinie gerade sein und an der Rotorachse ausgerichtet sein oder einen oder mehrere Winkel in Bezug auf diese Achse aufweisen. Geradlinige Kontaktflächen werden in der nachstehenden Beschreibung von Spannenmittenmänteln näher betrachtet.
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In allen Fällen können der Neigungswinkel und die Neigungsrichtung definiert werden, um Design-Anforderungen zu genügen.
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SPANNENMITTENMANTEL ODER -DÄMPFER
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In 7 ist eine Schaufel 72 dargestellt mit einem Spitzenmantel 74 an einem radial äußeren Ende des Blattprofilabschnitts 76 der Schaufel und einem Spannenmittenmantel 78, der zwischen den radial inneren und äußeren Enden des Blattprofilabschnitts angeordnet ist. Da der Spannenmittenmantel 78 eigentlich zwei diskrete Mäntel 80, 82 umfasst, die von den Druck- bzw. Saugseiten 84, 86 des Blattprofilabschnitts vorstehen (8), mag es angemessen sein, von Spannenmittenmantelabschnitten 80, 82 jedes Schaufelblattprofils zu sprechen. Es hat sich gezeigt, dass eine Kontaktflächenanordnung mit Verbindungs- und Kontaktwinkel für Spannenmittenmäntel oder -mantelabschnitte auch Vibrationen vermindert, indem sie einen zusätzlichen Freiheitsgrad der Bewegung an der Kontaktflächengrenze im Wesentlichen wie oben beschrieben bereitstellt.
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In einer veranschaulichenden, aber nicht beschränkenden Ausführungsform in Bezug auf Spannenmittenmäntel ist der Kontaktflächenwinkel in zwei Richtungen geneigt, d.h. in einer radialen Richtung und einer axialen Richtung. Betrachtet man somit die Spannenmittenmantel-Grenzfläche zwischen einem Paar aus aneinander angrenzenden Schaufeln 78, 88 in der Draufsicht mit Bezug auf 8, so sieht man, dass ein Mantelabschnitt, der lateral von der Druckseite 84 des Blattprofilabschnitts 76 vorsteht, mit einer geraden Kontaktfläche 90 ausgebildet ist, die einen Winkel alpha in Bezug auf eine Längsachse des Rotors bildet, die bei 90 dargestellt ist. Die Aufpanzerung oder Kontaktfläche 90 ist in Eingriff stehend mit einer Aufpanzerung oder Kontaktfläche 94 am Mantelabschnitt 96 einer angrenzenden Schaufel 98 dargestellt. Dieser Aspekt der Kontaktflächengestaltung ist an sich nicht neu. Die Kontaktflächengrenze ist jedoch auch radial abgewinkelt, wie in 9 und 10 dargestellt ist, wodurch ein Winkel beta in Bezug auf eine radiale Ebene gebildet wird, die bei 100 angegeben ist. Diese radiale Neigung ähnelt der radialen Neigung und der Spitzenmantel-Kontaktflächengrenze, die oben beschrieben sind. Die Winkel α und β können so angepasst werden, dass das Dämpfungsverhalten des Spannenmittenmantels oder -dämpfers optimiert wird, und können auch in einem Bereich von 2 bis etwa 15 Grad (oder mehr) liegen, je nach den spezifischen Anwendungen.
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Sowohl für Spitzen- als auch für Spannenmittenmäntel verbessert die Erfindung die Lebensdauer der Bauteile mit wenigen Änderungen an der Geometrie der Mäntel. Somit ist die Wahrscheinlichkeit für erzwungene Betriebsunterbrechungen aufgrund von Resonanz oder Überlappung verringert.
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Obwohl hierin verschiedene Ausführungsformen beschrieben sind, wird aus der Beschreibung klar, dass verschiedene Kombinationen aus Elementen, Abänderungen oder Verbesserungen von einem Fachmann vorgenommen werden können und im Bereich der Erfindung liegen. Außerdem können zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden, um eine spezielle Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Bereich abzuweichen. Daher soll die Erfindung nicht auf die als beste Weise zur Ausführung dieser Erfindung betrachteten Ausführungsformen beschränkt werden, sondern die Erfindung umfasst alle Ausführungsformen, die in den Bereich der beigefügten Ansprüche fallen.
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Eine Turbinenschaufel, die dafür ausgelegt ist, auf einem Turbinen- oder Laufrad gestützt zu werden, weist einen Blattprofilabschnitt auf, der sich in Bezug auf eine Längsachse des Laufrads radial erstreckt und eine Anströmkante, eine Abströmkante, eine Druckseite und eine Sogseite aufweist. Mindestens ein Spitzenmantel erstreckt sich in entgegengesetzten Umfangsrichtungen, wobei der Mantel eine erste Aufpanzerung aufweist, die dafür ausgelegt ist, mit einer als Gegenstück dienenden zweiten Aufpanzerung auf einem Mantel von einer angrenzenden Schaufel, der sich in Umfangsrichtung erstreckt, in Eingriff zu kommen. Die erste Aufpanzerung definiert durch einen Oberflächenabschnitt, der in Umfangsrichtung mit einen zunehmenden Radius variiert, der von der Längsachse des Laufrads aus gemessen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10, 12, 56, 60, 64, 68, 74
- Spitzenmäntel
- 14, 16, 34, 50, 58, 62, 66, 70, 90, 94
- Aufpanzerungen oder Kontaktflächen
- 18, 20
- Randabschnitte
- 21, 23
- radial äußere Oberflächen
- 24, 26, 76
- Blattprofilabschnitte
- 28, 30, 72, 87, 88, 98
- Schaufeln
- 32
- Schaufelspitzenmantel
- 36
- radial vorstehende Rippe
- 38
- U-förmige Kurve
- 40, 44
- Ende
- 42
- gepunktete Linie
- 46
- Kontaktflächenabschnitt
- 48
- durchgezogene Linie
- 78
- Spannenmittenmantel
- 80, 82, 96
- Mantelabschnitte
- 84, 86
- Druck- und Saugseiten
- 92
- Längsachse des Rotors radiale Ebene, bei 100 angegeben
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5522705 [0037]
- US 6402474 [0037]
- US 7001152 [0037]
