DE102014118427A1

DE102014118427A1 - Damper arrangement for turbine rotor blades

Info

Publication number: DE102014118427A1
Application number: DE102014118427.0A
Authority: DE
Inventors: Joseph A. Weber; Mark Andrew Jones
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2014-12-11
Publication date: 2015-06-25
Also published as: CN104727858A; CH709048A2; US20150176413A1; JP2015121220A

Abstract

Eine Laufschaufel zur Verwendung in einer Turbine einer Verbrennungsturbine. Die Laufschaufel kann ein Schaufelblatt enthalten, das eine konkave Druckseitenwand und eine konvexe Saugseitenwand aufweist, die sich axial zwischen entsprechender Vorder- und Hinterkante und radial zwischen dem Fuß und einer äußeren Spitze erstrecken. Die Laufschaufel kann ferner Zweifach-Dämpferkragen enthalten, die an dem Schaufelblatt angeordnet sind. Jeder der Zweifach-Dämpferkragen kann eingerichtet sein, um nach der Installation mit einem zugehörigen Dämpferkragen an wenigstens einer benachbarten Laufschaufel im Eingriff zu stehen.A blade for use in a turbine of a combustion turbine. The bucket may include an airfoil having a concave pressure sidewall and a convex suction sidewall extending axially between respective leading and trailing edges and radially between the foot and an outer tip. The bucket may further include dual damper collars disposed on the airfoil. Each of the dual damper collars may be configured to engage an associated damper collar on at least one adjacent blade after installation.

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNGBACKGROUND TO THE INVENTION

Die vorliegende Anmeldung betrifft allgemein Vorrichtungen, Verfahren und/oder Systeme, die den Entwurf und die Herstellung von Turbinenlaufschaufeln betreffen. Insbesondere, aber nicht als eine Einschränkung, betrifft die vorliegende Anmeldung Vorrichtungen und Anordnungen, die Turbinenlaufschaufeln mit mehreren Dämpferkragen betreffen.The present application relates generally to apparatus, methods and / or systems related to the design and manufacture of turbine blades. In particular, but not as a limitation, the present application relates to devices and assemblies related to turbine blades having multiple damper collars.

Es ist allgemein bekannt, dass in einer Verbrennungsturbine Luft, die in einem Verdichter unter Druck gesetzt wird, verwendet wird, um einen Brennstoff in einer Brennkammer zu verbrennen, um einen Strom heißer Verbrennungsgase zu erzeugen, woraufhin derartige Gase stromabwärts durch eine oder mehrere Turbinen strömen, so dass Energie aus ihnen entzogen werden kann. Entsprechend einer derartigen Turbine erstrecken sich allgemein Reihen von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Laufschaufeln von einer tragenden Laufscheibe aus radial nach außen. Jede Laufschaufel enthält gewöhnlich einen Schwalbenschwanz, der eine Montage und Demontage der Laufschaufel in einem zugehörigen Schwalbenschwanzschlitz in der Laufscheibe ermöglicht, sowie ein Schaufelblatt, das sich von dem Schwalbenschwanz aus radial nach außen erstreckt und mit der Strömung des Arbeitsfluids durch die Turbine wechselwirkt. Das Schaufelblatt weist eine konkave Druckseite und eine konvexe Saugseite auf, die sich axial zwischen entsprechender Vorder- und Hinterkante und radial zwischen einem Fuß und einer Spitze erstrecken. Es wird verstanden, dass die Schaufelspitze von einer radial äußeren stationären Oberfläche eng beabstandet ist, um eine dazwischen auftretende Leckage der Verbrennungsgase, die zwischen den Turbinenschaufeln stromabwärts strömen, zu minimieren.It is well known that in a combustion turbine, air pressurized in a compressor is used to combust a fuel in a combustion chamber to produce a stream of hot combustion gases, whereupon such gases flow downstream through one or more turbines so that energy can be withdrawn from them. In accordance with such a turbine, generally, rows of circumferentially spaced apart blades extend radially outward from a supporting disk. Each blade typically includes a dovetail that facilitates assembly and disassembly of the blade in an associated dovetail slot in the rotor disk, and an airfoil that extends radially outwardly from the dovetail and interacts with the flow of the working fluid through the turbine. The airfoil has a concave pressure side and a convex suction side extending axially between respective leading and trailing edges and radially between a foot and a tip. It will be understood that the blade tip is closely spaced from a radially outer stationary surface to minimize intervening leakage of the combustion gases flowing downstream between the turbine blades.

Deckbänder an der Spitze des Schaufelblatts oder „Spitzendeckbänder“ werden oft an hinteren Stufen oder Laufschaufeln angewandt, um einen Kontaktpunkt an der Spitze zu schaffen, Schaufelfrequenzen zu bewältigen, eine Dämpfungsquelle (d.h. durch Verbindung der Spitzen benachbarter Laufschaufeln) zu ermöglichen und eine über der Spitze auftretende Leckage des Arbeitsfluids zu reduzieren. Bei gegebener Länge der Laufschaufeln in den hinteren Stufen schafft die Dämpfungsfunktion der Spitzendeckbänder einen merklichen Vorteil für die Dauerhaltbarkeit. Angesichts des Gewichts, das das Spitzendeckband der Anordnung hinzufügt, und anderer Entwurfskriterien, die das Aushalten von Tausenden von Betriebsstunden unter Einwirkung hoher Temperaturen und extremer mechanischer Belastungen enthalten, ist jedoch das uneingeschränkte Nutzen der Vorteile schwierig. Während große Spitzendeckbänder wegen ihrer effektiven Art, in der sie den Gaspfad abdichten, und der robusten Verbindung, die sie zwischen benachbarten Laufschaufeln schaffen können, erwünscht sind, wird ein Fachmann auf dem Gebiet folglich erkennen, dass größere Spitzendeckbänder wegen der erhöhten Ziehlasten auf die Laufscheibe, insbesondere an der Basis des Schaufelblatts, problematisch sind, da diese die gesamte Last der Schaufel tragen muss.Shrouds on the tip of the airfoil or "tip shrouds" are often used on rear stages or blades to create a point of contact at the tip, to manage blade frequencies, to allow one source of damping (ie by connecting the tips of adjacent blades) and one over the tip to reduce occurring leakage of the working fluid. Given the length of the blades in the rear stages, the cushioning function of the tip shrouds provides a significant advantage in durability. However, the full benefits of the advantages are difficult given the weight that the tip shroud adds to the assembly and other design criteria that can withstand thousands of hours of operation under the influence of high temperatures and extreme mechanical loads. Thus, while large tip shrouds are desirable because of their effective way of sealing the gas path and the robust connection they can make between adjacent blades, one of ordinary skill in the art will recognize that larger tip shrouds are due to increased drag loads on the rotor sheave , especially at the base of the airfoil, are problematic because they must carry the entire load of the airfoil.

Eine weitere Überlegung ist, dass sich die Leistungsabgabe und Effizienz von Gasturbinen verbessern, wenn die Größe der Turbine und insbesondere die Luftmenge, die durch sie hindurchströmen kann, steigen. Die Größe der Turbine ist jedoch durch die betriebsfähige Länge der Turbinenschaufeln begrenzt, wobei längere Turbinenlaufschaufeln eine Vergrößerung des Strömungspfads durch die Turbine ermöglichen. Längere Laufschaufeln sind aber höheren mechanischen Belastungen ausgesetzt, die weitere Anforderungen an die Schaufeln und die Laufscheibe, die sie hält, stellen. Längere Laufschaufeln verringern während des Betriebs auch die Eigenfrequenzen der Schaufeln, was die Schwingungsantwort der Laufschaufeln erhöht. Diese zusätzliche Schwingungslast stellt noch höhere Anforderungen an die Laufschaufelkonstruktion, was die Lebensdauer der Komponente weiter verkürzen kann und in einigen Fällen Schwingungslasten verursachen kann, die andere Funktionen der Turbine beschädigen. Eine Möglichkeit, um die Schwingungslast längerer Laufschaufeln zu bewältigen, besteht in der Verwendung der Deckbänder, die benachbarte Laufschaufeln miteinander verbinden. Wie jedoch erwähnt, kann das zusätzliche Gewicht des Deckbands einen Großteil des Nutzens zunichte machen.Another consideration is that the performance and efficiency of gas turbines will improve as the size of the turbine, and in particular the amount of air that can flow through it, increases. However, the size of the turbine is limited by the operable length of the turbine blades, with longer turbine blades allowing for an increase in the flow path through the turbine. However, longer blades are subject to higher mechanical stresses, which places further demands on the blades and the rotor disk that holds them. Longer blades also reduce the natural frequencies of the blades during operation, which increases the vibration response of the blades. This additional vibratory load imposes even greater demands on the blade design, which can further shorten the life of the component and, in some cases, can cause vibration loads that damage other turbine functions. One way to cope with the swing load of longer blades is to use the shrouds connecting adjacent blades. However, as mentioned, the extra weight of the shroud can wipe out much of the benefit.

Eine Möglichkeit, sich dem zu widmen, besteht darin, das Deckband niedriger an dem Schaufelblatt der Laufschaufel anzuordnen. D.h., anstatt das Deckband der Spitze der Laufschaufel hinzuzufügen, wird das Deckband in der Nähe des mittleren radialen Abschnitts des Schaufelblatts angeordnet. In dem hierin verwendeten Sinne wird ein derartiges Deckband als „Dämpferkragen“ bezeichnet. An diesem kleineren (oder mehr innen befindlichen) Radius verursacht die Masse des Kragens ein reduziertes Lastniveau für die Laufschaufel. Diese Art eines Kragens hinterlässt jedoch einen Abschnitt des Schaufelblatts der Laufschaufel (d.h. den Abschnitt des Schaufelblatts, der sich außen von dem Dämpferkragen erstreckt) uneingeschränkt. Dieser auskragende Abschnitt des Schaufelblatts führt gewöhnlich zu einer niederfrequenteren Schwingung und erhöhten Schwingungslasten, die für die Turbine schadhaft sein können. Dementsprechend wäre eine neuartige Laufschaufelkonstruktion, die diese Lasten reduzieren oder beschränken würde, auf dem Markt für solche Produkte wertvoll.One way to address this is to lower the shroud lower on the blade of the blade. That is, instead of adding the shroud to the tip of the blade, the shroud is placed near the central radial portion of the blade. As used herein, such a shroud is referred to as a "damper collar". At this smaller (or more inside) radius, the mass of the collar causes a reduced load level for the blade. However, this type of collar leaves a portion of the airfoil of the blade (i.e., the portion of the airfoil extending outwardly from the damper collar) unrestricted. This cantilevered portion of the airfoil usually results in lower frequency vibration and increased vibration loads that may be detrimental to the turbine. Accordingly, a novel blade design that would reduce or limit these loads would be valuable on the market for such products.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

Die vorliegende Anmeldung beschreibt somit eine Laufschaufel zur Verwendung in einer Turbine einer Verbrennungsturbine. Die Laufschaufel kann ein Schaufelblatt enthalten, das sich von einer Verbindung mit einem Fuß aus erstreckt. Das Schaufelblatt kann eine konkave Druckseitenwand und eine konvexe Saugseitenwand enthalten, die sich axial zwischen zugehöriger Vorder- und Hinterkante und radial zwischen dem Fuß und einer äußeren Spitze erstrecken. Die Laufschaufel kann ferner Zweifach-Dämpferkragen enthalten, die an dem Schaufelblatt angeordnet sind. Jeder der Zweifach-Dämpferkragen kann eingerichtet sein, um nach der Installation mit einem entsprechenden Dämpferkragen an wenigstens einer benachbarten Laufschaufel im Eingriff zu stehen.The present application thus describes a blade for use in a turbine of a combustion turbine. The blade may include an airfoil extending from a connection with a foot. The airfoil may include a concave pressure sidewall and a convex suction sidewall extending axially between associated leading and trailing edges and radially between the foot and an outer tip. The bucket may further include dual damper collars disposed on the airfoil. Each of the dual damper collars may be configured to engage a corresponding damper collar on at least one adjacent blade after installation.

Beide der Zweifach-Dämpferkragen können eine Position an oder außen von einem radialen Mittelbereich des Schaufelblatts aufweisen; wobei jeder der Zweifach-Dämpferkragen eine axiale Dicke aufweisen kann, die geringer als die halbe axiale Dicke ist, die das Schaufelblatt an einer radialen Höhe jedes der Dämpferkragen aufweist.Both of the dual damper collars may have a position on or outside of a radial center region of the airfoil; wherein each of the dual damper collars may have an axial thickness that is less than half the axial thickness that the airfoil has at a radial height of each of the damper collars.

Die Zweifach-Dämpferkragen jeder vorstehend erwähnten Laufschaufel können einen inneren Dämpferkragen und einen äußeren Dämpferkragen enthalten, wobei der innere Dämpferkragen eine innere Position bezüglich des äußeren Dämpferkragens aufweist; wobei der innere Dämpferkragen einen sich in Umfangsrichtung von wenigstens entweder der Druckseitenwand und/oder der Saugseitenwand des Schaufelblatts, erstreckenden Vorsprung aufweisen kann; wobei der äußere Dämpferkragen einen sich in Umfangsrichtung von wenigstens entweder der Druckseitenwand und/oder der Saugseitenwand des Schaufelblatts erstreckenden Vorsprung aufweisen kann; und wobei die Laufschaufel eine Turbinenlaufschaufel aufweisen kann.The dual damper collars of each of the aforementioned blades may include an inner damper collar and an outer damper collar, the inner damper collar having an inner position with respect to the outer damper collar; wherein the inner damper collar may have a projection extending circumferentially from at least one of the pressure sidewall and the suction sidewall of the airfoil; wherein the outer damper collar may have a projection extending circumferentially from at least one of the pressure sidewall and the suction sidewall of the airfoil; and wherein the blade may comprise a turbine blade.

Der innere Dämpferkragen jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann sich von jeder von der Druckseitenwand und der Saugseitenwand des Schaufelblatts aus in Umfangsrichtung erstreckende Vorsprünge aufweisen; und der äußere Dämpferkragen kann sich von jeder von der Druckseitenwand und der Saugseitenwand des Schaufelblatts in Umfangsrichtung erstreckende Vorsprünge aufweisen.The inner damper collar of any of the aforementioned blades may have circumferentially extending projections from each of the pressure sidewall and the suction sidewall of the airfoil; and the outer damper collar may have circumferentially extending projections from each of the pressure sidewall and the suction sidewall of the airfoil.

Jeder von dem inneren Dämpferkragen und dem äußeren Dämpferkragen jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann Druckseitenkontaktflächen an entfernten Enden jedes der Umfangsvorsprünge aufweisen, die sich von der Druckseitenwand des Schaufelblatts aus erstrecken; wobei jeder von dem inneren Dämpferkragen und dem äußeren Dämpferkragen Saugseitenkontaktflächen an entfernten Enden jedes der Umfangsvorsprünge aufweisen kann, die sich von der Saugseitenwand des Schaufelblatts aus erstrecken.Each of the inner damper collar and the outer damper collar of any of the aforementioned blades may have pressure side contact surfaces at distal ends of each of the circumferential protrusions extending from the pressure sidewall of the airfoil; wherein each of the inner damper collar and the outer damper collar may have suction side contact surfaces at distal ends of each of the circumferential protrusions extending from the suction sidewall of the airfoil.

Der innere Dämpferkragen und der äußere Dämpferkragen jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann so eingerichtet sein, dass die Druckseitenkontaktflächen mit den Saugseitenkontaktflächen zusammenpassen, um eine Verbindungsstelle dazwischen zu bilden, wenn die Laufschaufel eine installierte Position zwischen benachbarten Laufschaufeln mit der gleichen Konstruktion wie die Laufschaufel aufweist.The inner damper collar and outer damper collar of any of the aforementioned blades may be configured such that the pressure side contact surfaces mate with the suction side contact surfaces to form a joint therebetween when the blade has an installed position between adjacent rotor blades of the same construction as the blade.

Der innere Dämpferkragen und der äußere Dämpferkragen jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann so eingerichtet sein, dass die Druckseitenkontaktflächen mit Saugseitenkontaktflächen einer ersten benachbarten Laufschaufel im Eingriff stehen, falls: die erste benachbarte Laufschaufel die gleiches Konstruktion wie die Laufschaufel aufweist; und die erste benachbarte Laufschaufel und die Laufschaufel eine vorbestimmte installierte Position bezüglich einander aufweisen; wobei der innere Dämpferkragen und der äußere Dämpferkragen derart eingerichtet sind, dass die Saugseitenkontaktflächen mit den Druckseitenkontaktflächen einer zweiten benachbarten Laufschaufel im Eingriff stehen, falls: die zweite benachbarte Laufschaufel die gleiches Konstruktion wie die Laufschaufel aufweist; und die zweite benachbarte Laufschaufel und die Laufschaufel eine vorbestimmte installierte Position bezüglich einander aufweisen.The inner damper collar and outer damper collar of any of the aforementioned blades may be configured such that the pressure side contact surfaces engage suction side contact surfaces of a first adjacent blade if: the first adjacent blade has the same construction as the blade; and the first adjacent blade and the blade have a predetermined installed position with respect to each other; wherein the inner damper collar and the outer damper collar are configured such that the suction side contact surfaces are engaged with the pressure side contact surfaces of a second adjacent blade if: the second adjacent blade has the same construction as the rotor blade; and the second adjacent blade and the blade have a predetermined installed position with respect to each other.

Der äußere Dämpferkragen jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann eine Position in der Nähe der äußeren Spitze des Schaufelblatts aufweisen, und der innere Dämpferkragen weist eine Position in der Nähe des radialen Mittelbereichs des Schaufelblatts auf.The outer damper collar of any of the aforementioned blades may have a position proximate the outer tip of the airfoil, and the inner damper collar has a location proximate the radial center region of the airfoil.

Der äußere Dämpferkragen jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann einen Kragen (ein Deckband) aufweisen, der knapp innen von der äußeren Spitze des Schaufelblatts angeordnet ist, und der innere Dämpferkragen weist einen Kragen auf, der in der Nähe einer radialen Mitte des Schaufelblatts angeordnet ist.The outer damper collar of any of the aforementioned blades may include a collar (shroud) disposed just inboard of the outer tip of the airfoil, and the inner damper collar has a collar disposed proximate a radial center of the airfoil.

Der innere Dämpferkragen jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann einen aufweisen, der innerhalb eines ersten Bereichs von radialen Höhen angeordnet ist, wobei der erste Bereich eine innere Begrenzung bei 25% einer radialen Höhe des Schaufelblatts und eine äußere Begrenzung bei 75% der radialen Höhe des Schaufelblatts enthält; wobei der äußere Dämpferkragen einen aufweist, der innerhalb eines zweiten Bereichs von radialen Höhen angeordnet ist, die an dem Schaufelblatt definiert sind, wobei der zweite Bereich eine innere Begrenzung bei 60% der radialen Höhe des Schaufelblatts enthält.The inner damper collar of any of the aforementioned blades may include one disposed within a first range of radial heights, the first portion having an inner limit at 25% of a radial height of the airfoil and an outer limit at 75% of the radial height of the airfoil contains; wherein the outer damper collar has one disposed within a second region of radial heights defined on the airfoil with the second region containing an inner boundary at 60% of the radial height of the airfoil.

Die innere Begrenzung des ersten Bereichs jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann 40% einer radialen Höhe des Schaufelblatts aufweisen, und die äußere Begrenzung des ersten Bereichs weist 60% der radialen Höhe des Schaufelblatts auf; wobei die innere Begrenzung des zweiten Bereichs 75% der radialen Höhe des Schaufelblatts aufweist, und eine äußere Begrenzung des zweiten Bereichs 95% der radialen Höhe des Schaufelblatts aufweist.The inner boundary of the first region of any of the aforementioned blades may be 40% of a radial height of the airfoil and the outer boundary of the first region is 60% of the radial height of the airfoil; wherein the inner boundary of the second region is 75% of the radial height of the airfoil and an outer boundary of the second region is 95% of the radial height of the airfoil.

Die innere Begrenzung des ersten Bereichs jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann 40% einer radialen Höhe des Schaufelblatts aufweisen, und die äußere Begrenzung des ersten Bereichs weist 60% der radialen Höhe des Schaufelblatts auf; wobei die innere Begrenzung des zweiten Bereichs 90% der radialen Höhe des Schaufelblatts aufweist.The inner boundary of the first region of any of the aforementioned blades may be 40% of a radial height of the airfoil and the outer boundary of the first region is 60% of the radial height of the airfoil; wherein the inner boundary of the second region is 90% of the radial height of the airfoil.

Eine äußere Spitze des Schaufelblatts jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann ein Winglet aufweisen.An outer tip of the airfoil of any of the aforementioned blades may have a winglet.

Der äußere Dämpferkragen jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann von dem Winglet radial beabstandet sein.The outer damper collar of any of the aforementioned blades may be radially spaced from the winglet.

Das Winglet jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann eine äußere Aufweitung aufweisen, die innerhalb eines schmalen radialen Abschnitts des Schaufelblatts angeordnet ist, wobei der schmale radiale Abschnitt eine Seite aufweist, die an die äußere Spitze des Schaufelblatts direkt angrenzt.The winglet of any of the aforementioned blades may have an outer expansion disposed within a narrow radial portion of the airfoil, the narrow radial portion having a side directly adjacent the outer tip of the airfoil.

Der äußere Dämpferkragen jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann sich von dem Winglet aus erstrecken.The outer damper collar of any of the aforementioned blades may extend from the winglet.

Das Winglet jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann eine innere Kante und eine äußere Kante enthalten, und wobei die äußere Aufweitung das Winglet enthält, das eine kleinere Querschnittfläche an der inneren Kante und eine größere Querschnittfläche an einer äußeren Kante des Winglets aufweist; wobei die äußere Kante des Winglets die äußere Spitze des Schaufelblatts aufweist und die innere Kante des Winglets um einen Umfang des Schaufelblatts herum in einer festen Entfernung von der äußeren Kante des Winglets beabstandet ist.The winglet of any of the aforementioned blades may include an inner edge and an outer edge, and wherein the outer expansion includes the winglet having a smaller cross-sectional area at the inner edge and a larger cross-sectional area at an outer edge of the winglet; wherein the outer edge of the winglet has the outer tip of the airfoil and the inner edge of the winglet is spaced around a circumference of the airfoil at a fixed distance from the outer edge of the winglet.

Die äußere Kante des Winglets jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann eine scharfe Kante aufweisen, die um den Umfang des Schaufelblatts herum definiert ist; und
wobei die äußere Aufweitung des Winglets ein konkaves Oberflächenprofil aufweist.The outer edge of the winglet of any of the aforementioned blades may have a sharp edge defined about the periphery of the airfoil; and
wherein the outer expansion of the winglet has a concave surface profile.

Die vorliegende Anmeldung beschreibt ferner eine Gasturbine mit einer Turbine, die eine Reihe von in Umfangsrichtung beabstandeten Laufschaufeln enthält. Jede der Laufschaufeln kann ein Schaufelblatt enthalten, das sich von einem Fuß aus erstreckt, der mit einer Laufscheibe verbunden ist. Das Schaufelblatt kann eine Druckseitenwand und eine Saugseitenwand enthalten, die sich axial zwischen einer Vorderkante und einer Hinterkante und radial zwischen einer Plattform, die eine äußere Begrenzung des Fußes bildet, und einer äußeren Spitze des Schaufelblatts erstreckt. Das Schaufelblatt jeder der Laufschaufeln kann ferner Zweifach-Dämpferkragen, einen inneren Dämpferkragen und einen äußeren Dämpferkragen, aufweisen. Jeder der Dämpferkragen kann eine Position zwischen der Plattform und der äußeren Spitze des Schaufelblatts und eine Konfiguration aufweisen, die jede der Laufschaufeln mit benachbarten Laufschaufeln verbindet, die zu jeder Seite angeordnet sind. Der äußere Dämpferkragen kann in der Nähe der äußeren Spitze des Schaufelblatts angeordnet sein, und der innere Dämpferkragen kann in der Nähe eines radialen Mittelbereichs des Schaufelblatts angeordnet sein.The present application further describes a gas turbine having a turbine that includes a series of circumferentially spaced blades. Each of the blades may include an airfoil extending from a foot connected to a running disk. The airfoil may include a pressure sidewall and a suction sidewall extending axially between a leading edge and a trailing edge and radially between a platform forming an outer perimeter of the foot and an outer tip of the airfoil. The airfoil of each of the blades may further include dual damper collars, an inner damper collar, and an outer damper collar. Each of the damper collars may have a position between the platform and the outer tip of the airfoil and a configuration connecting each of the blades to adjacent blades disposed on each side. The outer damper collar may be disposed near the outer tip of the airfoil, and the inner damper collar may be disposed near a radial center region of the airfoil.

Der innere Dämpferkragen jeder beliebigen vorstehend erwähnten Gasturbine kann Vorsprünge aufweisen, die sich in Umfangsrichtung von jeder von der Druckseitenwand und der Saugseitenwand des Schaufelblatts aus erstrecken, und der äußere Dämpferkragen weist Vorsprünge auf, die sich in Umfangsrichtung von jeder von der Druckseitenwand und der Saugseitenwand des Schaufelblatts aus erstrecken; und wobei jeder von dem inneren Dämpferkragen und dem äußeren Dämpferkragen Druckseitenkontaktflächen an entfernten Enden jedes der Umfangsvorsprünge aufweist, die sich von der Druckseitenwand des Schaufelblatts aus erstrecken, und jeder von dem inneren Dämpferkragen und dem äußeren Dämpferkragen weist Saugseitenkontaktflächen an entfernten Enden jedes der Umfangsvorsprünge auf, die sich von der Saugseitenwand des Schaufelblatts aus erstrecken.The inner damper collar of any of the aforementioned gas turbine engines may have projections extending circumferentially from each of the pressure sidewall and the suction sidewall of the airfoil, and the outer damper collar has protrusions extending circumferentially from each of the pressure sidewall and the suction sidewall Shovel blade extend; and wherein each of the inner damper collar and the outer damper collar has pressure side contact surfaces at distal ends of each of the circumferential protrusions extending from the pressure side wall of the airfoil, and each of the inner damper collar and the outer damper collar has suction side contact surfaces at distal ends of each of the circumferential protrusions; extending from the suction side wall of the airfoil.

Diese und weitere Merkmale des vorliegenden Anmeldegegenstandes werden bei der Durchsicht der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit den Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen offensichtlich. These and other features of the present application will become apparent upon review of the following detailed description of preferred embodiments, taken in conjunction with the drawings and the appended claims.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Diese und andere Merkmale dieser Erfindung werden beim sorgfältigen Studium der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verstanden und gewürdigt, in denen zeigen: These and other features of this invention will become apparent upon a careful study of the following detailed description of preferred embodiments of the invention in conjunction with the following better understood and appreciated in the attached drawings, in which:

1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Verbrennungsturbine, in welcher Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung verwendet werden können; 1 a schematic representation of an exemplary combustion turbine, in which embodiments of the present application can be used;

2 eine Teilansicht des Verdichters in der Verbrennungsturbine aus 1; 2 a partial view of the compressor in the combustion turbine off 1 ;

3 eine Teilansicht der Turbine in der Verbrennungsturbine aus 1; 3 a partial view of the turbine in the combustion turbine off 1 ;

4 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Turbinenlaufschaufel mit einem Spitzendeckband von herkömmlicher Konstruktion; 4 a perspective view of an exemplary turbine blade with a tip shroud of conventional construction;

5 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Turbinenlaufschaufel mit einem herkömmlichen Dämpfer in der Spannweitenmitte; 5 a perspective view of an exemplary turbine blade with a conventional damper in the span center;

6 eine perspektivische Ansicht von installierten Turbinenlaufschaufeln, die über einen herkömmlichen Dämpfer in der Spannweitenmitte verbunden sind; 6 a perspective view of installed turbine blades, which are connected via a conventional damper in the middle of the span;

7 eine Draufsicht auf installierte Turbinenlaufschaufeln, die über einen herkömmlichen Dämpfer in der Spannweitenmitte verbunden sind; 7 a plan view of installed turbine blades, which are connected via a conventional damper in the middle of the span;

8 eine Seitenansicht einer beispielhaften Turbinenlaufschaufel und einer stationären Mantelanordnung, in der die Laufschaufel ein herkömmliches Spitzendeckband enthält; 8th a side view of an exemplary turbine blade and a stationary shell assembly in which the blade includes a conventional tip shroud;

9 eine Seitenansicht einer beispielhaften Turbinenlaufschaufel und einer stationären Mantelanordnung, in der die Laufschaufel Zweifach-Dämpfer gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält; 9 10 is a side view of an exemplary turbine blade and a stationary shell assembly in which the blade includes dual dampers in accordance with an exemplary embodiment of the present invention;

10 eine perspektivische Ansicht des äußeren Abschnitts des Schaufelblatts aus 9; 10 a perspective view of the outer portion of the airfoil 9 ;

11 eine Seitenansicht des äußeren Abschnitts eines Schaufelblatts mit einem äußeren Dämpfer und einem Spitzenwinglet gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 11 a side view of the outer portion of an airfoil having an outer damper and a Spitzenwinglet according to an exemplary embodiment of the present invention;

12 eine Seitenansicht des äußeren Abschnitts eines Schaufelblatts mit einem äußeren Dämpfer und einem Spitzenwinglet gemäß einer alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 12 a side view of the outer portion of an airfoil having an outer damper and a Spitzenwinglet according to an alternative embodiment of the present invention;

13 eine perspektivische Ansicht der Schaufelblattspitze der Laufschaufel aus 12. 13 a perspective view of the blade tip of the blade 12 ,

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Während die folgenden Beispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Typen von Verbrennungsturbinen beschrieben sein können, werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf solch eine Verwendung eingeschränkt werden darf und, wenn nicht speziell darauf beschränkt, auf andere Typen von Verbrennungsturbinen anwendbar sein kann. Ferner wird man erkennen, dass bei der Beschreibung der vorliegenden Anmeldung eine bestimmte Terminologie verwendet werden kann, um bestimmte Maschinenkomponenten innerhalb einer Gasturbine zu beschreiben. Wenn es möglich ist, wird eine in der Industrie übliche Terminologie verwendet und auf eine mit ihrer akzeptierten Bedeutung konforme Weise eingesetzt. Jedoch ist beabsichtigt, dass eine derartige Terminologie nicht eng ausgelegt wird, da es Fachleute erkennen werden, dass oft auf eine bestimmte Maschinenkomponente unter Verwendung einer anderen Terminologie Bezug genommen werden kann. Außerdem kann auf das, was hierin als eine einzelne Komponente beschrieben ist, in anderem Kontext Bezug genommen werden, als bestünde es aus mehreren Komponenten, oder das, was hierin als mehrere Komponenten enthaltend beschrieben sein kann, kann anderswo als ein Einzelteil bezeichnet sein. An sich sollte für das Verständnis des Umfangs der vorliegenden Erfindung nicht nur auf die spezielle Terminologie, sondern auch auf begleitende Beschreibung, den Kontext sowie auf den Aufbau, die Konfiguration, Funktion und/oder den Gebrauch der Komponente, insbesondere wie in den beigefügten Ansprüchen vorgesehen sein kann, geachtet werden.While the following examples of the present invention may be described with reference to certain types of combustion turbines, those skilled in the art will recognize that the present invention is not to be limited to such use and, if not particularly limited, to other types of combustion turbines can be applicable. Furthermore, it will be appreciated that in the description of the present application, certain terminology may be used to describe particular engine components within a gas turbine engine. Whenever possible, industry-standard terminology is used and used in a manner consistent with its accepted meaning. However, it is intended that such terminology will not be construed narrowly, as those skilled in the art will recognize that often reference may be made to a particular machine component using a different terminology. Moreover, what is described herein as a single component may be referred to in another context as if composed of multiple components, or what may be described herein as containing multiple components, may be referred to elsewhere as a single part. As such, for the understanding of the scope of the present invention, it is intended to be limited to not only the specific terminology but also the accompanying description, context, and structure, configuration, function, and / or use of the component, particularly as set forth in the appended claims can be respected.

Einige beschreibende Ausdrücke können hierin regelmäßig verwendet werden, und es kann hilfreich sein, diese Begriffe eingangs dieses Abschnitts zu definieren. Dementsprechend sind, wenn nicht anders beschrieben ist, diese Begriffe und ihre Definitionen wie folgt. In dem hierin verwendeten Sinne sind „stromabwärts” und „stromaufwärts” Ausdrücke, die eine Richtung relativ zu einer Strömung eines Fluids, wie z.B. des Arbeitsfluids durch den Verdichter-, Brennkammer- und Turbinenabschnitt einer Gasturbine oder der Kühlmittelströmung durch ein der Komponentensysteme der Turbine anzeigen. Der Ausdruck „stromabwärts” entspricht der Richtung der Fluidströmung, während sich der Ausdruck „stromaufwärts” auf die entgegengesetzte Richtung oder Gegenrichtung zu der Fluidströmung bezieht. Die Ausdrücke „vordere(r, s)” und „hintere(r, s)” beziehen sich, ohne weitere Spezifität, auf Richtungen bezüglich der Ausrichtung der Gasturbine, wobei sich „vordere(r, s)” auf das vordere oder Verdichterende der Gasturbine bezieht, während sich „hintere(r, s)” auf das hintere oder Turbinenende der Gasturbine bezieht. Außerdem werden bei einer gegebenen Konfiguration einer Gasturbine um eine Mittelachse sowie dergleichen Art einer Konfiguration bei einigen Komponentensystemen, wahrscheinlich Ausdrücke, die eine Position relativ zu einer Achse beschreiben, verwendet. In dieser Hinsicht wird erkannt werden, dass der Ausdruck „radial” eine Bewegung oder Position senkrecht zu einer Achse bezeichnet. Hiermit einhergehend, kann es erforderlich sein, eine relative Entfernung von der Mittelachse zu beschreiben. Falls in diesem Fall eine erste Komponente beispielsweise näher an der Achse liegt als eine zweite Komponente, wird hierin angegeben, dass sich die erste Komponente „radial innen” oder „innenliegend” von der zweiten Komponente befindet. Falls andererseits die erste Komponente weiter entfernt von der Achse als die zweite Komponente liegt, kann hierin angegeben werden, dass sich die erste Komponente „radial außen” oder „außenliegend” von der zweiten Komponente befindet. Außerdem wird man erkennen, dass sich der Ausdruck „axial” auf eine Bewegung oder Position parallel zu einer Achse bezieht. Und schließlich bezieht sich der Ausdruck „Umfangs-” oder „in Umfangsrichtung” auf eine Bewegung oder Position um eine Achse herum.Some descriptive terms may be used regularly herein, and it may be helpful to define those terms at the beginning of this section. Accordingly, unless otherwise described, these terms and their definitions are as follows. As used herein, "downstream" and "upstream" are terms indicating a direction relative to a flow of a fluid, such as the working fluid through the compressor, combustor, and turbine sections of a gas turbine, or the coolant flow through one of the component systems of the turbine , The term "downstream" corresponds to the direction of fluid flow, while the term "upstream" refers to the opposite or opposite direction to the fluid flow. The terms "front (r, s)" and "rear (r, s)" refer, without further specificity, to directions with respect to the orientation of the gas turbine, with "front (r, s)" at the front or compressor end of the gas turbine Gas turbine, while "rear (r, s)" refers to the rear or turbine end of the gas turbine refers. In addition, given a gas turbine's configuration about a central axis, as well as the like, a type of configuration is used in some component systems, probably expressions that describe a position relative to an axis. In this regard, it will be appreciated that the term "radial" refers to a movement or position perpendicular to an axis. Along with this, it may be necessary to describe a relative distance from the central axis. In this case, for example, if a first component is closer to the axis than a second component, it is stated herein that the first component is "radially inward" or "inboard" of the second component. On the other hand, if the first component is farther from the axis than the second component, it may be stated herein that the first component is "radially outward" or "outboard" of the second component. In addition, it will be appreciated that the term "axial" refers to a movement or position parallel to an axis. Finally, the term "circumferential" or "circumferentially" refers to a movement or position about an axis.

Zum Hintergrund veranschaulichen unter Bezugnahme auf die Figuren die 1 bis 3 eine beispielhafte Verbrennungsturbine, in der Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung eingesetzt werden können. Für den Fachmann versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Art der Verwendung beschränkt ist. Wie erwähnt, kann die vorliegende Erfindung bei Verbrennungsturbinen, wie Gasturbinen, die bei der Energieerzeugung und in Flugzeugen Verwendung finden, in Dampfturbinen und anderen Arten von Rotationsmaschinen eingesetzt werden. 1 ist eine schematische Darstellung einer Verbrennungsturbine 10. Verbrennungsturbinen arbeiten allgemein in der Weise, dass sie Energie aus einem unter Druck gesetzten Heißgasstrom entziehen, der durch die Verbrennung eines Brennstoffs in einem Strom verdichteter Luft erzeugt wird. Wie in 1 dargestellt, kann die Verbrennungsturbine 10 mit einem Axialverdichter 11, der mittels einer gemeinsamen Welle oder eines gemeinsamen Rotors an einen stromabwärtigen Turbinenabschnitt oder eine Turbine 13 angekoppelt ist, und einer Brennkammer 12 eingerichtet sein, die zwischen dem Verdichter 11 und der Turbine 13 angeordnet ist.By way of background, with reference to the figures, Figs 1 to 3 an exemplary combustion turbine in which embodiments of the present application can be used. It will be understood by those skilled in the art that the present invention is not limited to this type of use. As mentioned, the present invention can be applied to combustion turbines, such as gas turbines used in power generation and in aircraft, in steam turbines and other types of rotary machines. 1 is a schematic representation of a combustion turbine 10 , Combustion turbines generally operate by extracting energy from a pressurized hot gas stream generated by the combustion of a fuel in a stream of compressed air. As in 1 shown, the combustion turbine 10 with an axial compressor 11 by means of a common shaft or rotor to a downstream turbine section or turbine 13 is coupled, and a combustion chamber 12 be set up between the compressor 11 and the turbine 13 is arranged.

2 zeigt eine Ansicht eines beispielhaften mehrstufigen Axialverdichters 11, der in der Verbrennungsturbine nach 1 verwendet werden kann. Wie dargestellt, kann der Verdichter 11 mehrere Stufen aufweisen. Jede Stufe kann eine Reihe von Verdichterlaufschaufeln 14 aufweisen, der eine Reihe von Verdichterleitschaufeln 15 folgt. Auf diese Weise kann eine erste Stufe eine Reihe Verdichterlaufschaufeln 14 aufweisen, die um eine Mittelwelle umlaufen, und auf die eine Reihe Verdichterleitschaufeln 15 folgen, die während des Betriebs stationär bleiben. Die Verdichterleitschaufeln 15 sind allgemein in Umfangsrichtung voneinander beabstandet und rings um die Drehachse herum ortsfest. Die Verdichterlaufschaufeln 14 sind in Umfangsrichtung voneinander beabstandet und an der Welle befestigt; wenn im Betrieb die Welle umläuft, laufen die Verdichterlaufschaufeln 14 an dieser mit um. Wie der Fachmann erkennen wird, sind die Verdichterlaufschaufeln 14 so eingerichtet, dass sie beim Umlaufen an der Welle der Luft oder dem Fluid, die bzw. das durch den Verdichter 11 strömt, kinetische Energie verleihen. Der Verdichter 11 kann neben den in 2 veranschaulichten Stufen weitere Stufen aufweisen. Zusätzliche Stufen können eine Anzahl in Umfangsrichtung voneinander beabstandeter Verdichterlaufschaufeln 14 beinhalten, denen mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Verdichterleitschaufeln 15 folgen. 2 shows a view of an exemplary multi-stage axial compressor 11 following in the combustion turbine 1 can be used. As shown, the compressor can 11 have several stages. Each stage can be a series of compressor blades 14 comprising a number of compressor vanes 15 follows. In this way, a first stage may be a series of compressor blades 14 which revolve around a central shaft and on which a series of compressor vanes 15 follow, which remain stationary during operation. The compressor vanes 15 are generally circumferentially spaced apart and fixed around the axis of rotation. The compressor blades 14 are circumferentially spaced apart and secured to the shaft; when the shaft rotates during operation, the compressor blades run 14 at this with. As those skilled in the art will recognize, the compressor blades are 14 set up so that they circulate on the shaft of the air or the fluid passing through the compressor 11 flows, gives kinetic energy. The compressor 11 besides the in 2 illustrated stages have further stages. Additional stages may include a number of circumferentially spaced compressor blades 14 include a plurality of circumferentially spaced compressor vanes 15 consequences.

3 veranschaulicht eine Teilansicht eines beispielhaften Turbinenabschnitts oder einer Turbine 13, der bzw. die in der Verbrennungsturbine nach 1 verwendet werden kann. Die Turbine 13 kann ebenfalls mehrere Stufen beinhalten. Es sind drei beispielhafte Stufen veranschaulicht, aber es können mehr oder weniger Stufen in der Turbine 13 vorhanden sein. Eine erste Stufe beinhaltet mehrere Turbinenschaufeln oder Turbinenlaufschaufeln 16, die im Betrieb um die Welle umlaufen, und mehrere Leitapparate oder Turbinenleitschaufeln 17, die während des Betriebes stationär bleiben. Die Turbinenleitschaufeln 17 sind allgemein in Umfangsrichtung voneinander beabstandet und rings um die Drehachse ortsfest. Die Turbinenlaufschaufeln 16 können auf einem (nicht dargestellten) Turbinenlaufrad oder einer Turbinenlaufscheibe angeordnet sein, so dass sie an der (nicht dargestellten) Welle umlaufen. Außerdem ist eine zweite Stufe der Turbine 13 dargestellt. Die zweite Stufe enthält in gleicher Weise mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Turbinenleitschaufeln 17, auf die jeweils mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Turbinenlaufschaufeln 16 folgen, die ebenfalls auf einem Turbinenlaufrad drehfest angeordnet sind. Weiterhin ist eine dritte Stufe dargestellt, und diese enthält in ähnlicher Weise mehrere Turbinenleitschaufeln 17 und Laufschaufeln 16. Es versteht sich, dass die Turbinenleitschaufeln 17 und die Turbinenlaufschaufeln 16 in dem Heißgaspfad in der Turbine 13 liegen. Die Strömungsrichtung der Heißgase durch den Heißgaspfad ist durch einen Pfeil angezeigt. Für den Fachmann versteht es sich, dass die Turbine 13 außer den in 3 dargestellten Stufen noch weitere Stufen aufweisen kann. Jede zusätzliche Stufe kann eine Reihe Turbinenleitschaufeln 17 beinhalten, auf die eine Reihe Turbinenlaufschaufeln 16 folgt. 3 illustrates a partial view of an exemplary turbine section or turbine 13 , the one in the combustion turbine after 1 can be used. The turbine 13 can also contain several levels. There are three exemplary stages illustrated, but there may be more or fewer stages in the turbine 13 to be available. A first stage includes multiple turbine blades or turbine blades 16 that rotate around the shaft in operation and multiple nozzles or turbine vanes 17 that remain stationary during operation. The turbine vanes 17 are generally spaced apart in the circumferential direction and fixed around the axis of rotation. The turbine blades 16 may be disposed on a turbine runner (not shown) or a turbine runner so as to revolve on the shaft (not shown). There is also a second stage of the turbine 13 shown. The second stage similarly includes a plurality of circumferentially spaced apart turbine vanes 17 to each of a plurality of circumferentially spaced apart turbine blades 16 follow, which are also arranged rotationally fixed on a turbine wheel. Furthermore, a third stage is shown, and this similarly includes a plurality of turbine vanes 17 and blades 16 , It is understood that the turbine vanes 17 and the turbine blades 16 in the hot gas path in the turbine 13 lie. The flow direction of the hot gases through the hot gas path is indicated by an arrow. For the expert it is understood that the turbine 13 except the in 3 shown stages may have further stages. Each additional stage can be a series of turbine vanes 17 Include on the one row turbine blades 16 follows.

Im Einsatz kann eine Umlaufbewegung der Verdichterlaufschaufeln 14 in dem Axialverdichter 11 einen Luftstrom verdichten. In der Brennkammer 12 kann, wenn verdichtete Luft mit einem Brennstoff vermischt und gezündet wird, Energie freigesetzt werden. Der sich ergebende Strom heißer Gase aus der Brennkammer 12, die als das Arbeitsfluid bezeichnet werden können, wird sodann über die Turbinenlaufschaufeln 16 geleitet, wobei der Arbeitsfluidstrom die Umlaufbewegung der Turbinenlaufschaufeln 16 um die Welle hervorruft. Dadurch wird die Energie des Arbeitsfluidstroms in mechanische Energie der umlaufenden Schaufeln und, wegen der Verbindung zwischen den Laufschaufeln und der Welle, der umlaufenden Welle umgesetzt. Die mechanische Energie der Welle kann dann dazu verwendet werden, die Verdichterlaufschaufeln 14 derart drehend anzutreiben, dass die erforderliche Zufuhr verdichteter Luft erzeugt wird, und beispielsweise auch einen Generator drehend anzutreiben, um Elektrizität zu erzeugen. In use, a circulation movement of the compressor blades 14 in the axial compressor 11 compress an airflow. In the combustion chamber 12 For example, when compressed air is mixed with a fuel and ignited, energy can be released. The resulting stream of hot gases from the combustion chamber 12 which may be referred to as the working fluid is then passed over the turbine blades 16 wherein the working fluid flow is the orbital motion of the turbine blades 16 to cause the wave. Thereby, the energy of the working fluid flow is converted into mechanical energy of the rotating blades and, because of the connection between the blades and the shaft, the rotating shaft. The mechanical energy of the shaft can then be used to drive the compressor blades 14 to rotate such that the required supply of compressed air is generated, and, for example, also rotatably drive a generator to generate electricity.

4 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Turbinenlaufschaufel 16, die ein Spitzendeckband 37 von herkömmlicher Konstruktion aufweist. Die Turbinenlaufschaufel 16 enthält allgemein einen Fuß 21, der Mittel enthalten kann, mit Hilfe derer die Laufschaufel 16 an eine Laufscheibe 41 befestigt ist (wie in 6 gezeigt), wie z.B. einen axialen Schwalbenschwanz, der zur Befestigung in einem zugehörigen Schwalbenschwanzschlitz in dem Umfang der Laufscheibe 41 eingerichtet ist. Der Fuß 21 kann einen Schaft enthalten, der sich zwischen dem Schwalbenschwanz und einer Plattform 24 erstreckt, wobei die Plattform 24 an der Verbindung des Schaufelblatts 25 mit dem Fuß 21 angeordnet ist. Die Plattform 24 definiert einen Abschnitt der inneren Begrenzung des Strömungspfads durch die Turbine 10. Das Schaufelblatt 25 ist die aktive Komponente der Laufschaufel 16, die die Strömung des Arbeitsfluids auffängt und eine Rotation der Laufscheibe 41 herbeiführt. An der äußeren Spitze der Laufschaufel 16 kann, wie dargestellt, ein Spitzendeckband 37 angeordnet sein. Das Spitzendeckband 37 ist im Wesentlichen eine sich axial und in Umfangsrichtung erstreckende ebene Komponente, die oben auf das Schaufelblatt 25 aufgesetzt ist und durch dieses getragen wird. Wie gezeigt, kann entlang der Oberseite des Spitzendeckbands 37 eine oder können mehrere Dichtungsleisten 38 angeordnet sein. Allgemein ragen die Dichtungsleisten 38 von der äußeren Oberfläche des Spitzendeckbands 37 radial nach außen vor, und sie erstrecken sich in Umfangsrichtung zwischen gegenüberliegenden Enden des Spitzendeckbands 37 in die allgemeine Drehrichtung. Die Dichtungsleisten 38 sind ausgebildet, um eine Strömung von Arbeitsfluid durch den Spalt zwischen dem Spitzendeckband 37 und der inneren Fläche der umgebenden stationären Komponenten der Turbine 13 zu verhindern. Wie nachstehend detaillierter beschrieben, können die Spitzendeckbänder 37 mit Kontaktflächen 55 derart ausgebildet sein, dass die Deckbänder an benachbarten Laufschaufeln einander berühren oder miteinander Im Eingriff stehen, was gewöhnlich eine Schwingung in der Anordnung dämpft und die Lebensdauer der Laufschaufel 16 verlängert. (Es ist zu beachten, dass, obwohl eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung auf Turbinenlaufschaufeln 16 gerichtet ist, es verstanden wird, dass Aspekte der vorliegenden Erfindung auf Verdichterlaufschaufeln 14 anwendbar sein können und dass, wenn nicht anders angegeben, die vorliegende Erfindung derart verstanden werden soll, dass sie auf jeden Typ von Laufschaufeln 14, 16 anwendbar ist.) 4 FIG. 12 is a perspective view of an exemplary turbine blade. FIG 16 that a lace top tape 37 of conventional construction. The turbine blade 16 generally contains a foot 21 which can contain means by means of which the blade 16 to a running disk 41 is attached (as in 6 shown), such as an axial dovetail, for attachment to an associated dovetail slot in the periphery of the rotor disk 41 is set up. The foot 21 may include a shaft that extends between the dovetail and a platform 24 extends, with the platform 24 at the junction of the airfoil 25 with the foot 21 is arranged. The platform 24 defines a portion of the inner boundary of the flow path through the turbine 10 , The blade 25 is the active component of the blade 16 which collects the flow of the working fluid and a rotation of the running disk 41 causes. At the outer tip of the blade 16 can, as shown, a lace masking tape 37 be arranged. The lace cover tape 37 is essentially an axially and circumferentially extending planar component, which is on top of the airfoil 25 is attached and worn by this. As shown, along the top of the lace shroud 37 one or more sealing strips 38 be arranged. In general, the sealing strips protrude 38 from the outer surface of the lace cover tape 37 radially outward, and extend circumferentially between opposite ends of the tip shroud 37 in the general direction of rotation. The sealing strips 38 are configured to provide a flow of working fluid through the gap between the tip shroud 37 and the inner surface of the surrounding stationary components of the turbine 13 to prevent. As described in more detail below, the tip shrouds 37 with contact surfaces 55 be formed such that the shrouds on adjacent blades touch each other or engage each other, which usually dampens vibration in the assembly and the life of the blade 16 extended. (It should be noted that although a preferred embodiment of the present application is to turbine blades 16 It is understood that aspects of the present invention are directed to compressor blades 14 and that unless otherwise indicated, the present invention should be understood to apply to any type of blades 14 . 16 applicable.)

5 liefert eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Turbinenlaufschaufel 16, die einen Dämpferkragen 51 aufweist, welche mit einem gleichartig ist, der bei den Laufschaufeln 16 verwendet werden kann, die innere strukturelle Konfigurationen gemäß der vorliegenden Erfindung aufweisen, wie nachstehend detailliert beschrieben. Wie auf dem Fachgebiet bekannt, kann ein Dämpfer oder ein Dämpferkragen 51, wie z.B. einer, der gezeigt ist, verwendet werden, um benachbarte Laufschaufeln 16 miteinander zu verbinden. Das Verbinden von benachbarten Laufschaufeln 16 kann über eine Kragen-Kragen-Verbindungsstelle 54 (die in 7 gezeigt ist) erfolgen, an der eine Druckseitenkontaktfläche 55 und eine Saugseitenkontaktfläche 56 einander berühren. Dieses Verbinden von Laufschaufeln 16 auf diese Weise neigt dazu, die Eigenfrequenz der Anordnung zu erhöhen und Betriebsschwingungen zu dämpfen, was bedeutet, dass die Laufschaufeln 16 im Betrieb geringerer mechanischer Belastung ausgesetzt sind und sich langsamer verschlechtern. Die Kragen 51 fügen jedoch der Anordnung Gewicht hinzu, was dazu neigt, einige dieser Vorteile zunichte zu machen, insbesondere dann, wenn der Kragen an der äußeren Spitze 41 der Laufschaufel 16 angeordnet ist. Wie vorstehend beschrieben, besteht eine Möglichkeit, den Einfluss des zusätzlichen Gewichts des Kragens zu mindern, darin, den Kragen an dem Schaufelblatt 25 niedriger anzuordnen, wie in 5 gezeigt. An diesem niedrigeren (oder mehr innen angeordneten) Radius, verursacht die Masse des Dämpferkragens 51 eine Reduktion der auf die Laufschaufel ausgeübten Last. Ein Dämpferkragen hinterlässt jedoch Abschnitte des Schaufelblatts, die uneingeschränkt sind, d.h. den Abschnitt des Schaufelblatts 25, der sich von dem Dämpferkragen 51 aus nach außen erstreckt, und dieser freitragende Abschnitt des Schaufelblatts 25 hat im Betrieb eine niedrigere Eigenfrequenz und erhöhte Schwingungsantwort zur Folge, was, wie ausgeführt, eine Beschädigung an den Laufschaufeln und der Turbine vergrößern kann. 5 provides a perspective view of an exemplary turbine blade 16 that have a damper collar 51 which is similar to one of the blades 16 may be used which have internal structural configurations according to the present invention, as described in detail below. As known in the art, a damper or damper collar may be used 51 , such as one shown, may be used to adjacent blades 16 to connect with each other. Connecting adjacent blades 16 Can have a collar-collar joint 54 (in the 7 is shown), at which a pressure side contact surface 55 and a suction side contact surface 56 touching each other. This joining of blades 16 in this way tends to increase the natural frequency of the assembly and to dampen operating oscillations, which means that the blades 16 are exposed to less mechanical stress during operation and worsen more slowly. The collars 51 However, they add weight to the assembly, tending to nullify some of these benefits, especially when the collar is at the outer tip 41 the blade 16 is arranged. As described above, one way to reduce the influence of the added weight of the collar is to place the collar on the airfoil 25 lower, as in 5 shown. At this lower (or more inside) radius, the mass of the damper collar causes 51 a reduction in the load applied to the blade. However, a damper collar leaves portions of the airfoil that are unrestrained, ie, the portion of the airfoil 25 that is from the damper collar 51 outwardly extending, and this cantilevered portion of the airfoil 25 has a lower natural frequency and increased vibration response during operation, which, as stated, can increase damage to the blades and the turbine.

6 ist eine perspektivische Ansicht von Laufschaufeln 16 mit Dämpferkragen 51, wie sie in einem installierten Zustand angeordnet sein könnten. 7 liefert eine Draufsicht derselben installierten Anordnung. Wie gezeigt, sind die Dämpferkragen 51 eingerichtet, um mit den Kragen 51 der Laufschaufeln 16, die sich benachbart zu ihnen befinden, verbunden zu sein oder in Eingriff zu kommen. Diese Verbindung oder dieser Eingriff kann, wie gezeigt, an den Kragen-Kragen-Verbindungsstellen 54 zwischen der Druckseitenkontaktfläche 55 und der Saugseitenkontaktfläche 56 stattfinden. 6 is a perspective view of blades 16 with damper collar 51 as they are in an installed state could be arranged. 7 provides a top view of the same installed assembly. As shown, the damper collars 51 set up with the collar 51 the blades 16 that are adjacent to them to be connected or engaged. This connection or engagement may, as shown, be at the collar-collar joints 54 between the pressure side contact surface 55 and the suction side contact surface 56 occur.

8 ist eine Seitenansicht einer beispielhaften Laufschaufel 16, die ein Spitzendeckband 37 einer herkömmlichen Konstruktion aufweist. Es wird erkannt, dass die Masse, die das Spitzendeckband dem äußeren Abschnitt des Schaufelblatts hinzufügt, die im Betrieb auf eine rotierende Schaufel wirkenden mechanischen Kräfte deutlich erhöht. Um diesen zusätzlichen Lasten standzuhalten, sind herkömmliche Laufschaufeln mit Schaufelblattstrukturen gestaltet, die durch Erhöhung der Breite der Schaufelblattbasis (d.h. der Entfernung, die mit dem Bezugszeichen 61 angezeigt ist) verstärkt sind. Mit der Zeit führt die erhöhte Zugkraft, die sich infolge des Gewichts des Spitzendeckbands ergibt, jedoch zu Schaufelblattkriechen, was eine allgemeine Streckung entlang ihrer Länge (d.h. der Entfernung, die mit dem Bezugszeichen 63 angezeigt ist) ist. Diese erhöhte Länge muss im Laufe der Lebensdauer der Laufschaufel berücksichtigt werden, wenn die Abstände zwischen den äußeren Spitzen der Laufschaufel und der diese umgebenden stationären Struktur (d.h. der Spalt, der mit dem Bezugszeichen 64 angezeigt ist) entworfen werden. Es wird erkannt, dass dies notwendigerweise größere Spaltabstände zur Folge hat, was, da größere Abstände erhöhte Leckageniveaus zur Folge haben, die Effizienz der Turbine negativ beeinflusst. 8th is a side view of an exemplary blade 16 that a lace top tape 37 a conventional construction. It will be appreciated that the mass that the tip shroud adds to the outer portion of the airfoil significantly increases the mechanical forces acting on a rotating airfoil during operation. To withstand these additional loads, conventional blades having airfoil structures are formed by increasing the width of the airfoil base (ie, the distance indicated by the reference numeral 61 is displayed) are reinforced. Over time, however, the increased tensile force resulting from the weight of the tip shroud creeps to airfoil, causing a general elongation along its length (ie, the distance indicated by the reference numeral 63 is displayed) is. This increased length must be taken into account over the life of the blade as the distances between the outer tips of the blade and the surrounding stationary structure (ie, the gap indicated by the reference numeral 64 displayed). It is recognized that this necessarily results in larger gap distances, which, as larger distances result in increased leakage levels, adversely affects turbine efficiency.

9 bis 13 veranschaulichen verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung. Wie in 9 dargestellt, beschreibt die vorliegende Erfindung ein Schaufelblatt 25, das Zweifach-Dämpferkragen aufweist: einen äußeren Dämpferkragen 52 und einem inneren Dämpferkragen 53. Diese Anordnung weist vielfache Vorteile auf, einschließlich einer reduzierten Spitzenmasse, da ein Teil dieser Masse enger an die Drehachse verlagert ist, was die mechanische Belastung auf das Schaufelblatt reduziert. Diese Lastreduktion ermöglicht eine Reduktion der Breite des Schaufelblatts, wie in 9 angezeigt. Die Reduktion der Belastung ermöglicht außerdem engere ursprüngliche Spaltabstände zwischen der Laufschaufel und einer stationären Struktur, da das Schaufelblatt im Betrieb eine geringere Verlängerung erfahren wird. Die reduzierte mechanische Zugkraft auf die Laufschaufel kann auch längere Schaufellebensdauer sowie kleinere Schwalbenschwanzbreiten ermöglichen, was Kosten weiter reduzieren kann, da die Gesamtgröße der Laufschaufel reduziert wird. Zusätzlich führt die vorliegende Erfindung zu engeren Abständen und verbesserter aerodynamischer Leistung verglichen mit herkömmlichen gezackten Spitzendeckbändern, was, wie nachstehend beschrieben, mit der Hinzufügung eines Winglets 70 weiter verbessert werden kann. 9 to 13 illustrate various aspects of the present invention. As in 9 As shown, the present invention describes an airfoil 25 Double Damper Collar: An outer damper collar 52 and an inner damper collar 53 , This arrangement has multiple advantages, including a reduced peak mass, because a portion of this mass is more closely displaced to the axis of rotation, which reduces mechanical stress on the airfoil. This load reduction allows a reduction in the width of the airfoil, as in 9 displayed. The reduction in stress also allows tighter initial gap spacing between the blade and a stationary structure as the airfoil will experience less elongation during operation. The reduced mechanical tensile force on the blade also allows longer blade life and smaller dovetail widths, which can further reduce costs by reducing the overall size of the blade. In addition, the present invention results in closer pitch and improved aerodynamic performance compared to conventional jagged tip shrouds, which, as described below, with the addition of a winglet 70 can be further improved.

Die Zweifach-Dämpferkragen der vorliegenden Erfindung können, wie erwähnt, einen inneren Dämpferkragen 53 und einen äußeren Dämpferkragen 52 enthalten, wobei der innere Dämpferkragen radial innen bezüglich des äußeren Dämpfers 52 angeordnet ist. Wie gezeigt, kann jeder der Dämpferkragen ein schmäleres axiales Profil aufweisen als andere herkömmliche Kragen, was in einer bevorzugten Ausführungsform weniger als die Hälfte der axialen Breite des Schaufelblatts an der radialen Höhe des Dämpferkragens beträgt.The dual damper collars of the present invention may, as mentioned, have an inner damper collar 53 and an outer damper collar 52 included, wherein the inner damper collar radially inward with respect to the outer damper 52 is arranged. As shown, each of the damper collars may have a narrower axial profile than other conventional collars, which in a preferred embodiment is less than half the axial width of the airfoil at the radial height of the damper collar.

Der innere Dämpferkragen 53 kann als ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Vorsprung eingerichtet sein, der von einer oder von beiden von der Druckseitenwand 26 und der Saugseitenwand 27 des Schaufelblatts 25 vorragt. In ähnlicher Weise kann der äußere Dämpferkragen 52 als ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Vorsprung eingerichtet sein, der aus einer oder aus beiden von der Druckseitenwand 26 und der Saugseitenwand 27 des Schaufelblatts 25 vorragt. Wie vorstehend beschrieben, kann jeder der Dämpferkragen eingerichtet sein, um mit einem Dämpferkragen, der nach der Installation auf einer oder auf beiden benachbarten Laufschaufeln ausgebildet ist, im Eingriff zu stehen. Es wird erkannt, dass die zweifachen Kontaktpunkte, die die vorliegende Erfindung ermöglicht, verwendet werden können, um im Betrieb die Schwingungsantwort der Laufschaufel vorteilhaft zu begrenzen. Dementsprechend kann jeder von dem inneren Dämpferkragen 53 und dem äußeren Dämpferkragen 52 Druckseitenkontaktflächen 55 an entfernten Enden jedes Umfangsvorsprungs auf der Druckseite des Schaufelblatts 25 enthalten. In ähnlicher Weise kann jeder von dem inneren Dämpferkragen 53 und dem äußeren Dämpferkragen 52 Saugseitenkontaktflächen 56 an entfernten Enden jedes Umfangvorsprungs auf der Saugseite des Schaufelblatts 25 enthalten. Es wird erkannt werden, dass bei dieser gegebenen Konfiguration die beiden Druckseitenkontaktflächen 55 eines bestimmten Schaufelblatts 25 mit den zwei Saugseitenkontaktflächen 56 des benachbarten Schaufelblatts 25 im Eingriff stehen können, das an einer Seiten von diesem angeordnet ist, und die zwei Saugseitenkontaktflächen 56 mit den zwei Druckseitenkontaktflächen 55 des benachbarten Schaufelblatts 25 im Eingriff stehen können, das auf der anderen Seiten von diesem angeordnet ist.The inner damper collar 53 may be configured as a circumferentially extending projection of one or both of the pressure sidewall 26 and the suction side wall 27 of the airfoil 25 projects. Similarly, the outer damper collar 52 be configured as a circumferentially extending projection formed from one or both of the pressure sidewall 26 and the suction side wall 27 of the airfoil 25 projects. As described above, each of the damper collars may be configured to engage a damper collar formed on one or both adjacent blades after installation. It will be appreciated that the dual contact points enabled by the present invention can be used to advantageously limit the vibration response of the blade during operation. Accordingly, each of the inner damper collar can 53 and the outer damper collar 52 Pressure side contact surfaces 55 at distal ends of each circumferential projection on the pressure side of the airfoil 25 contain. Similarly, everyone can collar from the inner damper 53 and the outer damper collar 52 Saugseitenkontaktflächen 56 at distal ends of each circumferential projection on the suction side of the airfoil 25 contain. It will be appreciated that in this given configuration, the two pressure side contact surfaces 55 a specific blade 25 with the two suction side contact surfaces 56 of the adjacent airfoil 25 can be engaged, which is arranged on one side thereof, and the two suction side contact surfaces 56 with the two pressure side contact surfaces 55 of the adjacent airfoil 25 can be engaged, which is arranged on the other side of this.

Wie in 9 angezeigt, kann der äußere Dämpferkragen 52 in der Nähe der äußeren Spitze 41 des Schaufelblatts 25 angeordnet werden, während der innere Dämpferkragen 53 in der Nähe des radialen Mittenbereichs des Schaufelblatts 25 angeordnet sein kann. In einer alternativen Ausführungsform ist der äußere Dämpferkragen 52 knapp innen von der äußeren Spitze 41 des Schaufelblatts 25 angeordnet, und der innere Dämpferkragen 53 ist ungefähr in der radialen Mitte des Schaufelblatts 25 angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform ist die radiale Positionierung des inneren und des äußeren Dämpferkragens 52 bzw. 53 innerhalb eines Bereichs radialer Höhen definiert, die bezüglich des Schaufelblatts 25 definiert sind. In solch einer Ausführungsform kann der innere Dämpferkragen 53 innerhalb eines Bereichs radialer Höhen angeordnet sein, der zwischen einer inneren Begrenzung bei 25% einer radialen Höhe des Schaufelblatts 25 und einer äußeren Begrenzung bei 75% der radialen Höhe des Schaufelblatts 25 definiert ist, und der äußere Dämpferkragen 52 kann außerhalb einer inneren Begrenzung bei 60% der radialen Höhe des Schaufelblatts 25 angeordnet sein. In einer alternativen Ausführungsform kann der innere Dämpferkragen 53 innerhalb eines Bereichs radialer Höhen angeordnet sein, der zwischen einer inneren Begrenzung bei 40% einer radialen Höhe des Schaufelblatts 25 und einer äußeren Begrenzung bei 60% der radialen Höhe des Schaufelblatts 25 definiert ist, und der äußere Dämpferkragen 52 kann innerhalb eines Bereichs radialer Höhen angeordnet sein, der zwischen einer inneren Begrenzung bei 75% der radialen Höhe des Schaufelblatts 25 und einer äußeren Begrenzung bei 95% der radialen Höhe des Schaufelblatts 25 definiert ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der innere Dämpferkragen 53 innerhalb eines Bereichs radialer Höhen angeordnet sein, der zwischen einer inneren Begrenzung bei 40% einer radialen Höhe des Schaufelblatts 25 und einer äußeren Begrenzung bei 60% der radialen Höhe des Schaufelblatts 25 definiert ist, und der äußere Dämpferkragen 52 kann außerhalb einer inneren Begrenzung bei 90% der radialen Höhe des Schaufelblatts 25 angeordnet sein.As in 9 displayed, the outer damper collar 52 near the outer tip 41 of the airfoil 25 be arranged while the inner damper collar 53 in the vicinity of the radial center region of the airfoil 25 can be arranged. In an alternative embodiment, the outer damper collar 52 just inside of the outer top 41 of the airfoil 25 arranged, and the inner damper collar 53 is approximately in the radial center of the airfoil 25 arranged. In another embodiment, the radial positioning of the inner and outer damper collar 52 respectively. 53 within a range of radial heights defined with respect to the airfoil 25 are defined. In such an embodiment, the inner damper collar may 53 be disposed within a range of radial heights that is between an inner boundary at 25% of a radial height of the airfoil 25 and an outer boundary at 75% of the radial height of the airfoil 25 is defined, and the outer damper collar 52 may be outside an inner boundary at 60% of the radial height of the airfoil 25 be arranged. In an alternative embodiment, the inner damper collar 53 may be located within a range of radial heights that is between an inner boundary at 40% of a radial height of the airfoil 25 and an outer boundary at 60% of the radial height of the airfoil 25 is defined, and the outer damper collar 52 may be disposed within a range of radial heights that is between an inner boundary at 75% of the radial height of the airfoil 25 and an outer boundary at 95% of the radial height of the airfoil 25 is defined. In a further preferred embodiment, the inner damper collar 53 may be located within a range of radial heights that is between an inner boundary at 40% of a radial height of the airfoil 25 and an outer boundary at 60% of the radial height of the airfoil 25 is defined, and the outer damper collar 52 may be outside an inner boundary at 90% of the radial height of the airfoil 25 be arranged.

Gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die äußere Spitze 41 des Schaufelblatts 25 ein Winglet 70 aufweisen, wie in den 10 bis 13 veranschaulicht. Wie hierin verwendet, enthält ein Winglet 70 eine Aufweitung der äußeren Spitze 41 des Schaufelblatts 25. Wie in 11 und 12 angezeigt, erfolgt die Aufweitung innerhalb eines schmalen radialen Abschnitts, der an einer Seite direkt an die äußere Spitze 41 angrenzt. Es wird erkannt, dass das Winglet 70 derart beschrieben werden kann, dass es eine innere Kante 71 und eine äußere Kante 72 enthält. Bei einer derartigen Beschreibung kann die äußere Aufweitung des Winglets 70 derart ausgerichtet sein, dass die Querschnittfläche an der inneren Kante 71 des Winglets 70 kleiner als diejenige an der äußeren Kante 72 des Winglets 70 ist. Wie angezeigt, kann die innere Kante 71 des Winglets 70 um einen festen Abstand von der äußeren Kante 72 versetzt werden, die, wie ausgeführt, die äußere Spitze 41 des Schaufelblatts 25 sein kann.According to further embodiments of the present invention, the outer tip 41 of the airfoil 25 a winglet 70 have, as in the 10 to 13 illustrated. As used herein, a winglet includes 70 a widening of the outer tip 41 of the airfoil 25 , As in 11 and 12 indicated, the expansion takes place within a narrow radial section, which on one side directly to the outer tip 41 borders. It is recognized that the winglet 70 can be described as having an inner edge 71 and an outer edge 72 contains. In such a description, the outer expansion of the winglet 70 be oriented such that the cross-sectional area at the inner edge 71 of the winglet 70 smaller than the one on the outer edge 72 of the winglet 70 is. As indicated, the inner edge 71 of the winglet 70 at a fixed distance from the outer edge 72 which, as stated, the outer tip 41 of the airfoil 25 can be.

Wie in 11 gezeigt, kann der äußere Dämpferkragen 52 von dem Winglet 70 radial beabstandet sein. In diesem Fall ist der äußere Dämpferkragen 52 nicht mit dem Winglet 70 verbunden, und jeder ist durch einen radialen Spalt getrennt. In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform kann der äußere Dämpferkragen 52, wie in den 12 und 13 veranschaulicht, in dem Winglet 70 enthalten sein, d.h. der äußere Dämpferkragen 52 kann sich von dem Winglet 70 aus erstrecken und mit dem Winglet 70 an seiner Basis verbunden sein. Wie ebenfalls gezeigt, enthalten bevorzugte Ausführungsformen des Winglets 70 die äußere Kante, die eine scharfe Kante aufweist, die sich um den Umfang des Schaufelblatts 25 herum erstreckt. Wie am deutlichsten in den 12 und 13 angezeigt, enthält die äußere Aufweitung des Winglets 70 ferner vorzugsweise ein konkaves Oberflächenprofil 73. Andere Profile, wie z.B. ein lineares, sind ebenfalls möglich.As in 11 shown, the outer damper collar 52 from the winglet 70 be radially spaced. In this case, the outer damper collar 52 not with the winglet 70 connected, and each is separated by a radial gap. In an alternative preferred embodiment, the outer damper collar 52 as in the 12 and 13 Illustrates in the winglet 70 be included, ie the outer damper collar 52 can be different from the winglet 70 extend out and with the winglet 70 be connected to its base. As also shown, preferred embodiments of the winglet include 70 the outer edge, which has a sharp edge that extends around the circumference of the airfoil 25 extends around. As most evident in the 12 and 13 displayed, contains the outer widening of the winglet 70 furthermore preferably a concave surface profile 73 , Other profiles, such as a linear, are also possible.

Es wird erkannt werden, dass gemäß einigen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen die vorliegende Erfindung eine Art und Weise schafft, mit der eine Schwingungsantwort von Turbinenlaufschaufeln reduziert werden kann, um schädigende mechanische Schwingungslasten zu begrenzen und gleichzeitig eine verbesserte aerodynamische/Leckage verhindernde Leistung zu ermöglichen. D.h., es wird verstanden, dass gemäß der vorliegenden Erfindung Eigenfrequenzen der Laufschaufelstruktur erhöht und schädigende Schwingungsantworten vermieden werden können, wodurch längere Turbinenschaufeln ermöglicht werden, die wiederum verwendet werden können, um größere Verbrennungsturbinen zu ermöglichen, die höhere Ausgangsleistung und Effizienz aufweisen. Außerdem kann die reduzierte Spitzenmasse, die durch die vorliegende Erfindung ermöglicht wird, und die reduzierte resultierende mechanische Zugkraft einen engeren Abstand zwischen der Laufschaufel und der umgebenden stationären Struktur ermöglichen.It will be appreciated that, in accordance with some embodiments described above, the present invention provides a manner in which vibration response of turbine blades may be reduced to limit damaging mechanical vibration loads while providing improved aerodynamic / leakage-preventive performance. That is, it is understood that, in accordance with the present invention, natural frequencies of the blade structure can be increased and harmful vibration responses avoided, thereby enabling longer turbine blades, which in turn can be used to enable larger combustion turbines having higher output power and efficiency. In addition, the reduced peak mass enabled by the present invention and the reduced resultant mechanical tensile force may allow for a closer clearance between the blade and the surrounding stationary structure.

Obwohl die Erfindung in Verbindung mit dem beschrieben wurde, was derzeit als die praktikabelste und bevorzugteste Ausführungsform betrachtet wird, dürfte es sich verstehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarte Ausführungsform beschränkt ist, sondern dass sie im Gegenteil verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen mit abdecken soll, die in dem Erfindungsgedanken und Schutzumfang der beigefügten Ansprüche enthalten sind.Although the invention has been described in conjunction with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it should be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiment but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements which are included within the spirit and scope of the appended claims.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

10 10: Verbrennungsturbinecombustion turbine
11 11: Kompressorcompressor
12 12: Brennkammercombustion chamber
13 13: Turbineturbine
14 14: VerdichterlaufschaufelCompressor blade
15 15: Verdichterleitschaufelcompressor stator
16 16: TurbinenlaufschaufelTurbine blade
17 17: Turbinenleitschaufelturbine vane
21 21: Fußfoot
24 24: Plattformplatform
25 25: Schaufelblattairfoil
26 26: DruckseitenwandPressure sidewall
27 27: Saugseitenwandsuction sidewall
28 28: Vorderkanteleading edge
29 29: Hinterkantetrailing edge
37 37: SpitzendeckbandTip shroud
38 38: Dichtungsleisteweatherstrip
4141: äußere Spitze (des Schaufelblatts)outer tip (of the airfoil)
43 43: Laufscheibesheave
51 51: Dämpferdamper
52 52: äußerer Dämpferouter damper
53 53: innerer Dämpferinner damper
54 54: Kragen-Kragen-VerbindungsstelleCollar Collar junction
55 55: DruckseitenkontaktflächePressure side contact surface
56 56: SaugseitenkontaktflächeSaugseitenkontaktfläche
5858: stationärer Mantel stationary coat
6161: axiale Dicke der Basis (des Schaufelblatts)axial thickness of the base (the blade)
6262: axiale Dicke der äußeren Spitze (des Schaufelblatts)axial thickness of the outer tip (of the airfoil)
6363: radiale Höhe (des Schaufelblatts)radial height (of the blade)
6464: Abstand (zwischen dem Schaufelblatt und umgebender Struktur)Distance (between the blade and the surrounding structure)
7070: Winglet winglet
7171: innere Kante (des Winglets 70)inner edge (of the winglet 70 )
7272: äußere Kante (des Winlets 70)outer edge (of the winlets 70 )
7373: Oberflächenprofil (der äußeren Aufweitung)Surface profile (outer widening)

Claims

A blade for use in a turbine of a combustion turbine, the blade having an airfoil extending from a connection with a foot, the airfoil including a concave pressure sidewall and a convex suction sidewall extending axially between respective leading and trailing edges and radially extend between the foot and an outer tip, wherein the blade further comprises: Dual damper collars disposed on the airfoil; wherein each of the dual damper collars is configured to engage a corresponding dual damper collar on at least one adjacent blade after installation.

The blade of claim 1, wherein both of the dual damper collars have a position on or outside of a radial center region of the airfoil; and wherein each of the dual damper collars has an axial thickness that is less than half an axial thickness that the airfoil has at a radial height of each of the damper collars.

The blade of any one of the preceding claims, wherein the dual damper collars include an inner damper collar and an outer damper collar, the inner damper collar having an inner position with respect to the outer damper collar; wherein the inner damper collar has a protrusion extending circumferentially from at least one of the pressure sidewall and the suction sidewall of the airfoil; wherein the outer damper collar has a projection extending from at least one of the pressure sidewall and the suction sidewall of the airfoil; and wherein the blade comprises a turbine blade.

A blade according to any one of the preceding claims 3, wherein: the inner damper collar has a projection extending circumferentially from each of the pressure sidewall and the suction sidewall of the airfoil; and the outer damper collar has a projection extending circumferentially from each of the pressure sidewall and the suction sidewall of the airfoil.

A blade according to any one of the preceding claims, wherein: each of the inner damper collar and the outer damper collar has pressure side contact surfaces at distal ends of each of the circumferential projections extending from the pressure side wall of the airfoil; and each of the inner damper collar and the outer damper collar has suction side contact surfaces at distal ends of each of the circumferential projections extending from the suction side wall of the airfoil.

The blade according to claim 5, wherein the inner damper collar and the outer damper collar are configured such that the pressure side contact surfaces correspond to the suction side contact surfaces so as to form a joint therebetween when the blade has an installed position between adjacent rotor blades having the same construction as the rotor blade exhibit; and / or wherein the inner damper collar and the outer damper collar are configured such that the pressure side contact surfaces engage suction side contact surfaces of a first adjacent blade if: the first adjacent rotor blade has the same construction as the rotor blade; and the first adjacent blade and the blade have a predetermined installed position with respect to each other; wherein the inner damper collar and the outer damper collar are configured such that the suction side contact surfaces engage the pressure side contact surfaces of a second adjacent blade if: the second adjacent blade has the same construction as the rotor blade; and the second adjacent blade and the blade have a predetermined installed position with respect to each other.

The blade of claim 4, wherein the outer damper collar has a position near the outer tip of the airfoil and the inner damper collar has a position near the radial center region of the airfoil; and / or wherein the outer damper collar has a collar disposed just inside of the outer tip of the airfoil, and the inner damper collar has a collar disposed near a radial center of the airfoil; and / or wherein the inner damper collar has one disposed within a first region of radial heights defined on the airfoil, the first region having an inner boundary at 25% of a radial height of the airfoil and an outer boundary at 75% of the airfoil includes radial height of the airfoil; and wherein the outer damper collar has one disposed within a second region of radial heights defined on the airfoil, the second region including an inner boundary at 60% of the radial height of the airfoil.

The blade of claim 7, wherein the inner boundary of the first region has 40% of a radial height of the airfoil and the outer boundary of the first region has 60% of the radial height of the airfoil; and wherein the inner boundary of the second region is 75% of the radial height of the airfoil and an outer boundary of the second region is 95% of the radial height of the airfoil; and / or wherein the inner boundary of the first region has 40% of a radial height of the airfoil and the outer boundary of the first region has 60% of the radial height of the airfoil; and wherein the inner boundary of the second region is 90% of the radial height of the airfoil.

The blade of any one of the preceding claims, wherein an outer tip of the airfoil has a winglet, the outer damper collar being preferably radially spaced from the winglet, the winglet further preferably having an outer expansion disposed within a narrow radial portion of the airfoil, wherein the narrow radial portion has a side directly adjacent to the outer tip of the airfoil.

A gas turbine having a turbine having a series of circumferentially spaced blades, each of the blades including an airfoil extending from a foot connected to a rotor disk, the airfoil including a pressure sidewall and a suction sidewall extending therethrough axially between a leading edge and a trailing edge and extending radially between a platform forming an outer boundary of the root and an outer tip of the airfoil, the airfoil of each of the blades further comprising: Dual damper collar, an inner damper collar and an outer damper collar; wherein each of the damper collars has a position between the platform and the outer tip of the airfoil and a configuration connecting each of the blades to adjacent rotor blades disposed on each side; and wherein the outer damper collar has a collar disposed proximate the outer tip of the airfoil, and the inner damper collar has a collar disposed proximate a radial mid-region of the airfoil.