DE102018202725A1 - Arrangement of blades in a blade ring based on a primary crystal orientation - Google Patents

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Abstract

Offenbart ist ein Schaufelkranz (1) einer Strömungsmaschine, der eine Mehrzahl an Schaufeln (S1, S2,..., Si, Si+1, ... Sn-1, Sn) umfasst, die jeweils ganz oder teilweise aus einem monokristallinen Werkstoff bestehen. Die Mehrzahl weist zwei benachbarte Schaufeln (S1, Sn) auf, deren primäre Kristallorientierungen (α) eine betragsmäßige Differenz aufweisen, die größer ist als das 10-Fache einer betragsmäßigen Differenz der primären Kristallorientierungen zumindest eines anderen Paares benachbarter Schaufeln der Mehrzahl.
Offenbart ist ferner eine Strömungsmaschine mit einem Schaufelkranz.

Figure DE102018202725A1_0000
Disclosed is a blade ring (1) of a turbomachine, which comprises a plurality of blades (S 1 , S 2 , ..., S i , S i + 1 , ... S n-1 , S n ), each completely or partially made of a monocrystalline material. The plurality comprises two adjacent blades (S 1 , S n ) whose primary crystal orientations (α) have an absolute difference greater than 10 times an absolute difference in the primary crystal orientations of at least one other pair of adjacent blades of the plurality.
Also disclosed is a turbomachine with a blade ring.
Figure DE102018202725A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schaufelkranz für eine Strömungsmaschine und eine Strömungsmaschine mit einem derartigen Schaufelkranz.The present invention relates to a blade ring for a turbomachine and a turbomachine with such a blade ring.

Schaufelkränze mit Lauf- oder Leitschaufeln in Strömungsmaschinen wie Flugzeugtriebwerken und stationäre Gasturbinen sind starken thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt. Die in der Strömungsmaschine auftretenden Vibrationen können zudem Resonanzen auslösen, die das Material eines Schaufelkranzes belasten. So kann es zu Materialermüdung und schlimmstenfalls zu einem Materialbruch kommen.Blade rings with blades or vanes in turbomachinery such as aircraft engines and stationary gas turbines are exposed to strong thermal and mechanical loads. The vibrations occurring in the turbomachine can also trigger resonances that stress the material of a blade ring. This can lead to material fatigue and, in the worst case, to a material break.

In der EP 1 217 170 A2 ist offenbart, eine monokristalline Legierung als Material für die Schaufeln zu verwenden und mittels deren sekundärer Orientierung des monokristallinen Materials (die durch einen Winkel zwischen der [100]-Richtung des monokristallinen Werkstoffs und der axialen Richtung einer Turbine bestimmt ist) die Eigenschwingungen der Schaufeln geeignet zu beeinflussen. So sollen nachteilige Resonanzen vermieden werden.In the EP 1 217 170 A2 is disclosed to use a monocrystalline alloy as a material for the blades and by means of their secondary orientation of the monocrystalline material (which is determined by an angle between the [100] direction of the monocrystalline material and the axial direction of a turbine), the natural vibrations of the blades suitable to influence. Thus, adverse resonances should be avoided.

Aus der Druckschrift EP 1 571 297 A2 ist bekannt, eine Kristallrichtung des Schaufelmaterials zur Verminderung von aus hohen Umdrehungszahlen resultierender Materialermüdung radial auszurichten.From the publication EP 1 571 297 A2 It is known to radially align a crystal direction of the blade material to reduce material fatigue resulting from high rotational speeds.

In der EP 1 728 971 A1 ist ein Turbinen-Schaufelgitter mit einer Mehrzahl an Schaufeln aus einem monokristallinen Material offenbart. Benachbarte Schaufeln weisen dabei eine festgelegte Abweichung ihrer durchschnittlichen Kristallorientierung auf: In einer ersten Ausführungsvariante beträgt die Änderung 360°/n, in einer zweiten Ausführungsvariante sind die Schaufeln als Paare mit jeweils gleicher Kristallausrichtung zusammengefasst, wobei die Kristallorientierungen benachbarter Paare um 360°/(n/2) differieren; n bezeichnet dabei jeweils die Anzahl an Schaufeln.In the EP 1 728 971 A1 For example, a turbine blade grid having a plurality of blades of a monocrystalline material is disclosed. Adjacent blades have a fixed deviation of their average crystal orientation: In a first embodiment, the change is 360 ° / n, in a second embodiment, the blades are combined as pairs, each with the same crystal orientation, wherein the crystal orientations of adjacent pairs by 360 ° / (n / 2) differ; n designates in each case the number of blades.

Aus der DE 10 2013 226 015 A1 ist ein Schaufelgitter mit mindestens zwei Sektoren bekannt, die jeweils mindestens drei Schaufeln umfasst. Die Schaufeln weisen dabei einen monokristallinen Werkstoff und jeweils einen Kristallorientierungswert auf, der bei den Schaufeln eines ersten der Sektoren unterhalb und bei den Schaufeln eines zweiten der Sektoren oberhalb einer festgelegten Schranke liegt.From the DE 10 2013 226 015 A1 For example, a blade grid having at least two sectors each comprising at least three blades is known. In this case, the blades have a monocrystalline material and in each case a crystal orientation value which lies above a fixed barrier in the blades of a first of the sectors below and in the blades of a second one of the sectors.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine Technik bereitzustellen, mit der nachteilige Resonanzen in einer Strömungsmaschine bzw. eine Materialermüdung vermindert werden können.The present invention has for its object to provide a technique with which adverse resonances in a fluid machine or material fatigue can be reduced.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Schaufelkranz gemäß Anspruch 1 und eine Strömungsmaschine gemäß Anspruch 7. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart.The object is achieved by a blade ring according to claim 1 and a turbomachine according to claim 7. Advantageous embodiments are disclosed in the subclaims, the description and the figures.

Ein erfindungsgemäßer Schaufelkranz ist für den Einbau in einer Strömungsmaschine vorgesehen oder bereits in eine Strömungsmaschine eingebaut. Er weist eine Mehrzahl an Schaufeln auf, die jeweils ganz oder teilweise aus einem monokristallinen Werkstoff (z.B. einer Superlegierung) bestehen. Die Mehrzahl umfasst zwei benachbarte Schaufeln, deren betragsmäßige Differenz ihrer jeweiligen primären Kristallorientierungen größer ist als das 10-Fache einer betragsmäßigen Differenz der zugehörigen primären Kristallorientierungen zumindest eines anderen Paares benachbarter Schaufeln der Mehrzahl.An inventive blade ring is intended for installation in a turbomachine or already installed in a turbomachine. It has a plurality of blades, each entirely or partially made of a monocrystalline material (e.g., a superalloy). The plurality comprises two adjacent blades whose magnitude difference in their respective primary crystal orientations is greater than ten times an absolute difference of the associated primary crystal orientations of at least one other pair of adjacent blades of the plurality.

Insbesondere ist die betragsmäßige Differenz der primären Kristallorientierungen der zwei genannten benachbarten Schaufeln also von Null verschieden und weisen die besagten zwei benachbarten Schaufeln unter allen Schaufeln der Mehrzahl als einzige eine größte auftretende betragsmäßige Differenz der primären Kristallorientierungen auf.In particular, therefore, the difference in magnitude of the primary crystal orientations of the two adjacent blades is different from zero, and the two adjacent blades among all the blades of the plurality are the only ones having the largest occurring absolute difference of the primary crystal orientations.

Die „primäre Kristallorientierung“ ist durch einen Winkel zwischen einer [001]-Richtung des monokristallinen Werkstoffs (bzw. dessen Elementarzellen) zur radialen Richtung des Schaufelkranzes (bzw. zur Stapelachse der Schaufel) gegeben; die Angabe „[001]“ ist dabei die übliche Millersche Indexbezeichnung. Die Termini „radial“, „axial“ und „Umfangsrichtung“, beziehen sich in dieser Schrift stets auf eine (abstrakte) zentrale geometrische Achse, den der Schaufelkranz umläuft; im in der Strömungsmaschine eingebauten Zustand des Schaufelkranzes stimmt diese Achse mit einer vorgesehenen Rotationsachse der Strömungsmaschine überein. The "primary crystal orientation" is given by an angle between a [001] direction of the monocrystalline material (or its unit cells) to the radial direction of the blade ring (or to the stacking axis of the blade); the indication "[001]" is the usual Miller's index designation. The terms "radial", "axial" and "circumferential direction", in this document always refer to an (abstract) central geometric axis, which rotates around the blade ring; when installed in the turbomachine state of the blade ring this axis coincides with a designated axis of rotation of the turbomachine.

Zwischen den genannten zwei benachbarten Schaufeln mit größter betragsmäßiger Differenz der primären Kristallorientierungen besteht somit erfindungsgemäß eine besonders große Verstimmung, im Vergleich zu der die Differenzen der primären Kristallorientierungen der anderen jeweils benachbarten Schaufeln relativ klein sind. Es hat sich gezeigt, dass eine derartige große lokale Verstimmung zwischen zwei benachbarten Schaufeln bei zugleich relativ kleinen Unterschieden zwischen allen übrigen Schaufeln besonders vorteilhaft ist, indem sie eine besonders günstige Auswirkung auf die Reduktion von Resonanzen und Materialermüdung in der Strömungsmaschine hat.Thus, according to the invention, there is a particularly great detuning between the two adjacent blades with the greatest difference in the absolute value of the primary crystal orientations, in comparison to which the differences between the primary crystal orientations of the other respective adjacent blades are relatively small. It has been found that such a large local detuning between two adjacent blades, with at the same time relatively small differences between all the remaining blades, is particularly advantageous in that it has a particularly favorable effect on the reduction of resonances and material fatigue in the turbomachine.

Vorzugsweise entspricht diese größte unter der Mehrzahl an Schaufeln auftretende betragsmäßige Differenz der primären Kristallorientierungen der zwei genannten benachbarten Schaufeln mindestens dem 0,5-fachen, bevorzugter mindestens dem 0,8-fachen oder genau der Differenz zwischen der größten und der kleinsten primären Kristallorientierung von allen primären Kristallorientierungen aller Schaufeln des Schaufelkranzes.Preferably, this largest difference of the primary crystal orientations of the two adjacent blades, which occurs among the plurality of blades, corresponds at least to the largest 0.5 times, more preferably at least 0.8 times or exactly the difference between the largest and smallest primary crystal orientation of all the primary crystal orientations of all the blades of the blade ring.

Eine zweitgrößte unter benachbarten Schaufeln der Mehrzahl auftretende Differenz zugehöriger primärer Kristallorientierungen entspricht vorzugsweise höchstens dem 0,8-fachen, höchstens dem 0,5-fachen oder sogar höchstens dem 0,3-fachen der Differenz zwischen der größten und der kleinsten primären Kristallorientierung von allen primären Kristallorientierungen aller Schaufeln des Schaufelkranzes.A second largest difference in associated primary crystal orientations occurring among adjacent vanes of the plurality is preferably at most 0.8 times, at most 0.5 times, or even at most 0.3 times the difference between the largest and the smallest primary crystal orientation of all primary crystal orientations of all blades of the blade ring.

In einigen Ausführungsformen liegt die Differenz zwischen der größten und der kleinsten primären Kristallorientierung von allen primären Kristallorientierungen aller Schaufeln des Schaufelkranzes im Bereich zwischen 0° und 30° oder auch zwischen 4° und 16°.In some embodiments, the difference between the largest and the smallest primary crystal orientation of all primary crystal orientations of all blades of the blade ring is in the range between 0 ° and 30 ° or even between 4 ° and 16 °.

Der Schaufelkranz kann ein Lauf- oder ein Leitschaufelkranz sein. Er kann zusammengesetzt ausgebildet sein oder monolithisch als Blisk.The blade ring may be a walking or a vane ring. It may be composed or monolithic as a blisk.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist eine der besagten zwei benachbarten, die größte betragsmäßige Differenz der primären Kristallorientierungen aufweisenden Schaufeln eine erste Schaufel, und die andere der zwei benachbarten Schaufeln ist in Bezug auf eine Umfangsrichtung die letzte Schaufel der Mehrzahl, also zur ersten Schaufel entgegen der Umfangsrichtung benachbart. Der Umfangsrichtung folgend liegen also zwischen der ersten und der letzten eine zweite, dritte, usw. und eine vorletzte Schaufel. Dabei weisen die Schaufeln in Bezug auf die Umfangsrichtung von der ersten bis zur letzten Schaufel eine monoton wachsende oder sogar streng monoton wachsende primäre Kristallorientierung auf. Der Umfangsrichtung folgend sind die Schaufeln der Mehrzahl also bei dieser Ausführungsform so angeordnet, dass von der ersten bis zu einer vorletzten Schaufel der Mehrzahl jede Schaufel eine primäre Kristallorientierung aufweist, die höchstens so groß ist wie bzw. die kleiner ist als eine primäre Kristallorientierung der benachbarten nachfolgenden Schaufel.According to an advantageous embodiment of the present invention, one of said two adjacent vanes having the largest absolute difference of the primary crystal orientations is a first vane, and the other of the two adjacent vanes is the last vane of the plurality, ie the first vane with respect to a circumferential direction adjacent to the circumferential direction. Following the circumferential direction, therefore, there are between the first and the last a second, third, etc. and a penultimate blade. In this case, the blades have a monotonically growing or even monotonically growing primary crystal orientation with respect to the circumferential direction from the first to the last blade. Thus, in the circumferential direction, in this embodiment, the blades of the plurality are arranged such that from the first to a penultimate blade of the plurality, each blade has a primary crystal orientation that is at most equal to or smaller than a primary crystal orientation of the adjacent ones following scoop.

Die größte auftretende betragsmäßige Differenz der zugehörigen primären Kristallorientierungen, nämlich diejenige zwischen der letzten und der ersten Schaufel, ergibt sich in diesem Fall somit aus der Summe aller übrigen betragsmäßigen Differenzen.The largest occurring absolute difference of the associated primary crystal orientations, namely that between the last and the first blade, in this case thus results from the sum of all other differences in absolute value.

Es versteht sich, dass die Umfangsrichtung - einem positiven oder negativen Vorzeichen entsprechend - einer (festen) von zwei möglichen, einander entgegengesetzten Umfangsrichtungen um die zentrale geometrische Achse entspricht.It is understood that the circumferential direction - corresponding to a positive or negative sign - one (fixed) of two possible, opposite circumferential directions around the central geometric axis.

Vorzugsweise umfassen alle Schaufeln des Schaufelkranzes denselben monokristallinen Werkstoff; alternativ kann der Schaufelkranz aber auch mindestens zwei Schaufeln umfassen, die voneinander verschiedene monokristalline Werkstoffe enthalten.Preferably, all blades of the blade ring comprise the same monocrystalline material; Alternatively, however, the blade ring may also comprise at least two blades containing mutually different monocrystalline materials.

Die Mehrzahl an Schaufeln des Schaufelkranzes kann beispielsweise mindestens 30, mindestens 40, mindestens 60, mindestens 75 oder mindestens 80 Schaufeln umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann die Mehrzahl an Schaufeln des Schaufelkranzes alle Schaufeln des Schaufelkranzes umfassen bzw. der Anzahl aller Schaufeln des Schaufelkranzes entsprechen.The plurality of blades of the blade ring may include, for example, at least 30, at least 40, at least 60, at least 75, or at least 80 blades. Additionally or alternatively, the plurality of blades of the blade ring may comprise all blades of the blade ring or correspond to the number of all blades of the blade ring.

Eine erfindungsgemäße Strömungsmaschine umfasst einen erfindungsgemäßen Schaufelkranz gemäß einer der in dieser Schrift offenbarten Ausführungsformen.A turbomachine according to the invention comprises a blade ring according to the invention according to one of the embodiments disclosed in this document.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand zweier Zeichnungen näher erläutert. Es versteht sich, dass einzelne Elemente und Komponenten auch anders kombiniert werden können als dargestellt.In the following preferred embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to two drawings. It is understood that individual elements and components can be combined differently than shown.

Es zeigen schematisch:

  • 1: einen exemplarischen Schaufelkranz gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • 2: eine Illustration einer exemplarischen Kristallorientierung bezogen auf die zentrale Achse eines Schaufelkranzes.
They show schematically:
  • 1 FIG. 2 shows an exemplary blade ring according to an embodiment of the present invention; FIG. and
  • 2 : An illustration of an exemplary crystal orientation with respect to the central axis of a blade ring.

In 1 ist ein exemplarischer Schaufelkranz 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Er umfasst eine Mehrzahl an Schaufeln S1 , S2 ,..., Si , Si+1 , ... Sn-1 , Sn ; dabei ist n die Anzahl an Schaufeln der Mehrzahl, im gezeigten Ausführungsbeispiel ist n=75. Der Schaufelkranz 1, der ein Lauf- oder ein Leitschaufelkranz sein kann, kann beispielsweise monolithisch als Blisk ausgebildet sein.In 1 is an exemplary shovel wreath 1 according to an embodiment of the present invention. It includes a plurality of blades S 1 . S 2 , ..., S i . S i + 1 , ... S n-1 . S n ; where n is the number of blades of the plurality, in the illustrated embodiment, n = 75. The scoop wreath 1 , which may be a runner or a vane ring, for example, may be formed monolithically as a blisk.

Die Schaufeln S1 , S2 ,..., Si , Si+1 , ... Sn-1 , Sn des Schaufelkranzes 1 bestehen ganz oder teilweise aus einem monokristallinen Werkstoff (in der Figur nicht sichtbar), der insbesondere eine Superlegierung sein kann und durch den eine primäre Kristallorientierung der jeweiligen Schaufeln bestimmt ist.The shovels S 1 . S 2 , ..., S i . S i + 1 , ... S n-1 . S n of the scoop wreath 1 consist entirely or partially of a monocrystalline material (not visible in the figure), which may be in particular a superalloy and by which a primary crystal orientation of the respective blades is determined.

Erfindungsgemäß umfasst die Mehrzahl zwei benachbarte Schaufeln, deren jeweilige primäre Kristallorientierungen unter allen benachbarten Schaufeln der Mehrzahl die größte betragsmäßige Differenz aufweisen; als diese beiden Schaufeln werden hier die in der 1 mit S1 und Sn bezeichneten Schaufeln angesehen. Die Schaufel Sn ist der Schaufel S1 entgegen einer Umfangsrichtung U benachbart. Der Umfangsrichtung U folgend sind zwischen den Schaufeln S1 und Sn weitere Schaufeln angeordnet, die hier nacheinander als S2 , ..., Sn-1 bezeichnet werden. Erfindungsgemäß ist die betragsmäßige Differenz der primären Kristallorientierungen der Schaufeln S1 und Sn mehr als 10-mal so groß ist wie eine betragsmäßige Differenz der primären Kristallorientierungen zumindest eines anderen Paares benachbarter Schaufeln der Mehrzahl.According to the invention, the plurality comprises two adjacent blades whose respective primary crystal orientations of all the adjacent blades of the plurality are the largest in magnitude Have difference; as these two shovels will be here in the 1 With S 1 and S n considered designated blades. The shovel S n is the shovel S 1 against a circumferential direction U adjacent. The circumferential direction U following are between the blades S 1 and S n arranged more shovels here in succession than S 2 , ..., S n-1 be designated. According to the invention, the difference in magnitude is the primary crystal orientations of the blades S 1 and S n is more than 10 times as large as an absolute difference of the primary crystal orientations of at least one other pair of adjacent blades of the plurality.

Bezeichnet α(Si ) für i= 1, 2, ... n jeweils die primäre Kristallorientierung der Schaufel Si , so gilt folglich | α ( S n ) α ( S 1 ) | > N max { | α ( S i + 1 ) α ( S i ) | : i = 1, , n 1 } ,

Figure DE102018202725A1_0001
wobei N=10 sein kann. Denotes α ( S i ) for i = 1, 2, ... n respectively the primary crystal orientation of the blade S i , therefore, applies | α ( S n ) - α ( S 1 ) | > N Max { | α ( S i + 1 ) - α ( S i ) | : i = 1, ... . n - 1 } .
Figure DE102018202725A1_0001
where N = 10.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante gilt max{|α(Si+1) - α(Si)|: i= 1, .., n-1} ≤ w, wobei w=0,8·Dmax, w=0,5·Dmax oder w=0,3·Dmax sein kann, wobei Dmax die Differenz zwischen der größten und der kleinsten primären Kristallorientierung von allen primären Kristallorientierungen aller Schaufeln des Schaufelkranzes ist.In an advantageous embodiment, max {| α (S i + 1 ) -α (S i ) |: i = 1,..., N-1} ≦ w, where w = 0.8 × D max , w = 0 , 5 · D max or w = 0.3 · D max , where Dmax is the difference between the largest and smallest primary crystal orientation of all the primary crystal orientations of all the blades of the blade ring.

Vorzugsweise gilt |α(Sn) - α(S1)| ≥ 0,5·Dmax oder sogar |α(Sn) - α(S1)| ≥ 0,8·Dmax oder ja(Sn) - α(S1)| = Dmax.Preferably, | α (S n ) -α (S 1 ) | ≥ 0.5 · D max or even | α (S n ) - α (S 1 ) | ≥ 0.8 · D max or yes (S n ) - α (S 1 ) | = D max .

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform gilt α(Si+1) ≥ α (Si) für alle i=1,..., n-1, so dass die Schaufeln bezogen auf die Umfangsrichtung U mit monoton wachsender primärer Kristallorientierung angeordnet sind, oder es gilt sogar α(Si+1) > α (Si) für alle i=1,..., n-1, so dass die Schaufeln bezogen auf die Umfangsrichtung U mit streng monoton wachsender primärer Kristallorientierung angeordnet sind. Der Umfangsrichtung U folgend hat dann also bis zur vorletzten Schaufel Sn-1 (die nur durch die letzte Schaufel Sn von der ersten Schaufel getrennt ist) jede der Schaufeln Si eine benachbarte, ihr nachfolgende Schaufel Si+1 , deren primäre Kristallorientierung α(Si+1 ) mindestens so groß ist wie bzw. die größer ist als die primäre Kristallorientierung α(Si ) der Schaufel Si selbst. Die (betragsmäßig) größte Differenz α(Sn) - α(S1) der primären Orientierungen der ersten und der letzten Schaufel ergibt sich in diesem Fall somit als Summe der Differenzen der primären Orientierungen aller anderen Paare benachbarter Schaufeln der Mehrzahl.According to a particularly advantageous embodiment, α (S i + 1 ) ≥ α (Si) holds for all i = 1,..., N-1, so that the blades are relative to the circumferential direction U with monotone increasing primary crystal orientation, or even α (S i + 1 )> α (S i ) for all i = 1, ..., n-1, so that the blades are circumferentially oriented U are arranged with strictly monotone increasing primary crystal orientation. The circumferential direction U following then has up to the penultimate bucket S n-1 (the only by the last shovel S n separated from the first blade) of each of the blades S i an adjacent, her following shovel S i + 1 whose primary crystal orientation is α ( S i + 1 ) is at least as large as or greater than the primary crystal orientation α ( S i ) of the blade S i itself. The (magnitude) largest difference α (S n ) -α (S 1 ) of the primary orientations of the first and the last blade thus results in this case as the sum of the differences of the primary orientations of all other pairs of adjacent blades of the plurality.

In 2 ist schematisch die Definition der primären Orientierung α einer Schaufel dargestellt: Sie entspricht dem halben Öffnungswinkel des geraden Kreiskegels K, dessen Achse z in radiale Richtung des Schaufelkranzes weist und entlang dessen Mantel die Richtung [001] der Elementarkristalle des monokristallinen Materials verläuft. Die Angabe „[001]“ ist dabei die übliche Millersche entsprechende Indexbezeichnung.In 2 is schematically the definition of the primary orientation α represented a blade: It corresponds to half the opening angle of the straight circular cone K whose axis z in the radial direction of the blade ring and along the jacket of which the direction [001] of the elementary crystals of the monocrystalline material extends. The indication "[001]" is the usual Miller's corresponding index designation.

Offenbart ist ein Schaufelkranz 1 einer Strömungsmaschine, der eine Mehrzahl an Schaufeln S1 , S2 ,..., Si , Si+1 , ... Sn-1 , Sn umfasst, die jeweils ganz oder teilweise aus einem monokristallinen Werkstoff bestehen. Die Mehrzahl weist zwei benachbarte Schaufeln S1 , Sn auf, deren primäre Kristallorientierungen α eine betragsmäßige Differenz aufweisen, die größer ist als das 10-Fache einer betragsmäßigen Differenz der primären Kristallorientierungen jedes anderen Paares benachbarter Schaufeln der Mehrzahl.Disclosed is a blade ring 1 a turbomachine having a plurality of blades S 1 . S 2 , ..., S i . S i + 1 . .. , S n-1 . S n includes, each consisting entirely or partially of a monocrystalline material. The majority has two adjacent blades S 1 . S n on, whose primary crystal orientations α have an absolute difference greater than 10 times an absolute difference in the primary crystal orientations of each other pair of adjacent blades of the plurality.

Offenbart ist ferner eine Strömungsmaschine mit einem Schaufelkranz.Also disclosed is a turbomachine with a blade ring.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Schaufelkranzblade ring
S1, S2,..., Si, Si+1, ... Sn-1, Sn S 1 , S 2 , ..., S i , S i + 1 , ... S n-1 , S n
Schaufelnshovel
αα
primäre Kristallorientierungprimary crystal orientation
KK
Kreiskegelcircular cone
UU
Umfangsrichtungcircumferentially
zz
zentrale Achse des Kreiskegels K central axis of the circular cone K

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1217170 A2 [0003]EP 1217170 A2 [0003]
  • EP 1571297 A2 [0004]EP 1571297 A2 [0004]
  • EP 1728971 A1 [0005]EP 1728971 A1 [0005]
  • DE 102013226015 A1 [0006]DE 102013226015 A1 [0006]

Claims (7)

Schaufelkranz (1) einer Strömungsmaschine, wobei der Schaufelkranz eine Mehrzahl an Schaufeln (S1, S2,..., Si, Si+1, ... Sn-1, Sn) umfasst, die jeweils ganz oder teilweise aus einem monokristallinen Werkstoff bestehen, wobei die Mehrzahl zwei benachbarte Schaufeln (S1, Sn) umfasst, deren primäre Kristallorientierungen (α) eine betragsmäßige Differenz aufweisen, die größer ist als das 10-Fache einer betragsmäßigen Differenz der primären Kristallorientierungen zumindest eines anderen Paares benachbarter Schaufeln der Mehrzahl.Blade ring (1) of a turbomachine, wherein the blade ring comprises a plurality of blades (S 1 , S 2 , ..., S i , S i + 1 , ... S n-1 , S n ), each completely or partially composed of a monocrystalline material, the plurality comprising two adjacent blades (S 1 , S n ) whose primary crystal orientations (α) have an absolute difference greater than 10 times an absolute difference of the primary crystal orientations of at least one other Pair of adjacent blades of the plurality. Schaufelkranz gemäß Anspruch 1, wobei die betragsmäßige Differenz der primären Kristallorientierungen der besagten zwei benachbarten Schaufeln (S1, Sn) mindestens dem 0,5-fachen, bevorzugter mindestens dem 0,8-fachen der Differenz oder genau der Differenz zwischen der größten und der kleinsten primären Kristallorientierung von allen primären Kristallorientierungen aller Schaufeln des Schaufelkranzes (1) entspricht.Blade ring according to Claim 1 in which the difference in magnitude of the primary crystal orientations of said two adjacent blades (S 1 , S n ) is at least 0.5 times, more preferably at least 0.8 times the difference or exactly the difference between the largest and the smallest primary crystal orientation of all primary crystal orientations of all blades of the blade ring (1). Schaufelkranz gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei eine zweitgrößte unter benachbarten Schaufeln der Mehrzahl auftretende Differenz zugehöriger primärer Kristallorientierungen höchstens dem 0,8-fachen, höchstens dem 0,5-fachen oder sogar höchstens dem 0,3-fachen der Differenz zwischen der größten und der kleinsten primären Kristallorientierung von allen primären Kristallorientierungen aller Schaufeln des Schaufelkranzes (1) entspricht.Blade ring according to one of Claims 1 or 2 wherein a second largest difference in associated primary crystal orientations among adjacent blades of the plurality is at most 0.8 times, at most 0.5 times, or even at most 0.3 times the difference between the largest and smallest primary crystal orientations of all primary crystal orientations of all blades of the blade ring (1). Schaufelkranz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Differenz zwischen der größten und der kleinsten primären Kristallorientierung von allen primären Kristallorientierungen aller Schaufeln des Schaufelkranzes im Bereich zwischen 0° und 30°, vorzugsweise zwischen 4° und 16° liegen.A blade rim according to any one of the preceding claims, wherein the difference between the largest and the smallest primary crystal orientation of all primary crystal orientations of all blades of the blade ring is in the range between 0 ° and 30 °, preferably between 4 ° and 16 °. Schaufelkranz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine der besagten zwei benachbarten Schaufeln mit größter betragsmäßiger Differenz der primären Kristallorientierungen eine erste Schaufel (S1) und die andere der zwei benachbarten Schaufeln in Bezug auf eine Umfangsrichtung (U) eine letzte Schaufel (Sn) der Mehrzahl an Schaufeln ist und wobei die Schaufeln der Mehrzahl in Bezug auf die Umfangsrichtung (U) von der ersten bis zur letzten Schaufel eine monoton wachsende oder sogar streng monoton wachsende primäre Kristallorientierung (α) aufweisen.Blade ring according to one of the preceding claims, wherein one of said two adjacent blades having the largest absolute difference of the primary crystal orientations comprises a first blade (S 1 ) and the other of the two adjacent blades with respect to a circumferential direction (U) a last blade (S n ) of the plurality of blades and wherein the blades of the plurality with respect to the circumferential direction (U) from the first to the last blade having a monotonically growing or even strictly monotonically growing primary crystal orientation (α). Schaufelkranz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der als Lauf- oder als Leitschaufelkranz ausgebildet ist.Blade ring according to one of the preceding claims, which is designed as a running or as a vane ring. Strömungsmaschine mit einem Schaufelkranz gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.Turbomachine with a blade ring according to one of the preceding claims.
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