DE102019106734B4 - Turbomachine rotor and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

Strömungsmaschinenrotor (10),mit einer radial inneren Welle (11),mit einem Nabenkörper (12), der sich radial außen an die Welle (11) anschließt,mit Laufschaufeln (13), die sich ausgehend von dem Nabenkörper (12) mit äußeren Laufschaufelabschnitten (13a) nach radial außen und mit inneren Laufschaufelabschnitten (13b) in Richtung auf die Welle (11) nach radial innen erstrecken,mit integral an dem Nabenkörper (12) und an den Laufschaufeln (13) ausgebildeten Schwingungsdämpfern (14), um betriebsbedingte Schwingungen des Strömungsmaschinenrotors (10) zu dämpfen,wobei die integral am Nabenkörper (12) ausgebildetenSchwingungsdämpfer (14) zwischen jeweils benachbarten Laufschaufeln (13) als Reibungsschwingungsdämpfer (15) ausgebildet sind, die in Umfangsrichtunggesehen außermittig zwischen den benachbarten Laufschaufeln (13) positioniert sind und die sich in Radialrichtung und in Umfangsrichtung erstreckende Reibungsflächen (16, 17) aufweisen,wobei die integral an den Laufschaufeln (13) ausgebildeten Schwingungsdämpfer (14)radial innen vom Nabenkörper (12) und radial außen von der Welle (11) an den inneren Laufschaufelabschnitten (13b) als Reibungsschwingungsdämpfer (15) und Verformungsschwingungsdämpfer (18) ausgebildet sind.Turbomachine rotor (10), with a radially inner shaft (11), with a hub body (12), which adjoins the shaft (11) radially on the outside, with rotor blades (13), which, starting from the hub body (12), have outer ones Rotor blade sections (13a) extending radially outwards and with inner rotor blade sections (13b) in the direction of the shaft (11) radially inwards, with vibration dampers (14) integrally formed on the hub body (12) and on the rotor blades (13) in order to To dampen vibrations of the turbomachine rotor (10), wherein the vibration dampers (14) formed integrally on the hub body (12) between adjacent moving blades (13) are designed as friction vibration dampers (15), which are positioned eccentrically between the adjacent moving blades (13) as seen in the circumferential direction and having radially and circumferentially extending friction surfaces (16,17), said vibration dampers (14) integrally formed on said blades (13) radially inward of said hub body (12) and radially outward of said shaft (11) at said inner blade portions (13b) are designed as friction vibration dampers (15) and deformation vibration dampers (18).

Description

Die Erfindung betrifft einen Strömungsmaschinenrotor. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Strömungsmaschinenrotors.The invention relates to a turbomachine rotor. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a turbomachine rotor.

Strömungsmaschinen, wie Turbinen oder Verdichter, verfügen über statorseitige Baugruppen sowie rotorseitige Baugruppen. Zu den rotorseitigen Baugruppen einer Strömungsmaschine gehört der sogenannte Strömungsmaschinenrotor, der eine Welle, einen Nabenkörper und sich ausgehend vom Nabenkörper zumindest nach radial außen erstreckende Laufschaufeln aufweist.Flow machines, such as turbines or compressors, have assemblies on the stator and assemblies on the rotor. The rotor-side assemblies of a turbomachine include the so-called turbomachine rotor, which has a shaft, a hub body, and rotor blades that extend at least radially outwards, starting from the hub body.

Die Laufschaufeln eines Strömungsmaschinenrotors sind im Betrieb starken Belastungen ausgesetzt. So können die Schaufeln eines Strömungsmaschinenrotors im Betrieb Schwingungen oder Vibrationen ausgesetzt sein, die zu einem Versagen der Laufschaufeln führen können. Daher ist es aus der Praxis bereits bekannt, an einem Strömungsmaschinenrotor schwingungsdämpfende Elemente zu verbauen.The blades of a turbomachine rotor are exposed to heavy loads during operation. For example, the blades of a turbomachine rotor can be exposed to oscillations or vibrations during operation, which can lead to the rotor blades failing. It is therefore already known from practice to install vibration-damping elements on a turbomachine rotor.

So zeigt die DE 10 2009 010 502 A1 einen Strömungsmaschinenrotor, bei welchem sich zwischen benachbarten Laufschaufeln ein Dämpfungsdraht erstreckt. Dieser Dämpfungsdraht dient als Schwingungsdämpfer.This is how it shows DE 10 2009 010 502 A1 a turbomachine rotor in which a damper wire extends between adjacent blades. This damping wire serves as a vibration damper.

Aus der US 2017/0191366 A1 ist ein weiterer Strömungsmaschinenrotor bekannt, bei welchem zwischen benachbarten Laufschaufeln als Schwingungsdämpfer ein geschlitzter Dämpfer-Pin zum Einsatz kommt.From the U.S. 2017/0191366 A1 Another turbomachine rotor is known in which a slotted damper pin is used as a vibration damper between adjacent rotor blades.

Weiterhin wird auf die US 2011 10 142 650 A1 , die US 5 373 922 A , die DE 10 2016 222 869 A1 , die US 5 257 908 A , die DE 10 2016 204 255 A1 und die US 3 104 093 A als Stand der Technik zur Thematik Strömungsmaschinenrotor mit schwingungsdämpfenden Elemente verwiesen.Furthermore, on the U.S. 2011 10 142 650 A1 , the U.S. 5,373,922 A , the DE 10 2016 222 869 A1 , the U.S. 5,257,908 A , the DE 10 2016 204 255 A1 and the U.S. 3,104,093 A referenced as state of the art on the subject of turbomachine rotors with vibration-damping elements.

Bei diesen aus dem Stand der Technik bekannten Strömungsmaschinenrotoren sind die Schwingungsdämpfer jeweils als separate Baugruppen ausgebildet, die separat hergestellt und dann am Strömungsmaschinenrotor verbaut werden müssen. Dies ist von Nachteil. Es besteht Bedarf daran, eine Schwingungsdämpfung an einem Strömungsmaschinenrotor einfacher bereitzustellen.In these turbomachine rotors known from the prior art, the vibration dampers are each designed as separate assemblies that have to be manufactured separately and then installed on the turbomachine rotor. This is a disadvantage. There is a need to more easily provide vibration damping on a turbomachine rotor.

US 2011 / 0 142 650 A1 offenbart einen Strömungsmaschinenrotor mit einem radial inneren Nabenkörper und mit Laufschaufeln, die sich ausgehend dem Nabenkörper nach rdail außen erstrecken. An den Laufschaufeln sind radial außen vom Nabenkörper als Schwingungsdämpfer ausgebildet. US 5 373 922 A offenbart einen Strömungsmaschinenrotor mit einem radial inneren Nabenkörper und mit Laufschaufeln, wobei zwischen dem Nabenkörper und den Laufschaufeln ein Dämpfungsring angeordnet ist. Aus DE 10 2016 222 869 A1 und US 5 257 908 A ist weiterer Stand der Technik bekannt. U.S. 2011/0 142 650 A1 discloses a turbomachine rotor having a radially inner hub body and blades extending outwardly from the hub body. The rotor blades are designed as vibration dampers radially on the outside of the hub body. U.S. 5,373,922 A discloses a turbomachine rotor with a radially inner hub body and with rotor blades, with a damping ring being arranged between the hub body and the rotor blades. Out of DE 10 2016 222 869 A1 and U.S. 5,257,908 A further prior art is known.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen Strömungsmaschinenrotor und ein Verfahren zum Herstellen desselben zu schaffen.Proceeding from this, the present invention is based on the object of creating a novel turbomachine rotor and a method for producing the same.

Diese Aufgabe wird durch einen Strömungsmaschinenrotor nach Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a turbomachine rotor according to claim 1.

Der erfindungsgemäße Strömungsmaschinenrotor umfasst zumindest eine radial innere Welle, einen Nabenkörper, der sich radial außen an die Welle anschließt, Laufschaufeln, die sich ausgehend dem Nabenkörper mit äußeren Laufschaufelabschnitten nach außen und mit inneren Laufschaufelabschnitten in Richtung auf die Welle nach radial innen erstrecken, und integral an dem Nabenkörper und an den Laufschaufeln ausgebildete Schwingungsdämpfer, um betriebsbedingte Schwingungen des Strömungsmaschinenrotors zu dämpfen.The turbomachine rotor according to the invention comprises at least one radially inner shaft, a hub body which adjoins the shaft radially on the outside, rotor blades which, starting from the hub body, extend outward with outer rotor blade sections and radially inward with inner rotor blade sections in the direction of the shaft, and integrally vibration dampers formed on the hub body and on the rotor blades in order to dampen operational vibrations of the turbomachine rotor.

Integral am Nabenkörper sind zwischen jeweils benachbarten Laufschaufeln als Schwingungsdämpfer Reibungsschwingungsdämpfer ausgebildet, die in Umfangrichtung gesehen außermittig zwischen den benachbarten Laufschaufeln positioniert sind und die sich in Radialrichtung und in Umfangsrichtung erstreckende Reibungsflächen aufweisen.Integrally formed on the hub body between each adjacent rotor blades as vibration dampers are frictional vibration dampers positioned eccentrically between the adjacent rotor blades when viewed in the circumferential direction and having friction surfaces extending in the radial direction and in the circumferential direction.

Integral an den Laufschaufeln sind radial innen vom Nabenkörper und radial au-ßen von der Welle an den inneren Laufschaufelabschnitten als Schwingungsdämpfer Reibungsschwingungsdämpfer und Verformungsschwingungsdämpfer ausgebildet.Integrally on the rotor blades, frictional vibration dampers and deformation vibration dampers are formed radially inside of the hub body and radially outside of the shaft on the inner rotor blade sections as vibration dampers.

Mit der Erfindung wird vorgeschlagen, am Nabenkörper und an den Laufschaufeln des Strömungsmaschinenrotors integral Schwingungsdämpfer auszubilden, um Schwingungen und Vibrationen des Strömungsmaschinenrotors zu dämpfen. Bei den Schwingungsdämpfern handelt es sich demnach nicht mehr um separate Baugruppen, die separat gefertigt und anschließend verbaut bzw. montiert werden müssen, sondern vielmehr um integrale Schwingungsdämpfer, die nicht separat gefertigt und anschließend montiert werden müssen, sondern vielmehr bei der Fertigung des Strömungsmaschinenrotors als integraler Bestandteil ausgebildet werden.The invention proposes forming vibration dampers integrally on the hub body and on the moving blades of the turbomachine rotor in order to damp oscillations and vibrations of the turbomachine rotor. The vibration dampers are therefore no longer separate assemblies that have to be manufactured separately and then installed or assembled, but rather integral vibration dampers that do not have to be manufactured separately and then assembled, but rather as an integral part during the manufacture of the turbomachine rotor part to be trained.

Zusätzlich können integral an den Laufschaufeln radial außen vom Nabenkörper an den äußeren Laufschaufelabschnitten sich jeweils zwischen jeweils benachbarten Laufschaufeln erstreckende Verformungsschwingungsdämpfer ausgebildet sein, die eine gebogene Kontur aufweisen. Alternativ oder zusätzlich weisen die Laufschaufeln Abschnitte unterschiedlicher Festigkeit auf.In addition, deformation vibration dampers can be formed integrally on the rotor blades radially outside of the hub body on the outer rotor blade sections, each extending between adjacent rotor blades and having a curved contour. Alternatively or additionally, the moving blades have sections of different strength.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Strömungsmaschinenrotor monolithisch oder einteilig ausgebildet, insbesondere durch ein additives Fertigungsverfahren, insbesondere durch 3D-Drucken. Der gesamte Strömungsmaschinenrotor ist monolithisch und damit einteilig bzw. einstückig ausgebildet. Derselbe lässt sich durch ein additives Fertigungsverfahren einfach aufbauen, und zwar inklusive der Schwingungsdämpfer, die integral am Nabenkörper und an den Laufschaufeln ausgebildet sind.According to an advantageous development of the invention, the turbomachine rotor is designed monolithically or in one piece, in particular using an additive manufacturing process, in particular using 3D printing. The entire turbomachine rotor is monolithic and is therefore designed in one piece or in one piece. The same can be easily built by an additive manufacturing process, including the vibration dampers, which are integrally formed on the hub body and the rotor blades.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen des Strömungsmaschinenrotors ist in Anspruch 6 definiert.The inventive method for manufacturing the turbomachine rotor is defined in claim 6.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

  • 1 einen stark schematisierten Ausschnitt aus einem ersten Strömungsmaschinenrotor;
  • 2 das Detail II der 1;
  • 3 einen stark schematisierten Ausschnitt aus einem zweiten Strömungsmaschinenrotor;
  • 4 einen stark schematisierten Ausschnitt aus einem dritten Strömungsmaschinenrotor;
  • 5 einen stark schematisierten Ausschnitt aus einem weiteren Strömungsmaschinenrotor.
Preferred developments of the invention result from the dependent claims and the following description. Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing, without being limited thereto. It shows:
  • 1 a highly schematic section of a first turbomachine rotor;
  • 2 the detail II of 1 ;
  • 3 a highly schematic section of a second turbomachine rotor;
  • 4 a highly schematic section of a third turbomachine rotor;
  • 5 a highly schematic section from another turbomachine rotor.

1 zeigt einen stark schematisierten Ausschnitt aus einem Strömungsmaschinenrotor 10 im Bereich einer radial inneren Welle 11, eines Nabenkörpers 12 sowie von Laufschaufeln 13. Die Welle 11 dient der Lagerung des Strömungsmaschinenrotors 10. Der Nabenkörper 12 schließt radial außen an die Welle 11 an und umgibt dieselbe außen zumindest abschnittsweise. Die Laufschaufeln 13 dienen der Strömungsführung eines Mediums und verfügen hierzu über eine Strömungseintrittskante, eine Strömungsaustrittskante sowie über sich zwischen der Strömungseintrittskante und der Strömungsaustrittskante erstreckende Strömungsführungsflächen, die insbesondere eine Saugseite und eine Druckseite ausbilden. Die Laufschaufeln 13 erstrecken sich mit äußeren Laufschaufelabschnitten 13a, welche der Strömungsführung dienen, ausgehend vom Nabenkörper 12 nach radial außen, sowie mit inneren Laufschaufelabschnitten 13b, welche nicht der Strömungsführung dienen, ausgehend vom Nabenkörper 12 in Richtung auf die Welle 11 nach radial innen. 1 shows a highly schematic section of a turbomachine rotor 10 in the area of a radially inner shaft 11, a hub body 12 and rotor blades 13. The shaft 11 serves to support the turbomachine rotor 10. The hub body 12 connects radially on the outside to the shaft 11 and surrounds the same on the outside at least partially. The rotor blades 13 are used to guide the flow of a medium and have a flow inlet edge, a flow outlet edge and flow guide surfaces extending between the flow inlet edge and the flow outlet edge, which in particular form a suction side and a pressure side. The rotor blades 13 extend with outer rotor blade sections 13a, which serve to guide the flow, starting from the hub body 12 radially outwards, and with inner rotor blade sections 13b, which do not serve to guide the flow, starting from the hub body 12 in the direction of the shaft 11 radially inwards.

An dem Strömungsmaschinenrotor 10, und zwar in 1 an dem Nabenkörper 12, sind integral Schwingungsdämpfer 14 ausgebildet, um betriebsbedingte Schwingungen oder Vibrationen des Strömungsmaschinenrotors 10, insbesondere solche der Laufschaufeln 13, zu kompensieren.On the turbomachine rotor 10, specifically in 1 on the hub body 12, vibration dampers 14 are integrally formed in order to compensate for operational oscillations or vibrations of the turbomachine rotor 10, in particular those of the rotor blades 13.

Wie dem Detail II der 1 (siehe 2) entnommen werden kann, ist hierzu integral am Nabenkörper 12 zwischen jeweils zwei benachbarten Laufschaufeln 13 ein Reibungsschwingungsdämpfer 15 ausgebildet, der den Schwingungsdämpfer 14 bereitstellt. Im Bereich dieses Reibungsschwingungsdämpfers 15 ist die Nabe 12 unterbrochen und demnach nicht durchgehend stoffschlüssig bzw. materialschlüssig ausgebildet, sodass Reibungsflächen 16, 17 ausgebildet sind, die im Betrieb zur Schwingungsdämpfung aneinander entlangreiben. Diese Reibungsflächen 16, 17 erstrecken sich dabei einerseits in Radialrichtung und andererseits in Umfangsrichtung. Entsprechende nicht stoffschlüssig bzw. nicht materialschlüssig verbundene und demnach lose aneinandergrenzende Abschnitte der Nabe 12 überlappen sich dabei.Like the detail II of 1 (please refer 2 ) can be removed, for this purpose a friction vibration damper 15 is integrally formed on the hub body 12 between two adjacent rotor blades 13 and provides the vibration damper 14 . In the area of this frictional vibration damper 15, the hub 12 is interrupted and is therefore not continuously cohesively or cohesively formed, so that friction surfaces 16, 17 are formed, which rub against one another during operation for vibration damping. These friction surfaces 16, 17 extend on the one hand in the radial direction and on the other hand in the circumferential direction. Corresponding sections of the hub 12 that are not materially or materially connected and therefore loosely adjoin one another overlap in the process.

Wie dem Detail II der 1 (siehe 2) entnommen werden kann, ist der jeweilige Reibungsschwingungsdämpfer 15 in Umfangsrichtung gesehen vorzugsweise außermittig zwischen den jeweils benachbarten Laufschaufeln 13 positioniert, wobei das Teilungsverhältnis abhängig von der zu dämpfenden Schwingung gewählt werden kann.Like the detail II of 1 (please refer 2 ) can be removed, the respective friction vibration damper 15 is preferably positioned eccentrically between the respective adjacent moving blades 13 in the circumferential direction, the division ratio being able to be selected depending on the vibration to be damped.

3 zeigt einen weiteren stark schematisierten Ausschnitt aus einem Strömungsmaschinenrotor 10 im Bereich der Nabe 12 sowie sich von der Nabe 12 nach außen erstreckender Laufschaufelabschnitte 13a der Laufschaufeln 13. In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind integral an den Laufschaufeln 13, nämlich den äußeren Laufschaufelabschnitten 13a, sich jeweils zwischen benachbarten Laufschaufeln 13 erstreckende Verformungsschwingungsdämpfer 18 ausgebildet, welche den jeweiligen Schwingungsdämpfer 14 bereitstellen. Diese Verformungsschwingungsdämpfer 18 greifen beidseitig stoffschlüssig bzw. materialschlüssig an den Laufschaufeln 13 an, zwischen welchen sich dieselben erstrecken, wobei die Verformungsschwingungsdämpfer 18,in Umfangsrichtung gesehen eine gebogene bzw. gewellte Kontur aufweisen. 3 shows a further highly schematized detail from a turbomachine rotor 10 in the region of the hub 12 as well as rotor blade sections 13a of the rotor blades 13 extending outwards from the hub 12. In FIG 3 The exemplary embodiment shown is integrally formed on the rotor blades 13, namely the outer rotor blade sections 13a, in each case between adjacent rotor blades 13 extending deformation vibration dampers 18, which provide the respective vibration damper 14. These deformation vibration dampers 18 act on both sides in a cohesive manner or materially on the moving blades 13, between which the same extend, with the deformation vibration dampers 18 having a curved or corrugated contour when viewed in the circumferential direction.

In 3 sind, in Radialrichtung gesehen, zwischen den Laufschaufeln 13, und zwar integral an denselben, mehrere Verformungsschwingungsdämpfer 18 ausgebildet, wobei deren Radialposition und/oder Kontur an die Schwingungsmoden der jeweils zu dämpfenden Schwingung angepasst sind. Im Falle einer Schwingung bzw. Vibration der Laufschaufeln 13 unterliegt der Verformungsschwingungsdämpfer 18 einer Verformung und dämpft so die Schwingung.In 3 are seen in the radial direction, between the moving blades 13, namely integrally with the same, a plurality of deformation vibration damper 18 formed, wherein the radial position and / or contour are adapted to the vibration modes of each vibration to be damped. In the event of an oscillation or vibration of the rotor blades 13, the deformation oscillation damper 18 is subject to deformation and thus dampens the oscillation.

4 zeigt einen Ausschnitt aus einem weiteren Strömungsmaschinenrotor 10, wiederum im Bereich der Welle 11, der Nabe 12 sowie von Laufschaufeln 13, wobei im Ausführungsbeispiel der 4 wiederum integral am Strömungsmaschinenrotor 10 ein Schwingungsdämpfer 14 ausgebildet ist, und zwar an den inneren Laufschaufelabschnitten 13b der Laufschaufeln 13, die nicht der Strömungsführung dienen. Dabei ist der in 4 gezeigte Schwingungsdämpfer 14 als Verformungsschwingungsdämpfer 18 ausgebildet. Derselbe kann auch als Reibungsschwingungsdämpfer ausgebildet sein. 4 shows a section of another turbomachine rotor 10, again in the region of the shaft 11, the hub 12 and the blades 13, wherein in the embodiment of 4 in turn, a vibration damper 14 is integrally formed on the turbomachine rotor 10, specifically on the inner blade sections 13b of the blades 13, which are not used for flow guidance. The in 4 Vibration damper 14 shown is designed as a deformation vibration damper 18 . The same can also be designed as a friction vibration damper.

Es sei an dieser Stelle nochmals darauf hingewiesen, dass die sich zwischen der Welle 11 und der Nabe 12 erstreckenden inneren Laufschaufelabschnitte 13b der Leitschaufeln 13 nicht der Strömungsführung dienen. Lediglich die sich in Radialrichtung nach außen vom Nabenkörper 12 weg erstreckenden äußeren Laufschaufelabschnitte 13a der Laufschaufeln 13 dienen einer solchen Strömungsführung.It should be pointed out once again at this point that the inner blade sections 13b of the guide blades 13 extending between the shaft 11 and the hub 12 are not used for guiding the flow. Only the outer rotor blade sections 13a of the rotor blades 13, which extend outwards in the radial direction away from the hub body 12, are used for such flow guidance.

Daher können die sich zwischen dem Nabenkörper 12 und der Welle 11 erstreckenden inneren Laufschaufelabschnitte 13b auch als Versteifungsstreben bezeichnet werden, die der Strukturversteifung des Strömungsmaschinenrotors 10 zwischen Welle 11 und Nabenkörper 12 dienen. Solche Versteifungsstreben können in Umfangsrichtung auch gegenüber den strömungsführenden Laufschaufelabschnitten 13a der Laufschaufeln 13 versetzt sein.Therefore, the inner rotor blade sections 13b extending between the hub body 12 and the shaft 11 can also be referred to as stiffening struts, which serve to stiffen the structure of the turbomachine rotor 10 between the shaft 11 and the hub body 12 . Such stiffening struts can also be offset relative to the flow-guiding moving blade sections 13a of the moving blades 13 in the circumferential direction.

5 zeigt einen Ausschnitt aus einem weiteren Strömungsmaschinenrotor 10 im Bereich einer Laufschaufel 13. Zur Schwingungsdämpfung weist die Laufschaufel 13 als Schwingungsdämpfer 14 Abschnitte 19, 20 unterschiedlicher Festigkeit auf. Hierbei kann es sich um Abschnitt 20 bzw. Hohlräume handeln, die mit einem anderen Werkstoffgefüge gefüllt sind, als die Abschnitte 19 der Laufschaufel 13, welche die Hohlräume umgeben. Auch hierdurch lassen sich Schwingungen und Vibrationen an den Laufschaufeln 13 des Strömungsmaschinenrotors 10 gut dämpfen. 5 shows a section of another turbomachine rotor 10 in the area of a rotor blade 13. For vibration damping, the rotor blade 13 has sections 19, 20 of different strengths as vibration dampers 14. This can be a section 20 or cavities that are filled with a different material structure than the sections 19 of the moving blade 13 that surround the cavities. Oscillations and vibrations on the rotor blades 13 of the turbomachine rotor 10 can also be well damped in this way.

Wie bereits ausgeführt, handelt es sich beim Strömungsmaschinenrotor 10 vorzugsweise um eine monolithische oder einteilige oder einstückige Struktur. Vorzugsweise wird derselbe über ein additives Fertigungsverfahren, insbesondere durch 3D-Drucken hergestellt.As previously stated, the turbomachine rotor 10 is preferably a monolithic or one-piece or one-piece structure. The same is preferably produced using an additive manufacturing process, in particular by 3D printing.

Details zum 3D-Drucken metallischer Bauteile, die lagenweise dadurch aufgebaut werden, dass Lagen bzw. Schichten aus Metallpulver aufeinander aufgeschmolzen werden, sind dem hier angesprochenen Fachmann geläufig. Zum Aufschmelzen des Metallpulvers wird dasselbe insbesondere über einen Laserstrahl belichtet.The person skilled in the art addressed here is familiar with details on the 3D printing of metallic components, which are built up in layers by layers or layers of metal powder being melted onto one another. In order to melt the metal powder, the same is exposed in particular via a laser beam.

Sollen die oben beschriebenen Reibungsschwingungsdämpfer beim 3D-Drucken ausgebildet werden, so wird mindestens eine Metallpulverlage zumindest abschnittsweise nicht belichtet und demnach nicht aufgeschmolzen, um hier keine stoffschlüssige bzw. materialschlüssige Verbindung auszubilden. Auf analoge Art und Weise können im Bereich der Laufschaufeln 13 Abschnitte bzw. Hohlräume 20 ausgebildet werden, die mit Metallpulver ausgefüllt sind und dann andere bzw. eine unterschiedliche Festigkeit aufweisen, als diejenigen Abschnitte 19, welche die pulvergefüllten Hohlräume 20 umgeben. Auf diese Art und Weise können demnach beim 3D-Drucken Schwingungsdämpfer 14 vorteilhaft und einfach ausgebildet werden.If the friction vibration dampers described above are to be formed using 3D printing, at least one layer of metal powder is not exposed at least in sections and is therefore not melted, so as not to form a material or material connection here. In an analogous manner, sections or cavities 20 can be formed in the area of the rotor blades 13, which are filled with metal powder and then have other or different strengths than those sections 19 which surround the cavities 20 filled with powder. In this way, vibration dampers 14 can be advantageously and simply formed during 3D printing.

Bei dem erfindungsgemäßen Strömungsmaschinenrotor 10 kann es sich um einen Rotor einer Turbine oder eines Verdichters handeln. Bei der Turbine oder dem Verdichter kann es sich um eine Baugruppe eines Turboladers handeln. Die Erfindung ist auch bei anderen Strömungsmaschinenrotoren einsetzbar, so zum Beispiel bei Kompressoren, Dampfturbinen und Flugtriebwerken.The turbomachine rotor 10 according to the invention can be a rotor of a turbine or a compressor. The turbine or compressor may be an assembly of a turbocharger. The invention can also be used in other turbomachine rotors, for example in compressors, steam turbines and aircraft engines.

BezugszeichenlisteReference List

1010
Strömungsmaschinenrotorturbomachine rotor
1111
WelleWave
1212
Nabenkörperhub body
1313
Laufschaufelblade
13a13a
äußerer Laufschaufelabschnittouter blade section
13b13b
innerer Laufschaufelabschnittinner blade section
1414
Schwingungsdämpfervibration damper
1515
Reibungsschwingungsdämpferfriction vibration damper
1616
Reibungsflächefriction surface
1717
Reibungsflächefriction surface
1818
Verformungsschwingungsdämpferdeformation vibration damper
1919
AbschnittSection
2020
AbschnittSection

Claims (8)

Strömungsmaschinenrotor (10), mit einer radial inneren Welle (11), mit einem Nabenkörper (12), der sich radial außen an die Welle (11) anschließt, mit Laufschaufeln (13), die sich ausgehend von dem Nabenkörper (12) mit äußeren Laufschaufelabschnitten (13a) nach radial außen und mit inneren Laufschaufelabschnitten (13b) in Richtung auf die Welle (11) nach radial innen erstrecken, mit integral an dem Nabenkörper (12) und an den Laufschaufeln (13) ausgebildeten Schwingungsdämpfern (14), um betriebsbedingte Schwingungen des Strömungsmaschinenrotors (10) zu dämpfen, wobei die integral am Nabenkörper (12) ausgebildeten Schwingungsdämpfer (14) zwischen jeweils benachbarten Laufschaufeln (13) als Reibungsschwingungsdämpfer (15) ausgebildet sind, die in Umfangsrichtung gesehen außermittig zwischen den benachbarten Laufschaufeln (13) positioniert sind und die sich in Radialrichtung und in Umfangsrichtung erstreckende Reibungsflächen (16, 17) aufweisen, wobei die integral an den Laufschaufeln (13) ausgebildeten Schwingungsdämpfer (14) radial innen vom Nabenkörper (12) und radial außen von der Welle (11) an den inneren Laufschaufelabschnitten (13b) als Reibungsschwingungsdämpfer (15) und Verformungsschwingungsdämpfer (18) ausgebildet sind.Turbomachine rotor (10), with a radially inner shaft (11), with a hub body (12), which is radially outward adjoins the shaft (11), with rotor blades (13) which, starting from the hub body (12), extend radially outwards with outer rotor blade sections (13a) and radially inwards with inner rotor blade sections (13b) in the direction of the shaft (11). extend, with vibration dampers (14) formed integrally on the hub body (12) and on the rotor blades (13) in order to damp operational vibrations of the turbomachine rotor (10), the vibration dampers (14) formed integrally on the hub body (12) between adjacent ones Rotor blades (13) are designed as friction vibration dampers (15) which are positioned eccentrically between the adjacent rotor blades (13) when viewed in the circumferential direction and which have radially and circumferentially extending friction surfaces (16, 17), the integrally attached to the rotor blades ( 13) formed vibration damper (14) are formed radially inside the hub body (12) and radially outside of the shaft (11) on the inner blade sections (13b) as a friction vibration damper (15) and deformation vibration damper (18). Strömungsmaschinenrotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass integral an den Laufschaufeln (13) radial außen vom Nabenkörper (12) an den äußeren Laufschaufelabschnitten (13a) als Schwingungsdämpfer (14) sich jeweils zwischen jeweils benachbarten Laufschaufeln (13) erstreckende Verformungsschwingungsdämpfer (18) ausgebildet sind, die eine gebogene Kontur aufweisen.turbomachine rotor claim 1 , characterized in that integrally formed on the rotor blades (13) radially outside of the hub body (12) on the outer rotor blade sections (13a) as vibration dampers (14) are deformation vibration dampers (18) extending between respectively adjacent rotor blades (13), which one have a curved contour. Strömungsmaschinenrotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Radialrichtung gesehen mehrere Verformungsschwingungsdämpfer (18) ausgebildet sind, deren Radialposition und/oder Kontur an die Schwingungsmoden einer zu dämpfenden Schwingung angepasst sind.turbomachine rotor claim 2 , characterized in that , viewed in the radial direction, a plurality of deformation vibration dampers (18) are formed, the radial position and/or contour of which are adapted to the vibration modes of a vibration to be damped. Strömungsmaschinenrotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufschaufeln (13) Abschnitte (19, 20) unterschiedlicher Festigkeit aufweisen.Turbomachine rotor according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the rotor blades (13) have sections (19, 20) of different strength. Strömungsmaschinenrotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass derselbe monolithisch oder einteilig ausgebildet ist.Turbomachine rotor according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the same is monolithic or in one piece. Verfahren zum Herstellen eines Strömungsmaschinenrotors nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass derselbe durch ein additives Fertigungsverfahren, insbesondere durch 3D-Drucken, hergestellt wird.Method for manufacturing a turbomachine rotor according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the same is produced by an additive manufacturing process, in particular by 3D printing. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungsschwingungsdämpfer (15) dadurch ausgebildet werden, dass beim additiven Fertigungsverfahren mindestens eine Metallpulverlage zumindest abschnittswiese nicht belichtet und nicht aufgeschmolzen wird.procedure after claim 6 , characterized in that the friction vibration dampers (15) are formed in that at least one metal powder layer is not exposed at least in sections and is not melted during the additive manufacturing process. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (19, 20) unterschiedlicher Festigkeit dadurch ausgebildet werden, dass beim additiven Fertigungsverfahren mindestens eine Metallpulverlage abschnittswiese nicht belichtet und nicht aufgeschmolzen wird, um metallpulvergefüllte Hohlräume auszubilden.procedure after claim 7 , characterized in that the sections (19, 20) of different strength are formed in that in the additive manufacturing process at least one metal powder layer is not exposed in some sections and is not melted in order to form cavities filled with metal powder.
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