DE102021200287A1 - Zellenartiger Belag und Schaufelanordnung für eine Turbomaschine - Google Patents

Zellenartiger Belag und Schaufelanordnung für eine Turbomaschine Download PDF

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Markus Schlemmer
Florian Spiegel
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen zellenartiger Belag (4), wobei in wenigstens einer Zelle (4.1) des Belags wenigstens ein Impulskörper (5) mit Bewegungsspiel in wenigstens einer Stoßrichtung (S) aufgenommen ist, wobei eine Wandstärke (w) einer Zellwand (4.2) wenigstens einer Zelle (4.1) des zellenartigen Belags höchstens 25% einer maximalen Dicke (D) eines in dieser Zelle aufgenommenen Impulskörpers (5) beträgt und/oder der Belag wenigstens dreißig Zellen (4.1) aufweist, wobei jede dieser wenigstens dreißig Zellen jeweils mit wenigstens einer anderer dieser wenigstens dreißig Zellen wenigstens eine gemeinsame Zellwand (4.2) aufweist, und/oder der zellenartige Belag (4) auf einer Umfangsfläche (2) einer Schaufelanordnung für eine Turbomaschine angeordnet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen zellenartigen Belag zur Reduzierung von Schwingungen eines Bauteils einer Turbomaschine, eine Schaufelanordnung mit wenigstens einer Schaufel und dem zellenartigen Belag für eine Turbomaschine, eine Turbomaschine, insbesondere Gasturbine, mit dem Belag bzw. der Schaufelanordnung sowie ein Verfahren zum Herstellen der Schaufelanordnung und eine Verwendung des zellenartiger Belags.
  • Einerseits ist insbesondere aus der eigenen WO 2012/095067 A1 , auf die ergänzend Bezug genommen und deren Inhalt vollständig in die vorliegende Offenbarung einbezogen wird, ein Konzept zur Reduzierung von Schaufelschwingungen durch Stoßkontakte zwischen Impulskörpern und Kavitäten bekannt.
  • Andererseits sind bei Gasturbinen aus betriebsinterner Praxis seit langem sogenannte Honigwabendichtungen („honeycomb seals“) zur Abdichtung von Radialspalten zwischen relativ zueinander rotierenden Flächen bekannt.
  • Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, eine Turbomaschine, insbesondere deren Betrieb und/oder Herstellung, zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Belag mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. eine Schaufelanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst. Ansprüche 14-16 stellen eine Turbomaschine mit einem hier beschriebenen Belag bzw. einer hier beschriebenen Schaufelanordnung bzw. ein Verfahren zum Herstellen einer hier beschriebenen Schaufelanordnung bzw. die Verwendung eines hier beschriebenen Belags unter Schutz. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist eine Schaufelanordnung für eine Turbomaschine eine oder mehrere, in einer Ausführung miteinander, in einer Weiterbildung wenigstens über die nachfolgend genannten Umfangsfläche, zusammenhängende, Schaufeln sowie eine bzw. die, insbesondere gekrümmte und/oder gestufte oder ungestufte bzw. absatzfreie, Fläche auf, die sich in Umfangs- und Axialrichtung der Turbomaschine erstreckt und vorliegend als Umfangsfläche bezeichnet wird. In einer Ausführung ist diese Umfangsfläche eine Umfangsfläche der bzw. einer oder mehrerer der Schaufel(n), in einer anderen Ausführung hiervon separat, insbesondere diesen radial gegenüberliegend angeordnet bzw. hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet, bzw. wird hierzu verwendet.
  • In einer Ausführung begrenzt die Umfangsfläche mit dem nachfolgend erläuterten darauf angeordneten Belag im Betrieb der Turbomaschine einen Radialspalt zwischen relativ zueinander rotierenden Flächen der Turbomaschine, insbesondere radial, in einer Ausführung radial innen oder radial außen, ist in einer Ausführung radial innen von bzw. an der bzw. den Leitschaufeln der Schaufelanordnung oder radial au-ßen von bzw. an der bzw. den Laufschaufeln der Schaufelanordnung angeordnet bzw. ist hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet bzw. wird hierzu verwendet.
  • Hierfür ist die vorliegende Erfindung besonders vorteilhaft. Gleichwohl ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf bzw. solche Umfangsflächen beschränkt. Stattdessen kann ein nachfolgend erläuterter Belag auch auf einer anderen Umfangsfläche einer bzw. der Schaufelanordnung oder einer anderen Oberfläche der Schaufelanordnung oder auf einer (äußeren oder inneren) Oberfläche, in einer Ausführung Umfangsfläche, eines anderen Bauteils der Turbomaschine angeordnet sein bzw. werden.
  • In einer Ausführung weist die Schaufelanordnung eine einzige Schaufel auf und wird bzw. ist in einer Ausführung in Umfangsrichtung neben benachbarten, vorzugsweise baugleichen, Schaufelanordnungen angeordnet bzw. ist hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet, bzw. wird hierzu verwendet. Hierdurch können in einer Ausführung Einzelschaufeln vorteilhaft individuell mit Impulskörpern bestückt und dadurch spezifisch „verstimmt“ werden.
  • In einer anderen Ausführung weist die Schaufelanordnung zwei oder mehr in Umfangsrichtung benachbarte, insbesondere zusammenhängende, Schaufeln auf, die mit der Umfangsfläche, in einer Ausführung stoffschlüssig, verbunden oder einstückig ausgebildet sind. Eine Schaufelanordnung kann somit insbesondere ein sogenannter Vane-Cluster oder eine Blisk sein. Hierdurch kann in einer Ausführung der nachfolgend erläuterte zellenartige Belag besonders vorteilhaft, insbesondere großflächig(er), angeordnet werden.
  • In einer Ausführung ist eine bzw. die Turbomaschine, für die ein erfindungsgemäßer Belag verwendet bzw. vorgesehen bzw. die damit bestückt wird bzw. ist, eine Gasturbine, insbesondere eine Flugtriebwerk-Gasturbine. Hierfür kann die vorliegende Erfindung aufgrund der Betriebsbedingungen, insbesondere der auftretenden Schwingung(sanregung)en besonders vorteilhaft verwendet werden und ist daher in einer Ausführung hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet.
  • In einer Weiterbildung sind ein oder mehrere Leitschaufeln der Gasturbine Schaufeln einer erfindungsgemäßen Schaufelanordnung. Hierfür kann die vorliegende Erfindung aufgrund der bei Leitschaufeln auftretenden Schwingung(sanregung)en besonders vorteilhaft verwendet werden. Entsprechend ist in einer Ausführung eine Schaufelanordnung hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet bzw. wird hierzu verwendet.
  • Zusätzlich oder alternativ sind in einer Weiterbildung ein oder mehrere Laufschaufeln der Gasturbine Schaufeln einer erfindungsgemäßen Schaufelanordnung. Hierfür kann die vorliegende Erfindung aufgrund der bei Laufschaufeln auftretenden Vibrationen besonders vorteilhaft verwendet werden. Entsprechend ist in einer Ausführung eine Schaufelanordnung hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet bzw. wird hierzu verwendet. Dabei kann die Umfangsfläche insbesondere eine Umfangsfläche der Laufschaufel(n) der Schaufelanordnung oder eine dieser/-n gegenüberliegende (Gehäuse)Umfangsfläche sein. Allgemein kann die Umfangsfläche in einer Ausführung eine Umfangsfläche der wenigstens einen Schaufel, insbesondere Leit- oder Laufschaufel(n), der Schaufelanordnung, in einer anderen Ausführung eine dieser radial gegenüberliege Umfangsfläche, insbesondere Gehäuse- oder Rotorumfangsfläche, sein bzw. die Schaufelanordnung außer der wenigstens einen Schaufel auch die hiervon separate (Gehäuse- oder Rotor)Umfangsfläche aufweisen, die dieser wenigstens einen Schaufel, insbesondere Leit- oder Laufschaufel(n), der Schaufelanordnung in einer Ausführung radial gegenüberliegt.
  • In einer Ausführung werden in einer oder mehreren Verdichterstufen erfindungsgemäße Schaufelanordnungen verwendet, insbesondere erfindungsgemäße Schaufelanordnungen mit Leitschaufeln und/oder erfindungsgemäße Schaufelanordnungen mit Laufschaufeln. Hierfür kann die vorliegende Erfindung aufgrund der bei Verdichterstufen auftretenden Schwingung(sanregung)en besonders vorteilhaft verwendet werden. Entsprechend ist in einer Ausführung eine Schaufelanordnung hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet bzw. wird hierzu verwendet.
  • Zusätzlich oder alternativ werden in einer oder mehreren Turbinenstufen der Gasturbine erfindungsgemäße Schaufelanordnungen verwendet, insbesondere erfindungsgemäße Schaufelanordnungen mit Leitschaufeln und/oder erfindungsgemäße Schaufelanordnungen mit Laufschaufeln. Hierfür kann die vorliegende Erfindung aufgrund der bei Turbinenstufen auftretenden Temperaturen besonders vorteilhaft verwendet werden. Entsprechend ist in einer Ausführung eine Schaufelanordnung hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet bzw. wird hierzu verwendet.
  • Wie vorstehend betont, ist die vorliegende Erfindung hierfür jeweils besonders vorteilhaft, gleichwohl ausdrücklich in keiner Weise hierauf beschränkt. Ein erfindungsgemäßer Belag kann in einer Ausführung auf einer anderen Umfangsfläche einer Schaufelanordnung oder einer anderen Oberfläche der Schaufelanordnung oder auf einer, insbesondere äußeren oder inneren, Oberfläche, in einer Ausführung Umfangsfläche, eines anderen Bauteils der Turbomaschine, vorzugsweise eines Gehäuses oder Rotors, besonders bevorzug einer Gehäusewand, die vorzugsweise einen Radialspalt zwischen der Gehäusewand und einer relativ dazu rotierenden Fläche begrenzt, in einer Ausführung einem Laufgitter radial gegenüberliegt, oder einer Rotorwand, die vorzugsweise einen Radialspalt zwischen der Rotorwand und einer relativ dazu rotierenden Fläche begrenzt, in einer Ausführung einem Leitgitter radial gegenüberliegt, oder dergleichen, angeordnet sein bzw. werden, um vorteilhaft Bauteil-, insbesondere Schaufelschwingungen, zu reduzieren, wobei, wie vorstehend ausgeführt, diese Gehäuse- bzw. Rotorwand dann eine Umfangsfläche einer Schaufelanordnung im Sinne der vorliegenden Erfindung bilden kann. Dabei wird bzw. ist in einer Ausführung an wenigstens einem Bauteil wenigstens einer Verdichterstufe und/oder wenigstens einem Bauteil wenigstens einer Turbinenstufe der Gasturbine jeweils wenigstens ein hier beschriebener bzw. erfindungsgemäßer zellenartiger Belag angeordnet. Hierfür kann die vorliegende Erfindung aufgrund der bei Verdichterstufen auftretenden Schwingung(sanregung)en bzw. bei Turbinenstufen auftretenden Temperaturen besonders vorteilhaft sein.
  • Der erfindungsgemäße zellenartige Belag kann aneinander gelötete Bleche umfassen, welche insbesondere in Form eines herkömmlichen Einlaufbelags, der insbesondere eine Honigwabenform mit sechseckigen Zellen aufweisen kann, vorliegen können, welche Bleche Zellen ausbilden, in denen Impulskörper aufgenommen werden können.
  • In einer Ausführung beträgt die Blechdicke zwischen 0,04 mm bis 0,09 mm
  • Die Zellen können im Querschnitt (parallel zur Ebene des Belags) eine insbesondere gleichseitige Sechseckform mit drei Paaren paralleler Seiten aufweisen. (Nur) an den beiden Seiten jeweils eines parallelen Seitenpaars können benachbarte Bleche miteinander verlötet werden bzw. sein.
  • Damit kann der zellenartige Belag besonders einfach und vorteilhaft mithilfe eines bereits bekannten und bewährten Einlaufbelags gebildet werden, der jedoch in der erfindungsgemäßen Anwendung mit den enthaltenen Impulskörpern umfunktioniert ist, nämlich nicht als Einlaufbelag sondern zur Reduktion von Schwingungen vorgesehen ist.
  • Besonders vorteilhaft ist eine solche Anordnung des Belags auf einer Bauteiloberfläche, insbesondere Bauteilumfangsfläche, insbesondere Gehäuse- oder Rotorober-, insbesondere -umfangsfläche, wenn diese einen Spalt, insbesondere Radialspalt, zu einer, insbesondere radial, gegenüberliegenden, relativ zu ihr rotierenden Fläche begrenzt bzw. einer relativ zu ihr rotierenden Fläche, insbesondere radial, gegenüberliegt, da bekannte Honigwabendichtungen bzw. ähnliche Beläge hierfür, insbesondere thermisch, festigkeits- und/oder dimensionsmäßig, ausgelegt sind. Entsprechend ist bzw. wird in einer besonders bevorzugten Ausführung ein erfindungsgemäßer Belag solcherart verwendet bzw. angeordnet. Gleichwohl ist die vorliegende Erfindung ausdrücklich in keiner Weise hierauf beschränkt, vielmehr kann gerade die Anordnung eines erfindungsgemäßen Belags, der in einer Ausführung mit einer Honigwabendichtung oder einem ähnlichen Belag gleichartig und mit Impulskörpern bestückt ist, an einer anderen Bauteil-, insbesondere Gehäuse- oder Rotorfläche, der Turbomaschine, an der üblicherweise keine solchen Beläge angeordnet sind, da beispielsweise kein Spalt abzudichten ist, überraschenderweise vorteilhaft genutzt werden, um Bauteilschwingungen zu reduzieren.
  • Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist, insbesondere wird, an einem bzw. dem Bauteil einer bzw. der Turbomaschine, in einer Ausführung einer bzw. der Gasturbine, in einer Weiterbildung Flugtriebwerk-Gasturbine, insbesondere einer Verdichter- oder Turbinenstufe der (Flugtriebwerk-)Gasturbine, in einer Ausführung auf der Umfangsfläche der Schaufelanordnung, insbesondere eines Leit- oder Laufgitters oder eines, insbesondere einem Laufgitter radial gegenüberliegenden, Gehäuses oder eines, insbesondere einem Leitgitter radial gegenüberliegenden, Rotors, oder einer andere Oberfläche eines Bauteils, insbesondere eines Gehäuses oder Rotors, der Turbomaschine bzw. (Flugtriebwerk-)Gasturbine, insbesondere Verdichter- oder Turbinenstufe, ein ein- oder mehrteiliger Belag angeordnet, der mehrere Zellen, in einer Ausführung Waben, aufweist, in einer Ausführung hieraus besteht („zellenartiger Belag“, insbesondere wabenartiger Belag) bzw. ist hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet bzw. wird hierzu verwendet.
  • Der Belag weist in einer Ausführung eine erste Quer(erstreckungs)richtung und eine hierzu senkrechte zweite Quer(erstreckungs)richtung auf, die beide senkrecht zu einer Höhen(erstreckungs)richtung des Belags sind und in denen in einer Ausführung jeweils mehrere Zellen aneinander angrenzend angeordnet sind, in einer Ausführung jeweils in der ersten Querrichtung nächstgelegene Zellen in der zweiten Querrichtung gegeneinander versetzt. Im Falle einer Umfangsfläche kann insbesondere die erste Querrichtung die Umfangs- und die zweite Querrichtung die Axialrichtung oder umgekehrt die erste Querrichtung die Axial- und die zweite Querrichtung die Umfangsrichtung der Umfangsfläche sein. Gleichermaßen können die erste und zweite Querrichtung auch gegen die Umfangs- und Axialrichtung geneigt sein, beispielsweise um 45°. In einer Ausführung beträgt eine Ausdehnung des Belags in Höhenrichtung höchstens 10% einer Ausdehnung des Belags in ersten und/oder zweiter Querrichtung.
  • In einer Ausführung sind in Umfangsrichtung und/oder in Axialrichtung der Umfangsfläche jeweils mehrere Zellen aneinander angrenzend angeordnet, in einer Ausführung jeweils in Umfangsrichtung nächstgelegene Zellen in Axialrichtung gegeneinander versetzt angeordnet, und/oder erstrecken sich in Radialrichtung bzw. weisen (Zell)Wände auf, die sich in Radialrichtung erstrecken, wobei sie parallel zur Radialrichtung oder gegen die Radialrichtung geneigt sein können.
  • In einer Ausführung sind in der ersten Querrichtung und/oder in der zweiten Querrichtung jeweils mehrere Zellen aneinander angrenzend angeordnet, in einer Ausführung jeweils in der ersten Querrichtung nächstgelegene Zellen in der zweiten Querrichtung gegeneinander versetzt angeordnet, und/oder erstrecken sich in Höhenrichtung bzw. weisen (Zell)Wände auf, die sich in Höhenrichtung erstrecken, wobei sie parallel zur Höhenrichtung oder gegen die Höhenrichtung geneigt sein können. In einer Ausführung erstrecken sich die Zellwände quer zur ersten und/oder zweiten Querrichtung bzw. folgen in erster und/oder zweiter Querrichtung jeweils Zellwände mehrerer Zellen aufeinander.
  • Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist bzw. wird in einer oder mehreren Zellen des Belags jeweils wenigstens ein, vorzugsweise (jeweils) genau ein, in einer Ausführung kugelförmiger, Impulskörper mit Bewegungsspiel in wenigstens einer Stoßrichtung aufgenommen bzw. eingefüllt. Hierdurch kann in einer Ausführung ein aus der WO 2012/095067 A1 bekanntes Konzept zur Reduzierung von Schwingungen durch Stoßkontakte zwischen Impulskörpern und Kavitäten genutzt werden, insbesondere, um Schaufelschwingungen, aber auch überraschend von anderen Turbomaschinenbauteilen, zu reduzieren.
  • Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung beträgt eine, insbesondere minimale, maximale oder mittlere, Wandstärke einer, vorzugsweise blechartigen, Zellwand einer oder mehrerer Zellen des zellenartigen Belags, vorzugsweise wenigstens der Hälfte der Zellen des zellenartigen Belags, (jeweils) höchstens 25%, insbesondere höchstens 20%, in einer Ausführung höchstens 15%, und/oder mindestens 1%, insbesondere mindestens 5%, in einer Ausführung mindestens 10%, einer maximalen Dicke, insbesondere eines maximalen Durchmessers, eines, insbesondere des einzigen oder kleinsten der, in dieser bzw. der jeweiligen Zelle aufgenommenen Impulskörper(s).
  • In einer Ausführung beträgt der Durchmesser der Impulskörper, insbesondere aller Impulskörper 1 mm ± 0,2mm, insbesondere ± 0,1 mm.
  • In einer anderen Ausführung beträgt der Durchmesser der Impulskörper, insbesondere aller Impulskörper 1,6 mm ± 0,32 mm, insbesondere ± 0,16 mm
  • Hierdurch kann in einer Ausführung eine an sich bekannte Einlaufdichtung zur Schwingungsreduzierung genutzt werden. Zusätzlich oder alternativ kann durch ein solches Wandstärken-Impulskörperdicken-Verhältnis in einer Ausführung eine besonders vorteilhafte Stoßcharakteristik und damit Schwingungsreduzierung realisiert werden. Eine Zellwand, auf deren Wandstärke hier Bezug genommen ist, ist in einer Ausführung eine (gemeinsam) Zellwand zwischen benachbarten bzw. aneinandergrenzenden Zellen oder eine hierzu parallele Zellwand am Rand des Belags.
  • Zusätzlich oder alternativ weist nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung der Belag wenigstens dreißig, insbesondere wenigstens fünfzig, Zellen auf, wobei jede dieser wenigstens dreißig, insbesondere wenigstens fünfzig, Zellen jeweils mit wenigstens einer anderer, in einer Ausführung wenigstens zwei anderen, dieser wenigstens dreißig, insbesondere wenigstens fünfzig, Zellen (jeweils) wenigstens eine gemeinsame Zellwand aufweist („zusammenhängende Zellen“). Hierdurch kann in einer Ausführung eine an sich bekannte Einlaufdichtung mit üblicherweise vielen zusammenhängenden Zellen zur Schwingungsreduzierung genutzt werden. Zusätzlich oder alternativ können hierdurch Impulskörper in einer Ausführung besonders vorteilhaft, insbesondere variabel, platziert werden.
  • Zusätzlich oder alternativ ist nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung der zellenartige Belag ohne Impulskörpers als Einlaufdichtung der Turbomaschine verwendbar, in einer Weiterbildung mit einem als Einlaufdichtung einer, insbesondere der, Turbomaschine verwendeten Belag gleichartig, insbesondere baugleich, ausgebildet.
  • Einer Ausführung der vorliegenden Erfindung liegt die Grundidee zugrunde, an sich bekannte Honigwabendichtungen oder ähnliche Beläge mit Impulskörpern zu bestücken.
  • Dadurch können in einer Ausführung an sich etablierte Beläge beziehungsweise deren Herstellung und/oder Anordnung, insbesondere Befestigung, an Bauteilen, insbesondere auf Umfangsflächen von Schaufelanordnungen, umfunktioniert werden, um Kavitäten für Impulskörper bereitzustellen bzw. zu bilden und so insbesondere das aus der WO 2012/095067 A1 bekannte Konzept zur Reduzierung von Bauteil-, insbesondere Schaufelschwingungen durch Stoßkontakte der Impulskörper mit Kavitäten, in denen sie aufgenommen sind, umzusetzen.
  • Zusätzlich oder alternativ können hierdurch in einer Ausführung Impulskörper vorteilhaft an neuralgischen Positionen zur Schwingungsreduktion platziert werden. Ein Aspekt der Erfindung kann auch darin bestehen, an sich bekannte Einlaufdichtungen oder ähnliche Beläge mit Impulskörpern zu bestücken und an anderen Bauteiloberfläche anzuordnen, um so Bauteilschwingungen besonders vorteilhaft zu reduzieren.
  • Entsprechend können, wie an anderer Stelle erläutert, besonders vorteilhaft Umfangsflächen zur Begrenzung eines Radialspalts zwischen relativ zueinander rotierenden Flächen genutzt werden, da eine Anordnung von Honigwabendichtungen oder ähnlichen Belägen hierfür etabliert ist und dadurch vorteilhaft auf bewährte Technik zurückgegriffen werden kann. Gleichwohl ist die vorliegende Erfindung, wie ebenfalls an anderer Stelle erläutert, nicht hierauf bzw. solche Umfangsflächen beschränkt, da in einer Ausführung die bewährte Technik solcher Honigwabendichtungen oder ähnlicher Beläge auch für andere Bauteile, insbesondere Umfangs- oder andere Oberflächen, verwendet werden kann.
  • Ein Kerngedanke einer Ausführung der vorliegenden Erfindung liegt somit in der Verwendung eines zellenartigen Belags, wie er insbesondere von Honigwabendichtungen bekannt ist, oder eines ähnlichen Belags als solches, in einer Ausführung an einer hierfür üblichen Umfangsfläche einer Schaufelanordnung oder auch an einer anderen Bauteil-, insbesondere Umfangsfläche, an der bisher üblicherweise kein solcher Belag vorgesehen ist, um Kavitäten für Impulskörper bereitzustellen bzw. zu bilden.
  • Entsprechend sind in einer Ausführung ein oder mehrere, in einer Ausführung wenigstens 50%, insbesondere wenigstens 75%, in einer Ausführung wenigstens 90%, der Zellen gleichartig und/oder wabenartig ausgebildet. In einer Ausführung weisen eine oder mehrere, in einer Ausführung dieser, Zellen jeweils einen drei- oder vieleckförmigen Querschnitt, in einer Ausführung einen Querschnitt mit höchstens drei oder wenigstens fünf, insbesondere wenigstens sechs, in einer Ausführung wenigstens acht Ecken, und/oder paarweise gemeinsame Zell(Wände) auf, bilden in einer Ausführung eine Wabenstruktur.
  • Zusätzlich oder alternativ weisen in einer Ausführung entsprechend eine oder mehrere Zell(Wände) der Zellen, die sich in einer Ausführung in Höhenrichtung des Belags bzw. Radialrichtung der Schaufelanordnung erstrecken, in einer Ausführung gemeinsame Zell(Wände) benachbarter Zellen, eine, insbesondere maximale, minimale oder mittlere, Wandstärke auf, die wenigstens 0,1 mm und/oder höchstens 5 mm beträgt. Dadurch kann in einer Ausführung eine besonders vorteilhafte Stoßcharakteristik realisiert werden.
  • Zusätzlich oder alternativ weist der Belag in einer Ausführung entsprechend wenigstens 30 Zellen, insbesondere wenigstens 40 Zellen, in einer Ausführung wenigstens 50 Zellen, auf, in einer Ausführung in Umfangsrichtung wenigstens 10 aufeinanderfolgende Zellen und/oder in Axialrichtung wenigstens 5 aufeinanderfolgende Zellen bzw. in der ersten Querrichtung wenigstens 10 aufeinanderfolgende Zellen und/oder in der zweiten Querrichtung wenigstens 5 aufeinanderfolgende Zellen. Durch solche vielzelligen Beläge kann in einer Ausführung die Stoßcharakteristik und/oder Anordung auf der Umfangsfläche verbessert werden. Zusätzlich oder alternativ weisen Honigwabendichtungen oder ähnliche Beläge häufig eine solche Vielzahl von Zellen auf. In einer Ausführung weist jede dieser Zellen jeweils mit wenigstens einer anderer dieser Zellen wenigstens eine gemeinsame Zellwand auf bzw. hängen diese wenigstens 30 Zellen, insbesondere wenigstens 40 Zellen, in einer Ausführung wenigstens 50 Zellen, in einer Ausführung in Umfangsrichtung wenigstens 10 aufeinanderfolgende Zellen und/oder in Axialrichtung wenigstens 5 aufeinanderfolgende Zellen bzw. in der ersten Querrichtung wenigstens 10 aufeinanderfolgende Zellen und/oder in der zweiten Querrichtung wenigstens 5 aufeinanderfolgende Zellen zusammen.
  • In einer Ausführung ist bzw. wird in wenigstens zwei benachbarten Zellen des Belags, insbesondere in wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei, in einer Ausführung wenigstens vier, in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende(n) Zellen des Belags und/oder in wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei, in einer Ausführung wenigstens vier, in Axialrichtung aufeinanderfolgende(n) Zellen des Belags, jeweils wenigstens, vorzugsweise genau, ein Impulskörper mit Bewegungsspiel in wenigstens einer Stoßrichtung aufgenommen bzw. eingefüllt. In einer Ausführung ist bzw. wird in wenigstens zwei benachbarten Zellen des Belags, insbesondere in wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei, in einer Ausführung wenigstens vier, in der ersten Querrichtung aufeinanderfolgende(n) Zellen des Belags und/oder in wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei, in einer Ausführung wenigstens vier, in der zweiten Querrichtung aufeinanderfolgende(n) Zellen des Belags, jeweils wenigstens, vorzugsweise genau, ein Impulskörper mit Bewegungsspiel in wenigstens einer Stoßrichtung aufgenommen bzw. eingefüllt.
  • Es hat sich überraschend herausgestellt, dass durch eine solche, insbesondere lokale, Häufung von Impulskörpern in Zellen eines zellenartigen Belags die Amplituden von besonders nachteiligen Schwingungsmoden von Bauteilen, insbesondere Schaufeln, besonders vorteilhaft reduziert werden können.
  • Zusätzlich oder alternativ ist bzw. wird in einer Ausführung bei wenigstens zwei benachbarten Zellen des Belags, insbesondere bei wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei, in einer Ausführung wenigstens vier, in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Zellen des Belags und/oder bei wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei, in einer Ausführung wenigstens vier, in Axialrichtung aufeinanderfolgenden Zellen des Belags, nur in einer dieser Zellen wenigstens, vorzugsweise genau, ein Impulskörper mit Bewegungsspiel in wenigstens einer Stoßrichtung aufgenommen bzw. eingefüllt. In einer Ausführung ist bzw. wird bei wenigstens zwei benachbarten Zellen des Belags, insbesondere bei wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei, in einer Ausführung wenigstens vier, in der ersten Querrichtung aufeinanderfolgenden Zellen des Belags und/oder bei wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei, in einer Ausführung wenigstens vier, in der zweiten Querrichtung aufeinanderfolgenden Zellen des Belags, nur in einer dieser Zellen wenigstens, vorzugsweise genau, ein Impulskörper mit Bewegungsspiel in wenigstens einer Stoßrichtung aufgenommen bzw. eingefüllt.
  • Es hat sich überraschend herausgestellt, dass durch eine solche lokale Verteilung von Impulskörpern in Zellen eines zellenartigen Belags die Amplituden von Schwingungsmoden, insbesondere von individuellen Schaufeln, besonders vorteilhaft reduziert werden können.
  • Zusätzlich oder alternativ ist bzw. wird in einer Ausführung bei wenigstens zwei benachbarten Zellen des Belags, insbesondere bei wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei, in einer Ausführung wenigstens vier, in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Zellen des Belags und/oder in wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei, in einer Ausführung wenigstens vier, in Axialrichtung aufeinanderfolgenden Zellen des Belags, jeweils kein Impulskörper mit Bewegungsspiel in wenigstens einer Stoßrichtung aufgenommen bzw. eingefüllt bzw. sind diese Zellen impulskörperfrei. In einer Ausführung ist bzw. wird bei wenigstens zwei benachbarten Zellen des Belags, insbesondere bei wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei, in einer Ausführung wenigstens vier, in der ersten Querrichtung aufeinanderfolgenden Zellen des Belags und/oder in wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei, in einer Ausführung wenigstens vier, in der zweiten Querrichtung aufeinanderfolgenden Zellen des Belags, jeweils kein Impulskörper mit Bewegungsspiel in wenigstens einer Stoßrichtung aufgenommen bzw. eingefüllt bzw. sind diese Zellen impulskörperfrei.
  • Wie bereits erläutert liegt einer Ausführung der vorliegenden Erfindung die Idee zugrunde, an sich bekannte Honigwabendichtungen oder ähnliche Beläge, insbesondere an üblicherweise damit versehenen oder auch anderen Oberflächen, insbesondere Umfangsflächen, von Turbomaschinenbauteilen, insbesondere Schaufelanordnungen, mit Impulskörpern zu bestücken. Solche Beläge weisen häufig, zum Teil deutlich, mehr Zellen auf als Impulskörper vorgesehen bzw. zweckmäßig sind, so dass vorteilhaft ein Teil der Zellen impulskörperfrei bleibt, wobei die impulskörperfreien Zellen in einer Ausführung die Stabilität des Belags und/oder dessen Anordnung an dem Bauteil bzw. auf der Umfangsfläche und/oder die Stoßcharakteristik verbessern können.
  • Insbesondere daher sind in einer Ausführung wenigstens 1%, bevorzug wenigstens 5%, insbesondere wenigstens 10%, in einer Ausführung wenigstens 25%, insbesondere wenigstens 35%, aller Zellen des Belags impulskörperfrei bzw. leer und/oder in wenigstens 1%, bevorzug wenigstens 5%, insbesondere wenigstens 10%, in einer Ausführung wenigstens 25%, insbesondere wenigstens 35%, aller Zellen des Belags jeweils wenigstens ein Impulskörper aufgenommen. Hierdurch kann in einer Ausführung die Stoßcharakteristik verbessern werden.
  • In einer Ausführung weist der zellenartige Belag bzw. die Schaufelanordnung einen ein- oder mehrteiligen Deckel auf, der mit dem bzw. deren zellenartigen Belag einstückig ausgebildet oder, in einer Ausführung stoffschlüssig, verbunden ist bzw. wird und eine oder mehrere, in einer Ausführung alle, Zellen, in denen jeweils wenigstens, insbesondere genau, ein Impulskörper mit Bewegungsspiel in wenigstens einer Stoßrichtung aufgenommen ist („impulskörperbelegte Zellen“), und/oder eine oder mehrere, in einer Ausführung wenigstens 50%, insbesondere 100%, aller, impulskörperfreie(n) Zellen, in einer Ausführung luftdicht, verschließt.
  • Durch den luftdichten Verschluss können in einer Ausführung Impulskörper vor Umweltbedingungen vorteilhaft geschützt und/oder eine Stoßcharakteristik verbessert werden. Durch die Abdeckung auch impulskörperfreier Zellen kann in einer Ausführung die Aero- und/oder Thermodynamik und/oder Befestigung bzw. Herstellung des Deckels verbessert werden.
  • In einer Ausführung ist, insbesondere wird, eine, in einer Ausführung ebenfalls zellen-, insbesondere wabenartige oder abrasive, Dichtung auf dem Deckel angeordnet, die in einer Ausführung den Radialspalt, insbesondere in Axialrichtung, abdichtet bzw. hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet ist bzw. verwendet wird.
  • In einer Ausführung ist bzw. wird die auf dem Deckel angeordnete Dichtung einstückig mit dem Deckel ausgebildet, wodurch in einer Ausführung die Zuverlässigkeit verbessert werden kann. In einer anderen Ausführung ist bzw. wird die, in einer Ausführung separat hergestellte, Dichtung mit dem Deckel verbunden, insbesondere stoffschlüssig, in einer Ausführung durch Aufspritzen, Löten, Schweißen und/oder Kleben, wodurch in einer Ausführung die Herstellung verbessert werden kann.
  • In einer Ausführung ist die Dichtung eine sogenannte Einlaufdichtung, die im Betrieb durch Anschleifen einer radial gegenüberliegenden Fläche diese Fläche teilweise abträgt und/oder durch diese Fläche teilweise abgetragen wird. In einer Ausführung sind der zellenartige Belag und diese Einlaufdichtung gleichartig ausgebildet, haben in einer Ausführung einen ähnlichen, analogen und/oder gleichen Aufbau bzw. eine ähnliche, analoge und/oder gleiche Struktur.
  • Somit wird in einer Ausführung ein sandwichartiger Aufbau vorgeschlagen, bei dem der zellenartige, wenigstens teilweise mit Impulskörpern bestückte, Belag zwischen dem Bauteil, in einer Ausführung der Umfangsfläche, und der Dichtung angeordnet ist. Auf diese Weise können in einer Ausführung die an anderer Stelle genannten Vorteile des Belags, insbesondere die Reduzierung von Schwingungen des Bauteils, insbesondere der Schaufelanordnung, mit einer vorteilhaften Aerodynamik, in einer Ausführung im Radialspalt, kombiniert werden. Belag, gegebenenfalls Deckel und gegebenenfalls Dichtung sind somit in einer Ausführung in dem durch die Umfangsfläche begrenzten Radialspalt angeordnet und begrenzen ihrerseits in einer Ausführung (radial) einen engeren (Teil des)Radialspalt(s).
  • In einer Ausführung erstreckt sich der Belag in Umfangsrichtung (gesehen) über wenigstens 75%, insbesondere wenigstens 90%, in einer Ausführung 100%, der Umfangsfläche, überdeckt in einer Ausführung wenigstens einen Axialabschnitt der Umfangsfläche in Umfangsrichtung (gesehen) komplett. Hierdurch kann in einer Ausführung eine in Umfangsrichtung geschlossene Belaganordnung, insbesondere aus den Belägen in Umfangsrichtung aufeinanderfolgender Schaufelanordnungen, gebildet und dadurch in einer Ausführung die Stabilität und/oder Aerodynamik verbessert werden.
  • Zusätzlich oder alternativ erstreckt sich der Belag in einer Ausführung in Axialrichtung über wenigstens 5% der Umfangsfläche. Hierdurch kann in einer Ausführung die Stabilität und/oder Aerodynamik verbessert werden.
  • Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung werden zum Herstellen einer hier beschriebenen Schaufelanordnung oder Verwenden eines hier beschriebenen zellenartigen Belags die entsprechende(n) Zelle(n) mit dem bzw. den entsprechende(n) Impulskörper(n) befüllt.
  • In einer Ausführung ist dabei der Belag bereits an dem Bauteil, in einer Ausführung auf der Umfangsfläche der Schaufelanordnung, angeordnet und wird in einer Weiterbildung nach dem Befüllen mit dem Deckel verschlossen bzw. -bunden. Hierdurch kann in einer Ausführung die Anordnung des Belags vereinfacht werden.
  • In einer anderen Ausführung kann der, in einer Weiterbildung (bereits) durch den Deckel verschlossene, Belag auch zunächst mit den Impulskörpern befüllt und anschließend an dem Bauteil, in einer Ausführung auf der Umfangsfläche der Schaufelanordnung, angeordnet werden. Hierdurch kann in einer Ausführung die Befüllung vereinfacht werden.
  • In einer Ausführung wird bzw. ist der, in einer Ausführung separat hergestellte, Belag mit dem Bauteil, in einer Ausführung der Umfangsfläche der Schaufelanordnung, verbunden, insbesondere stoffschlüssig, in einer Ausführung durch Löten, Schweißen und/oder Kleben. Hierdurch kann in einer Ausführung ein Herstellungsaufwand verbessert werden.
  • In einer anderen Ausführung wird bzw. ist der Belag mit dem Bauteil, in einer Ausführung der Umfangsfläche der Schaufelanordnung, einstückig gefertigt, insbesondere generativ oder um- oder urformend oder dergleichen. Hierdurch kann in einer Ausführung eine Zuverlässigkeit verbessert werden.
  • In einer Ausführung wird bzw. ist der, in einer Ausführung separat hergestellte, Deckel mit dem Belag verbunden, insbesondere stoffschlüssig, in einer Ausführung durch Löten, Schweißen und/oder Kleben. Hierdurch kann in einer Ausführung ein Herstellungsaufwand verbessert werden.
  • In einer anderen Ausführung wird bzw. ist der Deckel mit dem Belag einstückig gefertigt, insbesondere generativ oder um- oder urformend oder dergleichen. Hierdurch kann in einer Ausführung eine Zuverlässigkeit verbessert werden.
  • In einer Ausführung wird bzw. ist die, in einer Ausführung separat hergestellte, Dichtung mit dem Deckel verbunden, insbesondere stoffschlüssig, in einer Ausführung durch Aufspritzen, Löten, Schweißen und/oder Kleben. Hierdurch kann in einer Ausführung ein Herstellungsaufwand verbessert werden.
  • In einer anderen Ausführung wird bzw. ist die Dichtung mit dem Deckel einstückig gefertigt, insbesondere durch Um- oder Urformen oder dergleichen. Hierdurch kann in einer Ausführung eine Zuverlässigkeit verbessert werden.
  • In einer Ausführung sind somit Belag, Dichtung, vorzugsweise zellenartige Dichtung, und dazwischen angeordneter Deckel einstückig miteinander gefertigt, wobei der Deckel insbesondere durch Zellendeckel der einzelnen Zellen des Belags und entsprechende Abschnitte der in einer Ausführung durchgehenden Zellwände von Belag und Dichtung gebildet sein kann. Hierdurch kann in einer Ausführung die Herstellung vereinfacht und/oder Gewicht reduziert werden.
  • In einer Ausführung werden bzw. sind ein oder mehrere Zellen des zellenartigen Belags bauteil- bzw. umfangsflächenseitig offen hergestellt und (erst) durch das Bauteil bzw. die Umfangsfläche der Schaufelanordnung, an bzw. auf der der Belag angeordnet ist bzw. wird, bzw. durch die Anordnung des Belags an Bauteil bzw. auf Umfangsfläche verschlossen, in einer Ausführung luftdicht. Mit anderen Worten werden in einer Ausführung die Zellwände direkt mit dem Bauteil bzw. der Umfangsfläche verbunden. Dadurch kann in einer Ausführung die Bauteilober- bzw. Umfangsfläche direkt als Zellbegrenzung genutzt und dadurch Gewicht gespart und/oder die Stoßcharakteristik verbessert werden.
  • In einer Ausführung weisen ein oder mehrere Zellen des zellenartigen Belags einen bauteil- bzw. schaufelanordnungsumfangsflächenseitigen Boden auf, der die Zelle(n) bauteil- bzw. schaufelanordnungsumfangsflächenseitig verschließt und separat zu dem Bauteil bzw. der Umfangsfläche hergestellt wird bzw. ist. Dieser weist in einer Ausführung eine bauteil- bzw. schaufelanordnungsumfangsflächenseitige Oberfläche auf, die bzw. mit der der Belag an dem Bauteil bzw. auf der Umfangsfläche der Schaufelanordnung angeordnet und damit verbunden ist bzw. wird, bzw. hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet ist bzw. verwendet wird. Dadurch kann in einer Ausführung die Handhabung des Belags verbessert werden.
  • In einer Ausführung wird bzw. ist dieser bauteil- bzw. schaufelanordnungsumfangsflächenseitige Boden integral mit den Zellwänden hergestellt oder, vorzugsweise stoffschlüssig, mit diesen verbunden, in einer Ausführung vor dem Anordnen an bzw. auf bzw. Verbinden mit dem Bauteil bzw. der Schaufelanordnungsumfangsfläche, in einer anderen Ausführung dabei oder danach.
  • Ein hier genannter Deckel ist in einer Ausführung auf einer dem Bauteil bzw. der Umfangsfläche bzw. gegebenenfalls dem Boden gegenüberliegenden bzw. bauteil- bzw. schaufelanordnungsumfangsflächenfernen Seite des Belags angeordnet.
  • „Axial(richtung)“ ist in einer Ausführung parallel zu einer (Haupt)Maschinen- bzw. Rotationsachse der Turbomaschine, „Umfangsrichtung“ eine Drehrichtung um diese Rotationsachse, „Radial(richtung)“ senkrecht zu Axial- und Umfangsrichtung, in einer Ausführung von der (Haupt)Maschinen- bzw. Rotationsachse der Turbomaschine weg.
  • Eine maximale Dicke eines Impulskörpers ist in einer Ausführung die Länge der längsten geraden Strecke innerhalb des Impulskörpers, beispielsweise also der Durchmesser eines kugelförmigen Impulskörpers.
  • Relativ zueinander rotierende Flächen im Sinne der vorliegenden Erfindung sind zum Rotieren relativ zueinander im Betrieb der Turbomaschine vorgesehen, insbesondere eingerichtet bzw. rotieren wenigstens temporär im Betrieb der Turbomaschine relativ zueinander.
  • Eine Oberfläche des Bauteils, auf dem der Belag angeordnet wird bzw. ist, ist in einer Ausführung eine Außenfläche des Bauteils („äußere Oberfläche“). Dadurch kann in einer Ausführung die Befestigung und/oder Befüllung, Abstimmung auf Schwingungen, verbessert werden. In einer anderen Ausführung ist eine Oberfläche des Bauteils, auf dem der Belag angeordnet wird bzw. ist, eine Innenfläche des Bauteils („innere Oberfläche“). Dadurch kann in einer Ausführung der Belag geschützt werden. Wie bereits erläutert, ist eine Oberfläche des Bauteils, auf dem ein erfindungsgemäßer bzw. hier beschriebener Belag angeordnet wird bzw. ist, in einer Ausführung eine Umfangsfläche eines Gehäuses oder Rotors, die in einer Weiterbildung einer relativ dazu rotierenden Fläche, vorzugsweise radial, gegenüberliegt, ohne dass die Erfindung darauf beschränkt ist.
  • Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
    • 1 eine Schaufelanordnung mit einem zellenartigen Belag nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Ansicht;
    • 2 eine perspektivische Draufsicht auf den Belag ohne Deckel;
    • 3 einen Teil des Belags bzw. der Schaufelanordnung mit Deckel;
    • 4 eine perspektivische Draufsicht auf den Belag mit transparent dargestelltem Deckel;
    • 5 eine Schaufelanordnung mit einem zellenartigen Belag nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Ansicht;
    • 6 einen Schnitt durch en Belag der 5;
    • 7 eine Seitansicht des Belag der 5;
    • 8 eine Seitansicht eines Belags einer Schaufelanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung;
    • 9 eine perspektivische Draufsicht auf einen Belag nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; und
    • 10 eine perspektivische Draufsicht auf einen Belag nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung.
  • 1-4 zeigen in verschiedenen Ansichten eine Schaufelanordnung mit einem zellenartigen Belag nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung bzw. eines Teils davon. Die Anordnung des zellenartigen Belags auf einer Umfangsfläche eines Leitgitters einer Schaufelanordnung ist, wie bereits erwähnt eine besonders vorteilhafte Verwendung der vorliegenden Erfindung, so dass diese nachfolgend hieran erläutert wird. Gleichwohl wird nochmals ausdrücklich betont, dass die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist und ein erfindungsgemäßer Belag auch an anderen Oberflächen einer Schaufelanordnung oder einer Umfangs- oder Oberflächen eines anderen Bauteils einer Turbomaschine, insbesondere Gasturbine, angeordnet bzw. verwendet sein bzw. werden kann. So kann in einer bevorzugten, nicht dargestellten Abwandlung ein hier beschriebener Belag auch auf einer Umfangsfläche eines Gehäuses angeordnet sein bzw. werden, die einem Laufgitter bzw. Laufschaufeln radial gegenüberliegt, wobei diese Gehäuseumfangsfläche dann Teil einer erfindungsgemäßen Schaufelanordnung sein kann, oder auf einer Umfangsfläche eines Rotors angeordnet sein bzw. werden, die einem Leitgitter bzw. Leitschaufeln radial gegenüberliegt, wobei diese Rotorumfangsfläche dann Teil einer erfindungsgemäßen Schaufelanordnung sein kann.
  • Die Schaufelanordnung, im Ausführungsbeispiel ein Vane-Cluster mit vier Leitschaufeln 1, weist eine (im Ausführungsbeispiel radial innere) Umfangsfläche 2 zur Begrenzung eines Radialspalts zu einer Fläche eines relativ zur Umfangsfläche 2 rotierenden Rotors 3 (in 1-4 nicht dargestellt, vgl. 6) auf.
  • Auf der Umfangsfläche 2 ist ein zellenartiger Belag 4 angeordnet, wobei in einigen der Zellen 4.1 des Belags 4 jeweils ein Impulskörper 5 mit Bewegungsspiel in wenigstens einer Stoßrichtung S (vgl. 6) aufgenommen bzw. eingefüllt ist bzw. wird.
  • Auf dem Belag 4 ist ein Deckel 6 angeordnet, der die Zellen 4.1 des Belags 4 verschließt und in 3, 4 zur besseren Anschaulichkeit transparent dargestellt ist.
  • Zur Herstellung der Schaufelanordnung werden in einer Ausführung der Belag 4 auf der Umfangsfläche 2 angelötet, anschließend die entsprechenden Zellen mit Impulskörpern befüllt (vgl. 2) und dann der Deckel 6 angelötet.
  • 5 zeigt in 1 entsprechender Darstellung eine Schaufelanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Einander entsprechende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen identifiziert, so dass auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen und nachfolgend nur auf Unterschiede eingegangen wird.
  • In der Ausführung der 5-7 ist auf dem Deckel 6 eine Honigwabendichtung 7 angeordnet, die in einer Ausführung auf dem Deckel 6 angelötet oder einstückig mit diesem und/oder dem Belag 4 gefertigt und gleichartig bzw. baugleich mit dem Belag 4 ist. Insbesondere können Belag 4 und Honigwabendichtung 7 durchgängig ausgebildet sein, wobei der Deckel 6 dann durch integral mit Belag 4 und Honigwabendichtung 7 ausgebildete Schotts ausgebildet sein kann.
  • 8 zeigt in 7 entsprechender Darstellung eine Schaufelanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Einander entsprechende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen identifiziert, so dass auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen und nachfolgend nur auf Unterschiede eingegangen wird.
  • In der Ausführung der 8 ist anstelle der Honigwabendichtung 7 eine Einlaufdichtung in Form eines Metallschaums oder einer abrasiven Schicht 7'vorgesehen, beispielsweise aufgespritzt.
  • In 2 ist sowohl eine (minimale) Wandstärke w einer der Zellwände 4.2 als auch eine maximale Dicke D eines Impulskörpers 5 angedeutet.
  • In den gezeigten Ausführungsbeispielen kann gleichermaßen ein umfangsflächenseitig offen ausgebildeter Belag 4 direkt mit der Umfangsfläche 2 verbunden bzw. an dieser befestigt werden bzw. sein, so dass seine Zellen 4.1 umfangsflächenseitig durch die Umfangsfläche 2 verschlossen sind bzw. werden, oder der Belag 4 einen mit seinen Zellwänden 4.2 integral ausgebildeten oder, insbesondere stoffschlüssig, verbundenen Boden aufweisen, der bzw. mit dem der Belag auf der Umfangsfläche befestigt bzw. mit dieser verbunden wird bzw. ist. Ein solcher Boden ist in 7 exemplarisch mit 8 angedeutet, wobei die andere Variante mit umfangsflächenseitig offen ausgebildetem, direkt an der Umfangsfläche befestigten Belag in 7 exemplarisch dadurch angedeutet ist, dass 8' dann ein, in einer Ausführung integrales, Teil der Schaufeln 1 mit der Umfangsfläche 2 bezeichnet.
  • 9, zeigen in perspektivischer Draufsicht jeweils einen Belag 4 nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. Dabei zeigt 9 eine Variante mit einem Deckel 6, auf dem eine mit dem Belag 4 gleichartig ausgebildete Einlaufdichtung 7 angeordnet ist, beispielsweise, indem Belag 4, Deckel 6 und Einlaufdichtung 7 integral miteinander ausgebildet sind.
  • Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Schaufel
    2
    Umfangsfläche
    3
    Fläche/Rotor
    4
    Belag
    4.1
    Zelle
    4.2
    Zellwand
    5
    Impulskörper
    6
    Deckel
    7
    zellenartige Dichtung
    7'
    Einlaufdichtung
    8
    Belagboden
    8'
    Teil der Schaufelanordnung
    D
    maximale Impulskörperdicke
    S
    Stoßrichtung
    w
    minimale Zellwandstärke
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2012/095067 A1 [0002, 0026, 0034]

Claims (16)

  1. Zellenartiger Belag (4) zur Anordnung an einem Bauteil, insbesondere auf einer Umfangsfläche einer Schaufelanordnung, einer Turbomaschine, insbesondere einer Gasturbine, insbesondere eines Flugtriebwerks, wobei in wenigstens einer Zelle (4.1) des Belags wenigstens, insbesondere genau, ein Impulskörper (5) mit Bewegungsspiel in wenigstens einer Stoßrichtung (S) aufgenommen ist, wobei eine Wandstärke (w) einer Zellwand (4.2) wenigstens einer Zelle (4.1) des zellenartigen Belags höchstens 25% einer maximalen Dicke (D) eines in dieser Zelle aufgenommenen Impulskörpers (5) beträgt und/oder der Belag wenigstens dreißig Zellen (4.1) aufweist, wobei jede dieser wenigstens dreißig Zellen jeweils mit wenigstens einer anderer dieser wenigstens dreißig Zellen wenigstens eine gemeinsame Zellwand (4.2) aufweist.
  2. Schaufelanordnung mit wenigstens einer Schaufel (1) für eine Turbomaschine, insbesondere Leit- oder Laufschaufel für eine Verdichter- oder Turbinenstufe einer Gasturbine, insbesondere eines Flugtriebwerks, wobei die Schaufelanordnung eine Umfangsfläche (2), insbesondere zur Begrenzung eines Radialspalts zwischen relativ zueinander rotierenden Flächen (2, 3), aufweist, auf der ein zellenartiger Belag (4), insbesondere nach Anspruch 1, angeordnet ist, wobei in wenigstens einer Zelle (4.1) des Belags wenigstens, insbesondere genau, ein Impulskörper (5) mit Bewegungsspiel in wenigstens einer Stoßrichtung (S) aufgenommen ist.
  3. Zellenartiger Belag (4) nach Anspruch 1 oder Schaufelanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens zwei benachbarten Zellen des Belags jeweils wenigstens, insbesondere genau, ein Impulskörper mit Bewegungsspiel in wenigstens einer Stoßrichtung aufgenommen ist und/oder dass in wenigstens 1% aller Zellen des Belags jeweils wenigstens ein Impulskörper mit Bewegungsspiel in wenigstens einer Stoßrichtung aufgenommen ist.
  4. Zellenartiger Belag oder Schaufelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei wenigstens zwei benachbarten Zellen des Belags nur in einer dieser Zellen wenigstens, insbesondere genau, ein Impulskörper mit Bewegungsspiel in wenigstens einer Stoßrichtung aufgenommen ist.
  5. Zellenartiger Belag oder Schaufelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei benachbarte Zellen des Belags impulskörperfrei sind und/oder dass wenigstens 1% aller Zellen des Belags impulskörperfrei sind.
  6. Zellenartiger Belag oder Schaufelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Deckel (6), der mit dem Belag einstückig ausgebildet oder, insbesondere stoffschlüssig, mit dem Belag verbunden ist und wenigstens eine impulskörperbelegte und/oder wenigstens eine impulskörperfreie Zelle, insbesondere luftdicht, verschließt.
  7. Zellenartiger Belag oder Schaufelanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine, insbesondere zellenartige oder abrasive, Dichtung, insbesondere eine Einlaufdichtung (7; 7'), auf dem Deckel angeordnet, insbesondere einstückig mit dem Deckel ausgebildet oder, insbesondere stoffschlüssig, mit dem Deckel verbunden ist.
  8. Zellenartiger Belag oder Schaufelanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der zellenartige Belag (4) und die Einlaufdichtung (7; 7')gleichartig ausgebildet sind.
  9. Zellenartiger Belag oder Schaufelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Belag in Umfangsrichtung über wenigstens 75% der Umfangsfläche und/oder in Axialrichtung über wenigstens 5% der Umfangsfläche erstreckt und/oder wenigstens 30 Zellen aufweist.
  10. Zellenartiger Belag oder Schaufelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Zelle des Belags einen drei- oder vieleckförmigen Querschnitt und/oder eine Wandstärke (w), die wenigstens 0,1 mm und/oder höchstens 5 mm beträgt, aufweist.
  11. Zellenartiger Belag oder Schaufelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Zelle des Belags bauteil- bzw. umfangsflächenseitig offen hergestellt ist, um durch das Bauteil bzw. die Umfangsfläche verschlossen zu werden.
  12. Zellenartiger Belag oder Schaufelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Zelle des Belags durch einen Boden (8) bauteil- bzw. umfangsflächenseitig verschlossen ist, der separat zu dem Bauteil bzw. der Umfangsfläche hergestellt ist.
  13. Schaufelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens zwei in Umfangsrichtung benachbarte Schaufeln (1) aufweist, die mit der Umfangsfläche einstückig ausgebildet oder, insbesondere stoffschlüssig, verbunden sind.
  14. Turbomaschine mit wenigstens einem Bauteil, an dem ein zellenartiger Belag (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche angeordnet ist, oder wenigstens einer Schaufelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Gasturbine mit wenigstens einer Verdichterstufe und/oder wenigstens einer Turbinenstufe mit wenigstens einem Bauteil, an dem ein zellenartiger Belag (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche angeordnet ist, oder wenigstens einer Schaufelanordnung mit wenigstens einer Leitschaufel und/oder wenigstens einer Laufschaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  15. Verfahren zum Herstellen einer Schaufelanordnung mit wenigstens einer Schaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einer Zelle (4.1) des Belags (4) wenigstens, insbesondere genau, ein Impulskörper (5) eingefüllt wird.
  16. Verwendung eines zellenartigen Belags (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Reduzierung von Schwingungen eines Bauteils einer Turbomaschine, wobei der zellenartiger Belag (4) an dem Bauteil angeordnet ist oder wird.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2715295A1 (de) 1976-04-05 1977-10-13 Rolls Royce Schallauskleidung fuer einen stroemungskanal
JPH05154950A (ja) 1991-12-09 1993-06-22 Hitachi Chem Co Ltd 制振材料及びその製造方法
US20030156940A1 (en) 2002-02-15 2003-08-21 General Electric Company Fan casing acoustic treatment
WO2012095067A1 (de) 2010-11-16 2012-07-19 Mtu Aero Engines Gmbh Turbomaschinenschaufel mit stimmkörper

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