DE602004009487T2 - Dämpfungs- und Dichtungselement für Turbine - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Dämpfungs- und Dichtungselemente und insbesondere auf Vibrationsdämpfungsdichtungen, die benutzt werden zwischen den Plattformabschnitten, auf denen die Turbinenlaufschaufeln oder die stromlinienförmigen Flügel von Turbomaschinen, beispielsweise Strahltriebwerken oder Dampfturbinen, festgelegt sind.
  • Um potenziell gefährliche Vibrationen innerhalb eines Strahltriebwerks zu dämpfen oder auszuschalten, ist es normal, ein Dämpfungselement zwischen den Lagerabschnitten für jede Turbinenlaufschaufel oder jeden Flügel anzuordnen. Innerhalb eines Strahltriebwerks sind hohe Temperaturen vorhanden, und es ist gewöhnlich notwendig, die Bauteile zu kühlen, um eine genügende mechanische Festigkeit für den Betrieb zu gewährleisten. Tatsächlich ist es in gewissen Abschnitten eines Strahltriebwerks nicht unüblich, dass die Betriebstemperaturen höher sind als jene der Materialien, aus denen jener Teil des Triebwerks hergestellt ist, so dass eine Kühlung erforderlich wird. Hohe Temperaturen sind erforderlich, um einen hohen thermischen Wirkungsgrad und demgemäß einen verbesserten Triebwerksbetrieb zu erreichen.
  • Leider erschwert die innige Berührung, die bei einer Vibrationsdämpfungsdichtung notwendig ist, um das Ziel der Verminderung oder Ausschaltung schädlicher Frequenzvibrationen zu erreichen, eine Abkühlung derartiger Dichtungen. Unter derartigen Umständen können die Dämpfungsdichtungen als „heiße Stellen" betrachtet werden, die eine weitere Temperaturverbesserung und daher Entwicklung des Triebwerkswirkungsgrades verhindern. Eine derartige Dichtung ist in der US-A-5,281,097 beschrieben.
  • Gemäß der Erfindung ist eine Dämpfungsdichtung zur Vibrationsverminderung vorgesehen, und die Dichtung umfasst eine Eintrittsoberfläche zu einem engen Verbund mit einer Öffnung in einer Lagerplattform für Bauteile, wobei die Eintrittsoberfläche eine Berührungsfläche aufweist, um an der Öffnung anzugreifen und eine Vibration oder Kopplung dazwischen zu ermöglichen, und es sind ausgenommene Pfade vorgesehen, damit eine Kühlströmung über diese Berührungsfläche über die Eintrittsoberfläche nach der Öffnung abfließen kann, und die Pfade sind sowohl im Winkel angestellt als auch relativ zueinander gestaffelt.
  • Vorzugsweise sind die Pfade Kanäle oder Nuten in der Eintrittsoberfläche. Im typischen Fall haben die Pfade oder Nuten einen elliptischen Querschnitt, oder sie sind auf andere Weise so geformt, dass sie einen Wärmeaustausch mit einer Kühlströmung herbeiführen können, die längs des Pfades strömt. Die Pfade können mäanderförmig ausgebildet sein oder einander überkreuzen und über der Eintrittsoberfläche verlaufen. Normalerweise schaffen die Pfade, wenn die Eintrittsoberfläche der Öffnung zugeordnet ist, eine Leitung, die an beiden Enden offen ist, über die die Kühlströmung die Eintrittsoberfläche überkreuzt.
  • Allgemein ist die Eintrittsoberfläche so gestaltet, dass sie konform der Öffnung zugeordnet ist. Im typischen Fall weist die Eintrittsoberfläche einen geneigten Rippenquerschnitt auf. Im typischen Fall bewirkt die Dämpfungsdichtung eine wirksame Abdichtung bei der Benutzung der Öffnung, während die Kühlströmung über die ausgenommenen Pfade über die Eintrittsoberfläche strömen kann.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist außerdem eine Dämpfungseinrichtung für eine Dichtungsanordnung vorgesehen, die eine Dämpfungsdichtung wie oben beschrieben innerhalb einer Öffnung eines Lagerplattformaufbaus für Turbinenschaufeln aufweist, wobei der Plattformaufbau einen Kühlraum aufweist, und die Dämpfungsdichtung ist mit dem Raum gekoppelt, damit das Kühlmittel über die Eintrittsoberfläche strömen kann.
  • Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
  • 1 ist eine schematische Teilschnittansicht einer Dämpfungsdichtungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist eine perspektivische Vorderansicht einer Dämpfungsdichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 3 ist eine perspektivische Vorderansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
  • 4 ist eine schematische ebene Teilansicht einer Dämpfungsanordnung mit einer Dämpfungsdichtung gemäß 2; und
  • 5 ist eine perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
  • Die 1 veranschaulicht einen schematischen Schnitt einer Dämpfungsdichtungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Dichtungsanordnung zeigt zwei Flügel oder Turbinenlaufschaufeln 1, 2, die auf einem Lagerplattformaufbau 3 festgelegt sind, um die Laufschaufeln 1, 2 in geeigneter Weise anzuordnen. Es ist klar, dass die Laufschaufeln 1, 2 im Normalbetrieb über eine Rotorscheibe derart gelagert sind, dass sie relativ zueinander im Winkel angestellt sind. Unter diesen Umständen sind die Längsachsen A-A, B-B der jeweiligen Laufschaufeln 1, 2 im Winkel relativ zueinander angestellt, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist. Aus der Zeichnung ist weiter ersichtlich, dass die Laufschaufeln 1, 2 in dem Plattformaufbau 3 derart montiert sind, dass ein Hohlraum 4 innerhalb des Aufbaus 3 als Kühlanordnung wirkt, um Kühlluft durch ein nicht dargestelltes Netz nach Öffnungen 5, 6 der jeweiligen Schaufeln 1, 2 zu fördern. Diese Kühlluft tritt durch die Öffnungen 5, 6 hindurch, um eine Oberflächenkühlung der Schaufeln 1, 2 zu bewirken.
  • Wie oben beschrieben, drehen sich die Laufschaufeln 1, 2 im Betrieb, und diese Drehung erzeugt zusammen mit anderen Belastungen, die auf die jeweiligen Laufschaufeln 1, 2 einwirken, eine Vibration. Insbesondere können die Frequenzen und die Vibration schädlich für die Laufschaufeln 1, 2 sein, und demgemäß ist eine Vibrationsdämpfungsdichtung 7 im Allgemeinen vorgesehen, um eine Friktionsdämpfung zwischen den jeweiligen Schaufeln 1, 2 im Lagerplattformaufbau 3 zu verbessern. Um die Dämpfung zu ermöglichen, muss der Dämpfer 7 in Vibrationsberührung mit dem Plattformaufbau 3 stehen. Demgemäß wird eine Eintrittsoberfläche 8 der Dichtung 7 in Berührung mit einer Öffnung 9 zwischen den jeweiligen Laufschaufeln 1, 2 im Plattformaufbau 3 gebracht. Die Dämpfungsdichtung 7 schließt die Öffnung 9 im Wesentlichen ab.
  • Bei bisher bekannten Dämpfungsdichtungen besteht eine flache gegenseitige Stoßberührung zwischen der Eintrittsoberfläche und den Oberflächen der Öffnung. Demgemäß kann, wie durch die Pfeilköpfe angedeutet, die Kühlströmung nicht über die Eintrittsoberfläche strömen, um die Dämpfungsdichtung zu kühlen, und sie kann auch nicht über die dazwischen liegenden Teile des Plattformaufbaus 3 zwischen den Laufschaufeln strömen. Unter diesen Umständen tritt eine Überhitzung ein, obgleich ein relativ großes Kühlluftvolumen innerhalb des Hohlraums vorhanden ist. Eine derartige Überhitzung kann eine Oxidation und eine Rissebildung in dem Lagerplattformaufbau und in Bezug auf frühere Dämpfungsdichtungen und Schaufelfüße oder Lagerteile der entsprechenden Schaufeln erfolgen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Eintrittsoberfläche 8 Pfade darinnen auf, damit die Kühlluftströmung, die durch die Pfeilköpfe gekennzeichnet ist, über jene Eintrittsoberfläche 8 strömen kann, damit sowohl die Dämpfungsdichtung 7 als auch die Teile des Lagerplattformaufbaus 3 benachbart zu der Öffnung 9 gekühlt werden können. Diese Pfade sind auf beiden Seiten der Berührungsflächen der Eintrittsoberfläche 8 angeordnet, die in direktem Kontakt mit der Öffnung 9 stehen. Demgemäß besteht eine Vibrationskopplung, damit die Dämpfungsdichtung 7 ihre prinzipielle Funktion der Eliminierung oder wenigstens Verminderung schädlicher Vibrationsausbreitung über den Lagerplattformaufbau 3 und zwischen den Laufschaufeln 1, 2 durchführen kann.
  • Die 2 und 3 zeigen zwei Ausführungsbeispiele einer Dämpfungsdichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Beide Ausführungsbeispiele umfassen eine Eintrittsoberfläche, die allgemein als geneigte Rippenstruktur eines Hausdachs ausgebildet ist. Jedoch besteht eine geeignete Zuordnung mit der Öffnung eines Plattformaufbaus, was das Haupterfordernis ist. Wenn demgemäß die Öffnung eine konkave oder konvexe oder dendritische Tannenbaum-Querschnittsform besitzt, dann wird die Eintrittsoberfläche in ähnlicher Weise geformt, damit sie der Öffnung derart zugeordnet wird, dass eine Vibrationskopplung mit dem Dämpfer besteht und demgemäß eine Vibrationsausbreitung zwischen den Laufschaufeln verhindert wird.
  • 2 veranschaulicht eine perspektivische Vorderansicht einer ersten Dämpfungsdichtung 21 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Dämpfungsdichtung 21 weist eine Eintrittsoberfläche 28 auf, die die Form einer Firstneigung eines dachartigen Querschnitts besitzt. Innerhalb der Eintrittsoberfläche 28 sind Pfade 22 ausgenommen, durch die Kühlluft strömt, um die Dämpfungsdichtung 21 und im Betrieb die Öffnung zu kühlen, der die Eintrittsoberfläche 28 zugeordnet ist. Zwischen den Pfaden 22 sind Berührungsflächen 23 der Eintrittsoberfläche 28 vorhanden. Im Betrieb stehen diese Berührungsflächen 23 normalerweise in Berührung mit den Oberflächen der Öffnung in dem Plattformaufbau, um eine Vibrationskopplung dazwischen zu erzielen. Demgemäß wird die Vibration an den Dämpfer 21 angekoppelt, um eine Vibrationsausbreitung zu verhindern, wie dies weiter oben beschrieben wurde.
  • Die Pfade 22 besitzen normalerweise einen elliptischen Querschnitt, wie dies aus 2 ersichtlich ist, um eine gute Kühlströmung für den Oberflächenkontakt zum Wärmeaustausch zu schaffen. In gleicher Weise sind die Pfade 22 im Winkel angestellt, um eine größere Pfadlänge über die Eintrittsoberfläche 23 zu bewirken, damit ein besserer Wärmeaustausch zwischen der Kühlluftströmung und der Oberfläche eines jeden Pfades 22 erfolgen kann. Wie ersichtlich, sind die Pfade 22 normalerweise regulär gestaffelt verteilt, und sie sind alle in gleicher Weise geformt. Jedoch kann, wenn es notwendig oder erwünscht ist, eine größere Konzentration von Pfaden an gewissen Stellen auf der Eintrittsoberfläche vorgesehen werden, und diese Pfade können unterschiedliche Abmessungen besitzen, um unterschiedliche Kühlmittelströmungen zu bewirken. Es ist klar, dass diese Pfade auch gebogen oder in anderer Weise ausgebildet sein könnten.
  • 3 veranschaulicht ein zweites Ausführungsbeispiel einer Dämpfungsdichtung 31 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Dämpfungsdichtung 31 besitzt wiederum eine Vielzahl ausgenommener Pfade 32, durch die eine Kühlluftströmung, wie durch die Pfeilköpfe 39 angedeutet, strömen kann. Diese Pfade 32 sind rautenförmig oder kreuz und quer derart gestaltet, dass sie Luft nach beiden Seiten der Berührungsfläche 33 leiten können, die im Betrieb in Vibrationskopplungsberührung mit einer Öffnung eines nicht dargestellten Lagerplattformaufbaus stehen. Die Berührungsflächen 33 wirken als Lagerstützen, so dass die Pfade 32 von der Öffnungsoberfläche in dem nicht dargestellten Plattformaufbau versetzt sind. In diesem Fall ist im Betrieb eine geschlossene Leitung wichtig, durch die die Kühlluftströmung 39 hindurchtreten kann und die sich vom Bodenrand der Eintrittsoberfläche 34 nach einem oberen Rand 35 erstreckt. In diesen Fällen wird die Eintrittsoberfläche 38 wirksam durch die Kühlluftströmung durch die Pfade 32 gekühlt, und es besteht eine ähnliche Kühlung der Öffnung und daher des Plattformaufbaus um die Öffnung herum.
  • Ein Unterschied zwischen dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung und dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 2 besteht darin, dass anstelle eines direkten Pfades über die Eintrittsoberfläche 28 (2) die Pfade 32 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Kühlluftströmung ermöglichen, die sich mäanderförmig bewegt und sich über die rautenförmige oder kreuzweise Anordnung der Pfade 32 von einer Seite der Eintrittsoberfläche 38 nach der anderen aufteilen kann. In diesem Fall kann sich eine bessere Kühlwirkung ergeben. Es ist jedoch klar, dass die Berührungsflächen 33, über die die Vibrationskopplung erreicht wird, um die Dämpfung zu erzielen, beträchtlich pro Flächeneinheit vermindert werden, und daher die Dämpfungsdichtung in ihrer primären Funktion beeinträchtigt werden kann.
  • Es ist klar, dass eine Dämpfungsdichtung gemäß der Erfindung aus einem Material hergestellt wird, über das die Vibration wenigstens auf einen Dämpfungsmechanismus übertragen werden kann, oder dass die Dichtung selbst erforderlichenfalls eine Vibrationsdämpfung bewirkt. Nichtsdestoweniger kann die Dämpfungsdichtung aus einer Anzahl von Materialien bestehen, um diese Funktion zu erfüllen. Die Eintrittsoberfläche kann aus einer Schicht bestehen, die auf einem Grundkörper einer Dämpfungsdichtung aufgetragen ist, damit die Pfade gemäß der Erfindung einfacher eingeformt oder geätzt werden können, als es bei dem Grundkörper möglich wäre. Unter diesen Umständen kann eine existierende Dämpfungsdichtung in eine erfindungsgemäße Dämpfungsdichtung umgeformt werden. Weiter kann die aufgebrachte Schicht derart ausgebildet sein, dass trotz differenzieller Ausdehnung die Dämpfungsdichtung weiter von der zugeordneten Öffnung im Plattformaufbau versetzt ist, was eine ansteigende Temperatur bewirkt, so dass die verfügbare Querschnittsfläche der Pfade über die Eintrittsoberfläche erhöht werden kann, um eine größere Kühlströmung und eine erhöhte Berührungsfläche für den Wärmeaustausch zu ermöglichen. Es ist klar, dass die aufgebrachte Schicht eine bestimmte Memoryfunktion durchführen kann, so dass bei niedrigeren Temperaturen die direkten Pfade 22 in 2 verfügbar sind, aber bei höheren Temperaturen infolge der Ausdehnung der angefügten Schicht mit Formgedächtnis Kanäle verfügbar macht, die gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nach 3 verlaufen.
  • Es können Austrittsschlitze von den Pfaden am Oberrand der Eintrittsoberfläche vorgesehen werden. Diese Schlitze sind allgemein im Winkel angestellt, damit dem eintretenden Kühlgas ein zweckmäßiger Winkel zur Verfügung gestellt wird, damit eine Oberflächenfilmkühlung über dem Plattformaufbau stattfinden kann. Es ist klar, dass die austretende Kühlluft von den Gasströmen um die Laufschaufeln oder Flügel herum getroffen wird, was eine beträchtliche Turbulenz erzeugt und die Kühlluftströmung aufbrechen lässt. Durch einen geeigneten Austrittswinkel über jede Schlitzöffnung kann eine vorzeitige Zerstreuung der Kühlluftströmung vermindert werden.
  • 4 zeigt eine schematische ausgebreitete Ansicht einer Dämpfungsdichtungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Anordnung 40 umfasst Laufschaufeln 41, 42, die in einem Lagerplattformaufbau 43 gelagert sind, wobei eine Dämpfungsdichtung zwischen jenen Schaufeln 41, 42 festgelegt ist, um eine Vibrationsdämpfung wie oben beschrieben zu erreichen. Die Dämpfungsdichtung 47 hat eine Eintrittsoberfläche 48 an einer Öffnung im Plattformaufbau 43 mit Pfaden 44, die darin angeordnet sind, damit eine Kühlluftströmung in Richtung der Pfeilköpfe über die Eintrittsoberfläche strömen und jene Dichtung und benachbarte Teile des Plattformaufbaus 43 kühlen kann. Die Kühlluft tritt aus Kühllufttaschen oder Räumen 45 unter der Dichtung 47 aus. Wenn die Kühlluft die Pfade 44 durchlaufen hat, tritt sie über einen Zwischenplattformspalt 46 zwischen den Plattformsegmenten aus, die den Aufbau 43 bilden. So wird eine Kühlluftströmung in Richtung der Pfeilköpfe mit einer geeigneten Neigung über den Plattformaufbau 43 geschickt, wodurch eine vorzeitige Zerstreuung und Verdünnung der Kühlluftströmung verhindert wird, damit die Wirksamkeit der Filmkühlung des Aufbaus 43 zwischen den Laufschaufeln 41, 42 verringert wird. Allgemein liegt der Plattformaufbau 43a stromauf, während der Plattformaufbau 43b stromab liegt, so dass der Aufbau 43 in einem Triebwerk gedreht wird. Demgemäß verläuft die Turbinenluftströmung in einer gleichen Richtung wie die Kühlluftströmung durch die Pfade 44 innerhalb der Eintrittsoberfläche 48 der Dichtung 47.
  • Wie oben erwähnt, hat die Eintrittsoberfläche 48 normalerweise einen dachartigen Querschnitt, um in geeigneter Weise mit einer Öffnung 49 des Plattformaufbaus 43 zusammenwirken zu können. Außerdem dichtet der Dämpfer 47 durch Eingriff zwischen der Eintrittsoberfläche 48 und der Öffnung 49 im Wesentlichen jene Öffnung ab, wodurch eine Vibrationskopplung mit dem Dämpfer 47 entsteht und eine Kühlung über die Pfade 44 vorgesehen wird.
  • 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen perspektivischen Vorderansicht. Eine Dämpfungsdichtung 51 wird von jeweiligen Dichtungselementen 52, 53 bewirkt, die, wie dargestellt, dicht aneinander gefügt sind. Durch Nuten, die in den vertikalen Oberflächen 55 eines jeden Dichtungselementes 52, 53 vorgesehen sind, werden Kühlkanäle 54 gebildet. Diese Kühlkanäle 54 erstrecken sich vom Scheitel 56 nach unten über die Verbindung zwischen den vertikalen Oberflächen 55 der Elemente 52, 53. Demgemäß ergibt sich eine weiter verbesserte Kühlung über die Dämpfungsdichtung 51. Wie dargestellt, werden die Kühlkanäle durch Nuten in den entsprechenden vertikalen Oberflächen 55 gebildet, und zwar werden sie vorzugsweise durch Nuten gebildet, die abwechselnd in den Dichtungselementen 52 und 53 angeordnet sind. Es können noch weitere ausgenommene Pfade zusätzlich zu den Kühlkanälen 54 vorgesehen werden. Diese ausgenommenen Pfade können wie oben beschrieben ausgebildet sein.
  • Es ist klar, dass die vorliegende Erfindung abgewandelte Ausführungsbeispiele umfassen kann. Beispielsweise könnten die rautenförmigen Kanäle in den Berührungsflächen gemäß 2 durch runde oder halbkreisförmig gestaltete oder in anderer Weise geformte Ausbildungen ersetzt oder ergänzt sein, um dadurch eine weitere Kühlluftturbulenz und einen besseren Wärmeaustausch zur Kühlung der Dämpfungsdichtung zu erreichen.

Claims (11)

  1. Dämpfungsdichtung (21) zur Vibrationssteuerung, wobei die Dichtung (21) eine Eintrittsoberfläche (28) aufweist, die in enger Verbindung mit einer Öffnung (9) in einem Lagerplattformaufbau (3) für Bauteile steht und die Eintrittsoberfläche (28) Berührungsflächen (23) aufweist, die an der Öffnung (9) angreifen, um eine Vibrationskopplung dazwischen zu bewirken, wobei ausgenommene Pfade (22) eine Kühlluftströmung um diese Berührungsflächen auf der Eintrittsoberfläche (28) ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass die Pfade (22) sowohl im Winkel angestellt als auch relativ zueinander gestaffelt sind.
  2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pfade (22) durch direkte Kanäle oder Nuten gebildet sind, die sich über die Eintrittsoberfläche (28) erstrecken.
  3. Dichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pfade (22) kreuzweise auf der Eintrittsoberfläche (28) angeordnet sind.
  4. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pfade (22) einen elliptischen Querschnitt besitzen.
  5. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Berührungsflächen (23) eine rautenförmig oder kreisbogenförmig oder derart ausgebildete Form besitzen, dass eine Kühlluftströmung über die Eintrittsoberfläche durch die Pfade hindurch ermöglicht wird.
  6. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsoberfläche (28) eine dachartige Ausbildung besitzt.
  7. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsoberfläche (28) der Öffnung (9) derart angepasst ist, dass die Öffnung (9) im Wesentlichen abgesperrt wird.
  8. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsoberfläche (28) durch unterschiedliche thermische Expansion veränderbar ausgebildet ist, damit die Pfade veränderbar verfügbare Querschnitte für die Kühlluftströmung bilden.
  9. Dämpfungsdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (21) aus Dichtungselementen (52, 53) besteht, die dicht benachbart zueinander gehalten werden, wobei die Oberflächen dicht aneinander stoßen und die Dichtung bilden.
  10. Dichtung nach Anspruch 8, bei welcher die jeweiligen Oberflächen vertikal angeordnet sind und Nuten (54) in einer oder beiden Oberflächen aufweisen, um weitere ausgenommene Pfade für die Kühlluftströmung zu schaffen.
  11. Dämpfungsdichtungsanordnung mit einer Dämpfungsdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, welche Dämpfungsdichtung in einer Öffnung im Lagerplattformaufbau für Turbinenlaufschaufeln oder aerodynamische Flügel festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerplattformaufbau einen Kühlhohlraum (4) aufweist und die Dämpfungsdichtung mit jenem Hohlraum (4) gekoppelt ist, damit das Kühlmittel über die Eintrittsoberfläche (28) strömen kann.
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GB (1) GB0304329D0 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009004792A1 (de) * 2009-01-13 2010-07-15 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Dämpfungselement (Reibdämpfer) mit Dichtungsfunktion für Turbinenlaufschaufeln

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7163376B2 (en) * 2004-11-24 2007-01-16 General Electric Company Controlled leakage pin and vibration damper for active cooling and purge of bucket slash faces
GB0523106D0 (en) * 2005-11-12 2005-12-21 Rolls Royce Plc A cooliing arrangement
SE0502644L (sv) * 2005-12-02 2007-06-03 Siemens Ag Kylning av plattformar till turbinskovlar i turbiner
US7762773B2 (en) * 2006-09-22 2010-07-27 Siemens Energy, Inc. Turbine airfoil cooling system with platform edge cooling channels
US8240981B2 (en) * 2007-11-02 2012-08-14 United Technologies Corporation Turbine airfoil with platform cooling
FR2927357B1 (fr) * 2008-02-12 2013-09-20 Snecma Dispositif d'amortissement des vibrations entre deux aubes de roue aubagee de turbomachine
GB0806893D0 (en) * 2008-04-16 2008-05-21 Rolls Royce Plc A damper
US8246305B2 (en) * 2009-10-01 2012-08-21 Pratt & Whitney Canada Corp. Gas turbine engine balancing
FR2963381B1 (fr) * 2010-07-27 2015-04-10 Snecma Etancheite inter-aubes pour une roue de turbine ou de compresseur de turbomachine
EP2434098A1 (de) * 2010-09-24 2012-03-28 Siemens Aktiengesellschaft Schaufelanordnung und zugehörige Gasturbine
US8790086B2 (en) 2010-11-11 2014-07-29 General Electric Company Turbine blade assembly for retaining sealing and dampening elements
US9133855B2 (en) * 2010-11-15 2015-09-15 Mtu Aero Engines Gmbh Rotor for a turbo machine
US8951014B2 (en) 2011-03-15 2015-02-10 United Technologies Corporation Turbine blade with mate face cooling air flow
US8876479B2 (en) 2011-03-15 2014-11-04 United Technologies Corporation Damper pin
FR2981979B1 (fr) * 2011-10-28 2013-11-29 Snecma Roue de turbine pour une turbomachine
US9366142B2 (en) * 2011-10-28 2016-06-14 General Electric Company Thermal plug for turbine bucket shank cavity and related method
US10247023B2 (en) 2012-09-28 2019-04-02 United Technologies Corporation Seal damper with improved retention
US10641109B2 (en) 2013-03-13 2020-05-05 United Technologies Corporation Mass offset for damping performance
US10060262B2 (en) 2013-06-03 2018-08-28 United Technologies Corporation Vibration dampers for turbine blades
GB201322668D0 (en) 2013-12-20 2014-02-05 Rolls Royce Deutschland & Co Kg Vibration Damper
CN103982250B (zh) * 2014-05-12 2015-07-22 天津大学 具有冷却功能的金属橡胶减振器
US9810075B2 (en) 2015-03-20 2017-11-07 United Technologies Corporation Faceted turbine blade damper-seal
EP3088679A1 (de) * 2015-04-30 2016-11-02 Rolls-Royce Corporation Dichtung für eine gasturbinenmotorbaugruppe
US9822658B2 (en) * 2015-11-19 2017-11-21 United Technologies Corporation Grooved seal arrangement for turbine engine
EP3287596A1 (de) * 2016-08-25 2018-02-28 Siemens Aktiengesellschaft Plattformkühlungsvorrichtung für eine schaufel einer turbomaschine und turbomaschinenanordnung
US10662784B2 (en) * 2016-11-28 2020-05-26 Raytheon Technologies Corporation Damper with varying thickness for a blade
FR3060065B1 (fr) * 2016-12-12 2020-10-23 Safran Aircraft Engines Ensemble de pieces de turbomachine avec une aube de soufflante a plateforme integree et turbomachine correspondante
US10677073B2 (en) 2017-01-03 2020-06-09 Raytheon Technologies Corporation Blade platform with damper restraint
US10731479B2 (en) 2017-01-03 2020-08-04 Raytheon Technologies Corporation Blade platform with damper restraint
EP3438410B1 (de) 2017-08-01 2021-09-29 General Electric Company Dichtungssystem für eine rotationsmaschine
JP6990122B2 (ja) * 2018-03-08 2022-02-03 三菱重工業株式会社 動翼体、及び回転機械
US11174739B2 (en) 2019-08-27 2021-11-16 Solar Turbines Incorporated Damped turbine blade assembly
FR3139359A1 (fr) * 2022-09-06 2024-03-08 Safran Helicopter Engines Amortisseur configuré pour amortir un mouvement d’aube de turbomachine et ensemble comprenant l’amortisseur
FR3139358B1 (fr) * 2022-09-06 2024-08-16 Safran Helicopter Engines Ensemble pour turbomachine

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB612097A (en) * 1946-10-09 1948-11-08 English Electric Co Ltd Improvements in and relating to the cooling of gas turbine rotors
US4767260A (en) * 1986-11-07 1988-08-30 United Technologies Corporation Stator vane platform cooling means
US4872812A (en) * 1987-08-05 1989-10-10 General Electric Company Turbine blade plateform sealing and vibration damping apparatus
US5156528A (en) * 1991-04-19 1992-10-20 General Electric Company Vibration damping of gas turbine engine buckets
US5281097A (en) * 1992-11-20 1994-01-25 General Electric Company Thermal control damper for turbine rotors
US5478207A (en) * 1994-09-19 1995-12-26 General Electric Company Stable blade vibration damper for gas turbine engine
US5531457A (en) * 1994-12-07 1996-07-02 Pratt & Whitney Canada, Inc. Gas turbine engine feather seal arrangement
GB9724731D0 (en) * 1997-11-25 1998-01-21 Rolls Royce Plc Friction damper
GB0109033D0 (en) * 2001-04-10 2001-05-30 Rolls Royce Plc Vibration damping

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009004792A1 (de) * 2009-01-13 2010-07-15 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Dämpfungselement (Reibdämpfer) mit Dichtungsfunktion für Turbinenlaufschaufeln
DE102009004792B4 (de) * 2009-01-13 2019-10-31 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Dämpfungselement (Reibdämpfer) mit Dichtungsfunktion für Turbinenlaufschaufeln

Also Published As

Publication number Publication date
DE602004009487D1 (de) 2007-11-29
EP1452694A2 (de) 2004-09-01
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US20040165983A1 (en) 2004-08-26
US7021898B2 (en) 2006-04-04
GB0304329D0 (en) 2003-04-02
EP1452694A3 (de) 2007-01-03

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