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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein
Verfahren zum Testen von Befestigungseinrichtungen von Bauteilen,
und insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum Testen von Befestigungseinrichtungen, z.B.
Schwalbenschwanzfüßen oder
Tannenbaumfüßen von
Kompressorlaufschaufeln in entsprechenden Ausnehmungen von Kompressorscheiben
oder von Turbinenlaufschaufeln in entsprechenden Ausnehmungen von
Turbinenscheiben.
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Die
Befestigungseinrichtungen von Bauteilen, beispielsweise die Schwalbenschwanzfüße oder die
Tannenbaumfüße von Rotorlaufschaufeln
und die entsprechend gestalteten Schlitze in einem Rotor, sind einer
Reibungsermüdung
unterworfen. Diese Reibungsermüdung
in den Befestigungseinrichtungen kann zur Bildung von Rissen in
den Befestigungseinrichtungen führen,
und dies begrenzt die nützliche
Lebensdauer der Bauteile, d.h. der Rotorlaufschaufeln oder der Rotorscheiben.
Nachdem ein Riss sich in den Befestigungseinrichtungen gebildet hat,
ist es notwendig, die Rotorlaufschaufeln oder die Rotorscheiben
zu ersetzen.
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Es
ist bekannt, die Befestigungseinrichtungen von Bauteilen durch Leerlaufprüfung eines
gegenständlichen
Rotors mit daran befestigten Rotorlaufschaufeln bei hohen Drehzahlen
zu testen, um das Verhalten der Befestigungseinrichtungen beurteilen
zu können,
d.h. es soll das Reibungsermüdungsverhalten
der Rotorscheibe und der Rotorlaufschaufeln bestimmt werden. Die
Rotorscheibe und die Rotorlaufschaufeln können mit Drehzahlen betrieben
werden, die jenen entsprechen, denen der Rotor im tatsächlichen
Betrieb, beispielsweise in einem Gasturbinentriebwerk, ausgesetzt
ist, und so wird die Ermüdung
bei niedriger Lastspieldrehzahl der Rotorlaufschaufeln simuliert.
Eine derartige Leerlaufprüfung
simuliert jedoch nicht die aerodynamische Belastung, z.B. die Belastung
bei hoher Lastspieldrehzahl der Rotorlaufschaufeln, und es erfolgt auch
keine Prüfung
der thermischen Gradienten in den Bauteilen. Außerdem ist die Leerlaufprüfung eines
Rotors und der Rotorlaufschaufeln sehr kostspielig und sie kann
mehrere Monate in Anspruch nehmen. Auch ist die Leerlaufprüfung nur
beschränkt
anwendbar, weil sie nicht auf einfache Weise die Umgebungsverhältnisse,
beispielsweise die Oxidation, die Vibration usw. simulieren kann,
denen der Rotor in einem Gasturbinentriebwerk ausgesetzt ist.
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Demgemäß liegt
der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Vorrichtung und
ein neuartiges Verfahren zum Testen der Befestigungseinrichtungen
von Bauteilen zu schaffen.
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Demgemäß schafft
die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Testen der Reibungsermüdung der
Befestigungseinrichtungen von Bauteilen, wobei die Vorrichtung ein
erstes Element in Form eines plattenförmig gestalteten Teiles aufweist
und ein erstes Ende und ein zweites gegenüberliegendes Ende und einen
ersten Rand und einen zweiten gegenüberliegenden Rand besitzt,
und der erste Rand weist einen ersten bearbeiteten Schlitz auf,
um ein erstes Bauteil aufzunehmen, das eine Befestigungseinrichtung
aufweist, die entsprechend geformt ist, um in den ersten bearbeiteten
Schlitz einzupassen, wobei das erste Element einen Flansch aufweist,
der sich im Wesentlichen senkrecht zu dem ersten Ende und dem zweiten
Ende derart erstreckt, dass das erste Element im Querschnitt im
Wesentlichen H-förmig gestaltet
ist, wobei erste Belastungsmittel eine Belastung auf das erste Element
aufbringen und zweite Belastungsmittel eine Belastung auf das erste
Element im Wesentlichen in Gegenrichtung zur Belastung auf das erste
Bauteil aufbringen.
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Vorzugsweise
hat der zweite Rand einen zweiten bearbeiteten Schlitz, um ein zweites
Bauteil aufzunehmen, und das zweite Bauteil besitzt eine Befestigungseinrichtung,
die entsprechend geformt ist, um in den zweiten bearbeiteten Schlitz
einzupassen, wobei die zweiten Belastungsmittel eine Last auf das
zweite Bauteil aufprägen,
die im Wesentlichen in Gegenrichtung zur Belastung auf das erste
Bauteil ausgerichtet ist.
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Vorzugsweise
kann die erste Belastung derart angeordnet sein, dass eine Zugbeanspruchung und/oder
eine Torsionsbelastung ausgeübt
wird. Vorzugsweise kann die zweite Belastung derart angeordnet sein,
dass eine Zugbeanspruchung und/oder eine Torsionsbelastung ausgeübt wird.
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Vorzugsweise
ist der erste bearbeitete Schlitz in dem ersten Rand des ersten
Elementes im Querschnitt tannenbaumförmig gestaltet. Stattdessen
kann der erste bearbeitete Schlitz im ersten Rand des ersten Elementes
im Querschnitt schwalbenschwanzförmig
sein.
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Vorzugsweise
ist der zweite bearbeitete Schlitz im zweiten Rand des ersten Elementes
im Querschnitt tannenbaumförmig
gestaltet. Stattdessen kann der zweite bearbeitete Schlitz im zweiten Rand
des ersten Elementes im Querschnitt schwalbenschwanzförmig sein.
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Vorzugsweise
hat das erste Element Stützglieder,
und die Stützglieder
erstrecken sich zwischen den Flanschen von erstem und zweitem Ende des
ersten Elementes, und die Stützglieder
erstrecken sich zwischen dem ersten und dem zweiten bearbeiteten
Schlitz.
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Vorzugsweise
sind Vibrationsmittel vorgesehen, um das erste Element, das erste
Bauteil und das zweite Bauteil in Vibration zu versetzen.
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Vorzugsweise
ist eine Heizvorrichtung vorgesehen, um das erste Element, das erste
Bauteil und das zweite Bauteil zu erhitzen.
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Vorzugsweise
ist das erste Bauteil eine Kompressorlaufschaufel, eine Fanlaufschaufel
oder eine Turbinenlaufschaufel. Vorzugsweise ist das zweite Bauteil
eine Kompressorlaufschaufel, eine Fanlaufschaufel oder eine Turbinenlaufschaufel.
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Demgemäß schafft
die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Testen der Reibungsermüdung von
Bauteilen, die ein erstes Element in Form eines plattenförmig gestalteten
Teils aufweisen, das ein erstes Ende, ein zweites gegenüberliegendes
Ende, einen ersten Rand und einen zweiten gegenüberliegenden Rand aufweist,
wobei der erste Rand einen ersten bearbeiteten Schlitz aufweist,
um ein erstes Bauteil aufzunehmen und das erste Bauteil eine Befestigungseinrichtung
aufweist, die entsprechend gestaltet ist, um in den ersten bearbeiteten
Schlitz einzupassen, und wobei das erste Element Flansche besitzt,
die sich im Wesentlichen senkrecht zu dem ersten und zweiten Ende
derart erstrecken, dass das erste Element im Wesentlichen im Querschnitt
H-förmig gestaltet
wird, und wobei eine Belastung auf das erste Bauteil ausgeübt wird
und eine Belastung auf das erste Element im Wesentlichen in Gegenrichtung zur
Belastung auf das erste Bauteil aufgebracht wird.
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Vorzugsweise
besitzt der zweite Rand einen zweiten bearbeiteten Schlitz, um ein
zweites Bauteil aufzunehmen, wobei das zweite Bauteil eine Befestigungseinrichtung
besitzt, die entsprechend gestaltet ist, um in den zweiten bearbeiteten
Schlitz einzupassen, und es wird eine Belastung im Wesentlichen
in Gegenrichtung zur Belastung auf das erste Bauteil ausgeübt.
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Die
auf das erste Bauteil ausgeübte
Belastung kann eine Zugbelastung und/oder eine Torsionsbelastung
sein. Die auf das zweite Bauteil ausgeübte Kraft kann eine Zugbelastung
und/oder eine Torsionsbelastung sein.
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Vorzugsweise
ist der erste bearbeitete Schlitz in dem ersten Rand des ersten
Elementes im Querschnitt tannenbaumförmig gestaltet. Stattdessen
kann der erste bearbeitete Schlitz in dem ersten Rand des ersten
Elementes im Querschnitt schwalbenschwanzförmig gestaltet sein.
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Vorzugsweise
ist der zweite bearbeitete Schlitz in dem zweiten Rand des ersten
Elementes im Querschnitt tannenbaumförmig gestaltet. Stattdessen
kann der zweite bearbeitete Schlitz in dem zweiten Rand des ersten
Elementes im Querschnitt schwalbenschwanzförmig gestaltet sein.
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Vorzugsweise
besitzt das erste Element Stützglieder,
und die Stützglieder
erstrecken sich zwischen den Flanschen an den ersten und zweiten Enden
des ersten Elementes und sind daran befestigt, wobei sich diese
Stützglieder
zwischen dem ersten und dem zweiten bearbeiteten Schlitz erstrecken.
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Vorzugsweise
umfasst das Verfahren eine Vibration des ersten Elementes, des ersten
Bauteils und des zweiten Bauteils.
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Vorzugsweise
umfasst das Verfahren eine Erhitzung des ersten Elementes, des ersten
Bauteils und des zweiten Bauteils.
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Vorzugsweise
ist das erste Bauteil eine Kompressorlaufschaufel, eine Fanlaufschaufel
oder eine Turbinenlaufschaufel. Vorzugsweise ist das zweite Bauteil
eine Kompressorlaufschaufel, eine Fanlaufschaufel oder eine Turbinenlaufschaufel.
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Nachstehend
werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
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1 zeigt
eine Vorrichtung zum Testen von Befestigungseinrichtungen von Bauteilen
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht eines ersten Elementes zur Benutzung
in der Vorrichtung zum Testen von Befestigungseinrichtungen von
Bauteilen, wie diese in 1 dargestellt ist;
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3 ist
eine perspektivische Ansicht eines abgewandelten Elementes zur Benutzung
in der Vorrichtung zum Testen von Befestigungseinrichtungen von
Bauteilen, wie diese in 1 dargestellt ist;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht eines ersten Elementes zur Benutzung
in der Vorrichtung zum Testen der Befestigungseinrichtungen von
Bauteilen, wie diese in 1 dargestellt ist;
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5 ist
eine perspektivische Ansicht eines abgewandelten Elementes zur Benutzung
in der Vorrichtung zum Testen von Befestigungseinrichtungen von
Bauteilen, wie diese in 1 dargestellt ist;
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6 ist
eine perspektivische Ansicht eines ersten Elementes zur Benutzung
bei einer Vorrichtung zum Testen von Befestigungseinrichtungen von Bauteilen,
wie diese in 1 dargestellt ist.
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Eine
Vorrichtung 10 zum Testen von Befestigungseinrichtungen
der Bauteile 12, 14 ist in den 1 und 2 dargestellt.
Die Vorrichtung 10 umfasst ein erstes Element 16,
das ein erstes Ende 18, ein zweites Ende 20, einen
ersten Rand 22 und einen zweiten Rand 24 aufweist.
Der erste Rand 22 besitzt einen ersten bearbeiteten Schlitz 26,
um ein erstes Bauteil 12 aufzunehmen, und der zweite Rand 24 besitzt
einen zweiten bearbeiteten Schlitz 28, um das zweite Bauteil 14 aufzunehmen.
Das erste Bauteil 12 weist eine Befestigungseinrichtung 30 auf,
die entsprechend geformt ist, um in den ersten bearbeiteten Schlitz 26 einzupassen,
und das zweite Bauteil 14 besitzt eine Befestigungseinrichtung 32,
die entsprechend geformt ist, um in den zweiten bearbeiteten Schlitz 28 einzupassen.
Das erste Ende 18 des ersten Elementes 16 weist
Flansche 34 und 36 auf, die seitlich von dem ersten
Element 16 vorstehen, und das zweite Ende 20 des
ersten Elementes 16 besitzt Flansche 38 und 40,
die seitlich von dem ersten Element 16 derart vorstehen,
dass das erste Element 16 im Querschnitt im Wesentlichen
H-förmig gestaltet wird.
Eine erste Belastungsvorrichtung 42 ist an dem ersten Bauteil 12 befestigt
und übt
eine Belastung auf das erste Bauteil 12 aus. Eine zweite
Belastungsvorrichtung 44 ist an dem zweiten Bauteil 14 festgelegt und übt eine
Belastung auf das zweite Bauteil 14 im Wesentlichen in
Gegenrichtung zur Belastung auf das erste Bauteil 12 aus.
Auf diese Weise sind die Belastungsvorrichtungen 42 und 44 so
angeordnet, dass eine Zugkraft auf das erste Bauteil 12 und
das zweite Bauteil 14 und das erste Element 16 ausgeübt wird.
Die erste und zweite Belastungsvorrichtung 42 und 44 kann
eine herkömmliche
Belastungszelle aufweisen, die in der Lage ist, eine Zugbelastung
bis zu einigen Hundert kN, beispielsweise 200 kN, auszuüben.
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Die
Flansche 34 und 36 am ersten Ende 18 des
ersten Elementes 16 erstrecken sich im Wesentlichen senkrecht
zu dem ersten Element 16. In gleicher Weise erstrecken
sich die Flansche 38 und 40 am zweiten Ende 20 des
ersten Elementes 16 im Wesentlichen senkrecht von dem ersten Element 16.
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Der
erste bearbeitete Schlitz 26 im ersten Rand 22 des
ersten Elementes 16 ist im Querschnitt tannenbaumförmig gestaltet.
Demgemäß ist die
Befestigungseinrichtung 30 des ersten Bauteils 12 im Querschnitt
ebenfalls tannenbaumförmig
gestaltet. Jedoch können
der erste bearbeitete Schlitz 26 im ersten Rand 22 des
ersten Elementes 16 und die Befestigungseinrichtung 30 des
ersten Bauteils 12 im Querschnitt auch schwalbenschwanzförmig gestaltet sein.
Der zweite bearbeitete Schlitz 28 im zweiten Rand 24 des
ersten Elementes 16 ist im Querschnitt tannenbaumförmig gestaltet.
Die Befestigungseinrichtung 32 des zweiten Bauteils 14 ist
im Querschnitt tannenbaumförmig
gestaltet. Stattdessen können
der zweite bearbeitete Schlitz 28 im zweiten Rand 24 des ersten
Elementes 16 und die Befestigungseinrichtung 32 des
zweiten Bauteils 14 auch im Querschnitt schwalbenschwanzförmig gestaltet
sein.
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Das
erste Element 16 besitzt erste und zweite Stützglieder 45 und 46,
die sich seitlich von dem ersten Element 16 weg erstrecken.
Das erste Stützglied 45 erstreckt
sich zwischen den Flanschen 34 und 36 an den ersten
und zweiten Enden 18 und 20 des ersten Elementes 16 und
ist mit diesem fest verbunden. Das zweite Stützglied 46 erstreckt
sich zwischen den Flanschen 36 und 40 am ersten
und zweiten Ende 18 und 20 des ersten Elementes 16 und
ist mit diesem fest verbunden. Die Stützglieder 45 und 46 erstrecken
sich zwischen dem ersten und dem zweiten bearbeiteten Schlitz 26 und 28.
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Es
sind Vibrationsmittel 48 vorgesehen, um das erste Element 16,
das erste Bauteil 12 und das zweite Bauteil 14 in
Vibration zu versetzen. Die Vibrationsmittel 48 können beispielsweise
aus einem piezoelektrischen Wandler, einem magnetostriktiven Wandler
oder aus einem mechanischen Rüttler
oder einer anderen geeigneten Einrichtung bestehen, die akustisch
mit dem ersten Bauteil 12 und/oder mit dem zweiten Bauteil 14 verbunden
ist.
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Es
ist eine Heizvorrichtung 50 vorgesehen, um das erste Element 16,
das erste Bauteil 12 und das zweite Bauteil 14 zu
erhitzen, wenn es erforderlich ist, den Test bei einer höheren Temperatur
durchzuführen,
um thermische Gradienten zu simulieren.
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Das
erste Bauteil 12 kann eine Kompressorlaufschaufel, eine
Fanlaufschaufel oder eine Turbinenlaufschaufel sein. Das zweite
Bauteil 14 kann eine Kompressorlaufschaufel, eine Fanlaufschaufel oder
eine Turbinenlaufschaufel sein.
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Es
sind Temperatursensoren 52, Versetzungssensoren 54,
Kraftsensoren 56 usw. vorgesehen, um die Temperatur, die
Versetzung und die Kraft zu messen, und diese sind in einem Prozessor 58 angeordnet.
Die Temperatursensoren, die Versetzungssensoren und die Kraftsensoren
sind standartisierte Sensoren. Der Prozessor 58 steuert
auch die erste Belastungsvorrichtung 52, die zweite Belastungsvorrichtung 44,
die Heizvorrichtung 50 und die Vibrationsmittel 58.
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Ein
abgewandeltes erstes Element 116 zum Testen der Befestigungseinrichtungen der
Bauteile 12 und 14 ist in 3 dargestellt.
Das erste Element 116 ist im Wesentlichen gleich dem ersten
Element 16 gemäß 1 und 2,
und gleiche Teile sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Das erste Element 116 unterscheidet sich lediglich dadurch,
dass das erste Element 116 keine Stützglieder aufweist.
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Ein
weiteres erstes Element 216 zum Testen der Befestigungseinrichtungen
der Bauteil2 12 und 14 ist in 4 dargestellt.
Das erste Element 216 ist im Wesentlichen das gleiche wie
das erste Element 16 gemäß 1 und 2,
und gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das
erste Element 216 unterscheidet sich lediglich dadurch, dass
die ersten und zweiten bearbeiteten Schlitze 26 und 28 in
dem ersten Element 216 abgeschrägt sind, um die abgeschrägten Schlitze
in einem Rotor zu simulieren, und demgemäß wird bei diesem Ausführungsbeispiel
eine Torsion ausgeübt,
die die Belastung an den spitzen Ecken der Befestigungseinrichtungen
erhöht,
um die Belastungen in einem Gasturbinentriebwerk zu simulieren.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
des ersten Elementes 316 zum Testen der Befestigungseinrichtungen
der Bauteile 12 und 14 ist in 5 dargestellt. Das
erste Element 316 ist im Wesentlichen das gleiche wie das
erste Element 16 gemäß 1 und 3,
und gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das
erste Element 316 unterscheidet sich dadurch, dass das
erste Element 316 ungleichmäßig geformte Flansche 34, 36, 38 und 40 aufweist, um
das Verhalten zu ändern.
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Ein
weiteres erstes Element 416 zum Testen der Befestigungseinrichtungen
der Bauteile 12 und 14 ist in 6 dargestellt.
Das erste Element 416 ist im Wesentlichen das gleiche wie
das erste Element 16 gemäß 1 und 3.
Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das erste
Element 416 unterscheidet sich dadurch, dass es ungleichförmig gestaltete
Flansche 34, 36, 38 und 40 aufweist,
um das Verhalten zu ändern.
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Es
können
auch andere ungleichförmig
gestaltete Flansche benutzt werden.
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Im
Betrieb werden die Befestigungseinrichtungen 30 und 32 von
erstem und zweitem Bauteil, beispielsweise von Kompressorrotorlaufschaufeln oder
Turbinenrotorlaufschaufeln 12 und 14, die getestet
werden sollen, in den ersten und zweiten bearbeiteten Schlitz, beispielsweise
in tannenbaumförmig ausgebildete
Schlitze 26 und 28 in den ersten und zweiten Rand 22 bzw. 24 des
ersten Elementes 16, eingeschoben. Das erste Bauteil 12 und
das zweite Bauteil 14 werden mit der ersten Belastungsvorrichtung 42 bzw.
der zweiten Belastungsvorrichtung 44 verbunden, und die
ersten und zweiten Bauteile 12 und 14 werden unter
Zugspannung gesetzt. Die unter Normalbetrieb des ersten und zweiten
Bauteils 12 und 14 auftretenden Kräfte werden
an das erste und zweite Bauteil 12 bzw. 14 angelegt.
Diese Zugbelastungen öffnen
den ersten Schlitz 26 und den zweiten Schlitz 28 um
einen vorbestimmten Versetzungsbetrag, der von dem H-Querschnitt
des ersten Elementes 16 und der Dicke der Masse des ersten
Elementes 16 oder des ersten und zweiten Bauteils 12 und 14 abhängt. Diese
Zugbelastungen und die Bewegung des ersten und zweiten Schlitzes 26 und 28 in dem
ersten Element 16 erzeugen die erforderlichen Quetschbeanspruchungen
in den Belastungsflanken von erstem und zweitem Schlitz 26 und 28 und
die erforderlichen Belastungen im ersten Bauteil 12 und zweiten
Bauteil 14 im ersten Element 16 mit den relativen
Versetzungen. Sie erzeugen auch die mittlere Beanspruchung (am Ort
der Kerben von erstem und zweitem Schlitz in den Tannenbaumschlitzen 26 und 28,
was wichtig ist für
die örtliche
Berührung
und die Kerbplastizität
in erstem und zweitem Schlitz in den Tannenbaumschlitzen 26, 28 und
in der Schlitzausbreitung), und durch sorgfältige Konstruktion erfolgt keine Überbelastung
der Kerbbeanspruchung von ersten und zweiten Schlitzen der Tannenbaumschlitze 26 und 28,
bei der das erste Element 16 an dieser Stelle ausfallen
könnte.
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Die
Vibrationsmittel 48 können
benutzt werden, um das erste Element 16 und das erste und zweite
Bauteil 12 und 14 in der Hauptkraftebene in Vibration
zu versetzen, um die exakten Bedingungen zu replizieren, denen das
erste Element 16 und die Befestigungseinrichtungen 30 und 32 des
ersten und zweiten Bauteils 12 und 14 durch die
ersten und zweiten Schlitze 26 und 28 des ersten
Elementes 16 unter einer Betriebsumgebung ausgesetzt sind,
z.B. im Betrieb der Umgebung eines Gasturbinentriebwerks.
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Die
Heizvorrichtung kann benutzt werden, um das erste Element 16 und
das erste und zweite Bauteil 12 und 14 aufzuheizen,
um die exakten Bedingungen zu replizieren, denen das erste Element 16 und
die Befestigungseinrichtungen 30 und 32 des ersten
und zweiten Bauteils 12 und 14 in einer betriebsnahen
Umgebung durch die ersten und zweiten Schlitze 26 und 28 des
ersten Elementes 16 ausgesetzt sind, d.h. in einer Umgebung
eines im Betrieb befindlichen Gasturbinentriebwerks.
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Die
Temperaturen, die Versetzungskräfte usw.
werden unter Benutzung von Standardtechniken gemessen. Diese Messungen
von Temperatur, Versetzung und Kraft werden in dem Prozessor benutzt,
um betriebsnahe Kurven zu erzeugen, und die Werte können in
Verbindung mit Triebwerkstestdaten oder anderen Testergebnissen
benutzt werden, um Konstruktionen und betriebsnahe Modelle für Rotorlaufschaufeln
und Rotorscheiben oder Rotortrommeln für Kompressoren, Fans oder Turbinen
von Gasturbinentriebwerken, Dampfturbinen, Windturbinen usw. zu
schaffen.
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Das
erste Element hat eine im Wesentlichen monolithische einstückige Konstruktion,
und das erste Element hat nicht die Nachteile komplexer, mehrteiliger
Tests, die Reibungs- und Belastungs- und/oder Versetzungssteuervorrichtungen
aufweisen und Ungenauigkeiten im Test verursachen und erheblich
zu den Kosten und zum Zeitaufwand des Versuchs beitragen. Das erste
Element benötigt
keine seitliche Klemmung oder seitliche Kräfte, um die erforderlichen
Versetzungen zu erzielen. Es sind keine komplexen Belastungszyklen
erforderlich, sondern es ist nur eine einfache Zugbelastung von
erstem und zweitem Bauteil erforderlich. Der H-förmige
Querschnitt des ersten Elementes vermindert oder verhindert das Üerschreiten
vorbestimmter Grenzen der Bewegung relativ von erstem und zweitem
Bauteil nach dem ersten Element. Die vorbestimmten Pegel überschreiten
oder verhindern dies sogar, weil der H-förmige Querschnitt des ersten
Elementes eine Abstützung
gegenüber
dieser Relativbewegung oder Biegung bewirkt. Der H-förmige Querschnitt des ersten
Elementes kann in der Form so modifiziert werden, dass unterschiedliche
Relativbewegungen bei verschiedenen Kerbpositionen im ersten und
zweiten Schlitz der Tannenbaumschlitze erreicht werden. So wird
das Ziel erreicht, gemäß dem das
erste Element an der idealen Fehlstelle ausfällt, und es werden Testzeit
und Kosten erspart. Der H-förmige
Querschnitt des ersten Elementes wird außerdem durch die Stützglieder
abgestützt,
um weiter diese Relativbewegungen auszuschalten.
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Das
erste Element kann derart hergestellt sein, dass die Reibungsermüdung der
vorherrschende Ausfallmechanismus ist und nicht die Ermüdung der
Kerben bei niedriger Lastspielzahl (LCF). Der Grund dafür liegt
darin, dass das erste Element so abgestimmt werden kann, dass es
unterschiedliche Beträge
von Quetschbeanspruchungen gegenüber einer
Relativbewegung hat, indem der H-förmige Querschnitt
geändert
wird oder die Zahl der Kerben, der Eingriffe, der Materialien oder
Einzelheiten der Kerbform usw.
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Das
erste Element kann benutzt werden, um unterschiedliche Formen von
Kerben und Eingriffsnocken und Konstruktionen erster und zweiter
Bauteile sowie unterschiedliche Kühlmuster im ersten und zweiten
Bauteil zu testen und dabei reale gekühlte Turbinenrotorschaufeln
zu replizieren. Außerdem
soll das Verhalten überprüft werden,
indem Überzüge zwischen
den ersten und zweiten Schlitzen und den Befestigungseinrichtungen
vorgesehen werden. Die Überzüge können korrosionsfeste Überzüge, abnutzungsfeste Überzüge, Schmiermittelüberzüge usw. sein.
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Das
erste Element kann auch benutzt werden, um andere Befestigungseinrichtungen
zu testen, die einer Reibungsermüdung
ausgesetzt sind, einschließlich
von Schwalbenschwanzkonstruktionen, gleichgültig ob diese Statorkomponenten
oder Rotorkomponenten in einer realen Betriebsumgebung sind.
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Das
erste Element kann auch benutzt werden, um andere Befestigungseinrichtungen
zu testen, die einer Reibungsermüdung
ausgesetzt sind, beispielsweise bei Keilkupplungen, bei geschweiften Kupplungen,
bei Hirth-Kupplungen,
bei Dichtungen, bei Verriegelungskomponenten usw., wo Kräfte und relative
Versetzungen einen beträchtlichen
Teil des Ermüdungsverhaltens
ausmachen.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das erste
Element einfach ist, leicht hergestellt werden kann und geringe
Kosten verursacht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass es einfach
zu handhaben ist und keine Verklemmung oder keine Anwendung seitlicher
Kräfte
erforderlich ist, und so ist es relativ billig, um die Tests durchzuführen. Der
H-förmige
Querschnitt des ersten Elementes benutzt nur Zugspannungen in einer
Richtung, und daher kann es bei sehr viel billigeren, weniger komplizierten
Testeinrichtungen benutzt werden als dann, wenn relativ teure, kompliziertere
Testeinrichtungen Anwendung finden.
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Ein
zusätzlicher
Vorteil besteht darin, dass die Vorrichtung relativ klein ist und
mit geringen Kosten hergestellt werden kann und dass sie benutzt werden
kann, um unter höheren
Drücken
bis zu 30 Atmosphären
Tests durchzuführen,
um eine Oxidation in einem Gasturbinentriebwerk zu simulieren.
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Die
vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf ein erstes Element
mit ersten und zweiten bearbeiteten Schlitzen beschrieben, die an gegenüberliegenden
Rändern
angeordnet sind, um die Befestigungseinrichtungen erster und zweiter Bauteile
aufzunehmen. Es ist jedoch auch möglich, ein erstes Bauteil mit
nur einem ersten geformten Schlitz in einem Rand vorzusehen, um
die Befestigungseinrichtung eines ersten Bauteils aufzunehmen.