DE60213227T2

DE60213227T2 - Struktur mit einem Rotor und feststehenden Störungsquellen und Verfahren zur Reduktion von Vibrationen in einer solchen Struktur

Info

Publication number: DE60213227T2
Application number: DE60213227T
Authority: DE
Inventors: Marc Berthillier; Yvon Cloarec; Eric Seinturier
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2001-05-11
Filing date: 2002-05-10
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2022-05-11
Also published as: JP4195304B2; DE60213227D1; EP1386058B1; RU2304220C2; CA2446590C; ES2266509T5; JP2011231775A; EP1386058A1; FR2824597A1; RU2003132703A; US7029227B2; UA79743C2; EP1386058B2; JP2004525303A; ES2266509T3; CA2446590A1; JP4857311B2; FR2824597B1; JP2008274961A; DE60213227T3

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Reduzierung von Schwingungen in einer Struktur, die einen Rotor sowie feststehende Störquellen umfaßt. Unter dem Ausdruck „Schwingungsreduzierung" wird eine Verringerung der Amplitude der Schwingungen verstanden.
Der Rotor und die feststehenden Störquellen der Struktur sind in einer Fluidströmung angeordnet. Die feststehenden Störquellen sind beispielsweise Schaufeln eines Stators. Nach einer besonderen Anwendung der Erfindung ist die vorgenannte Struktur eine Turbomaschine.
Die feststehenden Störquellen erzeugen in der Fluidströmung Druckschwankungen, die sich in der gesamten Struktur stromabwärts wie stromaufwärts ausbreiten und den Rotor in Schwingung versetzen können.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
1 zeigt eine herkömmliche Struktur, welche mit dem Bezugzeichen 1 bezeichnet ist und einen Rotor 2 sowie einen Stator 3 umfaßt, die einer Fluidströmung 4 ausgesetzt sind. Der Rotor 2 und der Stator 3 umfassen jeweils Schaufeln 20 und 30, die gleichmäßig radial angeordnet sind, d.h. daß der Winkel zwischen zwei gegebenen Schaufeln konstant ist. Die Schaufeln 20 und 30 dienen auf wohl bekannte Weise dazu, den Druck des Fluids zu verändern, um es entweder zu verdichten oder um es vom Druck zu entlasten, also zu entspannen. Während er sich – wie durch den Pfeil 21 angedeutet – dreht, nimmt der Rotor 2 die jeweiligen Wirbelströme der Schaufeln 30 des Stators 3 in der Fluidströmung 4 als Drehstörungen wahr.
Unter Bezeichnung der Anzahl der Statorschaufeln 30 mit N und der Drehgeschwindigkeit des Rotors 2, welche in Hz ausgedrückt wird, mit V, erfährt der Rotor 2 insbesondere eine Erregung, die eine Grundfrequenz NV, eine erste harmonische Frequenz 2NV, eine zweite harmonische Frequenz 3NV u.s.w. aufweist.
2 zeigt das Spektrum der von dem Stator 3 ausgehenden Erregung, wie sie durch den Rotor 2 aufgenommen wird. Dieses Spektrum umfaßt drei Linien 5, die der Grundfrequenz bzw. den zwei ersten harmonischen Frequenzen entsprechen. In dem in 2 dargestellten Beispiel wird der Teil der Erregung, der den Harmonischen entspricht, die über der Frequenz 3NV liegen, vernachlässigt.
Die Reaktion des Rotors 2 auf diese Erregung ist eine Funktion der Eigenfrequenzen des Rotors, die von der Geometrie, dem Material und der Drehgeschwindigkeit des Rotors abhängig sind. Wenn die Eigenfrequenzen des Rotors bei einer gegebenen Drehgeschwindigkeit mit keiner der in 2 dargestellten Linien 5 zusammenfällt, wird der Rotor – wenn er mit dieser Geschwindigkeit läuft – durch die Wirbelströme der Schaufeln 30 in der Strömung 4 wenig gestört. Wenn hingegen bei dieser gleichen Geschwindigkeit eine der Eigenfrequenzen des Rotors 2 mit der einen oder anderen der Linien 5 zusammenfällt, erfährt der Rotor 2 eine Resonanz, die ihn in Schwingung versetzt. Nun sollen aber die Schwingungen des Rotors 2 so gut wie möglich vermieden werden, da sie Schäden verursachen können, die zum Dauer-Schwingbruch dessen führen können.
Im allgemeinen, insbesondere im Falle der Turbomaschinen, muß der Rotor 2 in einem gesamten Drehgeschwindigkeitsbereich eingesetzt werden können, um die Existenz mehrerer Betriebsbereiche zu ermöglichen. 3 zeigt ein Campbell-Diagramm, das anhand von Geraden Di die Beziehung zwischen den mit f_i bezeichneten Eigenfrequenzen des Rotors und der Drehgeschwindigkeit V des Rotors sowie anhand von Geraden D1', D2' und D3' die Beziehung zwischen den Erregerfrequenzen NV, 2NV und 3NV und der genannten Drehgeschwindigkeit V des Rotors darstellt. Der Übersichtlichkeit halber sind in 3 lediglich drei Eigenfrequenzen f₁, f₂ und f₃ sowie drei entsprechende Geraden D1, D2 und D3 dargestellt worden.
Entsprechend dem Drehgeschwindigkeitsbereich des Rotors können zwei Situationen auftreten:

– dreht sich der Rotor in einem Geschwindigkeitsbereich ΔV1, in dem es zwischen den Eigenfrequenzen f_i des Rotors 2 und den Erregerfrequenzen NV, 2NV und 3NV zu keinerlei Koinzidenz kommt, wird der Rotor 2 im Betrieb kaum durch die Störungen beeinträchtigt, die durch den Stator 3 in der Fluidströmung erzeugt werden;
– ist der Drehgeschwindigkeitsbereich des Rotors 2 hingegen ein Bereich ΔV2, in dem es einen oder mehrere Koinzidenzpunkte) zwischen den Eigenfrequenzen f_i des Rotors und den Erregerfrequenzen NV, 2NV und 3NV gibt (diese Koinzidenzpunkte entsprechen Schnittpunkten PI zwischen den Geraden Di und den Geraden D1', D2' und D3', von denen in 3 lediglich einer dargestellt ist), kommt es in dem Rotor 2 an jedem dieser Koinzidenzpunkte zu einem Resonanz-Effekt.

Um das Problem der Schwingungen des Rotors 2 zu beheben, die durch die Schaufeln 30 des Stators 3 bedingt sind, wenn bei einer gegebenen Drehgeschwindigkeit V eine Eigenfrequenz des Rotors 2 mit einer Erregerfrequenz NV, 2NV oder 3NV zusammenfällt, ist bekannt, die Geometrie des Rotors 2 durch Beeinflussung seiner Masse und seiner Steifigkeit zu verändern, um dessen Eigenfrequenzen zu ändern.
Durch diese Methode gelingt es in der Tat, die störende(n) Koinzidenz(en) zu beseitigen. Es kommt jedoch häufig vor, daß es durch derartiges Verlagern der Eigenfrequenzen des Rotors zu anderen Koinzidenzen in dem Drehgeschwindigkeitsbereich kommt. Es ist sogar manchmal quasi unmöglich, jegliches Zusammentreffen zwischen den Eigenfrequenzen des Rotors und den Erregerfrequenzen innerhalb dieses Geschwindigkeitsbereichs zu vermeiden. Auf der anderen Seite führen die geometrischen Veränderungen des Rotors oftmals zu einer Verschlechterung seiner aerodynamischen Leistung.
In dem Fall, in dem die oben genannte Methode ungeeignet ist, besteht eine Alternativlösung darin, die Schwingungen des Rotors entweder durch Reibung oder Scherkraft oder durch aeroelastische Dämpfung zu dämpfen. Jedoch ist die Dämpfung durch Reibung oder Scherkraft ziemlich kompliziert in ihrer Umsetzung, insbesondere dann, wenn der Rotor einstückig ausgebildet ist. Was die aeroelastische Dämpfung anbelangt, so benötigt diese den Einsatz eines asymmetrischen Rotors, beispielsweise des Typs wie er in dem Dokument EP-A-0 921 274 beschrieben ist. Nun ist es aber schwierig, das Rotationsverhalten derartiger asymmetrischer Rotoren sicherzustellen.
Zur Geräuschreduzierung ist aus dem Patent US 3,883,264 eine besondere Anordnung der Schaufeln des Stators bekannt, bei der die Schaufeln umfangsseitig in unterschiedliche Richtungen geneigt sind.
AUFGABEN UND ZUSAMMENFASSUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verringerung von Schwingungen in einer Struktur mit einem Rotor und feststehenden Störquellen zu liefern, das die Gestaltung sowie die Herstellung der genannten Struktur erleichtert.
Zu diesem Zweck ist ein Verfahren zur Verringerung von Schwingungen in einer wenigstens einen Rotor und wenigstens einen Stator umfassenden Struktur vorgesehen, wobei der Rotor und der Stator dazu bestimmt sind, einer Fluidströmung ausgesetzt zu werden, wobei die Struktur eine Anordnung aus feststehenden Störquellen umfaßt, die in der Lage sind, Störungen in der Fluidströmung hervorzurufen, welche den Rotor in Schwingung versetzen, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Gestaltung der Struktur eine ungleichmäßige Winkelverteilung der feststehenden Störquellen gewählt wird, derart, daß die Amplitude einer Erregung, die der Rotor erfährt und die den genannten Störungen entspricht, für wenigstens eine Frequenz der Erregung, die im wesentlichen mit einer Eigenfrequenz des Rotors bei einer Drehgeschwindigkeit V dessen zusammenfällt, gegenüber einer vorbestimmten gleichmäßigen Winkelverteilung der feststehenden Störquellen verringert wird, und daß das Verfahren ferner einen Schritt umfaßt, der darin besteht, in einem gesamten Bereich von Drehgeschwindigkeiten, mit denen sich der Rotor drehen kann, einschließlich der Drehgeschwindigkeit V, zu überprüfen, daß die maximale Amplitude einer Reaktion des Rotors auf die Erregung in dem Fall, in dem die feststehenden Störquellen entsprechend der gewählten Winkelverteilung verteilt sind, geringer ist als diejenige in dem Fall, in dem die feststehenden Störquellen entsprechend der vorbestimmten Winkelverteilung verteilt sind, wobei die Reaktion des Rotors auf die Erregung in dem Fall, in dem die feststehenden Störquellen entsprechend der gewählten Winkelverteilung verteilt sind, durch Ausführen der nachfolgenden Schritte erhalten wird:
Bestimmen eines ersten Signals, dessen Fourier-Transformierte dem Frequenzspektrum der Erregung in dem Fall entspricht, in dem die feststehenden Störquellen entsprechend der vorbestimmten Winkelverteilung verteilt sind,
Modifizieren des ersten Signals in ein zweites Signal, das der gewählten Winkelverteilung der feststehenden Störquellen angepaßt ist,
Bestimmen des Frequenzspektrums der Erregung durch Berechnen der Fourier-Transformierten des zweiten Signals, und
Berechnen der Reaktion des Rotors auf die Erregung auf der Grundlage des Frequenzspektrums der Erregung.
So wird gemäß der Erfindung die Reduzierung der Schwingungen des Rotors nicht durch Verändern der Struktur oder der Geometrie des Rotors, wie beim Stand der Technik, sondern durch Verändern der Winkelverteilung der feststehenden Störquellen erzielt, derart, daß demzufolge das Frequenzspektrum der durch die feststehenden Störquellen erzeugten Erregung verändert wird, wie sie der Rotor erfährt. Gemäß der Erfindung besteht keinerlei Bedarf, den Rotor asymmetrisch zu machen. Die Gestaltung sowie die Herstellung der Struktur sind demzufolge in dem Sinne vereinfacht, daß die mit der Rotation eines asymmetrischen Rotors verbundenen Schwierigkeiten vermieden werden. Im Unterschied zu dem Rotor ist die Anordnung aus Störquellen statisch und kann leicht asymmetrisch gemacht werden, ohne daß es zu besonderen Gestaltungs- oder Herstellungsproblemen kommt.
Die Tatsache, daß eine ungleichmäßige Winkelverteilung der feststehenden Störquellen eingesetzt wird, bewirkt, daß das Frequenzspektrum der Erregung, welche der Rotor erfährt, gegenüber der herkömmlichen Gestaltung, wie sie in 1 dargestellt ist und bei der die Störquellen gleichmäßig verteil sind, durch zusätzliche Linien erweitert wird. Nun ist die Störenergie, die durch die erfindungsgemäße Anordnung aus Störquellen erzeugt wird, die gleiche wie diejenige, die von eben diesen selben Störquellen erzeugt würde, wenn diese gleichmäßig verteilt wären. Die Intensität der den Frequenzen NV, 2NV, 3NV etc. entsprechenden Linien und insbesondere der mit der vorgenannten Eigenfrequenz des Rotors zusammenfallenden Störlinie ist folglich verringert, wodurch die Schwingungen des Rotors abgeschwächt werden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind die feststehenden Störquellen (bis auf die Fertigungstoleranzen) identisch; und wenigstens eine Eigenfrequenz des Rotors bei der Drehgeschwindigkeit V ist im wesentlichen gleich NV oder einem Vielfachen von NV, wobei N die Anzahl der feststehenden Störquellen in der genannten Anordnung ist. Unter dem Begriff „identisch" ist zu verstehen, daß die feststehenden Störquellen die gleiche Störung in der Fluidströmung erzeugen.
Typischerweise umfaßt das erste Signal identische, gleichmäßig beabstandete Buckel, wobei jeder Buckel für eine durch eine feststehende Störquelle erzeugte Störung repräsentativ ist, wobei der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden gegebenen Buckeln für den durch zwei aufeinanderfolgende Störquellen definierten Winkel in dem Fall repräsentativ ist, in dem die Störquellen entsprechend der gleichmäßigen Winkelverteilung verteilt sind, und besteht der Schritt der Modifikation darin, die Abstände zwischen den Buckeln den Winkeln der gewählten Winkelverteilung anzupassen.
In der Praxis kann die Anordnung aus feststehenden Störquellen stromaufwärts oder stromabwärts des Rotors in der Fluidströmung plaziert sein, vorzugsweise befindet sie sich jedoch stromaufwärts, da sich die durch die Anordnung aus feststehenden Störquellen erzeugten Störungen in dieser Situation am besten ausbreiten und so den Rotor am besten beeinträchtigen können.
Vorzugsweise haben die feststehenden Störquellen im wesentlichen eine gleiche radiale Position in bezug auf einen Punkt, der in der Fluidströmung einem Rotationsmittelpunkt des Rotors entspricht.
Nach einer besonderen Anwendung der Erfindung sind die feststehenden Störquellen Statorschaufeln.
Nach einer weiteren Anwendung sind die feststehenden Störquellen von einem der folgenden Typen: Brennkammereinspritzdüsen, Elemente zur Entnahme von Kühlluft, Entlastungsventile, Elemente zum Wiedereinleiten von Kühlluft, Fühler und Sonden.
Typischerweise kann die vorgenannte Struktur aus einer Turbomaschine bestehen.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Verwendung des im Vorangegangenen definierten Verfahrens zur Reduzierung von Schwingungen für die Gestaltung einer Struktur mit wenigstens einem Rotor und wenigstens einem Stator, wobei der Rotor und der Stator dazu bestimmt sind, einer Fluidströmung ausgesetzt zu werden, wobei die Struktur eine Anordnung aus feststehenden Störquellen umfaßt, die in der Lage sind, Störungen in der Fluidströmung hervorzurufen, welche den Rotor in Schwingung versetzen.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Verwendung des im Vorangegangenen definierten Verfahrens zur Reduzierung von Schwingungen für die Gestaltung und die Herstellung einer Struktur mit wenigstens einem Rotor und wenigstens einem Stator, wobei der Rotor und der Stator dazu bestimmt sind, einer Fluidströmung ausgesetzt zu werden, wobei die Struktur eine Anordnung aus feststehenden Störquellen umfaßt, die in der Lage sind, Störungen in der Fluidströmung hervorzurufen, welche den Rotor in Schwingung versetzen.
Im herkömmlichen Fall von identischen, gleichmäßig verteilten Statorschaufeln können die Intensitäten der Linien des Frequenzspektrums der Erregung, die der Rotor erfährt, wenn er sich mit einer gegebenen Drehgeschwindigkeit dreht, hoch sein. Wenn eine Eigenfrequenz des Rotors bei eben dieser Geschwindigkeit mit einer dieser Linien zusammenfällt, erfährt der Rotor demzufolge eine hohe Resonanz, die sehr schädlich sein kann.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es also auch, eine Struktur mit einem Rotor und einer Anordnung aus feststehenden, identischen Störquellen zu liefern, die ermöglicht, die Intensität der eventuellen Resonanz-Effekte des Rotors zu verringern, insbesondere zu verhindern, daß derartige Effekte die Intensitätswerte erreichen können, wie man sie von den herkömmlichen Strukturen kennt, und zwar ohne die aerodynamische Wirksamkeit der Struktur zu stark zu beeinträchtigen.
Zu diesem Zweck ist eine Struktur vorgesehen, die wenigstens einen Rotor, wenigstens einen Stator und eine Anordnung aus einer Anzahl N feststehender Störquellen umfaßt, wobei der Rotor und die Anordnung aus feststehenden Störquellen dazu bestimmt sind, im wesentlichen senkrecht von einer Fluidströmung durchströmt zu werden, in der die Anordnung aus Störquellen Störungen hervorrufen kann, die anschließend von dem Rotor aufgenommen werden, wobei die Anordnung aus Störquellen in einer Ebene, die im wesentlichen senkrecht zur Fluidströmung verläuft, eine Anordnung von N benachbarten Winkeln bildet, deren Summe gleich 360° ist, wobei jeder Winkel durch zwei aufeinanderfolgende Halbgeraden definiert ist, deren Ursprung ein gleicher Punkt ist, der in der Fluidströmung einem Rotationsmittelpunkt des Rotors entspricht, und die jeweils durch die geometrischen Mittelpunkte von zwei Störquellen verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung von benachbarten Winkeln wenigstens eine Gruppe von sogenannten vergrößerten benachbarten Winkeln, die größer als 360°/N sind, und wenigstens eine Gruppe von sogenannten verkleinerten benachbarten Winkeln, die kleiner als 360°/N sind, umfaßt.
Die Ausdrücke „größerer Winkel" und „kleinerer Winkel" beziehen sich gemäß der Erfindung auf einen Winkelwert, der größer bzw. kleiner als ein gegebener Wert ist, sobald die Fertigungstoleranzen berücksichtigt sind. Mit anderen Worten ausgedrückt werden zwei Winkel als gleich betrachtet, wenn sie – bis auf die Fertigungstoleranzen – den gleichen Wert haben. Im allgemeinen liegen die Fertigungstoleranzen unter 0,05°.
Bei der oben definierten erfindungsgemäßen Struktur sind die Störquellen ungleichmäßig angeordnet, so daß – wie zuvor in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert – das Frequenzspektrum der Erregung, die der Rotor erfährt, im Vergleich zur herkömmlichen Gestaltung, wie sie in 1 dargestellt ist und bei der die Störquellen gleichmäßig verteilt sind, zusätzliche Linien umfaßt. Insbesondere weist der Teil der Erregung, welcher jedem vergrößertem Winkel entspricht, eine Grundfrequenz auf, die geringer ist als die Frequenz NV (d.h. die Grundfrequenz im herkömmlichen Fall), während der Teil der Erregung, welcher jedem verkleinerten Winkel entspricht, eine Grundfrequenz aufweist, die größer als die Frequenz NV ist.
Da die durch die Anordnung von Störquellen gemäß der Erfindung erzeugte Störenergie dieselbe wie diejenige ist, welche durch diese gleichen Störquellen erzeugt würde, wenn sie gleichmäßig verteilt wären, ist die Intensität der Linien, die den Erregerfrequenzen NV, 2NV, 3NV etc. entsprechen, folglich verringert, so daß die Amplitude der Resonanz des Rotors verringert wird, wenn eine oder mehrere seiner Eigenfrequenz(en) mit einer oder mehreren Erregerfrequenzen) zusammenfällt bzw. – fallen.
Des weiteren ist die Intensität der maximalen Linie des Spektrums der Erregung herabgesetzt, so daß das Risiko verringert wird, daß der Rotor zu stark mitschwingt.
Die Wirkung der Verringerung der Intensitäten der störenden Linien des Spektrums der Erregung, die den Frequenzen NV, 2NV, 3NV etc. entsprechen, wird dadurch verstärkt, daß in der Anordnung von benachbarten Winkeln vergrößerte (bzw. verkleinerte) Winkel untereinander gruppiert sind. Denn wenn sich der Rotor um einen Winkel dreht, der einer Gruppe von vergrößerten (oder verkleinerten) Winkeln entspricht, umfaßt die Erregung, die er erfährt, nicht nur die jedem vergrößerten (oder verkleinerten) Winkel entsprechende Frequenz, sondern auch Frequenzen, die ein Vielfaches dieser Frequenz sind.
Aus diesem Grund ist es möglich, die Intensität der störenden Linien des Spektrums zu verringern, ohne daß es erforderlich ist, die Geometrie der Anordnung aus Störquellen zu stark zu verändern. Die Aufrechterhaltung einer Geometrie der Anordnung aus Störquellen, die möglichst nah der gleichmäßigen Geometrie ist, bei der die Winkelverteilung der Störquellen gleichmäßig ist, vermeidet, daß die aerodynamische Wirksamkeit der Struktur in zu hohem Maße beeinträchtigt wird.
Vorzugsweise umfaßt die Anordnung von benachbarten Winkeln wenigstens einen sogenannten Nennwinkel, der gleich 360°/N ist. Das Vorliegen eines oder mehrerer Nennwinkel(s) ermöglicht dadurch, daß eine abrupte Winkelschwankung oder – änderung zwischen den vergrößerten und den verkleinerten Winkeln vermieden wird, den Verlust an aerodynamischer Wirksamkeit, die dadurch bedingt ist, daß die Winkelverteilung der Störquellen nicht gleichmäßig ist, zu verringern.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Struktur umfaßt die Anordnung von benachbarten Winkeln eine einzige Gruppe von vergrößerten benachbarten Winkeln sowie eine einzige Gruppe von verkleinerten benachbarten Winkeln. Insbesondere kann die Anordnung von benachbarten Winkeln aus folgendem bestehen:
einer einzigen Gruppe von vergrößerten benachbarten Winkeln,
einem ersten Nennwinkel oder einer ersten Gruppe von benachbarten Nennwinkeln, der bzw. die der Gruppe von vergrößerten benachbarten Winkeln benachbart ist,
einer einzigen Gruppe von verkleinerten benachbarten Winkeln, die dem genannten ersten Nennwinkel oder der genannten ersten Gruppe von benachbarten Nennwinkeln benachbart ist, und
einem zweiten Nennwinkel oder einer zweiten Gruppe von benachbarten Nennwinkeln, der bzw. die der Gruppe von verkleinerten benachbarten Winkeln benachbart ist.
Nach einer Variante der bevorzugten Ausführungsform ist die Anordnung von benachbarten Winkeln von einer einzigen Gruppe von vergrößerten benachbarten Winkeln sowie einer einzigen Gruppe von verkleinerten benachbarten Winkeln gebildet und umfaßt folglich keinen Nennwinkel.
Die Gruppierung der vergrößerten/verkleinerten Winkel zu einer einzigen Gruppe, wie sie bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eingesetzt wird, ermöglicht, die Intensität der zusätzlichen Linien des Spektrums der Erregung, die der Rotor erfährt, zu erhöhen und somit die Intensität der den Frequenzen NV, 2NV, 3NV etc. entsprechenden Linien weiter zu verringern. Diese bevorzugte Ausführungsform ist demnach besonders dann vorteilhaft, wenn die Eigenfrequenz des Rotors mit einer der vorgenannten Frequenzen NV, 2NV, 3NV etc. zusammenfällt, da die Intensität der störenden Linie stark verringert wird und dabei die aerodynamische Wirksamkeit der Struktur nur wenig beeinträchtigt wird (man erhält selbst dann eine zufriedenstellende Wirkung, wenn die vergrößerten/verkleinerten Winkel wenig von 360°/N abweichen).
Nach weiteren Ausführungsformen der Erfindung umfaßt die Anordnung von benachbarten Winkeln mehrere Gruppen von vergrößerten benachbarten Winkeln und mehrere Gruppen von verkleinerten benachbarten Winkeln, die zwischen den Gruppen von vergrößerten benachbarten Winkeln eingefügt sind. Die Anordnung von benachbarten Winkeln kann ferner mehrere Nennwinkel oder mehrere Gruppen von benachbarten Nennwinkeln umfassen, wobei jeder Nennwinkel oder jede Gruppe von benachbarten Nennwinkeln gleichzeitig einer Gruppe von vergrößerten benachbarten Winkeln und einer Gruppe von verkleinerten benachbarten Winkeln benachbart ist.
In einer Variante kann die Anordnung von benachbarten Winkeln von mehreren Gruppen von vergrößerten benachbarten Winkeln und von mehreren Gruppen von verkleinerten benachbarten Winkeln gebildet sein, wobei jede Gruppe von verkleinerten benachbarten Winkeln zwei Gruppen von vergrößerten benachbarten Winkeln benachbart ist. In diesem Fall umfaßt die Anordnung von benachbarten Winkeln folglich keinen Nennwinkel.
Vorzugsweise sind bei den verschiedenen, oben definierten Ausführungsformen alle vergrößerten Winkel der Anordnung von benachbarten Winkeln um einen gleichen vorbestimmten Wert vergrößert und sind alle verkleinerten Winkel der Anordnung von benachbarten Winkeln um den genannten vorbestimmten Wert verkleinert.
Es kann jedoch in Betracht gezogen werden, daß wenigstens zwei vergrößerte Winkel und/oder wenigstens zwei verkleinerte Winkel der Anordnung von benachbarten Winkeln untereinander verschieden sind.
Typischerweise kann die Anordnung von benachbarten Winkeln genauso viele vergrößerte Winkel wie verkleinerte Winkel umfassen.
Um keinen zu großen Verlust an aerodynamischer Wirksamkeit hervorzurufen, weicht vorteilhafterweise jeder vergrößerte Winkel und jeder verkleinerte Winkel der Anordnung von benachbarten Winkeln um höchstens 10 % und vorzugsweise um höchstens 5 % von 360°/N ab.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:
1, welche bereits erläutert wurde, auf schematische Weise in der Perspektive einen Teil einer Turbomaschine, der einen Rotor und einen Stator umfaßt;
die bereits erläuterte 2 das Frequenzspektrum einer Erregung, die der Rotor der 1 erfährt;
die bereits erläuterte 3 ein Campbell-Diagramm, das dem in 1 dargestellten Turbomaschinenteil entspricht;
4 ein Organigramm eines Verfahrens zur Gestaltung und Herstellung einer Turbomaschine gemäß der vorliegenden Erfindung;
5 auf schematische Weise in der Perspektive einen Teil einer Turbomaschine, der mehrere Stator-Rotor-Stufen umfaßt;
6 auf schematische Weise in einer Vorderansicht einen Stator des in 5 dargestellten Turbomaschinenteils;
7 ein Campbell-Diagramm, das einer Stator-Rotor-Stufe des in 5 dargestellten Turbomaschinenteils entspricht;
die 8 bis 14 unterschiedliche Beispiele der Winkelverteilung gemäß der vorliegenden Erfindung, von Störquellen, die in dem in 5 dargestellten Turbomaschinenteil vorhanden sind;
15 das Frequenzspektrum einer Erregung, die ein Rotor des in 5 dargestellten Turbomaschinenteils erfährt, im Falle der in 10 dargestellten Winkelverteilung;
16 ein Organigramm eines Überprüfungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;
17 ein bei dem Verfahren der 16 verwendetes Zeitsignal;
18 ein modifiziertes Zeitsignal, das aus dem Zeitsignal der 17 erhalten wird; und
19 eine Anordnung aus feststehenden Störquellen nach einer Variante der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG MEHRERER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Es wird nun ein Verfahren zur Gestaltung und Herstellung einer Turbomaschine gemäß der vorliegenden Erfindung anhand von 4 im Detail erläutert.
In einem ersten Schritt E1 wird auf wohl bekannte Weise durch Simulation, anhand von Ausgangsspezifikationen, die u.a. die gewünschte Leistung sowie den gewünschten Energieverbrauch definieren, eine Gesamtarchitektur der Turbomaschine festgelegt. Schritt E1 besteht insbesondere darin, die Anzahl der Stator-Rotor-Stufen, die Anzahl der Schaufeln pro Stufe sowie das Profil der Schaufeln zu bestimmen, das ermöglicht, eine den Ausgangsspezifikationen entsprechende aerodynamischen Leistung zu erzielen.
Am Ende dieses ersten Schrittes erhält man in Form von digitalen Daten eine Struktur des Typs derer, welche in 5 dargestellt ist, mit einer Anzahl J von Stator-Rotor-Stufen 10₁ bis 10_J Jede Stufe 10j, wobei j eine Ganzzahl zwischen 1 und J ist, umfaßt einen Stator 100j, der in Form eines feststehenden Schaufelrades vorliegt, sowie einen Rotor 101j der Art bewegliches Schaufelrad. Die Schaufeln eines jeden Stators 100j sind in 5 mit dem Bezugszeichen 102j und die Schaufeln eines jeden Rotors 101j mit dem Bezugszeichen 103j bezeichnet.
Die verschiedenen Stator-Rotor-Stufen sind angeordnet, um im Betrieb von einer Fluidströmung 11 durchströmt zu werden, während sie zu dieser Strömung senkrecht stehen. In jeder Stufe 10j erzeugt der stromaufwärts des zugeordneten Rotors 101j befindliche Stator 100j Druckstörungen in der Strömung 11, die anschließend durch den Rotor 101j aufgenommen werden. Die Reaktion des Rotors auf diese Störungen hängt von den Erregerfrequenzen, die der Rotor erfährt, sowie von dessen Eigenfrequenzen ab.
Die Statorschaufeln 102j einer gegebenen Stufe bilden eine Anordnung aus einer Anzahl N von feststehenden und identischen Störquellen (wobei die Anzahl N von einer Stufe zu nächsten variieren kann). In den 5 und 6 wurde jeder Stator (und Rotor) mit einer Schaufelanzahl von gleich 16 dargestellt. In der Praxis liegt die Anzahl N im allgemeinen zwischen 16 und 200.
Wie in 5 gezeigt, definieren die N feststehenden Störquellen 102j in einer Ebene PL_j, die zu der Richtung der Fluidströmung 11 senkrecht verläuft, eine Anordnung von N benachbarten Verteilungswinkeln α₁ bis α_N, deren Summe gleich 360° ist. Jeder Winkel α₁, wobei i eine Ganzzahl zwischen 1 und N ist, wird durch Halbgeraden A_i, A_i+1, definiert, deren Ursprung ein gleicher Punkt O_j ist, der im wesentlichen gegenüber einem Rotationspunkt O_j, des zugeordneten Rotors 101_j liegt, und die jeweils durch die (nicht dargestellten) geometrischen Mittelpunkte von zwei aufeinanderfolgenden Schaufeln 102_j verlaufen. In dem Beispiel der 6 sind die Halbgeraden A₁ bis A_N Mittelachsen der Schaufeln 102_j .
Unter erneuter Bezugnahme auf 4 werden nach dem Schritt E1 für jede Stator-Rotor-Stufe 10_j Schritte E2 bis E7 durchgeführt.
Bei Schritt E2 werden die Eigenfrequenzen des Rotors, welche mit f_i bezeichnet sind, berechnet und anschließend in Form von Geraden Di, welche die Beziehung zwischen diesen Eigenfrequenzen und der in Hz (vergleiche 7) ausgedrückten Drehgeschwindigkeit V des Rotors darstellen, in einem Campbell-Diagramm aufgetragen. In diesem gleichen Campbell-Diagramm sind auch Geraden D1' bis DP' eingezeichnet – wobei P eine vorbestimmte Ganzzahl ist –, die durch den Ausgangspunkt des Diagramms verlaufen und deren Steigungen N, 2N, 3N, ..., bzw. PN sind. Die Geraden D1' bis DP' veranschaulichen die Beziehung zwischen den Erregerfrequenzen, die der Rotor 101_j erfährt, wenn die Schaufeln 102_j des Stators 100_j gleichmäßig verteilt sind (d.h. wenn die Winkel α₁ bis α_N gleich sind), wie in 6 dargestellt. Die Wahl der vorbestimmten Anzahl P hängt von dem Maße ab, in dem die Schwingungen des Rotors reduziert werden sollen. In der Praxis, insbesondere im Falle von Turbomaschinen, ist beobachtet worden, daß die Intensität der Resonanzen, welche die Erregerfrequenzen der Größenordnung von über 3 implizieren, schwach genug ist, um vernachlässigbar zu sein. In den meisten Fällen kann man also mit den drei ersten Erregerfrequenzen (P = 3) vorliebnehmen. Was die Eigenfrequenzen des Rotors anbelangt, so kann man sich lediglich auf die Eigenfrequenzen beschränken, die mit wenigstens einer der Erregerfrequenzen N, 2N, 3N, ..., PN in einem Bereich von Drehgeschwindigkeiten, mit denen sich der Rotor drehen soll, in Koinzidenz treten können. Aus Gründen der Übersichtlichkeit der Zeichnung sind in 7 lediglich drei Eigenfrequenzen f₁, f₂ und f₃ sowie drei entsprechende Geraden D1, D2 und D3 dargestellt worden.
Die Schritte E1 und E2 sind an sich seitens des Fachmannes wohl bekannt und bedürfen deshalb keiner eingehenderen Beschreibung.
Bei dem nachfolgenden Schritt E3 werden in dem Campbell-Diagramm die eventuellen Koinzidenzen zwischen den Eigenfrequenzen des Rotors und den Erregerfrequenzen in dem Bereich von Drehgeschwindigkeiten, mit denen sich der Rotor drehen soll, festgestellt.
Wenn der Drehgeschwindigkeitsbereich des Rotors von der Art des in 7 veranschaulichten Bereiches ΔV1 ist, in dem keinerlei Koinzidenz festgestellt wird (was bedeutet, daß wenn Koinzidenzen, die Erregerfrequenzen in der Größenordnung von über P = 3 implizieren, in der Theorie bestehen können, sie keine erheblichen Resonanz-Effekte bewirken), wird bei Schritt E4 für die feststehenden Störquellen eine gleichmäßige Winkelverteilung gewählt. Nach dieser gleichmäßigen Verteilung sind die Winkel α₁ bis α_N untereinander alle gleich, und der Stator ist von der Art wie sie in 6 dargestellt ist.
Besteht bzw. bestehen eine oder mehrere Koinzidenz(en), wie im Falle des in 7 gezeigten Drehgeschwindigkeitsbereichs ΔV2, wird bei Schritt E5 für die feststehenden Störquellen eine ungleichmäßige Winkelverteilung gewählt, um das Spektrum der Erregung, die der Rotor erfährt, zu modifizieren und um zu vermeiden, daß die durch den Stator erzeugten Störungen den Rotor zu stark erregen. In dem Beispiel der 7 liegt zwischen der Eigenfrequenz f₁ des Rotors und der Erregerfrequenz NV bei einer Geschwindigkeit V0 in dem Bereich ΔV2 eine Koinzidenz vor. Diese Koinzidenz ist durch den Schnittpunkt PI zwischen den Geraden D1 und D1' veranschaulicht.
Beispiele von Verteilungsarten, die für die Durchführung des Schrittes E5 gewählt werden können, werden nachfolgend dargelegt.
In dem nun Folgenden wird unter „Nennwinkel" ein Winkel gleich 360°/N, unter „vergrößertem Winkel" ein Winkel größer 360°/N und unter „verkleinertem Winkel" ein Winkel kleiner 360°/N verstanden. In den Figuren stellt das Symbol „=" einen Nennwinkel, das Symbol „+" einen vergrößerten Winkel und das Symbol „–" einen verkleinerten Winkel dar.
Erste Art von Verteilung:
Nach einer ersten Verteilungsart besteht die Anordnung von benachbarten Winkeln aus:

– einer einzigen Gruppe von vergrößerten benachbarten Winkeln, die gleich (360°/N) + c sind, und aus
– einer einzigen Gruppe von verkleinerten benachbarten Winkeln, die gleich (360°/N) – c sind,

8 veranschaulicht ein Beispiel dieser Art der Verteilung.
Zweite Art von Verteilung:
Nach einer zweiten Verteilungsart besteht die Anordnung von benachbarten Winkeln aus:

– einer einzigen Gruppe von benachbarten vergrößerten Winkeln, die gleich (360°/N)+c sind,
– einer einzigen Gruppe von benachbarten verkleinerten Winkeln, die gleich (360°/N) – c sind, wobei diese Gruppe der Gruppe von vergrößerten benachbarten Winkeln benachbart ist, und
– einem Nennwinkel oder einer Gruppe von benachbarten Nennwinkeln, der bzw. die zwischen der Gruppe von benachbarten vergrößerten Winkeln und der Gruppe von benachbarten verkleinerten Winkeln eingefügt ist,

9 zeigt ein Beispiel dieser Verteilungsart mit einer Gruppe von zwei benachbarten Nennwinkeln.
Dritte Art von Verteilung:
Nach einer dritten Verteilungsart besteht die Anordnung von benachbarten Winkeln aus:

– einer einzigen Gruppe von benachbarten vergrößerten Winkeln, die gleich (360°/N) + c sind,
– einem ersten Nennwinkel oder einer ersten Gruppe von benachbarten Nennwinkeln, der bzw. die der vorgenannten Gruppe von benachbarten vergrößerten Winkeln benachbart ist,
– einer einzigen Gruppe von benachbarten verkleinerten Winkeln, die gleich (360°/N) – c sind, wobei diese Gruppe dem ersten Nennwinkel oder der ersten Gruppe von benachbarten Nennwinkeln benachbart ist, und
– einem zweiten Nennwinkel oder einer zweiten Gruppe von benachbarten Nennwinkeln, der bzw. die den vorgenannten Gruppen von benachbarten verkleinerten Winkeln und von benachbarten vergrößerten Winkeln benachbart ist,

10 zeigt ein Beispiel dieser Verteilungsart mit zwei getrennten Nennwinkeln, die jeweils zwischen den Gruppen von benachbarten vergrößerten und verkleinerten Winkeln eingefügt sind.
11 zeigt ein weiteres Beispiel dieser Art der Verteilung mit einem Nennwinkel, der zwischen den Gruppen von benachbarten vergrößerten und verkleinerten Winkeln eingefügt ist, sowie mit einer dem Nennwinkel gegenüberliegenden Gruppe von benachbarten Nennwinkeln, die ebenfalls zwischen den Gruppen von benachbarten vergrößerten und verkleinerten Winkeln eingefügt ist.
Vierte Art von Verteilung:
Nach einer vierten Verteilungsart besteht die Anordnung von benachbarten Winkeln aus:

– mehreren Gruppen von benachbarten vergrößerten Winkeln, wobei jeder vergrößerte Winkel gleich (360°/N) + c ist, und
– mehreren zwischen den Gruppen von benachbarten vergrößerten Winkeln eingefügten Gruppen von benachbarten verkleinerten Winkeln, wobei jeder verkleinerte Winkel gleich (360°/N) – c ist,

Die 12 und 13 zeigen Beispiele dieser Art der Verteilung.
Fünfte Art von Verteilung:
Nach einer fünften Verteilungsart besteht die Anordnung von benachbarten Winkeln aus:

– mehreren Gruppen von benachbarten vergrößerten Winkeln, wobei jeder vergrößerte Winkel gleich (360°/N) + c ist,
– mehreren zwischen den Gruppen von benachbarten vergrößerten Winkeln eingefügten Gruppen von benachbarten verkleinerten Winkeln, wobei jeder verkleinerte Winkel gleich (360°/N) – c ist, und
– wenigstens einem Nennwinkel,

14 zeigt ein Beispiel dieser Verteilungsart.
Sechste Art von Verteilung:
Nach einer sechsten Verteilungsart besteht die Anordnung von benachbarten Winkeln aus:

– mehreren Gruppen von benachbarten vergrößerten Winkeln, wobei jeder vergrößerte Winkel gleich (360°/N) + c ist,
– mehreren zwischen den Gruppen von benachbarten vergrößerten Winkeln eingefügten Gruppen von benachbarten verkleinerten Winkeln, wobei jeder verkleinerte Winkel gleich (360°/N) – c ist,
– mehreren Nennwinkeln oder mehreren Gruppen von benachbarten Nennwinkeln, wobei jeder Nennwinkel oder jede Gruppe von benachbarten Nennwinkeln gleichzeitig einer der genannten Gruppen von benachbarten vergrößerten Winkeln und einer der genannten Gruppen von benachbarten verkleinerten Winkeln benachbart ist,

Das Schema der 14 ist auch ein Beispiel für diese Art der Verteilung.
Weitere Verteilungsarten:
Bei einer jeden der oben dargelegten sechs Verteilungsarten sind die vergrößerten (bzw. verkleinerten) Winkel untereinander alle gleich, und ist die Gesamtanzahl der vergrößerten Winkel notwendigerweise gleich derjenigen der verkleinerten Winkel. So ist insbesondere die Anzahl N von Störquellen bei der ersten und vierten Verteilungsart notwendigerweise geradzahlig.
Es ist jedoch möglich, diese sechs Arten der Verteilung zu modifizieren, so daß die vergrößerten (bzw. verkleinerten) Winkel nicht alle untereinander gleich sind. Mit anderen Worten gesagt kann eine jede der obigen sechs Verteilungsarten derart abgewandelt werden, daß der Wert c nicht mehr konstant ist, sondern – ganz im Gegenteil – von einem Winkel zum nächsten unterschiedlich sein kann. In diesem Fall kann die Anzahl von vergrößerten Winkeln eine andere sein als die Anzahl von verkleinerten Winkeln abweichen.
Bei den erfindungsgemäßen Verteilungsarten werden diejenigen mit einem oder mehreren Nennwinkel(n) bevorzugt. Das Vorliegen von Nennwinkeln verhindert nämlich die abrupten Winkelschwankungen oder -änderungen zwischen vergrößerten Winkeln und verkleinerten Winkeln, die für die aerodynamische Leistung des Stators schädlich sein können.
Des weiteren ist es aus den gleichen Gründen der aerodynamischen Wirksamkeit vorzuziehen, daß die vergrößerten Winkel (bzw. die verkleinerten Winkel) um höchstens 10 %, sogar um höchstens 5 % von 360°/N abweichen, d.h. daß der Wert c kleiner oder gleich 36/N, sogar kleiner oder gleich 18/N ist.
Die oben beschriebenen Verteilungsarten haben alle gemein, daß sie einerseits nicht gleichmäßig sind und andererseits wenigstens zwei einander benachbarte vergrößerte sowie wenigstens zwei einander benachbarte verkleinerte Winkel umfassen.
Im Vergleich zur herkömmlichen Gestaltung, bei der die Störquellen gleichmäßig verteilt sind (vergleiche 1), umfaßt das Frequenzspektrum der Erregung, wie sie der Rotor erfährt und die durch diese gleichen, nun jedoch ungleichmäßig verteilten Störquellen erzeugt wird, zusätzliche Linien. Denn jeder vergrößerte Winkel trägt in dem Frequenzspektrum der Erregung Linien folgender Frequenzen bei:
(360°/((360°/N) + c))V,
2x(360°/((360°/N) + c))V,
3x(360°/((360°/N) + c))V,
etc.,
und jeder verkleinerte Winkel trägt Linien folgender Frequenzen bei:
(360°/((360°/N) – c))V,
2x(360°/((360°/N) – c))V,
3x(360°/((360°/N) – c))V,
etc.
Diese Erweiterung um zusätzliche Linien ist mit einer Schwächung der Intensität der den Erregerfrequenzen NV bis PNV entsprechenden Linien und folglich, insbesondere bei dem Beispiel der 7, der Störlinie verbunden, die der Frequenz NV entspricht, welche mit der Eigenfrequenz f1 im Punkt PI zusammenfällt (wenn die Drehgeschwindigkeit V gleich V0 ist). Die Intensität der Resonanz, welche auf die Störfrequenz NV0 zurückzuführen ist, ist somit verringert. Der Rotor 2 schwingt demzufolge weniger mit als im herkömmlichen Fall, wenn er sich im Betrieb mit der Geschwindigkeit V0 dreht.
Diese Wirkung wird dadurch verstärkt, daß wenigstens zwei vergrößerte Winkel einander benachbart sind und daß wenigstens zwei verkleinerte Winkel einander benachbart sind. Eine solche Gruppierung der vergrößerten (bzw. verkleinerten) Winkel untereinander trägt dazu bei, daß die Intensität der Linien von Frequenzen, die ein Vielfaches der Frequenz (360°/((360°/N) + c))V (bzw. (360°/((360°/N) – c))V)) sind, erhöht wird.
15 zeigt zur Veranschaulichung das Spektrum der Erregung, die der Motor erfährt, in dem Fall des in 10 gezeigten Verteilungsbeispiels. In 15 ist die Intensität der Linien gegenüber der Intensität der Linie der Frequenz NV in dem Spektrum der 2, welches dem herkömmlichen Fall entspricht, genormt. Die maximale Intensität mit dem Wert 1 entspricht folglich der Intensität der Linie der Frequenz NV in dem Fall, in dem die N Störquellen gleichmäßig verteilt sind. In 15 wird man feststellen, daß:

– die Intensitäten der Linien des Spektrums der Erregung alle weit unter 1 liegen und demnach geringer sind als die Intensität der Linie der Frequenz NV im herkömmlichen Fall, und daß
– die Intensitäten der Linie der Frequenz NV (bzw. 2NV, 3NV) und der Linien von Frequenzen, die NV (bzw. 2NV, 3NV) benachbart sind, alle weit unterhalb der Intensität der Linie der Frequenz NV (bzw. 2NV, 3NV) im herkömmlichen Fall liegen.

Hieraus ergibt sich, daß die Amplituden der Resonanzen, die entstehen können, wenn die Turbomaschine in Betrieb sein wird, im Vergleich zum herkömmlichen Fall verringert sind.
In einigen ziemlich seltenen Fällen kann es jedoch vorkommen, daß durch Veränderung der Winkelverteilung der Störquellen bei Schritt E5 des erfindungsgemäßen Verfahrens, um eine störende Koinzidenz zwischen einer Eigenfrequenz des Rotors und einer Erregerfrequenz abzuwenden, die Schwingungen des Rotors nicht abnehmen. Derartige Situationen können nur unter sehr spezifischen Bedingungen auftreten, nämlich dann, wenn sich bei einer gegebenen Drehgeschwindigkeit des Rotors Resonanz-Effekte, die durch neue Linien bedingt sind, derart häufen, daß sie dem Ausgangsresonanzeffekt gleichkommen oder diesen übertreffen.
Bei Schritt E6 des erfindungsgemäßen Verfahrens ist folglich vorgesehen, zu überprüfen, daß die bei dem vorhergehenden Schritt E5 gewählte Verteilung auch wirklich eine Verringerung der Schwingungen des Rotors nach sich zieht.
Der Schritt E6 wird nach einem Verfahren durchgeführt, das in 16 detailliert veranschaulicht ist. Dieses Verfahren besteht allgemein darin, zunächst die Frequenzspektren der Erregung, welche der Rotor im herkömmlichen Fall einer gleichmäßigen Winkelverteilung der Störquellen (2) und in dem Fall der bei Schritt E5 gewählten ungleichmäßigen Winkelverteilung (15) erfährt, zu berechnen und anschließend die in den beiden Fällen erhaltenen Resonanzamplituden zu vergleichen.
Genauer gesagt wird bei einem Schritt E60 und einem Schritt E61 das Frequenzspektrum der Erregung, die der Rotor erfährt, wenn die Winkelverteilung der Störquellen gleichmäßig ist, mittels einer aerodynamischen Berechnung bekannten Typs (Schritt E60) bestimmt, an die sich eine Fourier-Transformation (Schritt E61) anschließt.
Bei einem Schritt E62 wird ein Zeit- oder Winkelsignal ST gewählt, das für die zeitliche Entwicklung der Erregung, welche der Rotor erfährt, oder – was auf das gleiche hinausläuft – für die Entwicklung der Erregung, welche der Rotor erfährt, in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Rotors repräsentativ ist. Wie in 17 gezeigt, umfaßt das Signal ST identische Buckel 12, beispielsweise in Form von Gaußschen Buckeln, und ist dieses periodisch. Im Falle eines Zeitsignals ist die Periode T dieses Signals gleich α/(360°xV), wobei α der – konstante – Winkel ist, welcher durch zwei aufeinanderfolgende Störquellen (in dem Fall zwei Statorschaufeln) definiert wird. Jeder Buckel 12 stellt die durch eine Störquelle induzierte Störung dar.
Bei einem Schritt E63 wird eine Fourier-Transformation auf das Signal ST angewandt.
Bei einem nachfolgenden Schritt E64 wird die bei Schritt E63 erhaltene Fourier-Transformierte mit der bei Schritt E61 erhaltenen verglichen. Wenn die beiden Fourier-Transformierten identisch sind, wird ein Schritt E65 durchgeführt. Andernfalls wird das Zeitsignal ST (Schritt 62) dadurch modifiziert, daß die (gemeinsame) Form der Buckel 12 beeinflußt wird bis ein Signal ST erhalten wird, dessen Fourier-Transformierte der bei Schritt E61 erhaltenen Fourier-Transformierten entspricht.
Bei Schritt E65 wird das Zeitsignal ST in Abhängigkeit von der Veränderung, die bei Schritt E5 des erfindungsgemäßen Verfahrens an der Winkelverteilung der Störquellen vorgenommen wird, in ein Signal SM modifiziert, welches in 18 dargestellt ist. Wie in 18 gezeigt, ist insbesondere der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Buckeln der neuen ungleichmäßigen Winkelverteilung der Störquellen angepaßt. Somit ist dieser Abstand nicht mehr konstant, wie im Falle der 17, sondern er variiert in Abhängigkeit von den Winkeln der Verteilung der Störquellen. In dem Beispiel der 18 erfüllen die Zeitintervalle T1, T2 und T3 die folgenden Beziehungen:
T1 = αmin/(360°xV),
T2 = αnom/(360°xV),
T3 = αmaj/(360°xV),
worin αmin, αnom und αmaj einen verkleinerten Winkel, einen Nennwinkel bzw. einen vergrößerten Winkel bezeichnen.
Bei einem nachfolgenden Schritt E66 des in 16 veranschaulichten Verfahrens wird eine Fourier-Transformation auf das modifizierte Zeitsignal SM angewandt. Auf diese Weise erhält man ein Spektrum vom Typ dessen, welches in 15 dargestellt ist. Wie zuvor erläutert ist in 15 die Einteilung oder Graduierung der Intensitäten auf der Koordinatenachse die gleiche wie die der 2. Die auf den Wert 1 normierte maximale Intensität entspricht in beiden Figuren der Intensität der Linie der Frequenz NV in dem herkömmlichen Fall. Da die Gesamtenergie der durch die Störquellen erzeugten Erregung unabhängig von der Winkelverteilung der genannten Störquellen konstant ist, kennt man folglich exakt die relative Intensität jeder Linie der 15 gegenüber den Intensitäten der Linien nach dem herkömmlichen Fall (2).
Die Schritte E60 bis E66 gemäß der Erfindung ermöglichen demnach, das Spektrum der Erregung, welche der Motor erfährt, im Falle einer ungleichmäßigen Winkelverteilung der Störquellen dadurch zu erhalten, daß man sich der sehr langwierigen und komplexen Berechnungen entledigt, die erforderlich wären, wenn dieses Spektrum direkt durch aerodynamische Berechnungen bestimmt werden würde.
Bei einem nachfolgenden Schritt E67 werden in dem Campbell-Diagramm Geraden eingezeichnet (von denen zwei, welche die Bezugszeichen D1" und D2" tragen, in punktierten Linien in 7 dargestellt sind), welche die Beziehung zwischen den im Frequenzspektrum der Erregung erschienen neuen Frequenzen, d.h. den Frequenzen, die nicht die Frequenzen NV, 2NV, 3NV, etc. sind, und der Drehgeschwindigkeit des Rotors darstellen. Anschließend werden die eventuellen Koinzidenzen zwischen diesen neuen Frequenzen und den Eigenfrequenzen des Rotors in dem Bereich ΔV2 der Drehgeschwindigkeiten, mit denen sich der Rotor drehen soll, ermittelt.
In 7 sind zur Veranschaulichung Schnittpunkte P1 und P2 zwischen den Geraden D1 und D1" bzw. zwischen den Geraden D2 und D2" dargestellt. In einem jedem der Koinzidenzpunkte P1 und P2, die Drehgeschwindigkeiten V1 bzw. V2 entsprechen, erfährt der Rotor eine Resonanz. Wenn die Drehgeschwindigkeiten V1 und V2 nahe beieinander liegen, können sich die Resonanz-Effekte an den Punkten P1 und P2 teilweise häufen.
Gemäß der Erfindung wird bei einem Schritt E68 für jede Drehgeschwindigkeit in dem Bereich ΔV2 ermittelt, ob ein oder mehrere Koinzidenzpunkt(e) vorhanden sind; und sollte dies der Fall sein, wird die Amplitude der Gesamtresonanz des Rotors bei dieser Drehgeschwindigkeit durch eine bekannte Technik der modalen Superposition berechnet. Genauer gesagt wird der Bereich ΔV2 in enge Geschwindigkeitsschritte δV2 zerlegt, wobei die Breite eines jeden Schritts von der Dämpfung des Rotors abhängt (also etwa 0,5 % der Geschwindigkeit V). Eine Gesamtresonanzamplitude des Rotors wird durch modale Superposition für einen jeden der Schritte δV2 berechnet, anschließend mit der Resonanzamplitude im herkömmlichen Fall, wenn sich der Rotor mit der Geschwindigkeit V0 dreht, verglichen (Schritt E69).
Wenn die Gesamtresonanzamplitude des Rotors – für jeden Schritt δV2 – geringer ist als die Amplitude maximaler Resonanz im herkömmlichen Fall, wird die bei Schritt E5 gewählte ungleichmäßige Winkelverteilung für gültig erklärt, und anschließend werden für die folgende Stator-Rotor-Stufe erneut die Schritte E2 bis E6 begonnen (vergleiche die Schritte E7 und E8 in 4).
Wenn ausnahmsweise eine der Gesamtresonanzamplituden der Amplitude maximaler Resonanz im herkömmlichen Fall gleichkommt oder diese überragt, kehrt man zu Schritt E5 zurück, um eine andere ungleichmäßige Winkelverteilung zu wählen, und man beginnt erneut den Überprüfungsschritt E6 (ohne natürlich wieder die Schritte E60 und E61 durchzuführen).
Wenn die Schritte E2 bis E7, welche in 4 dargestellt sind, für alle Stator-Rotor-Stufen durchgeführt worden sind (Schritt E8), wird die Turbomaschine so wie sie oben gestaltet wurde und die in Form von digitalen Simulationsdaten vorliegt, hergestellt. (Schritt E9).
Bei den oben beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung sind die Störquellen von Statorschaufeln gebildet. Es wurde jedoch von den Erfindern beobachtet, daß das Prinzip der Erfindung auf andere Arten von in einer Turbomaschine vorhandenen Störquellen, wie Brennkammereinspritzdüsen, Elementen zur Entnahme von Kühlluft, Entlastungsventilen, Elementen zum Wiedereinleiten von Kühlluft, Fühlern oder Sonden, die stromaufwärts eines Rotors oder mehrerer Rotoren der Turbomaschine angeordnet sind, angewandt werden kann.
19 zeigt auf schematische Weise eine Anordnung aus N Störquellen 14 von einer der vorgenannten Arten (in dem Beispiel der 19 beträgt die Anzahl N der Störquellen gleich 10), die Teil eines Stators sind. Wie in dem Fall der Statorschaufeln (6) sind die Störquellen 14 bis auf die Fertigungstoleranzen identisch und sind entsprechend benachbarter Winkel α₁ bis α_N verteilt, deren Summe gleich 360° ist und die jeweils von Halbgeraden A_i, A_i+1 gebildet werden, deren Ursprung ein gleicher Punkt 0 ist, der im wesentlichen – in der Fluidströmung 11 – dem (den) Rotationsmittelpunkt(en) des (der) stromabwärts befindlichen Rotors (Rotoren) entsprechen, und die jeweils durch die geometrischen Mittelpunkte C_i, C_i+1 von zwei aufeinanderfolgenden Störquellen verlaufen.
Die Störquellen 14 haben im allgemeinen eine gleiche radiale Position, d.h. daß sie sich in einem gleichen Abstand vom Punkt 0 befinden. Die Anordnung aus Störquellen 14 ist im wesentlichen senkrecht zur Fluidströmung angeordnet und bewirkt in der Fluidströmung Störungen, die durch den oder die Rotoren) stromabwärts aufgenommen werden können.
Im Falle von Störquellen 14 des Typs derjenigen, die in 19 dargestellt sind, wird das erfindungsgemäße Verfahren, wie es in 4 veranschaulicht ist, im wesentlichen auf die gleiche Art und Weise durchgeführt wie wenn die Störquellen von Statorschaufeln gebildet sind. Genauer gesagt werden für jeden Rotor, der durch die durch die Störquellen 14 erzeugten Störungen beeinträchtigt wird, Schritte E2 bis E7 durchgeführt, die mit den in 4 gezeigten identisch sind.
Obwohl die vorliegende Erfindung im Rahmen einer Turbomaschine mit mehreren Rotoren beschrieben worden ist, so wird für den Fachmann klar hervorgehen, daß das Prinzip der Erfindung auf jede beliebige Struktur mit wenigstens einem Rotor und wenigstens einer Anordnung aus feststehenden Störquellen, die in der Lage sind, den oder die Rotoren) zu stören, angewandt werden kann. Wenn die Struktur mehrere Anordnungen aus Störquellen umfaßt, so ist es zuvor angebracht, für den oder jeden Rotor zu ermitteln, welche Anordnung aus Störquellen – vom Rotor aus gesehen – die stärksten Störungen erzeugt. Bei der in 5 dargestellten Ausbildung ist diese Anordnung im allgemeinen das feststehende Schaufelrad, das direkt stromaufwärts des Rotors gelegen ist. Befindet sich kein feststehendes Schaufelrad stromaufwärts des Rotors und nah genug an diesem, um ihn zu stören, so empfiehlt es sich, zu ermitteln, ob sich stromaufwärts des Rotors Störquellen des Typs Brennkammereinspritzdüsen, Elemente zur Entnahme von Kühlluft, Entlastungsventile, Elemente zum Wiedereinleiten von Kühlluft, Fühler oder Sonden befinden. Ist dies der Fall, dann werden die störendsten Störquellen im allgemeinen diejenigen sein, die dem Rotor stromaufwärts dessen am nächsten gelegen sind.
Obwohl sich bei einem gegebenen Rotor die störendsten Störquellen meist stromaufwärts des Rotors befinden, gibt es Situationen, in denen der Rotor hauptsächlich durch stromabwärts angeordnete Störquellen gestört wird (insbesondere dann, wenn keinerlei Anordnung aus Störquellen stromaufwärts des Rotors vorhanden ist). Die vorliegende Erfindung ist folglich nicht auf eine besondere Relativposition der Anordnung aus Störquellen in bezug auf den Rotor begrenzt.
Der Fachmann wird im allgemeinen verstehen, daß die Erfindung nicht nur auf die beschriebenen Beispiele begrenzt ist und daß insbesondere ein Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens darin besteht, eine Winkelverteilung der feststehenden Störquellen derart zu wählen, daß die Amplitude der Erregung, die der Rotor erfährt, für wenigstens eine Frequenz der Erregung, die im wesentlichen mit einer Eigenfrequenz des Rotors bei einer Drehgeschwindigkeit V dessen zusammenfällt, gegenüber einer zunächst in Betracht gezogenen Winkelverteilung verringert wird.

Claims

Verfahren zur Reduktion von Schwingungen in einer Struktur, welche wenigstens einen Rotor (101_j ) und wenigstens einen Stator (100_j ) umfaßt, wobei der Rotor und der Stator dazu bestimmt sind, einer Fluidströmung (11) ausgesetzt zu werden, wobei die Struktur eine Anordnung aus feststehenden Störquellen (102_j ; 14) umfaßt, welche geeignet sind, in der Fluidströmung Störungen hervorzurufen, die den Rotor in Schwingung versetzen, dadurch gekennzeichnet, daß: bei der Gestaltung der Struktur eine ungleichmäßige Winkelverteilung der feststehenden Störquellen derart gewählt wird (E5), daß die Amplitude einer Erregung, welche der Rotor erfährt und welche den genannten Störungen entspricht, für wenigstens eine Frequenz der Erregung, die im wesentlichen mit einer Eigenfrequenz des Rotors bei einer Drehgeschwindigkeit V desselben zusammenfällt, gegenüber einer gleichmäßigen vorbestimmten Winkelverteilung der feststehenden Störquellen verringert wird, und dadurch, daß das Verfahren ferner einen Schritt (E6) umfaßt, der darin besteht, in einem gesamten Bereich (ΔV2) der Drehgeschwindigkeiten, mit denen sich der Rotor (101_j ) drehen kann, einschließlich der Drehgeschwindigkeit V, zu überprüfen, daß die maximale Amplitude einer Reaktion des Rotors auf die Erregung in dem Fall, in dem die feststehenden Störquellen entsprechend der gewählten Winkelverteilung verteilt sind, geringer ist als diejenige in dem Fall, in dem die feststehenden Störquellen entsprechend der vorbestimmten Winkelverteilung verteilt sind, wobei die Reaktion des Rotors auf die Erregung in dem Fall, in dem die feststehenden Störquellen entsprechend der gewählten Winkelverteilung verteilt sind, durch Ausführen der folgenden Schritte erhalten wird: Bestimmen (E60–E64) eines ersten Signals (ST), dessen Fourier-Transformierte dem Frequenzspektrum der Erregung in dem Fall entspricht, in dem die feststehenden Störquellen entsprechend der vorbestimmten Winkelverteilung verteilt sind, Modifizieren (E65) des ersten Signals (ST) zu einem zweiten Signal (SM), das der gewählten Winkelverteilung der feststehenden Störquellen angepaßt ist, Bestimmen des Frequenzspektrums der Erregung durch Berechnen (E66) der Fourier-Transformierten des zweiten Signals (SM), und Berechnen (E67–E68) der Reaktion des Rotors auf die Erregung auf Grundlage des Frequenzspektrums der Erregung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehenden Störquellen (102_j ; 14) identisch sind und wenigstens eine Eigenfrequenz des Rotors (101_j ) bei der Drehgeschwindigkeit V im wesentlichen gleich NV oder einem Vielfachen von NV ist, wobei N die Anzahl von feststehenden Störquellen in der Anordnung ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Signal (ST) identische, gleichmäßig beabstandete Buckel (12) umfaßt, wobei jeder Buckel (12) für eine Störung repräsentativ ist, die von einer feststehenden Störsquelle in der Fluidströmung (11) erzeugt wird, wobei der Abstand zwischen zwei gegebenen aufeinanderfolgenden Buckeln (12) für den von zwei aufeinanderfolgenden Störquellen definierten Winkel in dem Fall repräsentativ ist, in dem die Störquellen entsprechend der gleichmäßigen Winkelverteilung verteilt sind, und der Schritt der Modifikation (E65) darin besteht, die Abstände zwischen den Buckeln (12) den Winkeln der gewählten Winkelverteilung anzupassen.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Anordnung aus feststehenden Störquellen (102_j ; 14) stromaufwärts des Rotors (101_j ) in der Fluidströmung (11) befindet.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Anordnung aus feststehenden Störquellen stromabwärts des Rotors in der Fluidströmung befindet.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehenden Störquellen (102_j ; 14) im wesentlichen eine gleiche radiale Position in bezug auf einen Punkt (O_j), welcher in der Fluidströmung (11) einem Rotationsmittelpunkt (O'_j) des Rotors entspricht, aufweisen.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehenden Störquellen (102_j ) Statorschaufeln sind.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehenden Störquellen (14) von einem der folgenden Typen sind: Brennkammereinspritzdüsen, Elemente zur Entnahme von Kühlluft, Entlastungsventile, Elemente zum Wiedereinleiten von Kühlluft, Fühler und Sonden.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur aus einer Turbomaschine besteht.
Anwendung des Verfahrens zur Reduktion von Schwingungen nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8 für die Gestaltung einer Struktur, welche wenigstens einen Rotor (101_j ) und wenigstens einen Stator umfaßt, wobei der Rotor und der Stator dazu bestimmt sind, einer Fluidströmung (11) ausgesetzt zu werden, wobei die Struktur eine Anordnung aus feststehenden Störquellen (102_j ; 14) umfaßt, welche geeignet sind, in der Fluidströmung Störungen hervorzurufen, welche den Rotor in Schwingung versetzen.
Anwendung des Verfahrens zur Reduktion von Schwingungen nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8 für die Gestaltung und die Herstellung einer Struktur, welche wenigstens einen Rotor (101_j ) und wenigstens einen Stator umfaßt, wobei der Rotor und der Stator dazu bestimmt sind, einer Fluidströmung (11) ausgesetzt zu werden, wobei die Struktur eine Anordnung aus feststehenden Störquellen (102_j ; 14) umfaßt, welche geeignet sind, in der Fluidströmung Störungen hervorzurufen, welche den Rotor in Schwingung versetzen.
Struktur umfassend: wenigstens einen Rotor (101_j ), wenigstens einen Stator und wenigstens eine Anordnung aus einer Anzahl N von feststehenden Störquellen (102j; 14), wobei der Rotor und die Anordnung aus feststehenden Störquellen dazu bestimmt sind, im wesentlichen senkrecht von einer Fluidströmung (11) durchströmt zu werden, in welcher die Anordnung aus Störquellen Störungen hervorrufen kann, welche anschließend von dem Rotor aufgenommen werden, wobei die Anordnung aus Störquellen in einer Ebene (PL_j), die im wesentlichen senkrecht zur Fluidströmung (11) verläuft, eine Anordnung von N benachbarten Winkeln (α₁ bis α_N) bildet, deren Summe gleich 360° ist, wobei jeder Winkel von zwei aufeinanderfolgenden Halbgeraden (A_i, A_i+1) definiert wird, deren Ursprung ein gleicher Punkt (O_j; O) ist, welcher in der Fluidströmung (11) einem Rotationsmittelpunkt (O_j') des Rotors entspricht, und welche jeweils durch die geometrischen Mittelpunkte (C_i, C_i+1) von zwei Störquellen verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung von benachbarten Winkeln wenigstens eine Gruppe von sogenannten vergrößerten benachbarten Winkeln, die größer als 360°/N sind, und wenigstens eine Gruppe von sogenannten verkleinerten benachbarten Winkeln, die kleiner als 360°/N sind, umfaßt.
Struktur nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung von benachbarten Winkeln wenigstens einen sogenannten Nennwinkel umfaßt, der gleich 360°/N ist.
Struktur nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung von benachbarten Winkeln eine einzige Gruppe von vergrößerten benachbarten Winkeln und eine einzige Gruppe von verkleinerten benachbarten Winkeln umfaßt.
Struktur nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung von benachbarten Winkeln gebildet ist von: einer einzigen Gruppe von vergrößerten benachbarten Winkeln, einem ersten Nennwinkel oder einer ersten Gruppe von benachbarten Nennwinkeln, der bzw. die der einzigen Gruppe von vergrößerten benachbarten Winkeln benachbart ist, einer einzigen Gruppe von verkleinerten benachbarten Winkeln, welche dem ersten Nennwinkel oder der ersten Gruppe von benachbarten Nennwinkeln benachbart ist, und einem zweiten Nennwinkel oder einer zweiten Gruppe von benachbarten Nennwinkeln, der bzw. die der einzigen Gruppe von verkleinerten benachbarten Winkeln benachbart ist.
Struktur nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung von benachbarten Winkeln von einer einzigen Gruppe von vergrößerten benachbarten Winkeln und einer einzigen Gruppe von verkleinerten benachbarten Winkeln gebildet ist.
Struktur nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung von benachbarten Winkeln mehrere Gruppen von vergrößerten benachbarten Winkeln und mehrere Gruppen von verkleinerten benachbarten Winkeln umfaßt.
Struktur nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung von benachbarten Winkeln mehrere Nennwinkel oder mehrere Gruppen von benachbarten Nennwinkeln umfaßt, wobei jeder) Nennwinkel oder Gruppe von benachbarten Nennwinkeln gleichzeitig einer Gruppe von vergrößerten benachbarten Winkeln und einer Gruppe von verkleinerten benachbarten Winkeln benachbart ist.
Struktur nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung von benachbarten Winkeln von mehreren Gruppen von vergrößerten benachbarten Winkeln und von mehreren Gruppen von verkleinerten benachbarten Winkeln gebildet ist, wobei jede Gruppe von verkleinerten benachbarten Winkeln zwei Gruppen von vergrößerten benachbarten Winkeln benachbart ist.
Struktur nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß alle vergrößerten Winkel der Anordnung von benachbarten Winkeln um einen gleichen vorbestimmten Wert vergrößert sind und alle verkleinerten Winkel der Anordnung von benachbarten Winkeln um den vorbestimmten Wert verkleinert sind.
Struktur nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei vergrößerte Winkel und/oder wenigstens zwei verkleinerte Winkel der Anordnung von benachbarten Winkeln untereinander verschieden sind.
Struktur nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung von benachbarten Winkeln genauso viele vergrößerte Winkel wie verkleinerte Winkel umfaßt.
Struktur nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß jeder vergrößerte Winkel und jeder verkleinerte Winkel der Anordnung von benachbarten Winkeln um höchstens 10% von 360°/N abweicht.
Struktur nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß jeder vergrößerte Winkel und jeder verkleinerte Winkel der Anordnung von benachbarten Winkeln um höchstens 5 % von 360°/N abweicht.
Struktur nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehenden Störquellen (102_j ; 14) im wesentlichen eine gleiche radiale Position in bezug auf den Ursprungspunkt (O_j; O) aufweisen.
Struktur nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Anordnung aus feststehenden Störquellen (102; 14) stromaufwärts des Rotors (101_j ) in der Fluidströmung (11) befindet.
Struktur nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Anordnung aus feststehenden Störquellen stromabwärts des Rotors in der Fluidströmung befindet.
Struktur nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Turbomaschine besteht.
Struktur nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehenden Störquellen (102_j ) Statorschaufeln sind.
Struktur nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehenden Störquellen (14) von einem der folgenden Typen sind: Brennkammereinspritzdüsen, Elemente zur Entnahme von Kühlluft, Entlastungsventile, Elemente zum Wiedereinleiten von Kühlluft, Fühler und Sonden.