EP2112328A1 - Rotor for a turbomachine - Google Patents

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Publication number
EP2112328A1
EP2112328A1 EP08007702A EP08007702A EP2112328A1 EP 2112328 A1 EP2112328 A1 EP 2112328A1 EP 08007702 A EP08007702 A EP 08007702A EP 08007702 A EP08007702 A EP 08007702A EP 2112328 A1 EP2112328 A1 EP 2112328A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
blade root
damping element
groove
blade
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08007702A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Markus Kupetz
Heinrich Dr. Stüer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP08007702A priority Critical patent/EP2112328A1/en
Publication of EP2112328A1 publication Critical patent/EP2112328A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/26—Antivibration means not restricted to blade form or construction or to blade-to-blade connections or to the use of particular materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/32—Locking, e.g. by final locking blades or keys
    • F01D5/323—Locking of axial insertion type blades by means of a key or the like parallel to the axis of the rotor

Definitions

  • the invention relates to a rotor for a turbomachine, wherein the rotor has circumferentially adjacent blades, wherein the rotor is formed along an axial direction, wherein the blades have a curved blade root, wherein the blade root is arranged in a groove in the rotor.
  • a steam turbine as an embodiment of a turbomachine, essentially two components are responsible for the conversion of the thermal energy of the steam into rotational energy.
  • this would be the rotatably mounted rotor and a housing arranged around the rotor.
  • the rotor has so-called. Blades, wherein guide vanes are arranged on the housing.
  • the operating frequencies are 50Hz and 60Hz, respectively, for steam turbines used in the municipal power supply sector.
  • the rotational frequencies occurring during operation lead in connection with the thermodynamic conditions of the steam to undesirable vibrations of the blades. As a rule, cracks occur in the rotor blades, in the airfoil and / or in the blade roots.
  • the blade feet can be designed as so-called double-T, hammer or pine-tree feet. All these feet have in common that they are placed in a corresponding groove in the rotor. Furthermore, turbine blade feet are known which are bent. The bend results in a distribution of the transfer area between the rotor and the turbine blades. The transmitted forces can be better distributed, resulting in an extension of the life.
  • the turbine blades are arranged adjacent to each other on the circumference.
  • the turbine blades have blade plates disposed between the blade roots and the airfoil.
  • the rotor is formed according to the prior art such that between each two blade plates, a projection of the rotor is arranged.
  • the invention starts, the object of which is to provide a rotor having blades arranged in such a way that vibrations during operation can be effectively reduced without disturbing the main flow.
  • a rotor for a turbomachine wherein the rotor has circumferentially adjacent blades, wherein the rotor is formed along an axial direction, wherein the blades have a curved blade root, wherein the blade root is arranged in a groove in the rotor, wherein a damping element is arranged between the blade root and the groove.
  • the invention thus goes the way to realize a power transmission between the groove in the rotor material and the blade root.
  • the power transmission via the damping element, which is arranged between the blade root and the groove. With a vibration of the blade, this vibration is transmitted to the blade root, wherein the damping element disposed between the groove and the blade root exerts a counter force on the blade root in such a way that a damping of the vibrations is achieved.
  • the damping element is For this purpose hammered or caulked between the groove and the blade root.
  • the blade root has a blade root underside directed toward the axis of rotation and blade root side walls, wherein the damping element is arranged between the blade root side wall and the groove.
  • the damping element is therefore arranged in an axial gap between the Schaufelfußitwand and the groove.
  • the blade root is directed along a radial direction. Furthermore, the blade root has a blade root side wall region, which is formed substantially parallel to the radial direction.
  • the damping element is in this case arranged between the groove and the Schaufelfußitwand Scheme. Since the blade root side wall portion is formed substantially parallel to the radial direction, the force transmitted from the cushioning member to the blade root acts perpendicular to the radial direction of the blade, causing the force to act substantially in the circumferential direction. The damping of the blades, which take place in the circumferential direction, thereby effectively avoided.
  • the blade root has a blade root tip with a blade root tip side wall.
  • This blade root tip side wall is formed substantially parallel to the radial direction.
  • the damping element is disposed between the blade root tip side wall and the groove.
  • the blade root tip side wall in this case has a flat, rectilinear surface.
  • this area of the blade root can be easily manufactured in terms of manufacturing technology.
  • the amplitude of a vibration of the blade root in the region of the blade root tip would be greatest. Therefore, an arrangement of the damping element in the region of the blade root tip is advantageous. Oscillations of the entire blade are minimized by the positioning of the damping element in the area of the blade root tip.
  • the damping element is made of a resilient material.
  • a resilient material for example, a blade steel such as X 20 Cr 13 can be used.
  • Another way to use a resilient material is to use a spring steel.
  • the main advantage of using resilient material is that, when the blade roots are bent against the axial direction, a cushioning member made of resilient material exerts a permanent spring force on the blade root which causes the blade root to be pressed against the groove. Due to the elastic properties of the damping element this tries to get back to its original straight shape. For this purpose, a reaction force is developed, which acts on the blade root.
  • the damping element is designed such that it has substantially the shape of a rod. As a result, the damping element can be produced relatively easily and inexpensively. In a further advantageous embodiment, the damping element a rectangular cross section. As a result, the damping element can be easily produced.
  • the damping element has a trapezoidal or conical cross section.
  • the conicity should in this case be such that a taper takes place in the radial direction to the outside. The centrifugal forces occurring during operation on the damping element would then lead to a further jamming of the damping element between the groove and the blade root. This increases the force of the damping element on the blade root, which causes the blade root is pressed even more against the groove. As a result, vibrations of the blade root and thus also vibrations of the entire blade are effectively reduced.
  • the FIG. 1 discloses a part of a rotor 1.
  • the rotor 1 is in the FIG. 1 shown in a plan view. To see several grooves 2, which are designed to receive a blade not shown.
  • the rotor 1 is formed along an axial direction 3.
  • the groove 2 is designed so bent to the axial direction 3 that a curved curve 4 is formed.
  • a likewise bent blade root 5 of a blade is arranged.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the rotor 1 according to the prior art shown.
  • the blade roots 5 are arranged next to one another in a circumferential direction 6.
  • the blade root is executed here as Tannenbaumfuß.
  • the blade root could, in an alternative embodiment, have a T-shape or an L-shape.
  • the blade roots 5 are inserted laterally into the groove 2.
  • the rotor is designed for a turbomachine, such as a steam turbine.
  • the rotor 1 In the circumferential direction 6, the rotor 1 has a plurality of adjacently arranged blades. Furthermore, the rotor 1 is directed in the axial direction 3.
  • the blades are designed such that the blade root 5 is bent. The bend is carried out here against the axial direction 3, which in the FIG. 1 you can see.
  • the blade root 5 is arranged in a groove 2 in the rotor 1.
  • FIG. 3 shows how a damping element 7 between the blade root 5 and the groove 2 is arranged.
  • the blade root 5 has a blade root underside 8 and laterally arranged blade root side walls 9. The blade is directed in a radial direction 10.
  • the damping element 7 is arranged between the blade root side wall 9 and the groove 2.
  • the blade root 2 has in the lower region a blade root side wall region 11, which is formed substantially parallel to the radial direction 10.
  • the damping element 7 is arranged between the groove 2 and the Schaufelfuß saltwand Scheme 11.
  • the damping element 7 is for this purpose hammered or caulked between the groove 2 and the Schaufelfuß saltwand Scheme 11. As a result, a high voltage between the blade root 5 and the groove 2 is achieved.
  • the contact surfaces form after clamping excellent damping properties for the vibration system foot - blade.
  • the damping element 7 can be disassembled inexpensively. Another advantage is that existing rotors 1 need not be processed. It is sufficient to modify only shovel feet 5. Furthermore, the contact pressure of the blade root 5 is not applied to the groove 2 by centrifugal force, but is already present at startup of the rotor.
  • the damping element 7 is shown.
  • the damping element 7 is formed along a direction 12 and has substantially the shape of a rod.
  • a resilient material is used as a material for the damping element 7.
  • This resilient material is for example a blade steel.
  • the material X 20 Cr 13 can be used as a blade steel.
  • Another springy material suitable for this application is a spring steel.
  • the damping element 7 has a rectangular cross-section 13.
  • the damping element 7 has a trapezoidal or conical cross section 14.
  • the damping element 7 comprises two support flanks 15, wherein in the FIGS. 4 and 5 only a supporting edge 15 can be seen.
  • the support flanks 15 are in accordance with the embodiment FIG. 4 formed parallel to each other, whereas in the embodiment according to FIG. 5 the support flanks 15 are formed at an angle ⁇ against each other.
  • a centrifugal force 16 acts on the damping element 7.
  • the centrifugal force 16 causes a force in the radial direction 10. This means that the elastic bending force of the damping element 7 on the blade root by the trapezoidal design of the damping element 7 with the centrifugal force undergoes support. Damping will be reduced even further.

Abstract

The rotor (1) has blades arranged adjacent to each other in a circumferential direction (6), where the rotor is formed along an axial direction. The blades have an arcuate blade root (5) that is arranged in a groove (2). A damping element (7) is arranged between the blade root and the groove. The blade root is arcuated towards the axial direction. The blade root has a side wall (9) and a lower side (8) aligned towards a rotational axis. The damping element is made of a spring elastic material and arranged between the side wall and the groove.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine Strömungsmaschine, wobei der Rotor in Umfangsrichtung benachbart angeordnete Schaufeln aufweist, wobei der Rotor entlang einer axialen Richtung ausgebildet ist, wobei die Schaufeln einen gebogenen Schaufelfuß aufweisen, wobei der Schaufelfuß in einer Nut im Rotor angeordnet ist.The invention relates to a rotor for a turbomachine, wherein the rotor has circumferentially adjacent blades, wherein the rotor is formed along an axial direction, wherein the blades have a curved blade root, wherein the blade root is arranged in a groove in the rotor.

Unter einer Strömungsmaschine wird beispielsweise eine Dampfturbine verstanden.Under a turbomachine, for example, a steam turbine is understood.

In einer Dampfturbine als Ausführungsform einer Strömungsmaschine sind im Wesentlichen zwei Komponenten für die Umsetzung der thermischen Energie des Dampfes in Rotationsenergie verantwortlich. Zum einen wären dies der drehbar gelagerte Rotor und ein um den Rotor angeordnetes Gehäuse. Der Rotor weist sog. Laufschaufeln auf, wobei am Gehäuse Leitschaufeln angeordnet sind. Die Frequenzen im Betrieb betragen für Dampfturbinen, die im kommunalen Energieversorgungsbereich eingesetzt werden, 50Hz bzw. 60Hz. Die im Betrieb auftretenden Rotationsfrequenzen führen im Zusammenhang mit den thermodynamischen Verhältnissen des Dampfes zu unerwünschten Schwingungen der Laufschaufeln. In der Regel treten Risse in den Laufschaufeln, im Schaufelblatt und/oder in den Schaufelfüßen auf. Die Schaufelfüße können als sog. Doppel-T-, Hammer- oder als Tannenbaumfüße ausgebildet sein. Allen diesen Füßen ist gemeinsam, dass sie in eine entsprechende Nut im Rotor angeordnet werden. Des Weiteren sind Turbinenschaufelfüße bekannt, die gebogen sind. Die Biegung führt zu einer Verteilung der Übertragungsfläche zwischen dem Rotor und den Turbinenschaufeln. Die übertragenen Kräfte können dadurch besser verteilt werden, was zu einer Verlängerung der Lebensdauer führt.In a steam turbine as an embodiment of a turbomachine, essentially two components are responsible for the conversion of the thermal energy of the steam into rotational energy. On the one hand, this would be the rotatably mounted rotor and a housing arranged around the rotor. The rotor has so-called. Blades, wherein guide vanes are arranged on the housing. The operating frequencies are 50Hz and 60Hz, respectively, for steam turbines used in the municipal power supply sector. The rotational frequencies occurring during operation lead in connection with the thermodynamic conditions of the steam to undesirable vibrations of the blades. As a rule, cracks occur in the rotor blades, in the airfoil and / or in the blade roots. The blade feet can be designed as so-called double-T, hammer or pine-tree feet. All these feet have in common that they are placed in a corresponding groove in the rotor. Furthermore, turbine blade feet are known which are bent. The bend results in a distribution of the transfer area between the rotor and the turbine blades. The transmitted forces can be better distributed, resulting in an extension of the life.

Die Turbinenschaufeln sind hierbei auf dem Umfang benachbart nebeneinander angeordnet. Die Turbinenschaufeln weisen Schaufelplatten auf, die zwischen den Schaufelfüßen und dem Schaufelblatt angeordnet sind. Der Rotor wird gemäß dem Stand der Technik derart ausgebildet, dass zwischen jeweils zwei Schaufelplatten ein Vorsprung des Rotors angeordnet ist.The turbine blades are arranged adjacent to each other on the circumference. The turbine blades have blade plates disposed between the blade roots and the airfoil. The rotor is formed according to the prior art such that between each two blade plates, a projection of the rotor is arranged.

Obwohl die Laufschaufeln in die entsprechenden Nuten eingestemmt werden, treten im Betrieb vergleichsweise hohe, unerwünschte Schwingungen auf. Diese Schwingungen führen zu einer Verkürzung der Lebensdauer, wobei es auch vorkommen kann, dass Risse auftreten und somit eine Beschädigung herbeiführen. Wünschenswert wäre es eine Möglichkeit zu haben, mit denen die Schwingungen der Laufschaufeln wirksam verhindert werden.Although the blades are caulked into the respective grooves, comparatively high, undesirable vibrations occur during operation. These vibrations lead to a shortening of the life, and it can also happen that cracks occur and thus bring about damage. It would be desirable to have a possibility with which the vibrations of the blades are effectively prevented.

An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, einen Rotor anzugeben, der Schaufeln aufweist, die derart angeordnet sind, dass Schwingungen im Betrieb wirksam verringert werden können, ohne die Hauptströmung zu stören.At this point, the invention starts, the object of which is to provide a rotor having blades arranged in such a way that vibrations during operation can be effectively reduced without disturbing the main flow.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Rotor für eine Strömungsmaschine, wobei der Rotor in Umfangsrichtung benachbart angeordnete Schaufeln aufweist, wobei der Rotor entlang einer axialen Richtung ausgebildet ist, wobei die Schaufeln einen gebogenen Schaufelfuß aufweisen, wobei der Schaufelfuß in einer Nut im Rotor angeordnet ist, wobei zwischen dem Schaufelfuß und der Nut ein Dämpfungselement angeordnet ist.This object is achieved by a rotor for a turbomachine, wherein the rotor has circumferentially adjacent blades, wherein the rotor is formed along an axial direction, wherein the blades have a curved blade root, wherein the blade root is arranged in a groove in the rotor, wherein a damping element is arranged between the blade root and the groove.

Die Erfindung geht damit den Weg, eine Kraftübertragung zwischen der Nut im Rotormaterial und dem Schaufelfuß zu realisieren. Die Kraftübertragung erfolgt über das Dämpfungselement, das zwischen dem Schaufelfuß und der Nut angeordnet ist. Bei einer Schwingung der Schaufel wird diese Schwingung auf den Schaufelfuß übertragen, wobei das zwischen der Nut und dem Schaufelfuß angeordnete Dämpfungselement eine Gegenkraft derart auf den Schaufelfuß ausübt, dass eine Dämpfung der Schwingungen erreicht wird. Das Dämpfungselement wird hierzu zwischen der Nut und dem Schaufelfuß eingeschlagen bzw. eingestemmt.The invention thus goes the way to realize a power transmission between the groove in the rotor material and the blade root. The power transmission via the damping element, which is arranged between the blade root and the groove. With a vibration of the blade, this vibration is transmitted to the blade root, wherein the damping element disposed between the groove and the blade root exerts a counter force on the blade root in such a way that a damping of the vibrations is achieved. The damping element is For this purpose hammered or caulked between the groove and the blade root.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments are specified in the subclaims.

So ist es vorteilhaft, wenn der Schaufelfuß gegen die axiale Richtung gebogen ist. Gebogene Schaufelfüße weisen eine größere Berührungsfläche als gerade Schaufelfüße auf, was dazu führt, dass der Anpressdruck der Schaufel auf die Nut verringert ist.So it is advantageous if the blade root is bent against the axial direction. Curved blade roots have a larger contact area than straight blade roots, which results in reduced contact pressure of the blade on the groove.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist der Schaufelfuß eine zur Rotationsachse hin gerichtete Schaufelfußunterseite und Schaufelfußseitenwände auf, wobei das Dämpfungselement zwischen der Schaufelfußseitenwand und der Nut angeordnet ist. Das Dämpfungselement wird daher in einem axialen Zwischenraum zwischen der Schaufelfußseitenwand und der Nut angeordnet. Dadurch erfolgt die Kraftübertragung vom Schaufelfuß über das Dämpfungselement zur Nut. Der Schaufelfuß wird daher gegen die Nut in Umfangsrichtung gepresst. Die somit vergrößerte Kraftübertragung auf den Schaufelfuß führt zu einer erhöhten Stabilität, wodurch Dämpfungen verringert werden können.In a further advantageous development, the blade root has a blade root underside directed toward the axis of rotation and blade root side walls, wherein the damping element is arranged between the blade root side wall and the groove. The damping element is therefore arranged in an axial gap between the Schaufelfußseitenwand and the groove. As a result, the power transmission from the blade root over the damping element to the groove. The blade root is therefore pressed against the groove in the circumferential direction. The thus increased power transmission to the blade root leads to increased stability, whereby losses can be reduced.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der Schaufelfuß entlang einer radialen Richtung gerichtet. Des Weiteren weist der Schaufelfuß einen Schaufelfußseitenwandbereich auf, der im Wesentlichen parallel zur radialen Richtung ausgebildet ist. Das Dämpfungselement ist hierbei zwischen der Nut und dem Schaufelfußseitenwandbereich angeordnet. Da der Schaufelfußseitenwandbereich im Wesentlichen parallel zur radialen Richtung ausgebildet ist, wirkt die Kraft, die vom Dämpfungselement auf den Schaufelfuß übertragen wird, senkrecht zur radialen Richtung der Schaufel, was dazu führt, dass die Kraft im Wesentlichen in Umfangsrichtung wirkt. Die Dämpfungen der Schaufeln, die in der Umfangsrichtung erfolgen, werden dadurch wirksam vermieden.In a further advantageous development of the blade root is directed along a radial direction. Furthermore, the blade root has a blade root side wall region, which is formed substantially parallel to the radial direction. The damping element is in this case arranged between the groove and the Schaufelfußseitenwandbereich. Since the blade root side wall portion is formed substantially parallel to the radial direction, the force transmitted from the cushioning member to the blade root acts perpendicular to the radial direction of the blade, causing the force to act substantially in the circumferential direction. The damping of the blades, which take place in the circumferential direction, thereby effectively avoided.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist der Schaufelfuß eine Schaufelfußspitze mit einer Schaufelfußspitzenseitenwand auf. Diese Schaufelfußspitzenseitenwand ist im Wesentlichen parallel zur radialen Richtung ausgebildet. Das Dämpfungselement ist zwischen der Schaufelfußspitzenseitenwand und der Nut angeordnet. Die Schaufelfußspitzenseitenwand weist hierbei eine ebene, geradlinige Fläche auf. Dies führt dazu, dass dieser Bereich des Schaufelfußes fertigungstechnisch leicht hergestellt werden kann. Aus mechanischen Gründen wäre die Amplitude einer Schwingung des Schaufelfußes im Bereich der Schaufelfußspitze am größten. Daher ist eine Anordnung des Dämpfungselementes im Bereich der Schaufelfußspitze von Vorteil. Schwingungen der gesamten Schaufel werden durch die Positionierung des Dämpfungselementes im Bereich der Schaufelfußspitze minimiert.In a further advantageous development, the blade root has a blade root tip with a blade root tip side wall. This blade root tip side wall is formed substantially parallel to the radial direction. The damping element is disposed between the blade root tip side wall and the groove. The blade root tip side wall in this case has a flat, rectilinear surface. As a result, this area of the blade root can be easily manufactured in terms of manufacturing technology. For mechanical reasons, the amplitude of a vibration of the blade root in the region of the blade root tip would be greatest. Therefore, an arrangement of the damping element in the region of the blade root tip is advantageous. Oscillations of the entire blade are minimized by the positioning of the damping element in the area of the blade root tip.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Dämpfungselement aus einem federelastischen Material. Als federelastisches Material kann beispielsweise ein Schaufelstahl wie z.B. X20Cr13 verwendet werden. Eine weitere Möglichkeit ein federelastisches Material zu verwenden besteht darin, einen Federstahl zu benutzen. Der wesentliche Vorteil bei der Benutzung von federelastischem Material besteht darin, dass bei gegen die axiale Richtung gebogenen Schaufelfüßen ein aus federelastischem Material eingestemmtes Dämpfungselement eine permanente Federkraft auf den Schaufelfuß ausübt, der dazu führt, dass der Schaufelfuß gegen die Nut gepresst wird. Durch die elastischen Eigenschaften des Dämpfungselementes versucht dieses wieder in seine ursprüngliche gerade Form zu kommen. Dazu wird eine Reaktionskraft entwickelt, die auf den Schaufelfuß wirkt.In an advantageous embodiment, the damping element is made of a resilient material. As a resilient material, for example, a blade steel such as X 20 Cr 13 can be used. Another way to use a resilient material is to use a spring steel. The main advantage of using resilient material is that, when the blade roots are bent against the axial direction, a cushioning member made of resilient material exerts a permanent spring force on the blade root which causes the blade root to be pressed against the groove. Due to the elastic properties of the damping element this tries to get back to its original straight shape. For this purpose, a reaction force is developed, which acts on the blade root.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist das Dämpfungselement derart ausgebildet, dass es im Wesentlichen die Form eines Stabes aufweist. Dadurch lässt sich das Dämpfungselement vergleichsweise leicht und kostengünstig herstellen. In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist das Dämpfungselement einen rechteckigen Querschnitt auf. Dadurch lässt sich das Dämpfungselement leicht herstellen.In a further advantageous embodiment, the damping element is designed such that it has substantially the shape of a rod. As a result, the damping element can be produced relatively easily and inexpensively. In a further advantageous embodiment, the damping element a rectangular cross section. As a result, the damping element can be easily produced.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist das Dämpfungselement einen trapezförmigen oder konischen Querschnitt auf. Die Konizität sollte hierbei derart sein, dass eine Verjüngung in radialer Richtung nach außen erfolgt. Die im Betrieb auftretenden Fliehkräfte auf das Dämpfungselement würden dann zu einer weiteren Verklemmung des Dämpfungselementes zwischen der Nut und den Schaufelfuß führen. Dadurch vergrößert sich die Kraft von dem Dämpfungselement auf den Schaufelfuß, was dazu führt, dass der Schaufelfuß noch stärker gegen die Nut gepresst wird. Dadurch werden Schwingungen des Schaufelfußes und somit auch Schwingungen der gesamten Schaufel wirksam verringert.In a further advantageous development, the damping element has a trapezoidal or conical cross section. The conicity should in this case be such that a taper takes place in the radial direction to the outside. The centrifugal forces occurring during operation on the damping element would then lead to a further jamming of the damping element between the groove and the blade root. This increases the force of the damping element on the blade root, which causes the blade root is pressed even more against the groove. As a result, vibrations of the blade root and thus also vibrations of the entire blade are effectively reduced.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese sollen das Ausführungsbeispiel nicht maßstäblich darstellen, vielmehr sind die Zeichnungen, wozu die Erläuterungen dienen, in schematischer und/oder leicht versetzter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus den Zeichnungen unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen.Embodiments of the invention will be described below with reference to the drawings. These are not intended to illustrate the embodiment to scale, but the drawings, to which the explanations serve, executed in a schematic and / or slightly offset form. With regard to additions to the teachings directly recognizable from the drawings reference is made to the relevant prior art.

Komponenten mit ähnlicher Wirkungsweise weisen dasselbe Bezugszeichen auf.Components having a similar mode of operation have the same reference number.

Es zeigen:

Figur 1
eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines Rotors gemäß dem Stand der Technik,
Figur 2
eine Querschnittsansicht, in axialer Richtung gese- hen, eines Teils des Rotors gemäß dem Stand der Technik,
Figur 3
eine Querschnittsansicht eines Teils des Rotors mit einem Dämpfungselement,
Figur 4
ein Dämpfungselement,
Figur 5
ein Dämpfungselement in alternativer Ausführungs- form.
Show it:
FIG. 1
a top view of a section of a rotor according to the prior art,
FIG. 2
3 is a cross-sectional view, seen in the axial direction, of a part of the rotor according to the prior art,
FIG. 3
a cross-sectional view of a portion of the rotor with a damping element,
FIG. 4
a damping element,
FIG. 5
a damping element in an alternative embodiment.

Die Figur 1 offenbart einen Teil eines Rotors 1. Der Rotor 1 wird in der Figur 1 in einer Draufsicht dargestellt. Zu sehen sind mehrere Nuten 2, die zum Aufnehmen einer nicht näher dargestellten Laufschaufel ausgebildet sind. Der Rotor 1 ist entlang einer axialen Richtung 3 ausgebildet. Die Nut 2 ist zu der axialen Richtung 3 derart gebogen ausgeführt, dass eine gekrümmte Kurve 4 entsteht. In diese gebogene Nut 2 wird ein ebenfalls gebogener Schaufelfuß 5 einer Schaufel angeordnet.The FIG. 1 discloses a part of a rotor 1. The rotor 1 is in the FIG. 1 shown in a plan view. To see several grooves 2, which are designed to receive a blade not shown. The rotor 1 is formed along an axial direction 3. The groove 2 is designed so bent to the axial direction 3 that a curved curve 4 is formed. In this curved groove 2, a likewise bent blade root 5 of a blade is arranged.

In der Figur 2 ist eine Querschnittsansicht des Rotors 1 gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Die Schaufelfüße 5 sind in einer Umfangsrichtung 6 nebeneinander angeordnet. Der Schaufelfuß ist hierbei als Tannenbaumfuß ausgeführt. Der Schaufelfuß könnte in einer alternativen Ausführungsform eine T-Form oder eine L-Form aufweisen. Die Schaufelfüße 5 werden seitlich in die Nut 2 eingeführt.In the FIG. 2 is a cross-sectional view of the rotor 1 according to the prior art shown. The blade roots 5 are arranged next to one another in a circumferential direction 6. The blade root is executed here as Tannenbaumfuß. The blade root could, in an alternative embodiment, have a T-shape or an L-shape. The blade roots 5 are inserted laterally into the groove 2.

Der Rotor wird für eine Strömungsmaschine, wie z.B. eine Dampfturbine ausgebildet. In Umfangsrichtung 6 weist der Rotor 1 mehrere benachbart angeordnete Schaufeln auf. Des Weiteren ist der Rotor 1 in der axialen Richtung 3 gerichtet. Die Schaufeln sind derart ausgebildet, dass der Schaufelfuß 5 gebogen ausgeführt ist. Die Biegung ist hierbei gegen die axiale Richtung 3 ausgeführt, was in der Figur 1 zu sehen ist.The rotor is designed for a turbomachine, such as a steam turbine. In the circumferential direction 6, the rotor 1 has a plurality of adjacently arranged blades. Furthermore, the rotor 1 is directed in the axial direction 3. The blades are designed such that the blade root 5 is bent. The bend is carried out here against the axial direction 3, which in the FIG. 1 you can see.

Der Schaufelfuß 5 wird in einer Nut 2 im Rotor 1 angeordnet.The blade root 5 is arranged in a groove 2 in the rotor 1.

Die Figur 3 zeigt, wie ein Dämpfungselement 7 zwischen dem Schaufelfuß 5 und der Nut 2 angeordnet ist. Der Schaufelfuß 5 weist eine Schaufelfußunterseite 8 sowie seitlich angeordnete Schaufelfußseitenwände 9 auf. Die Schaufel ist in einer radialen Richtung 10 gerichtet. Das Dämpfungselement 7 ist zwischen der Schaufelfußseitenwand 9 und der Nut 2 angeordnet.The FIG. 3 shows how a damping element 7 between the blade root 5 and the groove 2 is arranged. The blade root 5 has a blade root underside 8 and laterally arranged blade root side walls 9. The blade is directed in a radial direction 10. The damping element 7 is arranged between the blade root side wall 9 and the groove 2.

Der Schaufelfuß 2 weist im unteren Bereich einen Schaufelfußseitenwandbereich 11 auf, der im Wesentlichen parallel zur radialen Richtung 10 ausgebildet ist. Das Dämpfungselement 7 wird zwischen der Nut 2 und dem Schaufelfußseitenwandbereich 11 angeordnet.The blade root 2 has in the lower region a blade root side wall region 11, which is formed substantially parallel to the radial direction 10. The damping element 7 is arranged between the groove 2 and the Schaufelfußseitenwandbereich 11.

Das Dämpfungselement 7 wird hierzu zwischen der Nut 2 und dem Schaufelfußseitenwandbereich 11 eingeschlagen oder eingestemmt. Dadurch wird eine hohe Spannung zwischen dem Schaufelfuß 5 und der Nut 2 erreicht. Die Kontaktflächen bilden nach dem Verspannen hervorragende dämpfende Eigenschaften für das Schwingungssystem Fuß - Schaufel. Das Dämpfungselement 7 kann kostengünstig wieder demontiert werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass bestehende Rotoren 1 nicht bearbeitet werden müssen. Es genügt, dazu lediglich Schaufelfüße 5 zu modifizieren. Des Weiteren wird der Anpressdruck des Schaufelfußes 5 auf die Nut 2 nicht durch Fliehkraft aufgebracht, sondern ist schon beim Hochfahren des Rotors vorhanden.The damping element 7 is for this purpose hammered or caulked between the groove 2 and the Schaufelfußseitenwandbereich 11. As a result, a high voltage between the blade root 5 and the groove 2 is achieved. The contact surfaces form after clamping excellent damping properties for the vibration system foot - blade. The damping element 7 can be disassembled inexpensively. Another advantage is that existing rotors 1 need not be processed. It is sufficient to modify only shovel feet 5. Furthermore, the contact pressure of the blade root 5 is not applied to the groove 2 by centrifugal force, but is already present at startup of the rotor.

In der Figur 4 ist das Dämpfungselement 7 dargestellt. Das Dämpfungselement 7 ist entlang einer Richtung 12 ausgebildet und weist im Wesentlichen die Form eines Stabes auf. Als Material für das Dämpfungselement 7 wird ein federelastisches Material verwendet. Dieses federelastische Material ist beispielsweise ein Schaufelstahl. Als Schaufelstahl kann beispielsweise das Material X20Cr13 verwendet werden. Ein Weiteres federelastisches Material, das geeignet für diese Anwendung ist, ist ein Federstahl. Das Dämpfungselement 7 weist einen rechteckigen Querschnitt 13 auf.In the FIG. 4 the damping element 7 is shown. The damping element 7 is formed along a direction 12 and has substantially the shape of a rod. As a material for the damping element 7, a resilient material is used. This resilient material is for example a blade steel. As a blade steel, for example, the material X 20 Cr 13 can be used. Another springy material suitable for this application is a spring steel. The damping element 7 has a rectangular cross-section 13.

In der Figur 5 ist eine alternative, bevorzugte Ausführungsform des Dämpfungselementes 7 dargestellt. Das Dämpfungselement 7 weist einen trapezförmigen bzw. konischen Querschnitt 14 auf. Im Wesentlichen umfasst das Dämpfungselement 7 zwei Tragflanken 15 auf, wobei in den Figuren 4 und 5 lediglich eine Tragflanke 15 zu sehen ist. Die Tragflanken 15 sind in der Ausführungsform gemäß Figur 4 parallel zueinander ausgebildet, wohingegen in der Ausführungsform gemäß Figur 5 die Tragflanken 15 unter einem Winkel α gegeneinander ausgebildet sind. Im Betrieb wirkt eine Fliehkraft 16 auf das Dämpfungselement 7. Die Fliehkraft 16 bewirkt eine Kraftwirkung in radialer Richtung 10. Das bedeutet, dass die elastische Biegekraft des Dämpfungselementes 7 auf den Schaufelfuß durch die trapezförmige Ausbildung des Dämpfungselementes 7 mit der Fliehkraft eine Unterstützung erfährt. Dämpfungen werden dadurch noch weiter vermindert.In the FIG. 5 an alternative, preferred embodiment of the damping element 7 is shown. The damping element 7 has a trapezoidal or conical cross section 14. Essentially, the damping element 7 comprises two support flanks 15, wherein in the FIGS. 4 and 5 only a supporting edge 15 can be seen. The support flanks 15 are in accordance with the embodiment FIG. 4 formed parallel to each other, whereas in the embodiment according to FIG. 5 the support flanks 15 are formed at an angle α against each other. In operation, a centrifugal force 16 acts on the damping element 7. The centrifugal force 16 causes a force in the radial direction 10. This means that the elastic bending force of the damping element 7 on the blade root by the trapezoidal design of the damping element 7 with the centrifugal force undergoes support. Damping will be reduced even further.

Claims (12)

Rotor (1) für eine Strömungsmaschine,
wobei der Rotor (1) in Umfangsrichtung (6) benachbart angeordnete Schaufeln aufweist,
wobei der Rotor (1) entlang einer axialen Richtung (3) ausgebildet ist,
wobei die Schaufeln einen gebogenen Schaufelfuß (5) aufweisen,
wobei der Schaufelfuß (5) in einer Nut (2) im Rotor (1) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen dem Schaufelfuß (5) und der Nut (2) ein Dämpfungselement (7) angeordnet ist.Rotor (1) for a turbomachine,
the rotor (1) having blades arranged adjacently in the circumferential direction (6),
wherein the rotor (1) is formed along an axial direction (3),
the blades having a curved blade root (5),
wherein the blade root (5) is arranged in a groove (2) in the rotor (1),
characterized in that
between the blade root (5) and the groove (2) a damping element (7) is arranged. Rotor (1) nach Anspruch 1,
wobei der Schaufelfuß (5) gegen die axiale Richtung (3) gebogen ist.Rotor (1) according to claim 1,
wherein the blade root (5) is bent against the axial direction (3). Rotor (1) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei der Schaufelfuß (5) eine zur Rotationsachse hin gerichtete Schaufelfußunterseite (8) und Schaufelfußseitenwände (9) aufweist,
wobei das Dämpfungselement (7) zwischen der Schaufelfußseitenwand (9) und der Nut (2) angeordnet ist.Rotor (1) according to claim 1 or 2,
wherein the blade root (5) has a blade root lower side (8) directed towards the rotation axis and blade root side walls (9),
wherein the damping element (7) between the Schaufelfußseitenwand (9) and the groove (2) is arranged. Rotor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Schaufelfuß (5) entlang einer radialen Richtung (10) gerichtet ist und einen Schaufelfußseitenwandbereich (11) aufweist, der im Wesentlichen parallel zur radialen Richtung (10) ausgebildet ist,
wobei das Dämpfungselement (7) zwischen der Nut (2) und dem Schaufelfußseitenwandbereich (11) angeordnet ist.Rotor (1) according to one of the preceding claims,
the blade root (5) being directed along a radial direction (10) and having a blade root side wall region (11) which is formed substantially parallel to the radial direction (10),
wherein the damping element (7) between the groove (2) and the Schaufelfußseitenwandbereich (11) is arranged. Rotor (1) nach Anspruch 4,
wobei der Schaufelfuß (5) eine Schaufelfußspitze aufweist,
wobei der Schaufelfußseitenwandbereich (9) im Bereich der Schaufelfußspitze angeordnet ist.Rotor (1) according to claim 4,
the blade root (5) having a blade root tip,
wherein the Schaufelfußseitenwandbereich (9) is arranged in the region of the Schaufelfußspitze. Rotor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Dämpfungselement (7) aus einem federelastischen Material besteht.Rotor (1) according to one of the preceding claims,
wherein the damping element (7) consists of a resilient material. Rotor (1) nach Anspruch 6,
wobei das federelastische Material ein Schaufelstahl ist.Rotor (1) according to claim 6,
wherein the resilient material is a blade steel. Rotor (1) nach Anspruch 7,
wobei der Schaufelstahl ein X20Cr13-Stahl ist.Rotor (1) according to claim 7,
wherein the blade steel is an X 20 Cr 13 steel. Rotor (1) nach Anspruch 6,
wobei das federelastische Material aus einem Federstahl besteht.Rotor (1) according to claim 6,
wherein the resilient material consists of a spring steel. Rotor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Dämpfungselement (7) im Wesentlichen die Form eines Stabes aufweist.Rotor (1) according to one of the preceding claims,
wherein the damping element (7) has substantially the shape of a rod. Rotor (1) nach einem Anspruch 10,
wobei das Dämpfungselement (7) einen rechteckigen Querschnitt (13) aufweist.Rotor (1) according to claim 10,
wherein the damping element (7) has a rectangular cross-section (13). Rotor (1) nach Anspruch 10,
wobei das Dämpfungselement (7) einen trapezförmigen oder konischen Querschnitt (14) aufweist.Rotor (1) according to claim 10,
wherein the damping element (7) has a trapezoidal or conical cross section (14).
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