EP2597265A1 - Rotor blade for an axial throughflow turbo engine - Google Patents

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EP2597265A1
EP2597265A1 EP11190939.6A EP11190939A EP2597265A1 EP 2597265 A1 EP2597265 A1 EP 2597265A1 EP 11190939 A EP11190939 A EP 11190939A EP 2597265 A1 EP2597265 A1 EP 2597265A1
Authority
EP
European Patent Office
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blade
ring
turbomachine
rotor
blades
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11190939.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Fathi Ahmad
Otmar Gossmann
Olaf Hein
Christian Lerner
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP11190939.6A priority Critical patent/EP2597265A1/en
Publication of EP2597265A1 publication Critical patent/EP2597265A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • F01D5/22—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations
    • 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
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F01D11/14—Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing
    • F01D11/20—Actively adjusting tip-clearance
    • 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
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F01D11/14—Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing
    • F01D11/20—Actively adjusting tip-clearance
    • F01D11/22—Actively adjusting tip-clearance by mechanically actuating the stator or rotor components, e.g. moving shroud sections relative to the rotor
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a blade for an axially flow-through turbomachine, which along a longitudinal extent successively comprises a blade root a platform and an aerodynamically curved blade arranged thereon with a blade tip, which blade tip is free of cover tape.
  • the object of the invention is therefore to provide a rotor of a turbomachine and a blade for an axially flow-through turbo machine, which used on the rotor of the turbomachine has a lower tendency to vibration than the blade known in the prior art.
  • a shroud-free blade on the blade tip has an element for forming a frictional connection and that all blade tips of a blade ring of the rotor of a turbomachine are surrounded by a ring, in which engage the elements of each blade frictionally.
  • a rotor blade of a rotor of a turbomachine is equipped with a shroud ring produced separately from the rotor blades, in which elements which are preferably hammer-shaped or hook-shaped engage with frictional engagement. Due to the structural separation of blades and shroud as two separately produced components, it is possible to design the ring preferably as a revolving lightweight ring profile. In the course of this, only the element provided on the blade tip is part of the blade and thus monolithically connected thereto. The contact surface between the element and the ring then forms a friction surface, which is suitable for positively influencing the vibration behavior of the rotor blade.
  • the obstruction of the vibration of the blade or the blade of the blade by the introduction of mold elements in the friction surface can be further increased.
  • a corresponding Coating preferably be provided.
  • a particular advantage of the proposed embodiment is that the use of a highly twisted airfoil is possible with the aid of the modular construction.
  • this embodiment makes it possible for the airfoil to continue to rotate under the influence of the flying force, which would lead to mechanical stresses in a rotor blade with an integral shroud.
  • additional sealing tips can be provided on the radially outer surface of the ring profile.
  • a simpler assembly of the rotor is achieved when the ring is split axially. This allows the assembly and disassembly of individual blades.
  • This limitation of movement in the axial direction is important for the function of the sealing tips.
  • the central fixation can also have a positive effect on the vibration behavior of the blade.
  • Another advantage of the device according to the invention is that the weight of the ring is comparatively small compared to conventional integral shrouds. This reduces the mechanical load in the blades and also in their blade roots, so that both the blade itself and the blade carrying unit - usually a rotor disk - is loaded with low centrifugal force. In the rare case, if the centrifugal force acting on the ring profile, not sufficient to produce a correspondingly high frictional force, in addition, a spring element can be installed if necessary.
  • the ring profile allows the use of multiple axial sealing tips to an axial gap to an opposite Seal the side wall and prevent leakage from the working medium.
  • the ring is segmented and held by the elements, which allows easy assembly and disassembly of the ring.
  • FIG. 1 a turbine blade 10 for an axial flow turbomachine is shown in perspective.
  • the turbine blade 10 sequentially includes a blade root 12, an inner platform 14, and an airfoil 16 disposed thereon.
  • the airfoil 16 is aerodynamically curved and terminates at an airfoil tip 22.
  • no shroud is provided, ie, it is shroud free.
  • At the blade tip 22 is monolithically connected to an element 24, which is designed hammer-shaped in the side view.
  • the hammer-shaped element 24 may also be referred to as a hook element.
  • FIG. 2 shows a section through the longitudinal section of a turbomachine 25.
  • the turbomachine 25 is configured as a gas turbine, wherein the position of the cutout is selected so that this the guide vanes the first and second turbine stage and the axially arranged between them blade ring of the first turbine stage represents.
  • the vane of the first turbine stage is designated by reference numeral 28, that of the second turbine stage by the reference numeral 30.
  • the vanes 28, 30 are attached to a vane support 32.
  • the vane support 32 is circular in cross-section, so that radially inward per vane ring a plurality of vanes 28, 30 which extend through an annular cross-sectionally hot gas channel 34 inwardly.
  • Blades 10 shown attached to a support structure of the rotor, such as a turbine disk.
  • an all blade airfoils 22 encompassing ring 36 is provided, in which the elements 24 of each blade 10 engage frictionally and positively.
  • the friction surfaces are identified by the reference numeral 38.
  • the ring 36 is designed as a circumferential, hollow lightweight ring profile.
  • the ring 36 is upstream of a hot gas flow direction axial gap forming a non-rotatable side wall 40 opposite.
  • a seal in the form of an axial labyrinth 44 is provided in order to avoid losses of hot gas through the axial gap 42.
  • Sidewall 40 is axially movably mounted to vane support 32 via a thermo-mechanical unit 46.
  • a over the entire circumference extending seal 48 is provided, which can follow the axial movement of the side wall 40.
  • the ring 36 rotates with the blades 10. If some of the blades 10 are excited to vibrate by the influence of flow, then their element 24 then moves relative to the ring 36, during which a friction arises at the contact surfaces 38, which dissipates the vibration energy. This will cause unwanted vibrational states of blades 10, which ensures safe operation of the turbomachine.
  • the seal 48 and the thermo-mechanical adjustment unit 46 it is also possible to minimize leakage of hot gas through the axial gap 42 and any flow through the gap between ring 36 and thermo-mechanical adjustment unit 46.
  • a distance sensor 50 can be provided in the side wall 40, so that the axial labyrinth 44 can be positioned depending on the operating state. For example, during transient operating conditions, the side wall 40 remains largely retracted in a parking position, which avoids damage to the axial labyrinth 44. After reaching a stable operating point, the side wall 40 can be axially moved up to a narrowest possible gap to the ring 36. In this case, the distance between the side wall and ring 36 can be determined by a device for capacitive distance measurement.
  • An alternative way of minimizing the axial gap 42 to be adjusted provides that the side wall 40 is moved up to the ring 36 until it comes to an electrical contact. If a flashover occurs at the minimum distance, this position can be held. If electrical current flows only when touched, then the side wall 40 must then be pulled back accordingly to prevent excessive wear.
  • the invention provides a rotor blade 10 for an axially flow-through turbomachine and a rotor therefor, in which the rotor blade 10 comprises a blade root 12, a platform 14 and an aerodynamically curved blade 16 arranged thereon with a blade tip 22 successively along a longitudinal extent, which blade blade tip 22 is free of cover tape.
  • the blades of which are particularly prone to oscillate or whose vibration movement can be damped particularly effective, it is provided that at the blade tip 22, a member 24 is provided for forming a frictional connection, and that an all blade blades tips 22 encompassing ring 36 is provided, in which the elements 24 of each blade 10 frictionally engage.

Abstract

The moving blade (10) has a blade root (12) and a platform (14) on which aerodynamically curved shovel blade (16) with a shroud-free shovel blade tip (22) is arranged along longitudinal direction. A hammer-shaped engaging element (24) for the formation of a friction connection is provided at the shovel blade tip. Independent claims are included for the following: (1) rotor for turbo-machine; and (2) turbo-machine.

Description

Die Erfindung betrifft eine Laufschaufel für eine axial durchströmbare Turbomaschine, welche entlang einer Längserstreckung aufeinanderfolgend einen Schaufelfuß eine Plattform und ein daran angeordnetes aerodynamisch gekrümmtes Schaufelblatt mit einer Schaufelblattspitze umfasst, welche Schaufelblattspitze deckbandfrei ist.The invention relates to a blade for an axially flow-through turbomachine, which along a longitudinal extent successively comprises a blade root a platform and an aerodynamically curved blade arranged thereon with a blade tip, which blade tip is free of cover tape.

Aus dem umfangreichen Stand der Technik sind unterschiedlichste Laufschaufeln für axial durchströmbare Turbomaschinen bekannt. Je nach Ausgestaltung der Turbomaschine - entweder als Verdichter, Dampf- oder Gasturbine - werden entweder freistehende Laufschaufeln oder auch sogenannte Deckbandschaufeln für einen Laufschaufelkranz verwendet. Freistehende Laufschaufeln kennzeichnen sich durch ein Schaufelblatt, welches radial außen frei endet. Dagegen weisen Deckbandschaufeln am radial äußeren Rand des Schaufelblatts eine integrale Plattform auf, welche den Strömungskanal in diesem Abschnitt radial außen begrenzt. Dieser Ausgestaltung von Laufschaufeln wird besonders häufig bei vergleichsweise großen Schaufelblättern eingesetzt, da diese vergleichsweise anfällig sind in Bezug auf Schwingungsanregungen durch die am Schaufelblatt vorbei gleitende Strömung. Um die Schwingungsanregung von Deckbandschaufeln zu begrenzen ist es bekannt, dass die Deckbänder benachbarter Laufschaufeln unter Spannung aneinander liegen und somit eine Kontakt- bzw. Reibfläche aufweisen, die auftretende Schaufelblattschwindungen wirksam dämpfen. Bei freistehenden Laufschaufeln erfolgt die Dämpfung der Schwingungen zumeist mit Hilfe von sogenannten Dämpferdrähten, die schaufelfußseitig oder nabenseitig angesiedelt sind.From the extensive state of the art a variety of blades for axial flow turbomachinery are known. Depending on the design of the turbomachine - either as a compressor, steam or gas turbine - either freestanding blades or so-called shroud blades are used for a blade ring. Free-standing blades are characterized by an airfoil, which ends radially free on the outside. In contrast, shroud blades on the radially outer edge of the airfoil have an integral platform which limits the flow channel in this section radially outward. This embodiment of rotor blades is used particularly frequently in comparatively large blades, since these are relatively susceptible to vibration excitations by the flow past the blade. In order to limit the vibration excitation of shroud blades, it is known that the shrouds of adjacent blades are under tension against each other and thus have a contact or friction surface, effectively dampening occurring Schaufelblattschwindungen. In freestanding blades, the damping of vibrations usually with the help of so-called damper wires, which are located on the blade side or hub side.

Um das Schwingungsverhalten von freistehenden Laufschaufeln zu beeinflussen ist zudem bekannt, Schaufelblätter mechanisch nachzubearbeiten, um somit einerseits die Steifigkeit des Schaufelblatts und andererseits die Gewichtsverteilung zu Gunsten einer geringeren Schwingungsneigung zu verändern.In order to influence the vibration behavior of freestanding blades is also known to rework blades mechanically, so on the one hand, the rigidity of the On the other hand, the weight distribution in favor of a lower tendency to vibrate change.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Rotors einer Turbomaschine und einer Laufschaufel für eine axial durchströmbare Turbomaschine, welche verwendet am Rotor der Turbomaschine eine geringere Schwingungsneigung aufweist als die bisher im Stand der Technik bekannte Laufschaufel.The object of the invention is therefore to provide a rotor of a turbomachine and a blade for an axially flow-through turbo machine, which used on the rotor of the turbomachine has a lower tendency to vibration than the blade known in the prior art.

Diese Aufgabe wird mit einer Laufschaufel gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einem Rotor gemäß den Merkmalen des Anspruchs 3 gelöst.This object is achieved with a blade according to the features of claim 1 and with a rotor according to the features of claim 3.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine deckbandfreie Laufschaufel an der Schaufelblattspitze ein Element zur Bildung einer Reibverbindung aufweist und dass alle Schaufelblattspitzen eines Laufschaufelkranzes des Rotors einer Turbomaschine von einem Ring umgriffen werden, in welchen die Elemente jeder Laufschaufel reibschlüssig eingreifen.According to the invention, it is provided that a shroud-free blade on the blade tip has an element for forming a frictional connection and that all blade tips of a blade ring of the rotor of a turbomachine are surrounded by a ring, in which engage the elements of each blade frictionally.

Mit anderen Worten: ein erfindungsgemäßer Laufschaufelkranz eines Rotors einer Turbomaschine ist mit einem separat von den Laufschaufeln gefertigten Deckbandring ausgestattet, in dem vorzugsweise hammerförmig oder hakenförmig ausgebildete Elemente reibschlüssig eingreifen. Aufgrund der strukturellen Trennung von Laufschaufeln und Deckband als zwei separat hergestellte Komponenten ist es möglich, den Ring vorzugsweise als umlaufendes Leichtbau-Ringprofil auszugestalten. Im Zuge dessen ist nur das an der Schaufelblattspitze vorgesehene Element ein Teil der Laufschaufel und somit monolithisch mit dieser verbunden. Die Kontaktfläche zwischen dem Element und dem Ring bildet dann eine Reibfläche, die geeignet ist, dass Schwingungsverhalten der Laufschaufel positiv zu beeinflussen. Weiter noch kann die Behinderung der Schwingung der Laufschaufel bzw. des Schaufelblattes der Laufschaufel durch die Einbringung von Formelementen in die Reibfläche (z.B. Nocken) weiter erhöht werden. Um den Verschleiß der Reibflächen in vertretbaren Grenzen zu halten, kann hier eine entsprechende Beschichtung vorzugsweise vorgesehen sein. Ein besonderer Vorteil der vorgeschlagenen Ausgestaltung ist, dass mit Hilfe des modularen Aufbaus auch der Einsatz eines stark verwundenen Schaufelblatts möglich ist. Insbesondere ermöglicht diese Ausgestaltung, dass das Schaufelblatt sich auch unter dem Einfluss der Fliegkraft weiter verdrehen kann, was bei einer Laufschaufel mit integralem Deckband zu mechanischen Spannungen führen würde. Um die Umströmung des Rings und somit Radialspaltverluste zu vermeiden, ist es sogar möglich, dass an der radial äußeren Mantelfläche des Ringprofils zusätzliche Dichtspitzen vorgesehen sein können.In other words, a rotor blade of a rotor of a turbomachine according to the invention is equipped with a shroud ring produced separately from the rotor blades, in which elements which are preferably hammer-shaped or hook-shaped engage with frictional engagement. Due to the structural separation of blades and shroud as two separately produced components, it is possible to design the ring preferably as a revolving lightweight ring profile. In the course of this, only the element provided on the blade tip is part of the blade and thus monolithically connected thereto. The contact surface between the element and the ring then forms a friction surface, which is suitable for positively influencing the vibration behavior of the rotor blade. Further still, the obstruction of the vibration of the blade or the blade of the blade by the introduction of mold elements in the friction surface (eg cams) can be further increased. In order to keep the wear of the friction surfaces within reasonable limits, here can be a corresponding Coating preferably be provided. A particular advantage of the proposed embodiment is that the use of a highly twisted airfoil is possible with the aid of the modular construction. In particular, this embodiment makes it possible for the airfoil to continue to rotate under the influence of the flying force, which would lead to mechanical stresses in a rotor blade with an integral shroud. In order to avoid the flow around the ring and thus radial gap losses, it is even possible that additional sealing tips can be provided on the radially outer surface of the ring profile.

Ein einfacherer Zusammenbau des Rotors wird erreicht, wenn der Ring axial geteilt ist. Dies ermöglicht die Montage und Demontage einzelner Schaufeln.A simpler assembly of the rotor is achieved when the ring is split axially. This allows the assembly and disassembly of individual blades.

Besonders bevorzugt ist die Ausgestaltung, bei der das Ringprofil in axialer Richtung durch eine zentrale Fixierung zusätzlich gegen eine Bewegung in axialer Richtung gesichert ist. Diese Begrenzung der Bewegung in axialer Richtung ist wichtig für die Funktion der Dichtspitzen. Darüber hinaus kann sich die zentrale Fixierung auch positiv auf das Schwingungsverhalten der Laufschaufel auswirken.Particularly preferred is the embodiment in which the ring profile is additionally secured in the axial direction by a central fixation against movement in the axial direction. This limitation of movement in the axial direction is important for the function of the sealing tips. In addition, the central fixation can also have a positive effect on the vibration behavior of the blade.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, dass das Gewicht des Rings vergleichsweise gering ist, verglichen mit konventionellen integralen Deckbändern. Dies reduziert die mechanische Belastung in den Laufschaufeln und auch in deren Schaufelfüßen, so dass sowohl die Laufschaufel selber als auch die die Laufschaufel tragende Einheit - zumeist eine Rotorscheibe - geringer Fliehkraft belastet ist. Für den seltenen Fall, falls die Fliehkraft, die auf das Ringprofil einwirkt, nicht ausreicht, um eine entsprechend hohe Reibkraft zu produzieren, kann im Bedarfsfall zusätzlich noch ein Federelement eingebaut werden.Another advantage of the device according to the invention is that the weight of the ring is comparatively small compared to conventional integral shrouds. This reduces the mechanical load in the blades and also in their blade roots, so that both the blade itself and the blade carrying unit - usually a rotor disk - is loaded with low centrifugal force. In the rare case, if the centrifugal force acting on the ring profile, not sufficient to produce a correspondingly high frictional force, in addition, a spring element can be installed if necessary.

Weiter bevorzugt ermöglicht das Ringprofil den Einsatz mehrerer axialer Dichtspitzen, um einen Axialspalt zu einer gegenüberliegenden Seitenwand abzudichten und Leckagen vom Arbeitsmedium zu vermeiden.More preferably, the ring profile allows the use of multiple axial sealing tips to an axial gap to an opposite Seal the side wall and prevent leakage from the working medium.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Ring segmentiert und von den Elementen gehalten, was eine einfache Montage und Demontage des Rings ermöglicht.According to a further preferred embodiment, the ring is segmented and held by the elements, which allows easy assembly and disassembly of the ring.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in der Figurenbeschreibung näher erläutert.

Figur 1
zeigt in perspektivischer Darstellung eine Laufschaufel für eine axial durchströmbare Turbomaschine,
Figur 2
einen Längsschnitt durch eine Turbomaschine im axialen Abschnitt eines erfindungsgemäßen Laufschaufelkranzes.
The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment in the figure description.
FIG. 1
shows a perspective view of a blade for an axially flow-through turbo machine,
FIG. 2
a longitudinal section through a turbomachine in the axial section of a blade ring according to the invention.

In allen Figuren sind identische Merkmale mit identischen Bezugszeichen versehen.In all figures, identical features are provided with identical reference numerals.

In der Figur 1 ist eine Turbinenlaufschaufel 10 für eine axial durchströmte Turbomaschine perspektivisch dargestellt. Die Turbinenlaufschaufel 10 umfasst aufeinanderfolgend einen Schaufelfuß 12, eine innere Plattform 14, sowie ein daran angeordnetes Schaufelblatt 16. Das Schaufelblatt 16 ist aerodynamisch gekrümmt und endet an einer Schaufelblattspitze 22. An der Schaufelblattspitze ist kein Deckband vorgesehen, d.h. sie ist deckbandfrei. An die Schaufelblattspitze 22 schließt sich monolithisch ein Element 24 an, welches in der Seitenansicht hammerförmig ausgestaltet ist. Das hammerförmige Element 24 kann auch als Hakenelement bezeichnet werden.In the FIG. 1 a turbine blade 10 for an axial flow turbomachine is shown in perspective. The turbine blade 10 sequentially includes a blade root 12, an inner platform 14, and an airfoil 16 disposed thereon. The airfoil 16 is aerodynamically curved and terminates at an airfoil tip 22. At the airfoil tip, no shroud is provided, ie, it is shroud free. At the blade tip 22 is monolithically connected to an element 24, which is designed hammer-shaped in the side view. The hammer-shaped element 24 may also be referred to as a hook element.

Figur 2 zeigt einen Ausschnitt durch den Längsschnitt einer Turbomaschine 25. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Turbomaschine 25 als Gasturbine ausgestaltet, wobei die Lage des Ausschnitts so gewählt ist, dass dieser die Leitschaufeln der ersten und zweiten Turbinenstufe sowie den axial dazwischen angeordneten Laufschaufelkranz der ersten Turbinenstufe darstellt. Um eine Maschinenachse 26 ist der nicht weiter dargestellte Rotor, an dem die Laufschaufeln 10 befestigt sind, drehbar. Die Leitschaufel der ersten Turbinenstufe ist mit dem Bezugszeichen 28 versehen, die der zweiten Turbinenstufe mit dem Bezugszeichen 30. Die Leitschaufeln 28, 30 sind an einem Leitschaufelträger 32 befestigt. Der Leitschaufelträger 32 ist im Querschnitt kreisförmig ausgestaltet, so dass strahlenartig nach innen je Leitschaufelkranz eine Vielzahl von Leitschaufeln 28, 30 sind, die sich durch einen im Querschnitt ringförmigen Heißgaskanal 34 nach innen erstrecken. Ebenso strahlenartig sind die in Figur 1 gezeigten Laufschaufeln 10 an einer Trägerstruktur des Rotors, beispielsweise einer Turbinenscheibe, befestigt. Zudem ist ein alle Schaufelblattspitzen 22 umgreifender Ring 36 vorgesehen, in welchen die Elemente 24 jeder Laufschaufel 10 reibschlüssig und formschlüssig eingreifen. Die Reibflächen sind mit dem Bezugszeichen 38 gekennzeichnet. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Ring 36 als umlaufendes, hohles Leichtbau-Ringprofil ausgestaltet. Dem Ring 36 liegt stromauf einer Heißgasströmungsrichtung axialspaltbildend eine drehfeste Seitenwand 40 gegenüber. Im Axialspalt 42 ist eine Dichtung in Form eines Axial-Labyrinths 44 vorgesehen, um Verluste von Heißgas durch den Axialspalt 42 zu vermeiden. Die Seitenwand 40 ist über eine thermomechanische Einheit 46 axial beweglich am Leitschaufelträger 32 befestigt. Zudem ist eine sich über den gesamten Umfang erstreckende Abdichtung 48 vorgesehen, die der Axialbewegung der Seitenwand 40 folgen kann. FIG. 2 shows a section through the longitudinal section of a turbomachine 25. In the illustrated embodiment, the turbomachine 25 is configured as a gas turbine, wherein the position of the cutout is selected so that this the guide vanes the first and second turbine stage and the axially arranged between them blade ring of the first turbine stage represents. To a machine axis 26 of the rotor, not shown, on which the blades 10 are mounted, rotatable. The vane of the first turbine stage is designated by reference numeral 28, that of the second turbine stage by the reference numeral 30. The vanes 28, 30 are attached to a vane support 32. The vane support 32 is circular in cross-section, so that radially inward per vane ring a plurality of vanes 28, 30 which extend through an annular cross-sectionally hot gas channel 34 inwardly. Just as radiant are the in FIG. 1 Blades 10 shown attached to a support structure of the rotor, such as a turbine disk. In addition, an all blade airfoils 22 encompassing ring 36 is provided, in which the elements 24 of each blade 10 engage frictionally and positively. The friction surfaces are identified by the reference numeral 38. According to the embodiment shown, the ring 36 is designed as a circumferential, hollow lightweight ring profile. The ring 36 is upstream of a hot gas flow direction axial gap forming a non-rotatable side wall 40 opposite. In the axial gap 42, a seal in the form of an axial labyrinth 44 is provided in order to avoid losses of hot gas through the axial gap 42. Sidewall 40 is axially movably mounted to vane support 32 via a thermo-mechanical unit 46. In addition, a over the entire circumference extending seal 48 is provided, which can follow the axial movement of the side wall 40.

Während des Betriebs der gezeigten Turbomaschine dreht sich der Ring 36 mit den Laufschaufeln 10 mit. Sofern einige der Laufschaufeln 10 durch Strömungseinflüsse zum Schwingen angeregt werden, bewegt sich deren Element 24 dann relativ zum Ring 36, wobei währenddessen an den Kontaktflächen 38 eine Reibung entsteht, die die Schwingungsenergie dissipiert. Damit werden ungewünschte Schwingungszustände von Laufschaufeln 10 gedämpft, was einen sicheren Betrieb der Turbomaschine gewährleistet. Mit Hilfe des Axial-Labyrinths 44, der Abdichtung 48 und der thermomechanischen Verstelleinheit 46 ist es zudem möglich, Leckagen von Heißgas durch den Axialspalt 42 und eine etwaige Durchströmung des Spalts zwischen Ring 36 und thermomechanischer Verstelleinheit 46 zu minimieren. Ferner kann in der Seitenwand 40 ein Abstandssensor 50 vorgesehen sein, so dass das axiale Labyrinth 44 in Abhängigkeit von dem Betriebszustand positioniert werden kann. Beispielsweise kann während transienten Betriebszuständen die Seitenwand 40 weitestgehend zurückgezogen in einer Parkposition verharren, was Beschädigungen am Axial-Labyrinth 44 vermeidet. Nach Erreichen eines stabilen Betriebspunkts kann die Seitenwand 40 axial bis auf einen möglichst engen Spalt an den Ring 36 herangefahren werden. Dabei kann der Abstand zwischen Seitenwand und Ring 36 durch eine Einrichtung zur kapazitiven Abstandsmessung ermittelt werden.During operation of the turbomachine shown, the ring 36 rotates with the blades 10. If some of the blades 10 are excited to vibrate by the influence of flow, then their element 24 then moves relative to the ring 36, during which a friction arises at the contact surfaces 38, which dissipates the vibration energy. This will cause unwanted vibrational states of blades 10, which ensures safe operation of the turbomachine. With the help of the axial labyrinth 44, the seal 48 and the thermo-mechanical adjustment unit 46, it is also possible to minimize leakage of hot gas through the axial gap 42 and any flow through the gap between ring 36 and thermo-mechanical adjustment unit 46. Furthermore, a distance sensor 50 can be provided in the side wall 40, so that the axial labyrinth 44 can be positioned depending on the operating state. For example, during transient operating conditions, the side wall 40 remains largely retracted in a parking position, which avoids damage to the axial labyrinth 44. After reaching a stable operating point, the side wall 40 can be axially moved up to a narrowest possible gap to the ring 36. In this case, the distance between the side wall and ring 36 can be determined by a device for capacitive distance measurement.

Eine alternative Möglichkeit dazu, den einzustellenden Axialspalt 42 auf ein Minimum zu reduzieren, sieht vor, dass die Seitenwand 40 an den Ring 36 herangefahren wird, bis es zu einem elektrischen Kontakt kommt. Wenn es beim minimalen Abstand zu einem Funkenüberschlag kommt, kann diese Position gehalten werden. Wenn erst bei Berührung elektrischer Strom fließt, muss anschließend die Seitenwand 40 entsprechend wieder zurück gezogen werden, um einen zu hohen Verschleiß zu verhindern.An alternative way of minimizing the axial gap 42 to be adjusted provides that the side wall 40 is moved up to the ring 36 until it comes to an electrical contact. If a flashover occurs at the minimum distance, this position can be held. If electrical current flows only when touched, then the side wall 40 must then be pulled back accordingly to prevent excessive wear.

Insgesamt wird mit der Erfindung eine Laufschaufel 10 für eine axial durchströmbare Turbomaschine und einen Rotor dafür angegeben, bei dem die Laufschaufel 10 entlang einer Längserstreckung aufeinander folgend einen Schaufelfuß 12, eine Plattform 14 und eine daran angeordnetes aerodynamisch gekrümmtes Schaufelblatt 16 mit einer Schaufelblattspitze 22 umfasst, welche Schaufelsblattspitze 22 deckbandfrei ist. Um einen Rotor mit Laufschaufeln anzugeben, dessen Schaufeln besonders wenig zum Schwingen neigen bzw. deren Schwingungsbewegung besonders wirksam gedämpft werden kann, ist vorgesehen, dass an der Schaufelblattspitze 22 ein Element 24 zur Bildung einer Reibverbindung vorgesehen ist, und dass ein alle Schaufelblattspitzen 22 umgreifender Ring 36 vorgesehen ist, in welche die Elemente 24 jeder Laufschaufel 10 reibschlüssig eingreifen.Overall, the invention provides a rotor blade 10 for an axially flow-through turbomachine and a rotor therefor, in which the rotor blade 10 comprises a blade root 12, a platform 14 and an aerodynamically curved blade 16 arranged thereon with a blade tip 22 successively along a longitudinal extent, which blade blade tip 22 is free of cover tape. In order to provide a rotor with blades, the blades of which are particularly prone to oscillate or whose vibration movement can be damped particularly effective, it is provided that at the blade tip 22, a member 24 is provided for forming a frictional connection, and that an all blade blades tips 22 encompassing ring 36 is provided, in which the elements 24 of each blade 10 frictionally engage.

Claims (8)

Laufschaufel (10) für eine axial durchströmbare Turbomaschine (25),
welche entlang einer Längserstreckung aufeinanderfolgend einen Schaufelfuß (12) einer Plattform (14) und ein daran angeordnetes aerodynamisch gekrümmtes Schaufelblatt (16) mit einer Schaufelblattspitze (22) umfasst, welche Schaufelblattspitze (22) deckbandfrei ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
an der Schaufelblattspitze (22) ein Element (24) zur Bildung einer Reibverbindung vorgesehen ist.Blade (10) for an axially flowable turbomachine (25),
which successively comprises a blade root (12) of a platform (14) along a longitudinal extent and an aerodynamically curved blade leaf (16) arranged thereon with a blade tip (22), which blade tip (22) is free of covering tape,
characterized in that
on the blade tip (22) is provided an element (24) for forming a friction joint. Laufschaufel (10) nach Anspruch 1, bei der das Element (24) hammerförmig profiliert ist.The moving blade (10) according to claim 1, wherein the element (24) is profiled hammer-shaped. Rotor für eine Turbomaschine (25),
mit einer Vielzahl von in mindestens einem Kranz angeordneten Laufschaufeln (10) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein alle Schaufelblattspitzen (22) umgreifender Ring (36) vorgesehen ist, in welchen die Elemente (24) jeder Laufschaufel (10) reibschlüssig eingreifen.Rotor for a turbomachine (25),
with a plurality of blades (10) arranged in at least one ring according to claim 1 or 2,
characterized in that
a ring (36) encompassing all the blade tips (22) is provided, in which the elements (24) of each blade (10) engage frictionally. Rotor nach Anspruch 3,
bei dem der Ring (36) segmentiert und/oder axial geteilt und von den Elementen (24) gehalten ist.Rotor according to claim 3,
wherein the ring (36) is segmented and / or axially split and held by the members (24). Rotor nach Anspruch 3 oder 4,
mit Laufschaufeln (10) nach Anspruch 2,
bei dem der Ring (36) als umlaufendes Leichtbau-Ringprofil ausgestaltet ist.Rotor according to claim 3 or 4,
with moving blades (10) according to claim 2,
in which the ring (36) is designed as a revolving lightweight ring profile. Turbomaschine (25),
mit einem sich axial erstreckenden Strömungspfad für ein Strömungsmedium,
mit einem Rotor nach einem der Ansprüche 3 bis 5 und mit einer den Strömungspfad außen begrenzenden Wandabschnitt, dessen Seitenwand (40) dem Ring (36) axialspaltbildend gegenüberliegt,
dadurch gekennzeichnet, dass
dass zwischen Seitenwand (40) und Ring (36) eine Labyrinthdichtung vorgesehen ist.Turbomachine (25),
with an axially extending flow path for a flow medium,
with a rotor according to one of Claims 3 to 5 and with a wall section delimiting the flow path on the outside, the side wall (40) of which faces axially opposite to the ring (36),
characterized in that
in that a labyrinth seal is provided between the side wall (40) and the ring (36). Turbomaschine (25) nach Anspruch 6,
bei der die Seitenwand (40) axialverschieblich gelagert ist.Turbomachine (25) according to claim 6,
in which the side wall (40) is mounted axially displaceable. Turbomaschine (25) nach Anspruch 6 oder 7,
mit einer Messvorrichtung zur Erfassung des Axialspaltmaßes.Turbomachine (25) according to claim 6 or 7,
with a measuring device for detecting the Axialspaltmaßes.
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