EP3999718A1 - Integral beschaufelter turbomaschinen-rotor - Google Patents

Integral beschaufelter turbomaschinen-rotor

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EP3999718A1
EP3999718A1 EP20743063.8A EP20743063A EP3999718A1 EP 3999718 A1 EP3999718 A1 EP 3999718A1 EP 20743063 A EP20743063 A EP 20743063A EP 3999718 A1 EP3999718 A1 EP 3999718A1
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EP
European Patent Office
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rotor
body housing
opening
pulse body
fastening element
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EP20743063.8A
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Markus Schlemmer
Hans-Peter Hackenberg
Claudia Stöhr
Andreas Hartung
Michael Junge
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MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines AG
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    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/34Rotor-blade aggregates of unitary construction, e.g. formed of sheet laminae
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
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    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/10Anti- vibration means
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    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/96Preventing, counteracting or reducing vibration or noise

Definitions

  • the present invention relates to an integrally glazed rotor for a turbo machine, in particular a compressor or turbine stage of a gas turbine, a turbo machine, in particular a gas turbine, with the rotor and a method for reducing vibrations of the rotor.
  • Integrally bladed turbomachine rotors (“Integrally Bladed Rotor” (IBR) or “BL (ade) l (integrated) DISK”) have rotor blades that are integral with a base body, in one embodiment of a (rotor) disk, which are in a From the guide formed in one piece with the base body, in particular originally formed, or integrally connected to this, preferably welded, soldered and / or glued.
  • Such rotors in particular their blades, can be excited to vibrate during operation, which in particular can impair performance.
  • One object of an embodiment of the present invention is to improve an integrally be bladed turbomachine rotor, in particular its performance and / or manufacture.
  • one or more separately designed impulse body housings is / are or is / will be attached to (at least) one rotor for one, in particular one, turbomachine (each) with the aid of at least one fastening element, which for this purpose is inserted into a Opening of the (respective) impulse body housing ("impulse body housing opening”) and, in one embodiment, an opening of the rotor ("rotor opening”) which is aligned with this impulse body housing opening.
  • the or one or more of the impulse body housing and / or the rotor opening (s) extend in the axial direction or is / are or are
  • the fastening element (s) is / are introduced into this in the axial direction.
  • one or more of the pulse body housings is / are (each) fastened with the aid of exactly or only one fastening element which engages in a pulse body housing opening and a rotor opening.
  • one or more of the, in one embodiment ring-like, impulse body housing with the aid of a plurality of fastening elements distributed equidistantly over the circumference in one embodiment, each of which is inserted into an impulse body housing opening and engage in a rotor opening.
  • the rotor is an integrally bladed rotor. Due to their weight and / or their strength, such rotors are particularly suitable for gas turbines, in particular aircraft engine gas turbines, whereby vibrations of the integral blades of such rotors can be particularly advantageously reduced by shock contacts between impulse bodies and these receiving cavities in separately formed impulse body housings.
  • the rotor is or is in one embodiment in a turbine stage or particularly preferably in a compressor stage of a gas turbine, in particular aircraft engine gas turbines, or provided, in particular set up, or used for this purpose.
  • the present invention can be used to particular advantage in such rotors.
  • the or one or more of the pulse body housing (each) has one or more cavities in which (in each case) at least, in a preferred embodiment only or precisely, one pulse body with play, in particular for Impact contact between the impulse body and cavity is added.
  • the one or more of the pulse body housings (in each case) is / are or is / are net angeord on an outer axial end face of the rotor.
  • the one or more of the pulse body housings is / are (in each case) arranged on an inner axial end face of the rotor.
  • the or one or more of the impulse body case (j each case) radially at an in one embodiment, is / are or is / are arranged on or within, or below a home nendeckband (s) of the rotor.
  • installation space below the rotor blades can be used advantageously and / or the vibration reduction can be improved.
  • axial refers to a direction parallel to a (main) machine or rotational axis of the turbo machine or the rotor
  • circumferential direction a direction of rotation about this axis
  • radial a direction perpendicular to the axial and circumferential direction , especially away from the axis.
  • the or one or more cavity (s) of the or one or more of the impulse body housings is / are in the circumferential direction (in each case) from a leading edge or a trailing edge of a (circumferential) next blade of the rotor by a maximum of 25%, in particular not more than 15%, in one embodiment not more than 10%, of a blade pitch spaced apart.
  • the blade division is, in a manner customary in the art, a distance in the circumferential direction between adjacent front and rear edges.
  • This arrangement of cavities as directly as possible under the leading or trailing edge of one or more rotor blades enables particularly effective vibration reduction to be achieved in one embodiment.
  • the one or more of the pulse body housings is / are or is / are frictionally attached to the rotor.
  • the fastening element in one embodiment (in each case) at least, precisely or only in one embodiment, one screw or threaded bolt or rivet, in particular it can be such.
  • the rotor opening of the or one or more of the pulse body housings has an edge in the form of a closed line or curve or a loop, which is referred to here as a closed edge.
  • the rotor opening of the or one or more of the pulse body housings has a slot that is open radially (inward), in particular such that the fastening element can be introduced (from) radially (inward).
  • the rotor opening (s) for fastening the or one or more of the pulse body housings (in each case) is / are arranged in an annular flange of the rotor, which in one embodiment is integral. In this way, a particularly effective vibration reduction can be implemented in one embodiment.
  • the rotor opening (s) for fastening the or one or more of the pulse body housings (each) is / are arranged in a radially widened section of the annular flange.
  • the (pulse body housing) opening of the or one or more of the pulse body housing (each) is designed as a through opening, in particular axially open on both sides.
  • the (respective ge) fastening element then extends through this pulse body housing through opening.
  • one or more of the fastening element (s) extends through a through opening of the rotor, in particular one that is axially open on both sides. In this way, a particularly effective vibration reduction can be achieved in one embodiment.
  • the one or more of the rotor or pulse body housing opening (s) is / are blind hole-like or, in particular axially, one side open or closed, and in a development the fastening element engaging therein is screwed into it.
  • the or one or more of the fastening element (s) each have an annular flange, in particular a head, which is supported directly or indirectly on the rotor, in particular rests on the rotor, or is provided for this purpose, is in particular set up or used is, and / or an annular flange, in particular head, which is supported directly or indirectly on the (respective) impulse body housing, in particular rests against the (respective) impulse body housing, or is provided for this purpose, in particular is set up or used.
  • the or one or more of the fastening element (s) is / are connected, in particular screwed, to a sleeve, in particular a threaded nut, opposite such an annular flange. In this way, in one embodiment, a larger contact of the fastening element and thereby a particularly effective vibration reduction can be realized.
  • the or one or more of the pulse body housings (each) in the circumferential direction on both sides of their pulse body housing opening each have one or more, in one embodiment radially offset from each other, cavities in each of which at least one pulse body with play is accommodated.
  • the or one or more of the impulse body housing (each) has two or more radially offset cavities, which in a further development are offset from one another in the circumferential direction by at most twice their (maximum) extent in the circumferential direction and / or in each of which at least one impulse body is accommodated with movement play. In this way, a particularly effective vibration reduction can be implemented in one embodiment.
  • the or one or more of the impulse body housing (each) have at least two parts which together delimit the or one or more cavities) of this impulse body housing, in particular define, and together, in one embodiment by the fastening element and / or cohesively, are or will be connected.
  • the cavities can be easily (more) filled in one version.
  • the cavities can be reliably and / or airtightly sealed in one embodiment and the impulse bodies received in them can be advantageously protected against environmental influences, in particular oxidation.
  • the fastening element through openings in
  • the two parts also connect with each other , in particular braced, the safety can be increased in one embodiment.
  • the two or two of the parts of the or one or more of the pulse body housing (s) are or are each by means of a (first, in particular special inner) seam, which in one embodiment engages around the (respective) pulse body housing opening or -closed, is arranged in a further development along an edge of the (respective) pulse body opening, and / or one, in particular this (first) seam encompassing or closing, in one embodiment concentric to this (first) seam, (second, in particular outer) seam, which in one embodiment surrounds or closes the (respective) pulse body housing opening, in a further development along an outer edge of at least one of these parts. is arranged, materially connected to each other.
  • the support of the fastening element can be improved in one embodiment.
  • the one or more of the pulse body housings is / are (each) designed like a box.
  • it can advantageously be placed locally at particularly suitable points on the rotor.
  • the or one or more of the pulse body housing (s) is / are designed in the manner of a ring, in particular encompassing a (rotational) axis of the rotor or the turbo machine in a ring-like manner.
  • the assembly on the rotor can be improved in one embodiment.
  • FIG. 1 shows a part of an integrally glazed turbomachine rotor according to an embodiment of the present invention in an axial plan view
  • FIG. 2 shows a view of a pulse body housing attached to the rotor from the radially inside
  • FIG. 4 shows a part of an integrally glazed turbomachine rotor according to a further embodiment of the present invention in FIG. 1 corresponding representation;
  • FIG. 5 shows part of an integrally glazed turbomachine rotor according to a further embodiment of the present invention in FIG. 1 corresponding representation
  • 6 shows a part of an integrally glazed turbomachine rotor according to a further embodiment of the present invention in FIG. 1 corresponding representation.
  • Fig. 1 shows part of an integrally glazed turbomachine rotor according to an embodiment of the present invention in an axial plan view.
  • a radially inner shroud 1 with an annular flange 10 and front or rear edges 2 blades integrally formed therewith can be seen in FIG. 1.
  • each fürgangsöff openings are formed with a radially inwardly open slot 11.
  • the openings have a closed edge (see also FIG. 6).
  • Each of these (through) rotor openings 11 is penetrated by a fastening element in the form of a threaded bolt 30, which also penetrates a through opening 41 in a separately constructed, box-like pulse body housing 40.
  • the impulse body housings 40 each have a base 42 and a cover 43, which together delimit four cavities 44, in each of which an impulse body 5 is received with play (cf. FIG. 3).
  • Base 42 and cover 43 are each welded to one another along an outer edge and along one edge of the pulse body housing opening 41, as indicated by the weld seams 45.
  • Annular flanges or heads 3 1 of the threaded bolts 30 are based on the Impulskör pergeophen 40 or their covers 43 from. On the axially opposite side, the threaded bolts 30 are screwed with threaded nuts 32.
  • Fig. 4 shows in Fig. 1 corresponding representation a part of an integrally beschaufei th turbo machine rotor according to a further embodiment of the present invention fertilize
  • Corresponding elements are identified by identical reference characters, so that reference is made to the preceding description and only differences are discussed below.
  • a ring-like pulse body housing 40 ' is fastened to the ring flange 10 of the rotor by threaded bolts 30 distributed equidistantly over its circumference.
  • the cavities in the pulse body housing 40 ' are arranged under the respective blade edges 11 in the same way as in the embodiment of FIG. 1.
  • Fig. 5 shows in Fig. 1, 4 corresponding representation part of an integrally inspected turbomachine rotor according to a further embodiment of the present invention He.
  • Corresponding elements are identified by identical reference symbols, so that reference is made to the above description and only differences are discussed below.
  • the pulse body housing 40 are arranged on an outer axial face of the rotor.
  • the threaded bolts 30 can also be screwed in in the opposite direction or their ring flanges or heads 3 1 are supported on the ring flange 10.
  • rivets 30 ′ can also be used instead of threaded bolts 30, as is indicated by way of example in FIG. 6, which otherwise corresponds to the embodiment of FIG. 5.
  • the pulse body housings can also rest against the annular flange 10 with their cover instead of their base.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen integral beschaufeiten Rotor für eine Turbomaschine, insbesondere Verdichter- oder Turbinenstufe einer Gasturbine, an dem wenigstens ein separat ausgebildetes Impulskörpergehäuse (40; 40') mithilfe wenigstens eines Befestigungselements (30; 30') befestigt ist, das hierzu in eine Öffnung (41) des Impulskörpergehäuses und in eine Öffnung (11) des Rotors eingreift, wobei das Impulskörpergehäuse wenigstens eine Kavität (44) aufweist, in der wenigstens ein Impulskörper (5) mit Bewegungsspiel aufgenommen ist.

Description

Integral beschaufelter Turbomaschinen-Rotor
Die vorliegende Erfindung betrifft einen integral beschaufeiten Rotor für eine Tur- bomaschine, insbesondere eine Verdichter- oder Turbinenstufe einer Gasturbine, eine Turbomaschine, insbesondere Gasturbine, mit dem Rotor sowie ein Verfahren zur Reduzierung von Schwingungen des Rotors.
Integral beschaufeite Turbomaschinen-Rotoren („Integrally Bladed Rotor“ (IBR) bzw.„BL(ade )l(ntegrated )DISK“) weisen integral mit einem Grundkörper, in einer Ausführung einer (Rotor)Scheibe, ausgebildete Laufschaufeln auf, die in einer Aus führung einstückig mit dem Grundkörper ausgebildet, insbesondere urgeformt, oder stoffschlüssig mit diesem verbunden, vorzusgweise verschweißt, -lötet und/oder -klebt, sind.
Solche Rotoren, insbesondere ihre Schaufeln, können im Betrieb zu Schwingungen angeregt werden, die insbesondere die Performance beeinträchtigen können.
Insbesondere aus der WO 2012/095067 Al, auf die ergänzend Bezug genommen und deren Inhalt vollständig in die vorliegende Offenbarung einbezogen wird, ist ein Konzept zur Schwingungsreduktion durch Stoßkontakte zwischen Impulskörpem und diese aufnehmenden Kavitäten bekannt.
Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, einen integral be schaufeiten Turbomaschinen-Rotoren, insbesondere dessen Performance und/oder Herstellung, zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch einen Rotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Anspruch 10 stellt eine Tur bomaschine mit einem oder mehreren hier beschriebenen Rotoren unter Schutz. Vor teilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist/sind bzw. wird/werden an (wenigstens) einem Rotor für eine, insbesondere einer, Turbomaschine (jeweils) ein oder mehrere separat ausgebildete Impulskörpergehäuse mithilfe (jeweils) wenigs tens eines Befestigungselements befestigt, welches hierzu in eine Öffnung des (je weiligen) Impulskörpergehäuse („Impulskörpergehäuseöffnung“) und in eine, in ei ner Ausführung mit dieser Impulskörpergehäuseöffnung fluchtende, Öffnung des Ro tors („Rotoröffnung“) eingreift.
Hierdurch kann in einer Ausführung eine besonders effektive Schwingungsreduktion realisiert werden.
In einer Ausführung erstrecken sich die bzw. eine oder mehrere der Impulskörperge häuse- und/oder die Rotoröffnung(en) in axialer Richtung bzw. ist/sind bzw.
wird/werden das bzw. die Befestigungselement(e) in axialer Richtung in diese einge- ftihrt.
Hierdurch kann in einer Ausführung eine besonders effektive Schwingungsreduktion realisiert werden.
In einer Ausführung wird/werden bzw. ist/sind das bzw. eines oder mehrere der, in einer Ausführung schachtelartigen, Impulskörpergehäuse (jeweils) mithilfe genau bzw. nur eines Befestigungselements, welches in eine Impulskörpergehäuseöffnung und in eine Rotoröffnung eingreift, befestigt.
In einer Ausführung wird/werden bzw. ist/sind das bzw. eines oder mehrere der, in einer Ausführung ringartige(n), Impulskörpergehäuse (jeweils) mithilfe mehrerer, in einer Ausführung äquidistant, über den Umfang verteilter Befestigungselemente, welche jeweils in eine Impulskörpergehäuseöffnung und in eine Rotoröffnung ein- greifen, befestigt.
Hierdurch kann in einer Ausführung jeweils eine besonders effektive Schwingungs reduktion realisiert werden. Der Rotor ist nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ein integral be- schaufelter Rotor. Solche Rotoren sind aufgrund ihres Gewichts und/oder ihrer Fes tigkeit besonders für Gasturbinen, insbesondere Flugtriebwerk-Gasturbinen, geeignet, wobei Schwingungen der integralen Schaufeln solcher Rotoren durch Stoßkon takte zwischen Impulskörpem und diese aufnehmenden Kavitäten in separat ausge bildeten Impulskörpergehäusen besonders vorteilhaft reduziert werden können.
Der Rotor wird bzw. ist in einer Ausführung in einer Turbinenstufe oder besonders bevorzugt in einer Verdichterstufe einer Gasturbine, insbesondere Flugtrieb- werk-Gasturbinen, angeordnet bzw. hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet, bzw. wird hierzu verwendet. Bei solchen Rotoren kann die vorliegende Erfindung mit ganz besonderem Vorteil eingesetzt werden.
Das bzw. eines oder mehrere der Impulskörpergehäuse weist/weisen nach einer Aus führung der vorliegenden Erfindung (jeweils) eine oder mehrere Kavitäten auf, in der (jeweils) wenigstens, in einer bevorzugten Ausführung nur bzw. genau, ein Impulskörper mit Bewegungsspiel, insbesondere zum Stoßkontakt zwischen Impulskörper und Kavität, aufgenommen ist.
Insbesondere durch mehrere einzeln in Kavitäten aufgenommene Impulskörper in einem gemeinsamen Impulskörpergehäuse, die somit durch Wände des Impulskör pergehäuses voneinander getrennt sind, kann in einer Ausführung eine besonders ef fektive Schwingungsreduktion realisiert werden.
In einer Ausführung wird/werden bzw. ist/sind das bzw. eines oder mehrere der Im pulskörpergehäuse (jeweils) auf einer äußeren axialen Stirnseite des Rotors angeord net.
Hierdurch kann in einer Ausführung zum einen eine Montierbarkeit erleichtert und ein vorhandener Zwischenraum der Rotorscheiben effizient genutzt werden In einer Ausführung wird/werden bzw. ist/sind das bzw. eines oder mehrere der Impulskörpergehäuse (jeweils) auf einer inneren axialen Stirnseite des Rotors angeordnet.
Hierdurch kann in einer Ausführung Bauraum unterhalb der Rotorschaufeln vorteil haft genutzt werden.
In einer Ausführung wird/werden bzw. ist/sind das bzw. eines oder mehrere der Impulskörpergehäuse (jeweils) radial unter einem bzw. inner- bzw. unterhalb eines In- nendeckband(s) des Rotors angeordnet.
Hierdurch kann in einer Ausführung Bauraum unterhalb der Rotorschaufeln vorteil haft genutzt und/oder die Schwingungsreduktion verbessert werden.
„Axial“ bezeichnet vorliegend insbesondere in fachüblicher Weise eine Richtung pa rallel zu einer (Haupt)Maschinen- bzw. Drehachse der Turbomaschine bzw. des Rotors,„Umfangsrichtung“ eine Rotationsrichtung um diese Achse,„radial“ eine zur Axial- und Umfangsrichtung senkrechte Richtung, insbesondere von der Achse weg.
In einer Ausführung ist/sind die bzw. eine oder mehrere Kavität(en) des bzw. eines oder mehrerer der Impulskörpergehäuse in Umfangsrichtung (jeweils) von einer Vorderkante oder einer Hinterkante einer (in Umfangsrichtung) nächstl legenden Schaufel des Rotors um höchstens 25%, insbesondere höchstens 15%, in einer Ausführung höchstens 10%, einer Schaufelteilung beabstandet. Die Schaufelteilung ist in einer Ausführung in fachüblicher Weise ein Abstand in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Vorder- bzw. Hinterkanten.
Durch diese Anordnung von Kavitäten möglichst direkt unter der Vorder- bzw. Hin terkante einer oder mehrerer Rotorschaufeln kann in einer Ausführung eine beson ders effektive Schwingungsreduktion realisiert werden.
In einer Ausführung wird/werden bzw. ist/sind das bzw. eines oder mehrere der Im pulskörpergehäuse (jeweils) reibschlüssig an dem Rotor befestigt. Insbesondere hier- zu weist das Befestigungselement in einer Ausführung (jeweils) wenigstens, in einer Ausführung genau bzw. nur, einen Schraub- bzw. Gewindebolzen oder Niet auf, kann insbesondere ein solcher sein.
Hierdurch kann in einer Ausführung eine besonders effektive Schwingungsreduktion realisiert werden.
In einer Ausführung weist die Rotoröffnung des bzw. eines oder mehrerer der Im pulskörpergehäuse (jeweils) einen Rand in Form einer geschlossenen Linie bzw. Kurve bzw. eine Schleife auf, was vorliegend als geschlossener Rand bezeichnet wird.
Hierdurch kann in einer Ausführung eine größere Anlage des Befestigungselements und dadurch eine besonders effektive Schwingungsreduktion realisiert werden.
In einer Ausführung weist die Rotoröffnung des bzw. eines oder mehrerer der Im pulskörpergehäuse (jeweils) einen radial (nach) innen offenen Schlitz auf, insbeson dere derart, dass das Befestigungselement (von) radial (innen) eingeführt werden kann.
Hierdurch kann in einer Ausführung die (De)Montage des Befestigungselements verbessert werden.
In einer Ausführung ist/sind die Rotoröffnung(en) zur Befestigung des bzw. eines oder mehrerer der Impulskörpergehäuse (jeweils) in einem, in einer Ausführung in tegral ausgebildeten, Ringflansch des Rotors, angeordnet. Hierdurch kann in einer Ausführung eine besonders effektive Schwingungsreduktion realisiert werden.
In einer Weiterbildung ist/sind die Rotoröffhung(en) zur Befestigung des bzw. eines oder mehrerer der Impulskörpergehäuse (jeweils) in einem radial verbreiterten Ab schnitt des Ringflanschs angeordnet. Hierdurch kann in einer Ausführung bei gerin- ge(re)m Gewicht eine größere Anlage des Befestigungselements und dadurch eine besonders effektive Schwingungsreduktion realisiert werden. In einer Ausführung ist die (Impulskörpergehäuse)Öffnung des bzw. eines oder mehrerer der Impulskörpergehäuse (jeweils) als Durchgangsöffnung ausgebildet, insbe sondere axial beidseitig offen. In einer Weiterbildung durchgreift dann das (jeweili ge) Befestigungselement diese Impulskörpergehäuse-Durchgangsöffnung. Zusätzlich oder alternativ durchgreift das bzw. durchgreifen eines oder mehrere der Befesti- gungselement(e) eine, insbesondere axial beidseitig offene, Durchgangsöffnung des Rotors. Hierdurch kann in einer Ausführung eine besonders effektive Schwingungs reduktion realisiert werden.
In einer alternativen Ausführung ist/sind die bzw. eine oder mehrere der Rotor- oder Impulskörpergehäuseöffnung(en jeweils) sacklochartig bzw., insbesondere axial, ein seitig offen bzw. geschlossen, und in einer Weiterbildung das darin eingreifende Be festigungselement in diese eingeschraubt.
In einer Ausführung weist das bzw. eines oder mehrere der Befestigungselement(e) jeweils einen Ringflansch, insbesondere Kopf, der sich direkt oder indirekt an dem Rotor abstützt, insbesondere an dem Rotor anliegt, bzw. hierzu vorgesehen, insbe sondere eingerichtet ist bzw. verwendet wird, und/oder einen Ringflansch, insbeson dere Kopf, auf, der sich direkt oder indirekt an dem (jeweiligen) Impulskörpergehäu se abstützt, insbesondere an dem (jeweiligen) Impulskörpergehäuse anliegt, bzw. hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet ist bzw. verwendet wird. Zusätzlich o- der alternativ ist/sind bzw. wird/werden in einer Ausführung das bzw. eines oder mehrere der Befestigungselement(e jeweils) mit einer, insbesondere einem solchen Ringflansch gegenüberliegenden, Hülse, insbesondere Gewindemutter, verbunden, insbesondere verschraubt. Hierdurch kann in einer Ausführung eine größere Anlage des Befestigungselements und dadurch eine besonders effektive Schwingungsreduktion realisiert werden.
In einer Ausführung weisen das bzw. eines oder mehrere der Impulskörpergehäuse (jeweils) in Umfangsrichtung beidseits ihrer Impulskörpergehäuseöffnung jeweils eine oder mehrere, in einer Ausführung radial gegeneinander versetzte, Kavitäten auf, in denen jeweils wenigstens ein Impulskörper mit Bewegungsspiel aufgenom men ist. In einer Ausführung weisen das bzw. eines oder mehrere der Impulskörper- gehäuse (jeweils) jeweils zwei oder mehr radial gegeneinander versetzte Kavitäten auf, die in einer Weiterbildung in Umfangsrichtung höchstens um das Doppelte ihrer (maximalen) Erstreckung in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind und/oder in denen jeweils wenigstens ein Impulskörper mit Bewegungsspiel aufgenommen ist. Hierdurch kann in einer Ausführung eine besonders effektive Schwingungsreduktion realisiert werden.
In einer Ausführung weisen das bzw. eines oder mehrere der Impulskörpergehäuse (jeweils) wenigstens zwei Teile auf, die zusammen die bzw. eine oder mehrere Kavi täten) dieses Impulskörpergehäuses begrenzen, insbesondere definieren, und mitei nander, in einer Ausführung durch das Befestigungselement und/oder stoffschlüssig, verbunden sind bzw. werden.
Durch mehrteilige Impulskörpergehäuse können in einer Ausführung die Kavitäten leicht(er) befüllt werden. Durch die stoffschlüssige Verbindung können die Kavitäten in einer Ausführung zuverlässig und/oder luftdicht abgeschlossen und dadurch die in ihnen aufgenommenen Impulskörper vorteilhaft vor Umwelteinflüssen, insbesondere Oxidation, geschützt werden. Wenn in einer Ausführung das Befestigungselement (Durchgangsöffnungen in) beide(n) Teile(n) eines Impulskörpergehäuses durchgreift (die dann gemeinsam die Impulskörpergehäuseöffnung bilden können), und so, ge gebenenfalls ergänzend zu einer stoffschlüssigen Verbindung, die beiden Teile (ebenfalls) miteinander verbindet, insbesondere verspannt, kann hierdurch in einer Ausführung die Sicherheit erhöht werden.
In einer Weiterbildung sind bzw. werden die beiden bzw. zwei der Teile des bzw. eines oder mehrerer der Impulskörpergehäuse(s jeweils) mittels einer (ersten, insbe sondere inneren) Naht, die in einer Ausführung die (jeweilige) Impulskörpergehäu seöffnung umgreift bzw. -schließt, in einer Weiterbildung längs eines Randes der (jeweiligen) Impulskörpergehäuseöffnung angeordnet ist, und/oder einer, insbeson dere diese (erste) Naht umgreifenden bzw. -schließenden, in einer Ausführung zu dieser (ersten) Naht konzentrischen, (zweiten, insbesondere äußeren) Naht, die in ei ner Ausführung die (jeweilige) Impulskörpergehäuseöffnung umgreift bzw. -schließt, in einer Weiterbildung längs eines Außenrandes wenigstens eines dieser Teile ange- ordnet ist, miteinander stoffschlüssig verbunden. Hierdurch kann in einer Ausfüh rung die Abstützung des Befestigungselements verbessert werden.
In einer Ausführung ist/sind das bzw. eines oder mehrere der Impulskörpergehäuse (jeweils) schachtelartig ausgebildet. Dadurch kann es in einer Ausführung vorteilhaft lokal an besonders geeigneten Stellen des Rotors platziert werden.
In einer Ausführung ist/sind das bzw. eines oder mehrere der Impulskörpergehäuse (jeweils) ringartig ausgebildet, insbesondere ringartig eine (Dreh)Achse des Rotors bzw. der Turbomaschine umgreifend. Dadurch kann es in einer Ausführung die Mon tage am Rotor verbessert werden. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführun gen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
Fig. 1 einen Teil eines integral beschaufeiten Turbomaschinen-Rotors nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in axialer Draufsicht;
Fig. 2 eine Ansicht eines an dem Rotor befestigten Impulskörpergehäuses von radial innen;
Fig. 3 das Impulskörpergehäuse in verschiedenen Gitteransichten;
Fig. 4 einen Teil eines integral beschaufeiten Turbomaschinen-Rotors nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 1 ent sprechender Darstellung; und
Fig. 5 einen Teil eines integral beschaufeiten Turbomaschinen-Rotors nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 1 ent sprechender Darstellung; und Fig. 6 einen Teil eines integral beschaufeiten Turbomaschinen-Rotors nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 1 ent sprechender Darstellung.
Fig. 1 zeigt einen Teil eines integral beschaufeiten Turbomaschinen-Rotors nach ei ner Ausführung der vorliegenden Erfindung in axialer Draufsicht.
Von dem Rotor sind in Fig. 1 insbesondere ein radial inneres Deckband 1 mit einem Ringflansch 10 und Vorder- oder Hinterkanten 2 integral hiermit ausgebildeter Schaufeln erkennbar.
An radial verbreiterten Abschnitten des Ringflanschs 10 sind jeweils Durchgangsöff nungen mit einem radial innen offenen Schlitz 1 1 ausgebildet. In einer Abwandlung weisen die Öffnungen einen geschlossenen Rand auf (vgl. auch Fig. 6).
Jede dieser (Durchgangs)Rotoröffhungen 1 1 wird von einem Befestigungselement in Form eines Gewindebolzens 30 durchgriffen, der auch eine Durchgangsöffnung 41 in einem separat ausgebildeten, schachtelartigen Impulskörpergehäuse 40 durchgreift.
Die Impulskörpergehäuse 40 weisen jeweils eine Basis 42 und einen Deckel 43 auf, die zusammen vier Kavitäten 44 begrenzen, in denen jeweils ein Impulskörper 5 mit Bewegungsspiel aufgenommen ist (vgl. Fig. 3).
Basis 42 und Deckel 43 sind jeweils miteinander längs eines Außenrandes und längs eines Randes der Impulskörpergehäuseöffnung 41 luftdicht verschweißt, wie durch die Schweißnähte 45 angedeutet.
Ringflansche bzw. Köpfe 3 1 der Gewindebolzen 30 stützen sich auf den Impulskör pergehäusen 40 bzw. deren Deckeln 43 ab. Auf der axial gegenüberliegenden Seite sind die Gewindebolzen 30 mit Gewindemuttem 32 verschraubt.
Fig. 4 zeigt in Fig. 1 entsprechender Darstellung einen Teil eines integral beschaufei ten Turbomaschinen-Rotors nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfin- düng. Einander entsprechende Elemente sind durch identische Bezugszeichen identi fiziert, so dass auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen und nachfolgen nur auf Unterschiede eingegangen wird.
In der Ausführung der Fig. 4 ist ein ringartiges Impulskörpergehäuse 40‘ durch äquidistant über seinen Umfang verteilte Gewindebolzen 30 an dem Ringflansch 10 des Rotors befestigt. Die Kavitäten in dem Impulskörpergehäuse 40‘ sind in gleicher Weise unter den jeweiligen Schaufelkanten 1 1 angeordnet wie bei der Ausführung der Fig. 1.
Fig. 5 zeigt in Fig. 1 , 4 entsprechender Darstellung einen Teil eines integral beschau feiten Turbomaschinen-Rotors nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Er findung. Einander entsprechende Elemente sind durch identische Bezugszeichen identifiziert, so dass auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen und nach folgen nur auf Unterschiede eingegangen wird.
In der Ausführung der Fig. 5 sind die Impulskörpergehäuse 40 auf einer äußeren axi alen Stirnseite des Rotors angeordnet.
Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist.
So kann das Impulskörpergehäuse 40‘ auch auf einer äußeren axialen Stirnseite an geordnet sein bzw. werden.
Zusätzlich oder alternativ können die Gewindebolzen 30 auch in umgekehrter Rich tung eingeschraubt sein bzw. ihre Ringflansche bzw. Köpfe 3 1 sich auf dem Ring flansch 10 abstützen.
In einer Abwandlung können anstelle von Gewindebolzen 30 auch Nieten 30‘ ver wendet werden, wie dies exemplarisch in Fig. 6 angedeutet ist, die im Übrigen der Ausführung der Fig. 5 entspricht. Zusätzlich oder alternativ können die Impulskörpergehäuse anstelle mit ihrer Basis auch mit ihrem Deckel an dem Ringflansch 10 anliegen.
Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführun gen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindes tens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbe sondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.
Bezugszeichenliste
I Deckband
10 R(otorr)ingflansch
I I Öffnung(sschlitz)
2 Schaufelvorder-/-hinterkante
30 Gewindebolzen (Befestigungselement)
30‘ Niet (Befestigungselement)
3 1 Ringflansch
32 Gewindemutter
40; 40‘ Impulskörpergehäuse
41 (Impulskörpergehäuse)Öffhung
42 Impulskörpergehäusebasis
43 Impulskörpergehäusedeckel
44 Kavität
45 Schweißnaht
5 Impulskörper

Claims

Patentansprüche
1. Integral beschaufelter Rotor für eine Turbomaschine, insbesondere Verdichter oder Turbinenstufe einer Gasturbine, an dem wenigstens ein separat ausgebildetes Impulskörpergehäuse (40; 40‘) mithilfe wenigstens eines Befestigungsele ments (30; 30‘) befestigt ist, das hierzu in eine Öffnung (41) des Impulskörper- gehäuses und in eine Öffnung ( 1 1) des Rotors eingreift, wobei das Impulskör pergehäuse wenigstens eine Kavität (44) aufweist, in der wenigstens ein Impuls körper (5) mit Bewegungsspiel aufgenommen ist.
2. Rotor nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Impulskörpergehäuse (40; 40‘) auf einer äußeren oder inneren axialen Stirnseite und/oder radial unter einem Innendeckband ( 1) des Rotors angeordnet ist.
3. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (44) in Umfangsrichtung von einer Vorder- oder Hinterkante (2) einer nächstl legenden Schaufel des Rotors um höchstens 25% einer Schaufeltei lung beabstandet ist.
4. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Impulskörpergehäuse (40; 40‘) an dem Rotor reibschlüssig befestigt ist und/oder das Befestigungselement einen Gewindebolzen (30) oder Niet (30‘) aufweist.
5. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung ( 1 1 ) des Rotors einen geschlossenen Rand oder einen radial innen offenen Schlitz aufweist und/oder in einem Ringflansch (10) des Rotors, insbesondere einem radial verbreiterten Abschnitt des Ringflanschs (10), ange ordnet ist.
6. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement eine Durchgangsöffnung (41 ) des Impulskörper gehäuses (40; 40‘) und/oder eine Durchgangsöffnung ( 1 1 ) des Rotors durch greift.
7. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Impulskörpergehäuse (40; 40‘) in Umfangsrichtung beidseits seiner Öffnung (41), in die das Befestigungselement eingreift, jeweils wenigstens eine Kavität (44) aufweist, in der wenigstens ein Impulskörper (5) mit Bewegungs- spiel aufgenommen ist, und/oder dass das Impulskörpergehäuse (40; 40‘) we nigstens zwei radial gegeneinander versetzte Kavitäten (44) aufweist, in denen jeweils wenigstens ein Impulskörper (5) mit Bewegungsspiel aufgenommen ist.
8. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Impulskörpergehäuse (40; 40‘) wenigstens zwei Teile (42, 43) aufweist, die zusammen die Kavität (44) begrenzen und miteinander, insbesondere durch das Befestigungselement (30; 30‘) und/oder stoffschlüssig (45), verbunden sind.
9. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Impulskörpergehäuse ring- oder schachtelartig ist.
10. Turbomaschine, insbesondere Gasturbine, mit wenigstens einem integral be- schaufelten Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
1 1. Verfahren zur Reduzierung von Schwingungen eines integral beschaufeiten Ro tors nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein separat ausgebildetes Impulskörpergehäuse (40; 40‘) mithilfe wenigstens eines Befesti gungselements (30; 30‘) an dem Rotor befestigt wird, das hierzu wenigstens teilweise in eine Öffnung (41) des Impulskörpergehäuse und in eine Öffnung
(1 1) des Rotors eingeführt wird.
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