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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Baugruppe zur Anordnung in einer Turbinen- oder Verdichterstufe einer Strömungsmaschine, eine Turbinen- oder Verdichterstufe mit der Baugruppe sowie eine Strömungsmaschine, insbesondere eine Flugtriebwerk-Gasturbine, mit der Turbinen- oder Verdichterstufe.
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Turbinen- oder Verdichterstufenbauteile bzw. -gruppen werden im Betrieb, beispielsweise durch aero- und/oder strukturdynamische Kräfte, zu Schwingungen angeregt, die sie belasten. Aus betriebsinterner Praxis ist es bekannt, solche Schwingungen durch Energiedissipation und oder Energieabsorption zu reduzieren.
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Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, eine Turbinen- oder Verdichterstufe einer Strömungsmaschine zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch eine Baugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ansprüche 8, 9, 11 bzw. 12 stellen eine Baugruppenanordnung bzw. Turbinen- oder Verdichterstufe für eine Strömungsmaschine, insbesondere ein Flugtriebwerk, mit wenigstens einer hier beschriebenen Baugruppe(nanordnung) bzw. eine Strömungsmaschine, insbesondere eine Flugtriebwerk-Gasturbine, mit wenigstens einer solchen Stufe unter Schutz. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.
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Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist eine Baugruppe wenigstens zwei Bauteile auf, welche ohne Beschränkung der Allgemeinheit als erstes und zweites Bauteil bezeichnet werden.
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Die Baugruppe ist in einer Ausführung in derselben Turbinen- oder Verdichterstufe, in einer Weiterbildung Niederdruckturbinenstufe, einer Strömungsmaschine, in einer Weiterbildung eines Flugtriebwerks, vorzugsweise einer Flugtriebwerk-Gasturbine, angeordnet bzw. hierzu vorgesehen bzw. eingerichtet bzw. wird hierzu verwendet.
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Durch die vorliegenden Erfindung können in einer Ausführung unerwünschte Schwingungen, insbesondere drehzahlsynchrone und/oder drehzahlasynchrone fremderregte Schwingungen und/oder selbsterregte Schwingungen, wie sie in Turbinen- und insbesondere Verdichter- und ganz besonders Niederdruckturbinenstufen, insbesondere in Flugtriebwerk(-Gasturbine)n, aufgrund der im Betrieb auftretenden aerodynamische, mechanischen und thermischen Belastungen und konstruktiven Randbedingungen auftreten, besonders vorteilhaft reduziert werden.
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Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist das erste Bauteil eine erste Oberfläche und das zweite Bauteil eine dieser ersten Oberfläche, vorzugsweise in einer Axial- und/oder Umfangs- und/oder Radialrichtung gesehen, gegenüberliegende zweite Oberfläche auf. Eine Axialrichtung ist in einer Ausführung parallel zu einer Rotations- bzw. (Haupt)Maschinenachse der Turbinen- bzw. Verdichterstufe bzw. Strömungsmaschine, eine Umfangsrichtung eine Umfangs- bzw. Rotationsrichtung um diese Rotations- bzw. (Haupt)Maschinenachse und eine Radialrichtung senkrecht zu dieser Axial- und Umfangsrichtung, vorzugsweise von der Rotations- bzw. (Haupt)Maschinenachse weg. Durch Oberflächen, die einander in wenigstens einer der genannten Richtung gesehen gegenüberliegen und sich in Kontakt befinden oder infolge Schwingung in Kontakt kommen bzw. kommen würden, können Schwingungsamplituden und/oder -ausbreitungen besonders vorteilhaft reduziert werden.
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Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist die erste Oberfläche einen ersten Kontaktbereich und die zweite Oberfläche eine diesem ersten Kontaktbereich gegenüberliegende erste Kontaktkontur auf, die einander wenigstens temporär, kontaktieren bzw. hierzu vorgesehen bzw. eingerichtet sind.
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Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist die erste Kontaktkontur
- eine, in einer Weiterbildung konvexe, insbesondere trichterartige oder sphärische, Vertiefung; oder
- eine, in einer Weiterbildung abgerundete, konvexe bzw. vorstehende Kante; oder
- eine, in einer Weiterbildung abgerundete oder abgeschnittene, konvexe bzw. vorstehende Spitze
auf.
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Durch solche Kontaktkonturen können Schwingungsausbreitungen und/ oder - Amplituden der beiden Bauteilen vorteilhaft beeinflusst und dadurch vorteilhafterweise (Schwingungs)Energie in andere Moden transferiert und so Schwingungen in bestimmten Moden, die ohne solche Kontaktkonturen besonders stark ausgeprägt sind, vorteilhaft reduziert werden.
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In einer Ausführung ist der erste Kontaktbereich zum Kontaktieren der ersten Kontaktkontur erhebungs- und vertiefungsfrei.
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Eine als besonders vorteilhaft beanspruchte Kombination ist ein erhebungs- und vertiefungsfreier erster Kontaktbereich, der einen Rand der Vertiefung der ersten Kontaktkontur flächig, insbesondere ringförmig und/oder geschlossen um die Vertiefung herum, kontaktiert bzw. mit dieser eine Flächenkontaktstelle bildet bzw. hierzu vorgesehen bzw. eingerichtet ist. Mit anderen Worten kann durch die Vertiefung oder Ausnehmung innerhalb eines eine Bereichs, in welchem Kontakt erfolgt, ein kontaktfreier Bereich bereitgestellt werden, der innerhalb der Kontaktebene vollständig durch den Bereich, in welchem Kontakt erfolgt, umschlossen ist.
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In anderen Ausführungen kann eine Vertiefung oder Ausnehmung auch innerhalb des erster Kontaktbereichs gebildet sein und dabei ebenfalls innerhalb eines eine Bereichs, in welchem Kontakt erfolgt, einen kontaktfreien Bereich bereitstellen, der innerhalb der Kontaktebene vollständig durch den Bereich, in welchem Kontakt erfolgt, umschlossen ist.
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Eine ebenfalls als besonders vorteilhaft beanspruchte Kombination ist ein erhebungs- und vertiefungsfreier erster Kontaktbereich, der die Kante der ersten Kontaktkontur (idealisiert bzw. starrkörpermechanisch gesehen) linienartig kontaktiert bzw. mit dieser eine Linienkontaktstelle bildet bzw. hierzu vorgesehen bzw. eingerichtet ist.
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Eine ebenfalls als besonders vorteilhaft beanspruchte Kombination ist ein erhebungs- und vertiefungsfreier erster Kontaktbereich, der die Spitze der ersten Kontaktkontur (idealisiert bzw. starrkörpermechanisch gesehen) punktartig kontaktiert bzw. mit dieser eine Punktkontaktstelle bildet bzw. hierzu vorgesehen bzw. eingerichtet ist.
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In einer Ausführung weist der erste Kontaktbereich zum Kontaktieren der ersten Kontaktkontur eine, in einer Weiterbildung konvexe, insbesondere trichterartige oder sphärische, Vertiefung auf.
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Eine als besonders vorteilhaft beanspruchte Kombination ist ein erster Kontaktbereich mit einer bzw. der Vertiefung, deren Rand einen Rand der Vertiefung der ersten Kontaktkontur flächig kontaktiert bzw. mit dieser eine Flächenkontaktstelle bildet bzw. hierzu vorgesehen bzw. eingerichtet ist. Die Flächenkontaktstelle kann die Vertiefung ringförmig umgeben und/oder vollständig einschließen.
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In einer Ausführung weist der erste Kontaktbereich zum Kontaktieren der ersten Kontaktkontur eine, in einer Weiterbildung abgerundete, konvexe bzw. vorstehende Kante auf.
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Eine als besonders vorteilhaft beanspruchte Kombination ist ein erster Kontaktbereich mit einer bzw. der Kante, die die Kante der ersten Kontaktkontur (idealisiert bzw. starrkörpermechanisch gesehen) linienartig kontaktiert bzw. mit dieser eine Linienkontaktstelle bildet bzw. hierzu vorgesehen bzw. eingerichtet ist.
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Eine ebenfalls als besonders vorteilhaft beanspruchte Kombination ist ein erster Kontaktbereich mit einer bzw. der Kante, die die Kante der ersten Kontaktkontur (idealisiert bzw. starrkörpermechanisch gesehen) punktartig kontaktiert bzw. mit dieser eine Punktkontaktstelle bildet bzw. hierzu vorgesehen bzw. eingerichtet ist.
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In einer Ausführung weist der erste Kontaktbereich zum Kontaktieren der ersten Kontaktkontur eine, in einer Weiterbildung abgerundete oder abgeschnittene, konvexe bzw. vorstehende Spitze auf.
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Eine als besonders vorteilhaft beanspruchte Kombination ist ein erster Kontaktbereich mit einer bzw. der Spitze, die die Kante der ersten Kontaktkontur (idealisiert bzw. starrkörpermechanisch gesehen) punktartig kontaktiert bzw. mit dieser eine Punktkontaktstelle bildet bzw. hierzu vorgesehen bzw. eingerichtet ist.
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Durch die vorgenannten Kombinationen bzw. Ausführungen können Schwingungsausbreitungen und/oder -anregungen zwischen den beiden Bauteilen ganz besonders vorteilhaft beeinflusst und dadurch vorteilhafterweise (Schwingungs)Energie in andere Moden transferiert und so Schwingungen in bestimmten Moden, die ohne solche Kontaktkonturen besonders stark ausgeprägt sind, vorteilhaft (weiter bzw. besonders stark und/oder zuverlässig) reduziert werden.
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In einer Ausführung weist die erste Oberfläche einen oder mehrere weitere Kontaktbereiche zum Kontaktieren der zweiten Oberfläche und die zweite Oberfläche (jeweils) eine dem (jeweiligen) weiteren Kontaktbereich gegenüberliegende weitere, von der erste Kontaktkontur und gegebenenfalls der bzw. den anderen weiteren Kontaktkontur(en) beabstandete, Kontaktkontur zum Kontaktieren des (jeweiligen) weiteren Kontaktbereichs auf, in einer Weiterbildung also die erste Oberfläche einen ersten weiteren Kontaktbereich zum Kontaktieren der zweiten Oberfläche und die zweite Oberfläche eine diesem ersten weiteren Kontaktbereich gegenüberliegende erste weitere, von der erste Kontaktkontur beabstandete, Kontaktkontur zum Kontaktieren dieses ersten weiteren Kontaktbereichs und die erste Oberfläche einen zweiten weiteren Kontaktbereich zum Kontaktieren der zweiten Oberfläche und die zweite Oberfläche eine diesem zweiten weiteren Kontaktbereich gegenüberliegende zweite weitere, von der erste und ersten weiteren Kontaktkontur beabstandete, Kontaktkontur zum Kontaktieren dieses zweiten weiteren Kontaktbereichs und gegebenenfalls noch eine(n) oder mehrere weitere Kontaktbereich(e) und Kontaktkontur(en).
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In einer Ausführung weist die weitere Kontaktkontur
- eine, in einer Weiterbildung konvexe, insbesondere trichterartige oder sphärische, Vertiefung; oder
- eine, in einer Weiterbildung abgerundete, konvexe bzw. vorstehende Kante; oder
- eine, in einer Weiterbildung abgerundete oder abgeschnittene, konvexe bzw. vorstehende Spitze
auf.
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In einer Weiterbildung weisen eine oder mehrere der weiteren Kontaktkonturen jeweils eine, in einer Weiterbildung konvexe, insbesondere trichterartige oder sphärische, Vertiefung auf. Zusätzlich oder alternativ weisen in einer Weiterbildung eine oder mehrere der weiteren Kontaktkonturen jeweils eine, in einer Weiterbildung abgerundete, konvexe bzw. vorstehende Kante auf. Zusätzlich oder alternativ weisen in einer Weiterbildung eine oder mehrere der weiteren Kontaktkonturen jeweils eine, in einer Weiterbildung abgerundete oder abgeschnittene, konvexe bzw. vorstehende Spitze auf.
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In einer Ausführung ist/sind der bzw. einer oder mehrere der weitere(n) Kontaktbereich(e) zum Kontaktieren der (entsprechenden) weiteren Kontaktkontur (jeweils) erhebungs- und vertiefungsfrei.
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Eine als besonders vorteilhaft beanspruchte Kombination ist/sind ein oder mehrere erhebungs- und vertiefungsfreie(r) weitere(r) Kontaktbereich(e), der bzw. die jeweils einen Rand der Vertiefung der (entsprechenden) weiteren Kontaktkontur flächig kontaktiert/-en bzw. mit dieser eine Flächenkontaktstelle bildet/-n bzw. hierzu vorgesehen bzw. eingerichtet ist/sind.
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Eine ebenfalls als besonders vorteilhaft beanspruchte Kombination ist/sind ein oder mehrere erhebungs- und vertiefungsfreie(r) weitere(r) Kontaktbereich(e), der bzw. die jeweils die Kante der (entsprechenden) weiteren Kontaktkontur (idealisiert bzw. starrkörpermechanisch gesehen) linienartig kontaktiert/-en bzw. mit dieser eine Linienkontaktstelle bildet/-n bzw. hierzu vorgesehen bzw. eingerichtet ist/sind.
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Eine ebenfalls als besonders vorteilhaft beanspruchte Kombination ist/sind ein oder mehrere erhebungs- und vertiefungsfreie(r) weitere(r) Kontaktbereich(e), der bzw. die jeweils die Spitze der (entsprechenden) weiteren Kontaktkontur (idealisiert bzw. starrkörpermechanisch gesehen) punktartig kontaktiert/-en bzw. mit dieser eine Punktkontaktstelle bildet/-n bzw. hierzu vorgesehen bzw. eingerichtet ist/sind.
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In einer Ausführung weist/-en der bzw. einer oder mehrere der weitere(n) Kontaktbereich(e) zum Kontaktieren der (entsprechenden) weiteren Kontaktkontur (jeweils) eine, in einer Weiterbildung konvexe, insbesondere trichterartige oder sphärische, Vertiefung auf.
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Eine als besonders vorteilhaft beanspruchte Kombination ist/sind ein oder mehrere weitere(r) Kontaktbereich(e) mit (jeweils) einer bzw. der Vertiefung, deren Rand (jeweils) einen Rand der Vertiefung der (entsprechenden) weiteren Kontaktkontur flächig kontaktiert/-en bzw. mit dieser eine Flächenkontaktstelle bildet/-n bzw. hierzu vorgesehen bzw. eingerichtet ist/sind.
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In einer Ausführung weist/-en der bzw. einer oder mehrere der weitere(n) Kontaktbereich(e) zum Kontaktieren der (entsprechenden) weiteren Kontaktkontur (jeweils) eine, in einer Weiterbildung abgerundete, konvexe bzw. vorstehende Kante auf.
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Eine als besonders vorteilhaft beanspruchte Kombination ist/sind ein oder mehrere weitere(r) Kontaktbereich(e) mit (jeweils) einer bzw. der Kante, die die Kante der (entsprechenden) weiteren Kontaktkontur (idealisiert bzw. starrkörpermechanisch gesehen) linienartig kontaktiert/-en bzw. mit dieser eine Linienkontaktstelle bildet/-n bzw. hierzu vorgesehen bzw. eingerichtet ist/sind.
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Eine ebenfalls als besonders vorteilhaft beanspruchte Kombination ist/sind ein oder mehrere weitere(r) Kontaktbereich(e) mit (jeweils) einer bzw. der Kante, die die Kante der (entsprechenden) weiteren Kontaktkontur (idealisiert bzw. starrkörpermechanisch gesehen) punktartig kontaktiert/-en bzw. mit dieser eine Punktkontaktstelle bildet/-n bzw. hierzu vorgesehen bzw. eingerichtet ist/sind.
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In einer Ausführung weist weist/-en der bzw. einer oder mehrere der weitere(n) Kontaktbereich(e) zum Kontaktieren der (entsprechenden) weiteren Kontaktkontur (jeweils) eine, in einer Weiterbildung abgerundete oder abgeschnittene, konvexe bzw. vorstehende Spitze auf.
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Eine als besonders vorteilhaft beanspruchte Kombination ist/sind ein oder mehrere weitere(r) Kontaktbereich(e) mit (jeweils) einer bzw. der Spitze, die die Kante der (entsprechenden) weiteren Kontaktkontur (idealisiert bzw. starrkörpermechanisch gesehen) punktartig kontaktiert/-en bzw. mit dieser eine Punktkontaktstelle bildet/-n bzw. hierzu vorgesehen bzw. eingerichtet ist/sind.
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Durch die vorgenannten Kombinationen bzw. Ausführungen können Schwingungsausbreitungen und/oder -anregungen zwischen den beiden Bauteilen ganz besonders vorteilhaft beeinflusst und dadurch vorteilhafterweise (Schwingungs)Energie in andere Moden transferiert und so Schwingungen in bestimmten Moden, die ohne solche Kontaktkonturen besonders stark ausgeprägt sind, vorteilhaft (weiter bzw. besonders stark und/oder zuverlässig) reduziert werden.
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Es kann besonders vorteilhaft sein, wenn zwei oder mehr Paare aus Kontaktbereich und Kontaktkontur des ersten und zweiten Bauteils, insbesondere also das Paar (erster Kontaktbereich; erste Kontaktkontur) und das bzw. wenigstens ein Paar (weiterer Kontaktbereich; weitere Kontaktkontur) gleichartig sind, also beispielsweise zwei oder mehr Punktkontaktstellen durch je eine Spitze und einen erhebungs- und vertiefungsfreien Kontaktbereich oder Kontaktbereich mit einer konvexen Kante oder Spitze gebildet werden oder dergleichen. Entsprechend werden diese Kombinationen als besonders vorteilhaft beansprucht.
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Es kann ebenfalls besonders vorteilhaft sein, wenn zwei oder mehr Paare aus Kontaktbereich und Kontaktkontur des ersten und zweiten Bauteils, insbesondere also das Paar (erster Kontaktbereich; erste Kontaktkontur) und das bzw. wenigstens ein Paar (weiterer Kontaktbereich; weitere Kontaktkontur) verschiedenartig sind. Entsprechend werden diese Kombinationen als besonders vorteilhaft beansprucht.
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In einer Ausführung bilden für eine oder mehrere der Kontaktkonturen, in einer Weiterbildung die erste und/oder die oder eine oder mehrere weitere Kontaktkonturen, und den ihr (jeweils) gegenüberliegenden Kontaktbereich, in einer Weiterbildung entsprechend den ersten bzw. (entsprechenden) weiteren Kontaktbereich,
- die konvexe Spitze dieser Kontaktkontur und
- die erhebungs- und vertiefungsfreie Gegenfläche oder
- konvexe Kante oder
- konvexe Spitze
dieses Kontaktbereichs
oder - die konvexe Kante dieser Kontaktkontur und
- die konvexe Kante dieses Kontaktbereichs
miteinander eine Punktkontaktstelle.
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In einer Ausführung bilden für eine oder mehrere der Kontaktkonturen, in einer Weiterbildung die erste und/oder die oder eine oder mehrere weitere Kontaktkonturen, und den ihr (jeweils) gegenüberliegenden Kontaktbereich, in einer Weiterbildung entsprechend den ersten bzw. (entsprechenden) weiteren Kontaktbereich,
- die konvexe Kante dieser Kontaktkontur und
- die erhebungs- und vertiefungsfreie Gegenfläche oder
- konvexe Kante
dieses Kontaktbereichs
miteinander eine Linienkontaktstelle.
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In einer Ausführung bilden für eine oder mehrere der Kontaktkonturen, in einer Weiterbildung die erste und/oder die oder eine oder mehrere weitere Kontaktkonturen, und den ihr (jeweils) gegenüberliegenden Kontaktbereich, in einer Weiterbildung entsprechend den ersten bzw. (entsprechenden) weiteren Kontaktbereich,
- ein Rand der Vertiefung dieser Kontaktkontur und
- eine erhebungs- und vertiefungsfreie Gegenfläche oder
- eine Vertiefung aufweisende Gegenfläche
dieses Kontaktbereichs
miteinander eine Flächenkontaktstelle.
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Durch die vorgenannten Kombinationen bzw. Ausführungen können Schwingungsausbreitungen und/oder -anregungen zwischen den beiden Bauteilen ganz besonders vorteilhaft beeinflusst und dadurch vorteilhafterweise (Schwingungs)Energie in andere Moden transferiert und so Schwingungen in bestimmten Moden, die ohne solche Kontaktkonturen besonders stark ausgeprägt sind, vorteilhaft reduziert werden.
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In einer Ausführung ist die eine von der ersten und der zweiten Oberfläche an einem Laufschaufeldeckband und die andere von der ersten und der zweiten Oberfläche an einem benachbarten Laufschaufeldeckband angeordnet.
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In einer anderen Ausführung ist die eine von der ersten und der zweiten Oberfläche an einer Laufschaufel und die andere von der ersten und der zweiten Oberfläche an einem in einer Kavität einer Plattform dieser Laufschaufel beweglich angeordneten Körper angeordnet, welcher vorzugsweise dazu eingerichtet ist, im Betrieb Stöße mit (einer Innenwandung) der Kavität auszuführen.
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In einer anderen Ausführung ist die eine von der ersten und der zweiten Oberfläche an einem Leitschaufelcluster bzw. ("vane cluster") und die andere von der ersten und der zweiten Oberfläche an einem Gehäuse oder Dichtungsring angeordnet.
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In einer anderen Ausführung ist die eine von der ersten und der zweiten Oberfläche an einer Scheibe mit integrierten Leitschaufeln ("BladedDISK" bzw. "Blisk") und die andere von der ersten und der zweiten Oberfläche an einem Dämpferring oder Dämpfersegment angeordnet.
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Insbesondere bei diesen Baugruppen können Schwingungsausbreitungen und/oder anregungen zwischen den beiden Bauteilen, insbesondere aufgrund der im Betrieb auftretenden aerodynamischen, mechanischen und thermischen Belastungen und konstruktiven Randbedingungen, ganz besonders vorteilhaft beeinflusst und dadurch vorteilhafterweise (Schwingungs)Energie in andere Moden transferiert und so Schwingungen in bestimmten Moden, die ohne solche Kontaktkonturen besonders stark ausgeprägt sind, vorteilhaft reduziert werden.
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In einer Ausführung ist die erste Oberfläche außerhalb ihrer Kontaktbereiche ebenenartig, vorzugsweise planar, ausgebildet. In einer anderen Ausführung ist die erste Oberfläche außerhalb ihrer Kontaktbereiche zylinderartig ausgebildet. In einer anderen Ausführung ist die erste Oberfläche außerhalb ihrer Kontaktbereiche sphärisch ausgebildet. In einer anderen Ausführung ist die erste Oberfläche außerhalb ihrer Kontaktbereiche konisch ausgebildet.
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In einer Ausführung ist die zweite Oberfläche außerhalb ihrer Kontaktkonturen ebenenartig, vorzugsweise planar, ausgebildet. In einer anderen Ausführung ist die zweite Oberfläche außerhalb ihrer Kontaktkonturen zylinderartig ausgebildet. In einer anderen Ausführung ist die zweite Oberfläche außerhalb ihrer Kontaktkonturen sphärisch ausgebildet. In einer anderen Ausführung ist die zweite Oberfläche außerhalb ihrer Kontaktkonturen konisch ausgebildet.
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Durch die vorgenannten Kombinationen bzw. Ausführungen können Schwingungsausbreitungen und/oder -anregungen zwischen den beiden Bauteilen ganz besonders vorteilhaft beeinflusst und dadurch vorteilhafterweise (Schwingungs)Energie in andere Moden transferiert und so Schwingungen in bestimmten Moden, die ohne solche Kontaktkonturen besonders stark ausgeprägt sind, vorteilhaft (weiter bzw. besonders stark und/oder zuverlässig) reduziert werden.
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Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist eine Baugruppenanordnung mehrere, insbesondere drei oder mehr, Bauteile auf, welche zusammen einen Ring bilden, wobei jeweils, insbesondere in Umfangsrichtung gesehen, benachbarte Bauteile ein erstes und zweites Bauteil einer hier beschriebenen Baugruppe bilden und alle ersten Bauteile (jeweils untereinander) gleiche erste Kontaktbereiche und alle zweiten Bauteil (jeweils untereinander) gleiche erste Kontaktkonturen aufweisen, die mit diesen ersten Kontaktbereichen (jeweils) gleiche Kontaktstellen bilden. In einer Ausführung weisen alle ersten Bauteile (jeweils untereinander) gleiche weitere Kontaktbereiche und alle zweiten Bauteile (jeweils untereinander) gleiche weitere Kontaktkonturen auf, die mit diesen weiteren Kontaktbereichen (jeweils) gleiche Kontaktstellen bilden. In einer Weiterbildung weist die Baugruppenanordnung eine zyklische Symmetrie (hinsichtlich) von Paare(n) Kontaktbereich-Kontaktkontur auf.
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Durch solche zyklisch symmetrisch( verteilt)e Kontaktstellen kann (Schwingungs)Energie in höhere Moden transferiert werden, wodurch Schwingungen in Grund- bzw. niedrigeren Moden, die ohne solche Kontakte besonders stark ausgeprägt sind, vorteilhaft reduziert werden können.
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Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist eine Baugruppenanordnung mehrere, insbesondere drei oder mehr, Bauteile auf, welche zusammen einen Ring bilden, wobei jeweils, insbesondere in Umfangsrichtung gesehen, benachbarte Bauteile ein erstes und zweites Bauteil einer hier beschriebenen Baugruppe bilden und wenigstens zwei erste Bauteile verschiedenartige erste Kontaktbereiche und/oder wenigstens zwei zweite Bauteile verschiedenartige erste Kontaktkonturen aufweisen, so dass diese ersten Kontaktbereiche und ersten Kontaktkonturen verschiedenartige Kontaktstellen bilden. In einer Weiterbildung weist die Baugruppenanordnung keine bzw. eine gebrochene zyklische Symmetrie (hinsichtlich) von Paare(n) erster Kontaktbereich - erste Kontaktkontur auf.
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Durch solche nicht zyklisch symmetrisch( verteilt)e Kontaktstellen zwischen ersten
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Kontaktbereichen und ersten Kontaktkonturen kann (Schwingungs)Energie in andere Moden, insbesondere der gleichen Modenfamilie (beispielsweise 1f (flap-mode), 1cd (coupled disk mode), 1t (torsion mode), 1c (chordwise mode) oder auch Kombinationen hieraus wie zum Beispiel 1f + 1 cd) und/oder mit benachbarten Schwingungsknotendurchmessern, transferiert werden, wodurch Schwingungen, die ohne solche Kontakte besonders stark ausgeprägt sind, vorteilhaft reduziert werden können. Entsprechend weist der Ring in einer Ausführung mehrere, vorzugsweise benachbarte, Schwingungsknotendurchmesser auf.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
- Fig. 1
- eine Baugruppe nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 2
- eine Baugruppe nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 3
- eine Baugruppe nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 4
- eine Baugruppe nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 5
- eine Baugruppe nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 6
- eine Baugruppe nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 7
- einen Körper der Baugruppe der Fig. 6;
- Fig. 8
- einen Körper einer Abwandlung der Baugruppe der Fig. 6;
- Fig. 9
- einen Körper einer weiteren Abwandlung der Baugruppe der Fig. 6;
- Fig. 10
- einen Körper einer weiteren Abwandlung der Baugruppe der Fig. 6;
- Fig. 11
- eine Baugruppe nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 12
- ein Dämpfersegment der Baugruppe der Fig. 11;
- Fig. 13
- ein Dämpfersegment einer Abwandlung der Baugruppe der Fig. 11;
- Fig. 14
- ein Dämpfersegment einer weiteren Abwandlung der Baugruppe der Fig. 11; und
- Fig. 15
- ein zweites Bauteil einer Baugruppe nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung.
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Fig. 1 zeigt eine Baugruppe nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Ansicht. Die Baugruppe weist ein erstes Bauteil in Form einer Laufschaufel 110 mit einer ersten Oberfläche 111 an einem Laufschaufeldeckband und ein zweites Bauteil in Form einer benachbarten Laufschaufel 120 mit einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 121 an einem Laufschaufeldeckband auf, wobei die erste Oberfläche einen ersten, erhebungs- und vertiefungsfreien Kontaktbereich 112 zum Kontaktieren der zweiten Oberfläche und die zweite Oberfläche eine diesem ersten Kontaktbereich gegenüberliegende erste Kontaktkontur 122 aufweist, welche eine konvexe Kante 123 aufweist, so dass die konvexe Kante 123 und die erhebungs- und vertiefungsfreie Gegenfläche 112 miteinander eine Linienkontaktstelle bilden. Die Laufschaufeln 110, 120 sind in einer Ausführung Turbinenlaufschaufeln, in einer Weiterbildung Niederdruckturbinenschaufeln.
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Fig. 2 zeigt eine Baugruppe nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer Ausschnittsvergrößerung. Die Baugruppe besteht aus den vorgenannten ((Niederdruck)turbinen)Laufschaufeln 110, 120, wobei jedoch im Unterschied zur Ausführung der Fig. 1 die zweite Oberfläche an dem Laufschaufeldeckband eine dem ersten erhebungs- und vertiefungsfreien Kontaktbereich 112 gegenüberliegende erste Kontaktkontur 122 aufweist, welche eine konvexe Spitze 124 aufweist, so dass die konvexe Spitze 124 und die erhebungs- und vertiefungsfreie Gegenfläche miteinander eine Punktkontaktstelle bilden.
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Fig. 3 zeigt eine Baugruppe nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 2 entsprechender Darstellung. Die Baugruppe besteht aus den vorgenannten ((Niederdruck)turbinen)Laufschaufeln 110, 120, wobei jedoch im Unterschied zur Ausführung der Fig. 2 der erste Kontaktbereich 112 eine konvexe Spitze 114 aufweist, so dass die konvexen Spitzen 114, 124 miteinander eine Punktkontaktstelle bilden.
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Fig. 4 zeigt eine Baugruppe nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 2 entsprechender Darstellung. Die Baugruppe besteht aus den vorgenannten ((Niederdruck)turbinen)Laufschaufeln 110, 120, wobei jedoch im Unterschied zur Ausführung der Fig. 1, 2 die zweite Oberfläche an dem Laufschaufeldeckband nicht nur eine dem ersten erhebungs- und vertiefungsfreien Kontaktbereich 112 gegenüberliegende erste Kontaktkontur 122 mit einer konvexen Kante 123 aufweist, so dass diese konvexe Kante 123 und die erhebungs- und vertiefungsfreie Gegenfläche 112 miteinander eine Linienkontaktstelle bilden, sondern die zweite Oberfläche zusätzlich eine einem weiteren erhebungs- und vertiefungsfreien Kontaktbereich 115 der ersten Oberfläche 111 gegenüberliegende weitere Kontaktkontur 125 mit einer (weiteren) konvexen Kante 126 aufweist, die mit der weiteren erhebungs- und vertiefungsfreien Gegenfläche eine weitere Linienkontaktstelle (Doppel-Linienkontakt) bildet.
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Fig. 5 zeigt eine Baugruppe nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 4 entsprechender Darstellung. Die Baugruppe besteht aus den vorgenannten ((Niederdruck)turbinen)Laufschaufeln 110, 120, wobei jedoch im Unterschied zur Ausführung der Fig. 4 der ersten Kontaktbereich 112 eine konvexe Kante 113 und der weitere Kontaktbereich 115 eine (weitere) konvexe Kante 116 aufweist, so dass die Kanten 113, 123 und die Kanten 116, 126 jeweils eine Linienkontaktstelle (Doppel-Linienkontakt) bilden.
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Fig. 6 zeigt eine Baugruppe nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung mit einem ersten Bauteil in Form einer Laufschaufel, in einer Ausführung Turbinenlaufschaufel in einer Weiterbildung Niederdruckturbinenschaufeln, 210 und einem zweiten Bauteil in Form eines Stoßkörpers 220, der in einer Kavität 211 einer Plattform 212 dieser Laufschaufel beweglich angeordnet ist. Eine (Innen)Wandung der Kavität bildet eine erste Oberfläche bzw. einen ersten Kontaktbereich, der in einer Ausführung erhebungs- und vertiefungsfrei ist.
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Fig. 7 zeigt den Stoßkörpers 220, der eine zweite Oberfläche 221 aufweist, die eine erste Kontaktkontur 222 zum Kontaktieren eines ersten Kontaktbereichs der (ersten) Oberfläche der Kavität 211 mit einer konvexen Kante 223 aufweist, welche quer zu einer Längsrichtung des Körpers orientiert ist.
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Fig. 8 zeigt den Stoßkörpers 220 einer ansonsten baugleichen Abwandlung der Ausführung der Fig. 6, bei dem die Kante 223 in Längsrichtung des Körpers orientiert ist.
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Fig. 9 zeigt den Stoßkörpers 220 einer ansonsten baugleichen weiteren Abwandlung der Ausführung der Fig. 6, bei dem die erste Kontaktkontur 222 zum Kontaktieren eines ersten Kontaktbereichs der (ersten) Oberfläche der Kavität 211 eine trichterartige Vertiefung 227 aufweist.
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Fig. 10 zeigt den Stoßkörpers 220 einer ansonsten baugleichen weiteren Abwandlung der Ausführung der Fig. 6, bei dem die zweite Oberfläche 221 noch eine weitere Kontaktkontur 228 zum Kontaktieren eines weiteren Kontaktbereichs der (ersten) Oberfläche der Kavität 211 mit einer weiteren trichterartigen Vertiefung 229 aufweist.
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Fig. 11 zeigt eine Baugruppe nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung mit einem ersten Bauteil in Form einer Blisk 310 und einem zweiten Bauteil in Form eines Dämpfersegments 320. Eine (Innen)Wandung der Blisk, die einem Querschenkel 320.2 gegenüberliegt, welcher von einer Klammer 320.1 des Dämpfersegments 320 absteht, bildet eine erste Oberfläche bzw. einen ersten Kontaktbereich, der in einer Ausführung erhebungs- und vertiefungsfrei ist. Die Blisk ist in einer Ausführung eine Blisk einer Verdichterstufe.
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Fig. 12 zeigt das Dämpfersegment 320, das bzw. dessen Querschenkel 320.2 eine zweite Oberfläche 321 aufweist, die eine erste Kontaktkontur 322 zum Kontaktieren eines ersten Kontaktbereichs einer ersten Oberfläche der Blisk 310 mit einer konvexen Kante 323 aufweist.
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Fig. 13 zeigt das Dämpfersegment 320 einer ansonsten baugleichen Abwandlung der Ausführung der Fig. 11, bei dem die erste Kontaktkontur 322 zum Kontaktieren eines ersten Kontaktbereichs der ersten Oberfläche der Blisk 310 eine abgeschnittene Spitze 324 aufweist.
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Fig. 14 zeigt das Dämpfersegment 320 einer ansonsten baugleichen weiteren Abwandlung der Ausführung der Fig. 11, bei dem die erste Kontaktkontur 322 zum Kontaktieren eines ersten Kontaktbereichs der ersten Oberfläche der Blisk 310 eine sphärische Vertiefung 327 aufweist.
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In einer nicht dargestellten Abwandlung kann anstelle des Dämpfersegments auch ein an sich bekannter Dämpferring mit der jeweiligen ersten Kontaktkontur versehen sein.
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Fig. 15 zeigt ein zweites Bauteil einer Baugruppe nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Form eines Leitschaufel- bzw. Vaneclusters 420 (für) eine(r) Turbinen- oder Verdichterstufe in perspektivischer Ansicht. Ein erstes Bauteil in Form eines Gehäuses oder Dichtrings, in einer Ausführung eines inneren Dichtringes ("inner air seal", IAS) ist zur besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
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Auch dieses zweite Bauteil weist wieder eine zweite Oberfläche mit einer ersten Kontaktkontur zum Kontaktieren eines gegenüberliegenden ersten Kontaktbereichs einer ersten Oberfläche des ersten Bauteils auf, wobei diese erste Kontaktkontur eine Vertiefung 427 bzw. 428 aufweist. Zudem ist eine weitere, von der ersten Kontaktkontur mit der Vertiefung 428 beabstandete, Kontaktkontur zum Kontaktieren eines weiteren Kontaktbereichs der ersten Oberfläche des ersten Bauteils vorgesehen, welche eine Vertiefung 429 aufweist. Die Vertiefung 427 ist im äußeren Deckband des Vaneclusters angeordnet, die Vertiefungen 428, 429 am Fuß bzw. der Schnittstelle zum IAS.
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Vorstehend wurden mit Bezug auf Laufschaufeldeckbänder (vgl. Fig. 1-5), in einer Ausführung von Turbinenschaufeln, in einer Weiterbildung Niederdruckturbinenlaufschaufeln, Plattform(stoßkörper)dämpfer (vgl. Fig. 6-10), in einer Ausführung von Turbinenschaufeln, in einer Weiterbildung Niederdruckturbinenlaufschaufeln, und/oder radial inneren Plattformen, Blisken (vgl. Fig. 11-14), in einer Ausführung für Verdichter(stufen), mit Dämpfersegmenten bzw. -ringen, und Vanecluster in Kombination mit einem Gehäuse oder Dichtungsring als erstem Bauteil (vgl. Fig. 15), besonders vorteilhafte Ausführungen bzw. Anwendungen der vorliegenden Erfindung gezeigt, ohne dass diese hierauf beschränkt ist.
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In der vorliegenden Offenbarung impliziert "weist ein X auf" allgemein keine abschließende Aufzählung, sondern ist eine Kurzform von "weist wenigstens ein X auf" und umfasst auch "weist zwei oder mehr X auf" sowie "weist außer X auch Y auf". Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen 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 mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere 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
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- 110
- Laufschaufel (erstes Bauteil)
- 111
- erste Oberfläche
- 112
- erster Kontaktbereich
- 113
- Kante
- 114
- abgerundete Spitze
- 115
- weiterer Kontaktbereich
- 116
- Kante
- 120
- Laufschaufel (zweites Bauteil)
- 121
- zweite Oberfläche
- 122
- erste Kontaktkontur
- 123
- Kante
- 124
- abgerundete Spitze
- 125
- weitere Kontaktkontur
- 126
- Kante
- 210
- Laufschaufel (erstes Bauteil)
- 211
- Kavität
- 212
- Plattform
- 220
- Stoßkörper (zweites Bauteil)
- 221
- zweite Oberfläche
- 222
- erste Kontaktkontur
- 223
- Kante
- 227
- Vertiefung
- 228
- weitere Kontaktkontur
- 229
- Vertiefung
- 310
- Blisk (erstes Bauteil)
- 320
- Dämpfersegment (zweites Bauteil)
- 320.1
- Klammer
- 320.2
- Querschenkel
- 321
- zweite Oberfläche
- 322
- erste Kontaktkontur
- 323
- Kante
- 324
- abgeschnittene Spitze
- 327
- Vertiefung
- 420
- Leitschaufel/Vanecluster
- 427, 428, 429
- Vertiefung