涡轮机转子及用于制造该涡轮机转子的方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010191558.8 (22)申请日 2020.03.18 (30)优先权数据 102019106734.0 2019.03.18 DE (71)申请人 曼恩能源方案有限公司 地址 德国奥格斯堡 (72)发明人 A.博恩霍恩S.施彭格勒 S.魏哈德C.武尔姆C.莱滕迈尔 L.奥拉斯 (74)专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公 司 72001 代理人 佘鹏刘茜 (51)Int.Cl. F01D 5/16(2006.01) F01D 5/10(2006.01) B22F。

2、 3/105(2006.01) B22F 5/00(2006.01) B22F 5/04(2006.01) B33Y 80/00(2015.01) (54)发明名称 涡轮机转子及用于制造该涡轮机转子的方 法 (57)摘要 本发明涉及涡轮机转子及用于制造该涡轮 机转子的方法。 一种涡轮机转子 （10） ， 具有： 径向 内部的轴 （11） ； 轮毂体 （12） ， 其在径向外部跟随 所述轴 （11） ； 动叶片 （13） ， 其从所述轮毂体 （12） 发出， 至少延伸到径向外部， 并且在适当的情况 下沿所述轴 （11） 的方向延伸到径向内部； 以及减 振器 （14） ， 其一体地形成在所述轮毂体。

3、 （12） 和/ 或所述动叶片 （13） 上， 以便抑制所述涡轮机转子 （10） 的操作引起的振动。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 111706401 A 2020.09.25 CN 111706401 A 1.一种涡轮机转子 （10） ， 具有： 径向内部的轴 （11） ， 轮毂体 （12） ， 其在径向外部邻接所述轴 （11） ， 动叶片 （13） ， 其从所述轮毂体 （12） 发出， 至少延伸到径向外部， 并且在适当的情况下沿 所述轴 （11） 的方向延伸到径向内部， 减振器 （14） ， 其一体地形成在所述轮毂体 （12） 和/或所述动叶片 （13） 上， 以便抑制所述 。

4、涡轮机转子 （10） 的操作引起的振动。 2.根据权利要求1所述的涡轮机转子， 其特征在于， 作为减振器 （14） 的摩擦减振器 （15） 在各相邻的动叶片 （13） 之间一体地形成在所述轮毂体 （12） 上， 所述摩擦减振器 （15） 包括沿 径向方向和周向方向延伸的摩擦表面 （16、 17） 。 3.根据权利要求2所述的涡轮机转子， 其特征在于， 沿周向方向观察， 所述摩擦减振器 （15） 在相邻的动叶片 （13） 之间偏离中心定位。 4.根据权利要求1至3中任一项所述的涡轮机转子， 其特征在于， 变形减振器 （18） 作为 减振器 （14） 相应地在所述轮毂体 （12） 的径向外部在所述。

5、动叶片 （13） 上一体地形成在外部 动叶片部段 （13a） 上， 所述变形减振器 （18） 各自在相邻的动叶片 （13） 之间延伸， 所述变形减 振器 （18） 具有弯曲的轮廓。 5.根据权利要求4所述的涡轮机转子， 其特征在于， 沿径向方向观察， 形成多个变形减 振器 （18） ， 所述变形减振器 （18） 的径向位置和/或轮廓与待抑制的振动的振动模式相匹配。 6.根据权利要求1至5中任一项所述的涡轮机转子， 其特征在于， 摩擦减振器 （15） 作为 减振器 （14） 在所述轮毂体 （12） 的径向内部和所述轴 （11） 的径向外部在所述动叶片 （13） 上 一体地形成在内部动叶片部段 （。

6、13b） 上。 7.根据权利要求1至6中任一项所述的涡轮机转子， 其特征在于， 变形减振器 （18） 作为 减振器 （14） 在所述轮毂体 （12） 的径向内部和所述轴 （11） 的径向外部在所述动叶片 （13） 上 一体地形成在内部动叶片部段 （13b） 上。 8.根据权利要求1至7中任一项所述的涡轮机转子， 其特征在于， 所述动叶片 （13） 具有 不同强度的部段 （19、 20） 。 9.根据权利要求1至8中任一项所述的涡轮机转子， 其特征在于， 所述涡轮机转子整体 地形成或形成为单体。 10.一种用于制造根据权利要求1至9中任一项所述的涡轮机转子的方法， 其特征在于， 所述涡轮机转子借。

7、助于增材制造方法、 特别是通过3D打印来制造。 11.根据权利要求10所述的方法， 其特征在于， 由于在所述增材制造方法期间， 至少一 个金属粉末层至少在某些部段中不暴露并且不熔合， 而形成摩擦减振器 （15） 。 12.根据权利要求10所述的方法， 其特征在于， 由于在所述增材制造方法期间， 至少一 个金属粉末层在某些部分中不暴露并且不熔合以便形成填充金属粉末的中空空间， 而形成 不同强度的部段 （19、 20） 。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111706401 A 2 涡轮机转子及用于制造该涡轮机转子的方法 技术领域 0001 本发明涉及一种涡轮机转子。 此外， 本发明还涉及一种用。

8、于制造这样的涡轮机转 子的方法。 背景技术 0002 例如涡轮 （turbine） 或压缩机之类的涡轮机 （turbo machine） 包括定子侧组件和 转子侧组件。 涡轮机的转子侧组件包括所谓的涡轮机转子， 该涡轮机转子包括轴、 轮毂体以 及从该轮毂体发出的至少动叶片， 这些动叶片延伸到径向外部。 0003 在操作期间， 涡轮机转子的动叶片暴露于主要荷载。 因此， 在操作期间， 涡轮机转 子的叶片可能会暴露于振动， 这可能导致动叶片的故障。 由于这个原因， 从实践中已知在涡 轮机转子上安装减振元件。 0004 相应地， DE 10 2009 010 502 A1示出了一种涡轮机转子， 在该。

9、涡轮机转子的情况 下， 减振拉筋 （damping wire） 在相邻的动叶片之间延伸。 该减振拉筋用作减振器。 0005 从US 2017/0191366 A1中已知另一种涡轮机转子， 在该涡轮机转子的情况下， 在 相邻的动叶片之间采用槽减振器销 （slit damper pin） 作为减振器。 0006 在从现有技术中已知的涡轮机转子的情况下， 减振器各自形成为分开的组件， 这 些分开的组件必须分开制造并且随后安装在涡轮机转子上。 这是一个缺点。 需要以更容易 的方式来提供涡轮机转子上的减振。 发明内容 0007 由此出发， 本发明是基于以下目的， 即： 创建一种新型的涡轮机转子以及一种用。

10、于 制造该涡轮机转子的方法。 0008 该目的通过根据权利要求1的涡轮机转子来解决。 0009 根据本发明的涡轮机转子包括： 至少一个径向内部的轴； 在径向外部邻接该轴的 轮毂体； 动叶片， 其从该轮毂体发出， 至少延伸到外部， 并且优选地沿该轴的方向延伸到径 向内部； 以及减振器， 其一体地形成在该轮毂体上和/或形成在该动叶片上， 以便抑制该涡 轮机转子的由操作引起的振动。 0010 对于本发明， 提出了将减振器一体地形成在该涡轮机转子的轮毂体和/或动叶片 上， 以便抑制该涡轮机转子的振动。 因此， 减振器不再是必须分开制造并且随后安装或组装 的分开的组件， 而是一体的减振器， 该一体的减振。

11、器无需分开制造并随后安装， 而是相反在 涡轮机转子的制造期间形成为一体的部分。 0011 根据本发明的有利的另一改进方案， 摩擦减振器在分别相邻的动叶片之间一体地 形成在轮毂体上， 该摩擦减振器具有沿径向方向和周向方向延伸的摩擦表面。 替代地或附 加地， 变形减振器在轮毂体的径向外部在动叶片上一体地形成到外部动叶片部段， 从而相 应地在相邻的动叶片之间延伸， 该变形减振器具有弯曲的轮廓。 替代地或附加地， 摩擦减振 器和/或变形减振器在轮毂体的径向内部和所述轴的径向外部在动叶片上一体地形成在内 说明书 1/4 页 3 CN 111706401 A 3 部动叶片部段上。 替代地或附加地， 所述动。

12、叶片具有不同强度的部段。 这样的减振器特别适 合于一体式设计。 0012 根据本发明的有利的另一改进方案， 涡轮机转子特别是借助于增材制造方法、 特 别是通过3D打印来整体地形成或形成为单体。 整个涡轮机转子整体地形成， 并且因此， 形成 为单体或单件。 该涡轮机转子可容易地通过增材制造方法来构造， 即包括所述减振器， 所述 减振器一体地形成在轮毂体和/或动叶片上。 0013 权利要求10中限定了用于制造根据本发明的涡轮机转子的方法。 0014 本发明的优选的其他改进方案由从属权利要求和后续的描述获得。 本发明的示例 性实施例借助于附图来更详细地解释而不限于此。 附图说明 0015 附图示出了。

13、： 图1示出了第一涡轮机转子的高度示意性的摘取图 （extract） ； 图2示出了图1的细节II； 图3示出了第二涡轮机转子的高度示意性的摘取图； 图4示出了第三涡轮机转子的高度示意性的摘取图； 图5示出了另一涡轮机转子的高度示意性的摘取图。 具体实施方式 0016 图1示出了涡轮机转子10的在径向内部的轴11、 轮毂体12以及动叶片13的区域中 的高度示意性的摘取图。 轴11用于安装涡轮机转子10。 轮毂体12在径向外部跟随轴11， 并且 至少在某些部段中在外侧上围绕该轴11。 动叶片13用于介质的流传导， 并且为此目的包括 流动前缘、 流动后缘以及在该流动前缘和该流动后缘之间延伸的流动引。

14、导表面， 该流动引 导表面特别是形成吸力侧和压力侧。 动叶片13延伸为具有用于流传导的外部动叶片部段 13a和不用于流传导的内部动叶片部段13b， 该外部动叶片部段13a从轮毂体12发出到径向 外部， 该内部动叶片部段13b从轮毂体12沿轴11的方向发出到径向内部。 0017 在涡轮机转子10上， 即图1中在轮毂体12上， 减振器14一体地形成， 以便补偿涡轮 机转子10的操作引起的振动， 特别是补偿动叶片13的操作引起的振动。 0018 如从图1的细节II （参见图2） 可以看到的， 为此目的， 提供减振器14的摩擦减振器 15在每两个相邻的动叶片13之间一体地形成在轮毂体12上。 在该摩擦。

15、减振器15的区域中， 轮毂12中断， 并且因此， 未以牢固结合或材料结合的方式连续地形成， 使得形成摩擦表面 16、 17， 该摩擦表面16、 17在操作期间沿彼此摩擦以用于减振。 这些摩擦表面16、 17一方面沿 径向方向延伸， 并且另一方面沿周向方向延伸。 此处， 轮毂12的未以牢固结合或材料结合的 方式连接并且因此彼此松散邻接的部分在这里重叠。 0019 如根据图1的细节II （参见图2） 很明显的， 沿周向方向观察， 相应的摩擦减振器15 优选地在相应的相邻动叶片13之间偏离中心定位， 其中， 分配比 （division ratio） 可根据 待抑制的振动来选择。 0020 图3示出了。

16、根据本发明的涡轮机转子10的在轮毂12和动叶片13的从轮毂12延伸到 外部的动叶片部段13a的区域中的另一高度示意性的摘取图。 在图3中所示的示例性实施例 说明书 2/4 页 4 CN 111706401 A 4 中， 变形减振器18一体地形成在动叶片13上， 即形成在外部动叶片部段13a上， 该变形减振 器18相应地在相邻的动叶片13之间延伸， 该变形减振器18提供相应的减振器14。 这些变形 减振器18在两侧上以牢固结合或材料结合的方式作用在动叶片13上， 所述变形减振器18在 所述动叶片13之间延伸， 其中， 沿周向方向观察， 所述变形减振器18具有弯曲或波纹状的轮 廓。 0021 在图。

17、3中， 沿径向方向观察， 多个变形减振器18形成在动叶片13之间， 即一体地形 成在该动叶片13上， 其中， 该变形减振器18的径向位置和/或该变形减振器18的轮廓与待抑 制的相应振动的振动模式相匹配。 在动叶片13振动的情况下， 变形减振器18经受变形， 从而 抑制该振动。 0022 图4示出了根据本发明的另一涡轮机转子10的同样在轴11、 轮毂12和动叶片13的 区域中的摘取图， 其中， 在图4的示例性实施例中， 减振器14同样一体地形成在涡轮机转子 10上， 即形成在动叶片13的不用于流传导的内部动叶片部段13b上。 这里， 图4中所示的减振 器14被设计为变形减振器18。 该减振器14。

18、也可被设计为摩擦减振器。 0023 这里再一次指出， 动叶片13的在轴11和轮毂12之间延伸的内部动叶片部段13b不 用于流传导。 仅动叶片13的沿径向方向远离轮毂体12向外延伸的外部动叶片部段13a用于 这样的流传导。 0024 由于这个原因， 在轮毂体12和轴11之间延伸的内部动叶片部段13b也可被称为加 强支架， 该加强支架用于涡轮机转子10的在轴11和轮毂体12之间的结构加强。 这样的加强 支架也可相对于动叶片13的流传导的动叶片部段13a在周向方向上偏置。 0025 图5示出了根据本发明的另一涡轮机转子10的在动叶片13的区域中的摘取图。 为 了减振， 动叶片13包括不同强度的部段1。

19、9、 20作为减振器14。 这可以是部段20或中空空间， 该中空空间填充有不同于动叶片13的部段19的材料结构， 该部段19围绕该中空空间。 也可 有利地借助于此来抑制涡轮机转子10的动叶片13上的振动。 0026 如已经解释的， 涡轮机转子10优选地是整体式或者单体或单件式结构。 优选地， 其 借助于增材制造方法、 特别是通过3D打印来制造。 0027 关于金属部件的3D打印的细节是本文所针对的领域中的技术人员所熟悉的， 所述 金属部件分层构造， 这是由于多个金属粉末层在彼此的顶部上熔合。 为了熔合金属粉末， 该 金属粉末特别是被暴露于激光束。 0028 如果要在3D打印期间形成上述的摩擦减。

20、振器， 则至少一个金属粉末层至少在某些 部段中不暴露并且因此不熔合， 以防止形成牢固结合或材料结合的连接。 类似地， 部段或中 空空间20可形成在动叶片13的填充有金属粉末的区域中， 并且随后， 与围绕填充粉末的中 空空间20的那些部段19相比， 该部段或中空空间20具有另一或不同的强度。 因此， 减振器14 能够以这种方式在3D打印期间有利且容易地形成。 0029 根据本发明的涡轮机转子10可以是涡轮或压缩机的转子。 该涡轮或压缩机可以是 涡轮机的组件。 本发明还可用于其他涡轮机转子， 例如用于压缩机、 汽轮机和航空发动机。 0030 附图标记列表 10 涡轮机转子 11 轴 12 轮毂体 说明书 3/4 页 5 CN 111706401 A 5 13 动叶片 13a 外部动叶片部段 13b 内部动叶片部段 14 减振器 15 摩擦减振器 16 摩擦表面 17 摩擦表面 18 变形减振器 19 部段 20 部段。 说明书 4/4 页 6 CN 111706401 A 6 图 1 图 2 说明书附图 1/3 页 7 CN 111706401 A 7 图 3 图 4 说明书附图 2/3 页 8 CN 111706401 A 8 图 5 说明书附图 3/3 页 9 CN 111706401 A 9 。