CH124821A - Schaufelung für Gas- und Dampfturbinen. - Google Patents

Schaufelung für Gas- und Dampfturbinen.

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CH124821A
CH124821A CH124821DA CH124821A CH 124821 A CH124821 A CH 124821A CH 124821D A CH124821D A CH 124821DA CH 124821 A CH124821 A CH 124821A
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CH
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blading
steam turbines
gas
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Alfred Buechi
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Alfred Buechi
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    • 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
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/3023Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of radial insertion type, e.g. in individual recesses
    • F01D5/303Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of radial insertion type, e.g. in individual recesses in a circumferential slot
    • F01D5/3038Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of radial insertion type, e.g. in individual recesses in a circumferential slot the slot having inwardly directed abutment faces on both sides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/30Retaining components in desired mutual position
    • F05D2260/38Retaining components in desired mutual position by a spring, i.e. spring loaded or biased towards a certain position

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description


      Sehaufelung    für Gas- und Dampfturbinen.    Die vorliegende Erfindung bezieht sich  auf     Schaufelungen    für Gas- und Dampftur  binen für Treibmittel von hoher     Temperatur.     Sie besteht darin, dass mindestens ein Teil der,  der     Schaufelbefestigung    dienenden Teile  derart elastisch ausgebildet ist, dass trotz       Ausdehnung    durch die Erwärmung keine  über die     Elastizitätsgrenze        hinausgehende     Beanspruchung mit bleibender Deformation  des Materials stattfindet.

   Dabei ist die Aus  bildung so getroffen, dass die Schaufeln auch  bei starker Abkühlung des     Treibmittels    in  ihrer Fassung genügend festgehalten werden.  



  Zwischen den Lauf- und     Leiträderkörpern     und den in dieselben eingesetzten     Schaufeln     besteht ein gewisser     Temperaturunterschied,     und zwar sind die von den Gasen     bezw.     Dämpfen     beaufschlagten    Schaufeln immer  heisser als diese Räder selbst, die teils mit der       Turbinenwelle        bezw.    dem Turbinengehäuse  in Verbindung stehen. Dies hat     nun    bei Tur  binen mit mittlerer     Treibmitteltemperatur     keine schädlichen Einflüsse.

   Wird aber die       Treibmitteltemperatur    hoch gewählt, wie bei  Gas- und     Hochdruckdampfturbinen,    so erge  ben sich gern bleibende Deformation, so dass    dann bei kalter Turbine die Schaufeln sich  lockern. Mit der     vorliegenden        Erfindung     wird nun dieser Übelstand     beseitigt.    Es wird  dadurch ermöglicht, dass trotz der dauernden       Berührung    der Teile keine     unzulässigen     Druckbeanspruchungen und Deformationen  entstehen, und zwar unabhängig von der auf  die     Sehaufelung        einwirkenden    Treibmittel  temperatur.  



  Die Elastizität der Schaufelbefestigung  kann durch Einbau von elastischen Teilen,  durch Anordnung von Schlitzen in solchen  Teilen     etc.    erreicht werden. Dabei' können  diese Teile in     Richtung    der Turbinenachse  oder quer dazu     zusammendrückbar    sein.       Wenn.    sie in Richtung der     Turbinenachse    zu  sammendrückbar sind, so wird vermieden,  dass die     Schaufeln    in     dieser    Richtung sich be  wegen lassen.

   Ist hingegen die     Schaufelung     quer zur Turbinenachse     zusammendrückbar,     also zum Beispiel in Richtung des Radum  fanges, so ermöglicht dies eine grosse Aus  dehnung der     Schauf        elungsteile        in        tangentialer          Richtung.    Dort findet nämlich, wegen der er  heblichen Länge der sich     aneinander    reihen  den Schaufeln und     Zwischenstücke    die grösste.

        Ausdehnung durch die Wärme statt und ist  die Gefahr dann vorhanden, dass diese Teile,  weil sie in     tangentialer    Richtung keinen ge  nügenden Platz mehr finden, in der Breite  und in radialer Richtung sich vergrössern, an  den     Nutenwä,nden    des Rades anstossen und  dann bleibend deformiert werden. In kaltem  Zustand oder bei kleiner Belastung entstehen  dann Spielräume, und es tritt Lockerung der       Schaufelung    ein.  



  Es können die Schaufelfüsse oder die Bei  lagen oder beide zusammen federnd     bezw.     nachgiebig ausgebildet sein. Es können aber  auch besondere elastische Beilagen eingebaut  werden. Dabei können die Abmessungen die  ser elastischen Teile so gewählt sein, dass  auch in kaltem Zustand der Turbine, die der  Schaufelbefestigung dienenden Teile fest auf  einander gepresst sind und die     Schaufelung     dadurch gehalten wird. Die Schaufeln wer  den     zweckmässigerweise    so weit voneinander  gestellt, dass dadurch die Ausbildung der fe  dernden Teile von Schaufeln und Beilagen  und der besondere Einbau solcher erleichtert  wird.  



  In der beiliegenden Zeichnung,     Fig.    1 bis  9, sind einige beispielsweise Ausführungsfor  men des Erfindungsgegenstandes dargestellt.  



       Fig.    1 stellt den Schnitt durch den Fuss  einer Laufschaufel dar.     a,    ist eine Laufschau  fel mit einem     T-förmigen    Fusse b. Dieselbe  ist in einer im     Laufradkörper        c    eingearbei  teten Nute gefasst. In dem Fuss der Schaufel  ist nun in radialer Richtung ein Schlitz d derart  angebracht, dass bei einer Ausdehnung des  Schaufelfusses in     achsialer    Richtung ein Zu  sammendrücken dieses Fusses möglich ist.  ohne dass auch bei höchster Temperatur ein  über die     Elastizitätsgrenze    hinausgehendes  Quetschen des Materials stattfindet. Es ist  dazu die Dicke des federnden Teils e und  die Länge des Schlitzes d entsprechend zu  wählen.

   An der Stelle f, wo die Federung  klein ist,     kann    ein Spielraum angebracht sein,  um dort kein übermässiges Zusammendrücken  zu erhalten.  



       Fig.    2 zeigt eine     Schaufelung    in radialer  Richtung von aussen gesehen. a sind wieder    die Schaufeln,     g    die zwischen den Schaufeln  befindlichen Beilagen. Die nähere Ausbil  dung dieser Schaufeln und Beilagen ersieht  man aus     Fi-.    3,     welche    dieselben in     achsialer     Richtung, teils in Ansicht, teils im Schnitt  zeigt. Die     oberste        Schaufel    und Beilage ist  in Ansicht dargestellt. Bei dieser Ausfüh  rungsform ist in der Beilage, nahe der zweit  obersten     Schaufel,    ein Schlitz d angebracht.

    Der dadurch entstehende dünne Lappen     h    ist  der elastische Teil, welcher ein Zusammen  drücken in     ta.agentialer    Richtung     gestattet.     Dieser Lappen kann gegen sein Ende ver  jüngt ausgebildet sein, zum Beispiel als     Bie-          gungskörper    gleicher Festigkeit. In diesem  Fall     v"ürde    er eine grosse     Durchbiegung    zu  lassen, was bei den     verhältnismä,ssig    kleinen  Längen solcher Teile erwünscht ist. Bei der  zweitobersten Schaufel ist ihr Fuss geschlitzt.

    Dadurch entstehen zwei elastische Glieder     la,     welche die doppelte     Durchbiegung    zulassen.  Da die Schaufel aber mehr als die Beilage  auf Fliehkraft     beansprucht    ist, muss bei der       Anbringung    solcher Schlitze darauf Bedacht  genommen werden, dass für diese Beanspru  chung noch genügend Festigkeit vorhanden  ist. Die     zweitoberste    Schaufel wird durch  eine Beilage     g    und ein geschlitztes Zwischen  stück     i.    mit zwei Lappen     h.    gegenüber der  dritten Schaufel im richtigen Abstand gehal  ten. Diese Schaufel hat einen vollen Fuss.

   Die  folgende Beilage ist wieder geschlitzt, nur ist  der Schlitz etwas anders ausgeführt als bei  der ersten     Schaufel.    Er ist gegen rechts durch  eine Bohrung begrenzt. Die unterhalb der  vierten Schaufel folgende Beilage ist wieder  voll. Daneben ist aber eine weitere     S-förmi""     gewundene Beilage eingebaut. Eine solche ge  stattet bei gleicher Höhe noch eine grössere       Durchbiegung    als nur zwei Lappen. Es könn  ten bei einer solchen Ausführungsform noch  mehr Windungen angebracht sein. Um durch  diese     S-förmigen    Beilagen keine allzu grossen  Spielräume, namentlich an der Schaufelwur  zel entstehen zu lassen, können Nasen 1 ange  bracht sein.

   Alle     Aisführungsformen    nach       Fig.    2 und 3 gestatten ein     tangentia,les    Zu  sammendrücken der Schaufelbefestigung.      Um an unnachgiebigen Orten kein starres       Aufeinanderliegen    der Teile zu erhalten, kön  nen ähnlich wie in     Fig.    1 gezeigt, dort ent  sprechende Spielräume     f    vorgesehen sein. Im  Falle der Verwendung von auf     ihrer    ganzen  Breite federnden Beilagen sind solche Spiel  räume nicht notwendig, wie zum Beispiel bei  der Verwendung der     S-förmigen    Beilagen k.

    Damit durch die Schlitze oder die federnden  Beilagen keine     Ventilations-    und Druckver  luste entstehen, werden dieselben zweckmässig  in den Teilen des Rades untergebracht,  welche in der Nute angeordnet sind, so dass  aussen, wo Bewegung und Gas- und Dampf  druck     bezw.    Geschwindigkeit herrscht nur  glatte,     undurchbrochene    Flächen vorhanden  sind.  



  In     Fig.    4 ist die Ausbildung einer Bei  läge ähnlich     wie    bei der Schaufel nach     Fig.     1 gezeigt. Es ist darin wieder ein Schlitz d  angebracht, der in     achsialer    Richtung ein Zu  sammendrücken gestattet. Gegen den äussern  Durchmesser des Rades ist     achsial    Spielraum  vorhanden, damit sich der dort befindliche,  unnachgiebige Teil der Beilage frei ausdeh  nen kann,  In     Fig.    5 ist der federnde Teil am Rad c  selbst angebracht, das heisst derselbe wurde  durch Eindrehen einer Rinne m quer zur Rad  achse erhalten. Hierdurch wird es der Bei  lage erlaubt, sich im äussern Teil des Rades  auszudehnen.

   Gegen den breiteren Teil der  Nute hin, müsste sie hingegen Spielraum er  halten.  



  Eine Ausführung, welche eine Verbrei  tung der Beilagen und Schaufeln auf der gan  zen Breite ihrer     achsialen    Führung gestattet,  ist in     Fig.    6 und 7 dargestellt. Es handelt  sich dabei um die Einlage von     S-förmigen     Teilen n, seitlich an der engsten Stelle der  Beilagen. Dieser Teil     n    kann als voller Ring  oder in Segmenten von beliebiger Länge aus  gebildet sein. Da die Schaufeln und die Bei  lagen oben und unten breiter sind, ist er ge  gen Herausfallen bei     zusammengesetzter          Schaufelung    ohne     weiters    gesichert.  



  Während in     Fig.    1 und 4 bis 7 eine Aus  führungsform gezeigt ist, wo ein     achsiales            Zusammendrücken    stattfindet und in den       Fig.    2 und 3 ein solches in     tangentialer    Rich  tung, zeigen die     Fig.    8 und 9 zwei Ausfüh  rungsbeispiele, bei welchen es verhindert  wird, dass die Ausdehnung in Richtung der  Schaufel unzulässige     Spannungen    ergibt. In       Fig.    8     wird    dies dadurch verhindert, dass im  untern Teil der Schaufel- und Beilagenfüsse  horizontale Schlitze d eingearbeitet sind.

   Die  Nute im Radkörper ist halbrund ausgenom  men, wie in     Fig.    8 bei o gezeigt ist. Bei einer       Ausdehnung    des Schaufelfusses in radialer  Richtung werden die elastischen Enden e  etwas nach aufwärts gebogen. Der mittlere,  in der Radmitte liegende Teil kann sich hin  gegen in die Nute o hinein frei ausdehnen.  Beim     Einpassen    der     Schaufeln    und Beilagen  kann man die elastischen Enden e schon       etwas    gegen das Rad andrücken lassen, so  dass die Schaufel in ihrer Längsrichtung auch  in kaltem Zustand festgehalten ist.

   Bei der       Erwärmung    dehnt sich dann der     Schaufel-          bezw.    Beilagenhals p auch aus, dies hat aber  keinen Nachteil zur Folge, da dadurch nur  an der Stelle q     etwas    mehr Spiel entsteht.  



  In     Fig.    9 ist eine den gleichen Zwecken  dienende Vorrichtung aufgezeichnet. Als  elastisches Glied ist hier ein     bombierter,    fe  dernder Ring r eingezeichnet. Derselbe wird  am besten als     aufgeschnittener    Ring durch  eine besondere Nute in den Radkörper einge  führt. Derselbe könnte aber auch nur so breit,  wie der Schaufel-     bezw.    Beilagenhals ist,  ausgeführt werden. Durch entsprechende  Ausnahmen in den Beilagen     etc.    könnte dann  derselbe gegen seitliche     Verrückung    gesichert  werden.  



  Bei ein und derselben     Schaufelung    kön  nen     nun    nur eine oder mehrere Vorrichtungen  zum elastischen Zusammendrücken der die       Schaufelbefestigung    bildenden Teile vorhan  den sein. So     könnte    zum Beispiel eine fe  dernde Beilage k entsprechend     Fig.    3 nach je  der oder jeder zweiten, dritten     etc.    Schaufel  für die     tangentiale        Zusammendrüekung    ange  bracht sein;

       gleichzeitig    könnte für die     ach-          siale    Nachgiebigkeit ein federnder Ring  nach     Fig.    6 und 7 Verwendung finden und      für die Ausdehnung in radialer Richtung  eine Ausführung nach     Fig.    9 mit federndem  Ring r vorhanden sein.  



  Die in den     Fig.    1 bis 9 dargestellten Aus  führungen können auch bei Leiträdern, sowie  radialen Turbinen Verwendung finden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Schaufelung für Gas- und Dampfturbi nen für Treibmittel von hoher Temperatur, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der, der Befestigung der Schaufeln die nenden Bestandteile derart elastisch ausge bildet ist, dass trotz Ausdehnung infolge Er wärmung keine über die Elastizitätsgrenze hinausgehende Beanspruchung mit dauernder Deformation auftritt und die Schaufeln aber fr e ichwohl bei allen Treibmitteltemperaturen in ihrer Fassung festgehalten bleiben.
    UNTERANSPRüCHE 1. Schaufelung für Gas- und Dampfturbinen nach Patentanspruch, dadurch gekenn- zeichnet, dass elastische Beilagen ange bracht sind.. 2. Schaufelung für Gas- und Dampfturbinen nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass in den der Sehaufelbefesti- gung dienenden Teilen Schlitze derart an gebracht sind, dass ein Zusammendrücken stattfinden kann. 3. Schaufelung für Gas- und Dampfturbinen nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass bereits im kalten Zustand ein Anliegen unter Druck durch die ela stisch aufeinanderliegenden Teile statt findet.
    4. Schaufelung für Cas- und Dampfturbinen nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass an einander gegenüberliegen den Stellen, welche unnachgiebig sind, Spielräume vorhanden sind, derart, dass nur an den elastisch aufeinanderliegenden Teilen Berührung stattfindet.
CH124821D 1926-11-06 1926-11-06 Schaufelung für Gas- und Dampfturbinen. CH124821A (de)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2786648A (en) * 1950-04-04 1957-03-26 United Aircraft Corp Blade locking device
US2916257A (en) * 1953-12-30 1959-12-08 Gen Electric Damping turbine buckets
US3055633A (en) * 1957-04-19 1962-09-25 Pouit Robert Hot gas turbines
US3252687A (en) * 1965-02-01 1966-05-24 Gen Motors Corp Rotor blade locking
US4142827A (en) * 1976-06-15 1979-03-06 Nuovo Pignone S.P.A. System for locking the blades in position on the stator case of an axial compressor

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