CH227658A - Im Rotor von Turbomaschinen eingebaute drehbare Laufschaufel. - Google Patents

Description

  Im Rotor von Turbomaschinen eingebaute drehbare Laufschaufel.    Bei drehbaren Laufschaufeln rotierender  Turbomaschinen müssen die     Verstellmecha-          nismen    neben den hydraulischen Kraft  momenten und den     mechanischen        Reibungs-          kraftmomenten    auch noch Momente der  Fliehkräfte aufnehmen. An einem einfachen  Beispiel soll im folgenden erklärt werden,  wie ein solches     Fliehkraftmoment    zustande  kommt.  



  In     Fig.    1 der     Zeichnung    ist ein     drei-          axiges    Koordinatensystem aufgezeichnet, das  mit der Winkelgeschwindigkeit     co    um seine       y-Axe    rotiert. Auf der     z-Axe    ist eine dreh  bare Hantel befestigt, die also die allgemeine       Rotationsbewegung    um die     y-Axe    mitmachen  muss. Zeichnet man die Fliehkräfte F der bei  den     Hantelmassen        ein,    so sieht man, dass  diese irgendwo durch die     y-Axe    gehen müs  sen.

   Im allgemeinen liegen diese Kräfte  windschief zur     z-Drehaxe    der Hantel, so dass  sie auf diese ein Drehmoment ausüben, und  zwar so, dass sich die Hantel mit ihrer       Längsaxe    in Richtung der Umfangsgeschwin  digkeit, d. h. parallel zur     x-Axe,    stellen will.    Auch eine drehbare Laufschaufel will  durch ihre Fliehkräfte um ihre     Drehaxe    in  die Umfangsrichtung gedreht werden. Dabei  wirkt das resultierende Drehmoment notge  drungen auf die Vorrichtung, die das Drehen  der Schaufel besorgen muss (zumindest wäh  rend des     Drehens    selbst, falls nämlich die  Schaufel in gewissen Lagen     verklinkt    wird).

    Im allgemeinen sind diese     Fliehkraftmomente     klein, bei grossen Schaufeln jedoch, oder bei  hohen Drehzahlen, werden sie unzulässig  gross.  



       Erfindungsgemäss    ist     nun    auf der     Schau-          feldrehaxe    ein mit seiner Längsachse unge  fähr senkrecht zum Schaufelblatt angeordne  ter     Ausgleichkörper    angebracht, der die Auf  gabe hat, der     erwähnten    Drehwirkung der  Fliehkräfte in einer Weise entgegenzuwir  ken, dass sie in allen Lagen der Schaufel  wenigstens angenähert ausgeglichen wird.

    Vorteilhaft ist dabei, wenn dieser Ausgleich  körper innerhalb des     innern    Schaufeldurch  messers möglichst im     Rotorinnern    unterge  bracht ist, damit er erstens in der     Strömung         keine     unerwünschten    Zusatzwiderstände bil  det und damit zweitens keine zu grossen Zu  satzbelastungen der     Schaufeldrehlager    ent  stehen.  



       Ausgleichkörper    und Schaufelkörper Zu  sammen werden     "Drehkörper"    genannt.  



  An Hand der     Fig.    2 der Zeichnung, die  eine beispielsweise Ausführungsform der Er  findung in perspektivischer Ansicht zeigt,  sei diese näher erläutert.  



  Der     Ausgleichkörper    kann in einem auf  der     Schaufeldrehaxe    1 montierten, zum Bei  spiel     hantelartigen    Körper 2 bestehen, des  sen     Längsaxe    ungefähr senkrecht zum Schau  felblatt 3 steht. Er könnte aber zum Beispiel  auch nur     in    der einen Hälfte einer solchen  Hantel bestehen; das genügt in allen Fällen,  wo die     Schaufeldrehaxe    radial zur     Rotations-          axe    steht.

   Der     Ausgleichkörper    ist ein auf der       Schaufeldrehaxe    fester Körper, der zwei auf  einander senkrechte, durch die     Drehaxe     gehende     Bezugsebenen    (A) und (B) besitzt,  für die die     planaren        Trägheitsmomente    zweck  mässig sehr verschieden sind. Unter den       planaren        Trägheitsmomenten    eines Körpers,  bezogen auf eine Ebene, versteht man be  kanntlich die     Summation    aller mit dem Qua  drat ihrer Abstände von dieser Ebene multi  plizierten Massenteile.

   Das bedeutet, dass ein  Grossteil der Massen grosse Abstände von der  einen Ebene (A), aber kleine von der andern  <I>(B)</I> hat. In dieser andern Ebene<I>(B)</I> liegt  dann die oben erwähnte     "Läne#saxe"    des Kör  pers.  



  Der     Ausgleichkörper    liegt zweckmässig  im     Innern    der     Rotortrommel,    und zwar     mög-          liehst    nahe an der     Rotationsaxe,    da dadurch  die gewünschte     Drehmomentswirkung    gleich  wohl entsteht, aber die Fliehkräfte an sich  kleiner werden und das Schublager des  Schaufelkörpers nicht unnötig belasten. Der       Ausgleichkörper    kann auch so     ausgebildet     werden, dass an ihm die Vorrichtung für das  Drehen der Schaufel angreift.

   Der gesamte  Drehkörper kann nun in mehreren Lagern ge  führt werden, es genügt aber unter Umstän  den auch ein einziges Lager, da- die Flieh  kraft der Schaufel zentrierend wirkt.    Wenn es möglich ist, wird man die       Schaufelaxe    immer ungefähr radial stellen.  In diesem Falle gelingt der Massenausgleich  immer ohne weiteres, auch wenn zum Bei  spiel der Schwerpunkt des Schaufelkörpers  nicht in seiner     Drehaxe    liegt. Steht die     Dreh-          axe    aber im Winkel oder gar windschief zur       Rotoraie,    so müssen auch gewisse Bedingun  gen an die Form des Schaufelkörpers selbst  gestellt werden.

   Am besten werden dann so  wohl Schaufel- als     Ausgleichkörper    so ge  formt, dass jeder für sich seinen Schwerpunkt  etwa auf der     Dreha.xe    hat und diese bei bei  den ungefähr einer     Hauptträgheitsaxe        ent-          spizcht.     



  Für solche Drehkörper - deren     Drehaxe     also entweder ungefähr radial steht oder im  allgemeinen Fall sowohl für den     Schaufel-          als    für den     Ausgleichkörper    im grossen Gan  zen eine     Hauptträgheitsaxe    durch den Schwer  punkt ist - kann der Massenausgleich auf  einer     Balanciervorrichtung        kontrolliert    und       korrigiert    werden, wie sie im Prinzip in     Fig.    3  zu sehen ist. Ein Drehgestell 4 rotiert um  die beiden     Ha.lbaxen    5.

   In diesem Drehgestell  ist der zu balancierende Drehkörper 3 so ge  lagert, dass seine     Axe    1 senkrecht auf den       Halbaxen    5 steht und ihre Verlängerung  schneidet. Der Schwerpunkt des Drehkörpers  soll dabei nicht zu weit von diesem Schnitt  punkt entfernt sein, da sonst nur unnötig  grosse Zentrifugalkräfte     entstehen.    Auf das  Balancieren selbst hat. die Distanz des Schwer  punktes von der     Rotationsaxe    allerdings kei  nen Einfluss, weswegen ja: ein Balancieren in  der angegebenen Art überhaupt möglich ist.  



  Das Balancieren kann nun in der Weise  geschehen, dass der Drehkörper im Stillstand  so gestellt wird, dass das Schaufelblatt im  ,Winkel - zum Beispiel 45  - zur Rota  tionsa.xe steht. Dann wird das Drehgestell in  Rotation versetzt. Sind die     Ausgleichmassen     noch zu klein, so stellt sich das Schaufel  blatt senkrecht zur     Rotationsaxe,    sind sie zu  gross, parallel dazu. Die     Vorrichtung    kann  auch so gebaut sein, dass der Drehkörper in  der Ausgangslage federnd festgehalten wird.  Wird das Drehgestell jetzt in Rotation ver-      setzt, so kann durch Messung des Verdreh  winkels das     resultierende    Moment der Flieh  kräfte unmittelbar gemessen und daraus die  Korrekturmasse berechnet werden.  



  Ist der Massenausgleich für eine Schau  felblattlage von     ca.    45  gelungen, balanciert  man nun noch für     Schaufellagen    von ca. 0  oder 90 . Das dient zur Kontrolle und zur  Korrektur des Winkels zwischen der Längs  axe des     Ausgleichkörpers    und dem Schau  felblatt. Ist dieser     Winkel    nicht korrekt, will  sich der Drehkörper nun beim Balancieren in  eine solche Lage stellen, dass das Schaufel  blatt wieder ca. unter 45  zur Rotationsase  zu stehen käme.

   Nennen wir diese Lage die       Balancierendlage,    so muss der Winkel zwi  schen dem     Ausgleichkörper    und dem Schau  felkörper so     verändert    werden, dass - in eben  dieser Endlage betrachtet - der spitze Win  kel zwischen der     Ausgleichkörper-Längsase     und der     Rotationsase    verkleinert wird.  



  Es können auch mehrere     Ausgleichkörper     vorgesehen werden, die unabhängig vonein  ander auf der     Schaufeldrehaxe    befestigt     sein     können.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Im Rotor von Turbomaschinen einge baute drehbare Laufschaufel, dadurch ge kennzeichnet, dass zwecks Ausgleichs der Drehwirkung der Fliehkräfte ein mit seiner Längsase ungefähr senkrecht zum Schaufel blatt stehender Ausgleichkörper auf der Schaufeldrehase befestigt ist. UNTERANSPRÜCHE: 1. Im Rotor von Turbomaschinen einge baute drehbare Laufschaufel nach . Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichkörper innerhalb des innern Schau feldurchmessers auf der Schaufeldrehaxe be festigt ist. 2.

   Im Rotor von Turbomaschinen einge baute drehbare Laufschaufel nach Patent anspruch und Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass der Ausgleichkörper im Innern des Rotors angeordnet ist. 3. Im Rotor von Turbomaschinen einge baute drehbare Laufschaufel nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichkörper zwei Massen besitzt, die symmetrisch zur Schaufeldrehase angeordnet sind. 4.

   Im Rotor von Turbomaschinen einge baute drehbare Laufschaufel nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichkörper nur eine Masse besitzt, die exzentrisch zur Schaufeldrehase angeordnet ist. 5. Im Rotor von Turbomaschinen einge baute drehbare Laufschaufel nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung für das Verstellen der Schaufel am Ausgleichkörper selbst angreift. 6.

   Im Rotor von Turbomaschinen einge-' baute drehbare Laufschaufel nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehkörper nur ein einziges Lager besitzt.