Beschaufelung an Rotoren von axial durchströmten Kreiselmaschinen, insbesondere von Dampf-, Gasturbinen und Verdichtern. Die Erfindung betrifft eine Besehaufelung an Rotoren von axial durchströmten Kreisel maschinen, insbesondere von Dampf-, Gastur binen und Verdichtern, bei denen mindestens zwei benachbarten Schaufeln eines Schaufel gitters je ein Versteifungsglied zugeordnet ist.
Bei längeren Schaufeln, bei denen ein am Aussenumfang des Schaufelgitters angebrach tes Deckband nicht mehr genügt, um durch Sehwing-Lingserscheinungen herv orgerufeneBe- triebsschäden am Schaufelgitter zu verhin dern, sind zur Versteifung des Gitters schon ein oder mehrere, auf die Länge des Schaufel blattes verteilte Bindedrähte verwendet wor den, die in Bohrungen, die für sie im Schau felblatt angebracht sind, eingeführt und meist eingelötet werden.
Es ist jedoch in An betracht der äusserst kleinen Berührungs fläche ausserordentlich schwierig, die Binde drähte zuverlässig mit dem Schaufelblatt zu verlöten, weshalb auch schon der Weg be schritten worden ist, die Bindedrähte lose in die Bohrungen im Blatt einzulegen und sich lediglich auf die Dämpfung durch die von der Fliehkraft hervorgerufene Reibung zwi schen Draht und Blatt zu verlassen. In Anbe tracht der Ungleichmässigkeit, die allen Rei bungsvorgängen anhaften, ist jedoch auch diese Lösung unbefriedigend, wobei noch hin zukommt, dass die Bohrungen im Schaufel blatt infolge Spannungshäufung stets eine Ge fahrenquelle darstellen.
Ein anderer Vor- schlag, die Schaufeln eines Gitters ein- oder mehrfach untereinander zu verbinden, um sie zu versteifen, besteht darin, dass bei der me chanischen Herstellung der Schaufeln auf ihrer Druck- und Saugseite Ansätze derart stehengelassen werden, dass die Schaufel kanäle durch sie überbrückt werden und eine Verschweissung der Ansätze an dieser Stelle möglich ist. Die so gebildeten Schaufelpakete werden zwar ausserordentlich starr, die Her stellung der Ansätze bereitet jedoch in jedem Falle beträchtliche Schwierigkeiten.
Zweck der Erfindung ist, eine Beschaufe- lung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der sich die Versteifungsglieder für das Schaufelgitter in einfacher Weise herstellen und zuverlässig verbinden lassen. Zu diesem Behufe sind gemäss der Erfindung sowohl auf der Druck- als auch auf der Saugseite der Schaufeln auskragende Versteifungsglieder be festigt, von denen die vorstehenden Teile im zusammengebauten Zustand des Schaufelgit ters stoffschlüssig verbunden sind.
Auf der beiliegenden Zeichnung sind ver schiedene beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. 1 die Abwicklung eines Teils eines Schnittes in der Umfangsrichtung durch ein Laufschaufelgitter einer Dampfturbine, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen ähnlichen Schnitt wie die Fig. 1 durch eine zweite Ausführungsform, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3,
und Fig. .5 einen ähnlichen Schnitt wie die Fig. 3 durch eine dritte Ausführungsform. In den Fig. 1 und 2 bezeichnet 1 Schau feln eines Laufschaufelgitters einer Dampf turbine. An jeder Schaufel 1 ist sowohl auf der Druck- als auch auf der Saugseite ein auskragendes Versteifungsglied 2 bzw. 3 be festigt; jedes dieser Glieder 2, 3 weist einen praktisch senkrecht zur Schaufel 1 vorstehen den Teil auf.
Das auf der Druckseite der Schaufeln 1 befestigte Versteifungsglied 2 liegt dem auf der Saugseite der benachbarten Schaufel 1 befestigten Versteifungsglied 3 praktisch gegenüber, indem die Versteifungs glieder 3 in der Längsrichtung der Schaufeln 1. nur um den Betrag der Profildicke s ihres vorstehenden Teils nach aussen versetzt, sind. Im zusammengebauten Zustand des Schaufel gitters überlappt daher der vorstehende Teil der Versteifungsglieder 3 den vorstehenden Teil des jeweils gegenüberliegenden Verstei fungsgliedes 2, wie das in Fig. 2 besonders deutlich gezeigt ist. Die Versteifungsglieder 2, 3 sind vorzugsweise aus Blech hergestellt, so dass sieh ihre zum Vorstehen bestimmten Teile leicht im gewünschten Masse umbiegen lassen.
Die Verbindung der umgebogenen, aufein- anderliegenden Teile der Versteifungsglieder 2, 3 erfolgt mittels Punktschweisselektroden E, durch die sich, -,vie in Fig. 1 angedeutet, Schweisspunkte P erzeugen lassen. Mittels einer solchen elektrischen -#Viderstandsschwei- ssung lässt sich eine zuverlässige Verbindung der einzelnen Schaufeln 1 über die Verstei fungsglieder 2 und 3 längs grossen Berüh rungsflächen zu einem Schaufelpaket her stellen.
Auch die Befestigung der Verstei fungsglieder 2, 3 an den Schaufeln 1 bereitet keinerlei Sehwierigkeiten, da diese Operation vor dem Einbau der Schaufeln 1 in die nicht gezeigte Tragscheibe vorgenommen werden kann und die Schaufeln dabei leicht in die jeweils günstigste Lage gebracht werden kön nen. Die Verbindung der aufeinanderliegenden vorstehenden Teile der Versteifungsglieder 2, 3 kann auch durch Löteng oder dureh Schmelzscliweissung und die Befestigung dieser Glieder 2, 3 an den Schaufeln 1 ausser durch Schweisseng ebenfalls dureh Löteng oder durch Nietverbindung erfolgen.
In den Fig. 3 und 4 ist eine weitere Aus führungsform. des Erfindungsgegenstandes gezeigt. Dabei zeigt Fig. 3 einen Lä ngsschiiitt durch einen von zwei Hohlschaufeln. 4 und 5 - von denen nur je eine Wand gezeichnet ist - begrenzten. Kanal.. Bei dieser Ausfüh rungsform weist das an der Schaufel 4 be festigte, auskragende Versteifungsglied einen obern Teil 41 und einen untern. Teil 42 und das an der Schaufel 5 befestigte Versteifungs glied einen obern Teil 51 und einen untern Teil 52 auf.
Die zwei Teile 41, 42 und die zwei Teile 51, 52 sind je spiegelgleich zu einer senkrecht zur Längsaehse der Schaufel 4 bzw. 5 gerichteten Achse angeordnet, wobei von jedem dieser Teile eine Partie von der zugeordneten Schaufel 4 bzw. 5 absteht. Die vorstehenden Partien der Teile 41, 51 berüh ren sich an den Stirnseiten bei der Stelle 7 und die vorstehenden Partien der Teile 42, 52 an den Stirnseiten bei der Stelle 8, liegen also nicht, wie bei der ersten Ausführungs form, übereinander. Die Verbindung zwischen den vorstehenden, sich an den Stellen 7 bzw. 8 stumpf berührenden Partien der Teile 41, 51 und 42, 52 wird durch ein Zwischenglied 9 hergestellt, das mit den Versteifungsgliedern 41, 42 und 51, 52 verschweisst oder verlötet ist.
Die Teile 4, 41, 42 und 9 begrenzen einen Hohlraum 10 und die Teile 5, 51, 52 und 9 einen Hohlraum 11. Wie in Fig. 4 gezeichnet ist, hängen die zwei Teile 41 und 42 des an der Schaufel 4 befestigten Versteifungsgliedes über die Anströmkante 43 unmittelbar zusam men, indem sie dort zu einem stromlinienför migen Profil umgebogen sind, was günstige Anströmverhältnisse ergibt. Dasselbe trifft für die Teile 51 und 52 des gegenüberliegen den Versteifungsgliedes zu.
Die Hohlräume 10 und 11. lassen sich bei Dampfturbinen im Nassdampfgebiet zweck- mässig zur Entwässerung der betreffenden Stufen herbeiziehen, falls in den Schaufeln und in den Versteifungsgliedern zu diesem Zwecke dienende Bohrungen 12 vorgesehen worden. In den Schaufelkanälen sich bildende und anschliessend unter der Fliehkraftwir- kung nach aussen geschleuderte Wassertropfen werden dann von den untern Teilen 42 und 5'2 der auskragenden Versteifungsglieder auf gefangen und durch die Bohrungen 12 über die Hohlräume 10 bzw. 11 im wesentlichen radial nach aussen abgeführt, wie das durch die Linienzüge W angedeutet ist.
In Fig. 5 ist schliesslich eine dritte Ausfüh rungsform des Erfindungsgegenstandes dar gestellt, bei der sich eine Entwässerung der im Nassdampfgebiet arbeitenden Stufen von Dampfturbinen in ähnlicher Weise wie bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform erreichen lässt. In dieser Fig. 5 bezeichnen <B>13</B> und 14 je eine Schaufelwand zweier im übrigen nicht gezeichneter, einen Schaufel kanal 15 begrenzender Hohlschaufeln. An der Schaufelwand 13 ist ein auskragendes Ver steifungsglied 16 und an der Schaufelwand 14 ein auskragendes Versteifungsglied 17 be festigt.
Die von den Schaufeln 13 und 14 vor stehenden Partien dieser Versteifungsglieder 16 bzw. 17 verlaufen, auf die Umdrehungs richtung oder auf die Längsachse der Schau feln bezogen, schräg, wobei das Glied 16 kon kav und das Glied 17 konvex ausgebildet ist und das freie Ende des letzteren über das freie Ende des Gliedes 16 zu liegen kommt. Diese Enden werden mittels Schweisspunkten zusammengehalten, von denen einer in Fig. 5 gezeichnet ist; er ist mit dem Bezugszeichen P1 belegt.
In dem Schaufelkanal 15 des Schaufel gitters sich bildende Wassertropfen werden von den vorstehenden Partien der Verstei fungsglieder 16, 17 in eine in der Wand 14 vorgesehene Öffnung 18, die unter der Ver bindungsstelle des Gliedes 17 mit der Schau felwand 14 liegt, übergeführt, wie das durch den Linienzug WI angedeutet ist, und so unter der Wirkung der Fliehkraft aus dem Kanal 1.5 herausbefördert. Der Verlauf der Schräge und der Krümmerradius der vorste- henden Partien der Versteifungsglieder 16 und 17 werden jeweils so gewählt, dass sich die gewünschte Dämpfung ergibt,
ferner un günstige Strömungsverhältnisse am Übergang zu den Schaufeln vermieden werden und eine wirksame Entwässerung gewährleistet ist.
Die Erfindung lässt sich auch bei Beschau- felungen für axial durchströmte Gasturbinen und Verdichter anwenden.
Blading on rotors of centrifugal machines with axial flow, especially steam, gas turbines and compressors. The invention relates to a blading of rotors of axially flowed through centrifugal machines, in particular steam, gas turbines and compressors, in which at least two adjacent blades of a blade grid is assigned a stiffening member.
In the case of longer blades, where a shroud attached to the outer circumference of the blade grid is no longer sufficient to prevent operational damage to the blade grid caused by Sehwing Lings, one or more are already distributed over the length of the blade to stiffen the grid Tie wires used wor the, which are inserted and usually soldered in holes that are made for them in the blade blade.
However, considering the extremely small contact surface, it is extremely difficult to reliably solder the binding wires to the blade, which is why the path has already been taken to loosely insert the binding wires into the holes in the blade and only focus on the damping to leave the friction between wire and sheet caused by centrifugal force. In view of the unevenness that adhere to all friction processes, this solution is also unsatisfactory, with the fact that the holes in the blade are always a source of danger due to the accumulation of stress.
Another suggestion of connecting the blades of a grid one or more times to one another in order to stiffen them is that, during the mechanical production of the blades, attachments are left on their pressure and suction side in such a way that the blade canals through they are bridged and the approaches can be welded at this point. The blade packs formed in this way are extremely rigid, but the manufacture of the approaches creates considerable difficulties in any case.
The purpose of the invention is to create blading of the type mentioned at the outset, in which the stiffening members for the blade grille can be produced in a simple manner and reliably connected. To this end, according to the invention, cantilevered stiffeners are fastened both on the pressure and on the suction side of the blades, of which the protruding parts are firmly connected in the assembled state of the Schaufelgit age.
In the accompanying drawings, various exemplary embodiments of the subject matter of the invention are illustrated, namely Fig. 1 shows the development of part of a section in the circumferential direction through a rotor blade grille of a steam turbine, Fig. 2 is a section along the line II-II of Fig. 1, 3 shows a section similar to FIG. 1 through a second embodiment, FIG. 4 shows a section along line IV-IV of FIG. 3,
and FIG. 5 shows a section similar to FIG. 3 through a third embodiment. In Figs. 1 and 2, 1 shows blades of a blade grating of a steam turbine. On each blade 1 a cantilevered stiffening member 2 and 3 be fastened on both the pressure and suction side; each of these members 2, 3 has a practically perpendicular to the blade 1 projecting the part.
The stiffening member 2 fastened on the pressure side of the blades 1 is practically opposite the stiffening member 3 fastened on the suction side of the adjacent blade 1, in that the stiffening members 3 are offset outwards in the longitudinal direction of the blades 1. only by the amount of the profile thickness s of their protruding part , are. In the assembled state of the blade grille, therefore, the protruding part of the stiffening members 3 overlaps the protruding part of the respective opposite stiffening member 2, as shown particularly clearly in FIG. The stiffening members 2, 3 are preferably made of sheet metal so that you can easily bend their parts intended to protrude to the desired extent.
The bent, superposed parts of the stiffening members 2, 3 are connected by means of spot welding electrodes E, by means of which, as indicated in FIG. 1, welding points P can be produced. By means of such an electrical resistance welding, a reliable connection of the individual blades 1 via the stiffening members 2 and 3 along large contact surfaces can be established to form a blade package.
The attachment of the stiffening members 2, 3 to the blades 1 does not cause any problems, as this operation can be carried out before the blades 1 are installed in the support disc, not shown, and the blades can easily be brought into the most favorable position. The connection of the protruding parts of the stiffening members 2, 3 lying on top of one another can also be carried out by soldering or by fusion welding and the attachment of these members 2, 3 to the blades 1 except by welding, likewise by soldering or by riveting.
3 and 4 is a further imple mentation. the subject of the invention shown. 3 shows a longitudinal section through one of two hollow blades. 4 and 5 - of which only one wall is drawn - are limited. Channel .. In this embodiment, the cantilevered stiffening member attached to the blade 4 has an upper part 41 and a lower part. Part 42 and the stiffening attached to the blade 5 was divided into an upper part 51 and a lower part 52.
The two parts 41, 42 and the two parts 51, 52 are each arranged in mirror image to an axis directed perpendicular to the longitudinal axis of the blade 4 or 5, a portion of each of these parts protruding from the associated blade 4 or 5. The protruding parts of the parts 41, 51 touch each other on the end faces at point 7 and the protruding parts of the parts 42, 52 on the end faces at point 8, are therefore not, as in the first embodiment, one above the other. The connection between the protruding parts of the parts 41, 51 and 42, 52, which are butt contact at the points 7 and 8, is established by an intermediate member 9 which is welded or soldered to the stiffening members 41, 42 and 51, 52.
The parts 4, 41, 42 and 9 delimit a cavity 10 and the parts 5, 51, 52 and 9 a cavity 11. As shown in FIG. 4, the two parts 41 and 42 of the stiffening member attached to the blade 4 overhang the leading edge 43 together men directly by being bent over to form a streamlined profile there, which results in favorable flow conditions. The same applies to the parts 51 and 52 of the opposite stiffening member.
In the case of steam turbines in the wet steam region, the cavities 10 and 11 can expediently be used for draining the relevant stages if bores 12 serving for this purpose have been provided in the blades and in the stiffening members. Water droplets that form in the blade channels and are then thrown outwards under the effect of centrifugal force are then caught by the lower parts 42 and 5'2 of the cantilevered stiffening members and discharged through the bores 12 via the cavities 10 and 11, essentially radially outwards , as is indicated by the lines W.
In Fig. 5, finally, a third Ausfüh approximate form of the subject matter of the invention is shown, in which a drainage of the stages of steam turbines operating in the wet steam region can be achieved in a manner similar to the embodiment described last. In this FIG. 5, <B> 13 </B> and 14 each denote a blade wall of two hollow blades, otherwise not shown, delimiting a blade channel 15. On the blade wall 13 is a cantilevered Ver stiffening member 16 and on the blade wall 14 a cantilevered stiffening member 17 be fastened.
The from the blades 13 and 14 before standing portions of these stiffening members 16 and 17, based on the direction of rotation or on the longitudinal axis of the blades, obliquely, the member 16 concave and the member 17 is convex and the free end of the latter comes to rest over the free end of the link 16. These ends are held together by means of weld points, one of which is shown in FIG. 5; it is assigned the reference symbol P1.
In the vane channel 15 of the vane grid forming water droplets are from the protruding parts of the stiffening members 16, 17 in a provided in the wall 14 opening 18, which is under the connection point of the member 17 with the shovel wall 14, transferred, like that is indicated by the line WI, and thus conveyed out of the channel 1.5 under the effect of centrifugal force. The course of the slope and the radius of curvature of the protruding parts of the stiffening members 16 and 17 are each chosen so that the desired damping results,
Furthermore, un favorable flow conditions at the transition to the blades are avoided and effective drainage is guaranteed.
The invention can also be used in the case of bills for gas turbines and compressors through which gas flows axially.