CH298591A - Beschaufelung an axial durchströmten Turbomaschinen. - Google Patents

Description

      Beschaufelung    an axial durchströmten     Turbomaschinen.       Die     Erfindung    betrifft eine     Beschaufe-          lung    an axial durchströmten Turbomaschinen,  wie Dampf-,     Gas-    und Luftturbinen, Axial  verdichtern, Lüftern, Luftschrauben und der  gleichen.  



  Um die teure mechanische Bearbeitung  der     kompliziert    geformten     Leit-    und Lauf  schaufeln solcher Turbomaschinen zu vermei  den, hat man schon vorgeschlagen, den Pro  filteil der Schaufeln, das sogenannte Schau  felblatt, als Hohlkörper, aus Blech zu biegen.  Man kann damit leicht die Fertigung des       Schaufelblattes    wesentlich vereinfachen. Es  muss jedoch auch eine haltbare Verbindung  zwischen der nach aerodynamischen Gesichts  punkten geformten Schaufel und dem aus  Festigkeitsgründen     meist    ziemlich starken  Schaufelträger hergestellt werden, um die zu       übertragenden    Kräfte aufzunehmen.

   Diese  Kräfte können, insbesondere, wenn es sich um  die     Laufschaufelung    einer mit hoher Dreh  zahl laufenden Maschine handelt, infolge der  Fliehkräfte der Schaufeln eine beträchtliche  Höhe erreichen, und es sind schon vielerlei  Vorschläge gemacht worden, um eine zuver  lässige und doch einfache Verbindung her  zustellen. So wurden beispielsweise Zwischen  glieder vorgesehen, deren Herstellung ihrer  seits wieder einen erheblichen     Arbeitsaufwand     erfordert, oder es wurden am Radkörper als  Schaufelträger Zapfen ausgefräst, an denen  die Blechprofile z. B. durch     Punktschweissung          befestigt    wurden.

   Um solche     Konstrilktionen     zu ermöglichen,     wurden    für das Schaufelblatt    meist nicht die     besten,    dem heutigen Stand  der Erkenntnisse in strömungstechnischer Hin  sieht entsprechenden Profilformen gewählt,  so dass im Interesse einer einfachen Herstel  lung dauernd Betriebsverluste in Kauf ge  nommen werden mussten.  



  Bei einer     Beschaufelung    gemäss der vor  liegenden Erfindung ergibt sich nun eine  einfache aber dennoch gut haltbare und  steife     Verbindung    zwischen den aus Blech  gebogenen Hohlschaufeln und dem Schaufel  träger dadurch, dass die die Saugseite und die  Druckseite des     Schaufelprofils    einer Schau  fel.: bildenden Blechteile in .dem in einer Nute  des Schaufelträgers eingesetzten Bereich     unter          Zwischenlage    von mindestens einem Füllstück  zusammengepresst und durch die Schaufeln  und den     Schailfelträgerdurchdringende    Ver  bindungsglieder festgehalten sind.  



  Bei niedriger Beanspruchung kann auf  eine besondere     Verbindung    zwischen den Füll  stücken und dem Schaufelblech verzichtet  werden. Wird dagegen hohe Festigkeit ge  fordert, so ist es zweckmässig,     mindestens        ehi     Füllstück mit mindestens einem der beiden       die    Saugseite und die     Druckseite    des Schau  felprofils einer Schaufel bildenden Blechteile  durch     Schweissimg    zu verbinden.

   Unter       Sch\veissung    ist hierbei eine Schweissoperation  irgendwelcher     Art,        insbesondere    auch mit       Einschluss    von     Punktschweissimg    oder     Löt-          schweissung,        verstanden.     



  Auf der beiliegenden Zeichnung sind ver  schiedene,     beispielsweise        Ausführungsformen         des     Erfindungsgegenstandes    veranschaulicht,  und zwar zeigt       Fig.    1 die Ansicht eines Teils der     Beschau-          fehmg    eines     Axialverdichters    in der     Ax-          richtung    der Maschine gesehen,       Fig.    2 einen Schnitt durch die     Beschau-          felung    nach der Linie     II-II    der     Fig.    1,

         Fig.    3 eine Schaufel mit zwei Füll  stücken, von denen das eine sich bis in den  von der Strömung     beaufschlagten    Bereich der       Schaufel    erstreckt,       Fig.    4 einen waagrechten Schnitt nach der  Linie     IV-IV    der     Fig.    3,       Fig.    5 einen senkrechten Schnitt nach der  Linie     V-V    der     Fig.    3,

         Fig.    6 einen Schnitt durch die     Längsaxe          einer        veränderten    Ausführungsform einer  Schaufel mit zwei Füllstücken und       Fig.    7 und 8 je eine weitere, zusätzliche  Beilagen     aufweisende        Ausführungsform    im  Querschnitt durch Schaufel und Schaufel  träger.  



  Von der     Beschaufelung    eines Laufrades  nach den     Fig.    1 und 2 sind die aus Blech ge  bogenen Hohlschaufeln je in eine Nute 2 des       Sehaufelträgers    3, der in diesem Falle von  der     Laufradscheibe    gebildet wird, eingesetzt.  In den Figuren ist nur .eine mit dem Bezugs  zeichen 1 belegte Hohlschaufel gezeigt. Ent  sprechend er in     Fig.    1     gestrichelt    angedeute  ten Lage des Schaufelprofils sind die Nuten 2  schräg in die Radscheibe 3 eingearbeitet. Da  bei ist die     Druckseite    des     Schaufelprofils    dem  Beschauer zugewendet und die Saugseite  vom Beschauer abgewendet.

   Die die Saugseite  und die Druckseite der Schaufel bildenden  Blechteile können aus einem Stück bestehen,  das längs der Eintrittskante der Schaufel       inngebogen    und längs der     Austrittskante    zu  sammengeschweisst ist. In dem     in    die Nute 2  eingesetzten Bereich sind der die Druckseite  des Schaufelprofils bildende Blechteil 4 und  der die Saugseite des     Schaufelprofils    bildende  Blechteil 5 unter     Zwischenlage    eines Füll  Htückes 6 zusammengepresst, so dass .ein     par-          allelogrammförmiger    Querschnitt entsteht,

       der     die Nute praktisch ganz     ausfüllt.    Ferner ist       die    Schaufel in der Nute durch zwei die    Schaufel und den Schaufelträger 3 durch  dringende, als Stifte 7 ausgebildete Verbin  dungsglieder festgehalten.  



  Die     Fig.    3 bis 5 zeigen als weiteres     Aus-          führungsbeispiel    wiederum eine     Axialver-          dichterschaufel    8, wobei zwei     Füllstücke    9  und 10     zwischen    die beiden die Saug-     bzw.     Druckseite der Schaufel bildenden Blechteile;  12 und 11     zwischengelegt    sind. Die Füll  stücke 9 und 10 können selbst aus Blech be  stehen, und sie sind mit den anliegenden  Schaufelblechteilen 11 und 12 durch Punkt  schweissung verbunden.

   Die betreffenden ,       Schweisspunkte    13 werden erzeugt, solange  die Schaufelbleche 11 und 12 noch nicht     um     die Eintrittskante umgebogen sind und jedes  Füllstück daher für sich mit dem benachbar  ten Schaufelblech verbunden werden kann. ,  Wie ersichtlich, erstreckt sich das Füll  stück 10 im Innern der Schaufel bis in deren  von der Strömung     beaufschlagten    Bereich  und ist auch in diesem Bereich mit dem  Blechteil 12 der Schaufel durch     Schweissung     verbunden.

   Damit ergibt sieh der Vorteil  einer besseren Übertragung der     Schaufelflieh-          kräfte    nach der     Befestigungsstelle    und     aÜsser-          dem    einer Versteifung der Schaufel. Im wei  teren nimmt der Querschnitt des sich in den  von der Strömung     beaufschlagten    Bereich der  Schaufel erstreckenden Füllstückes 10 mit der  Entfernung vom Schaufelträger 14 ab. Dies  ist zulässig, da die zu übertragenden     Kräfte     nach aussen abnehmen, und ferner ergibt sich  noch der Vorteil, dass sich dann die Eigen  fliehkraft des Füllstückes so niedrig wie mög  lich halten lässt.  



  Unter Umständen kann es     zweckmässig     sein, auch     das    zweite Füllstück bis in den     Be-          aufschlagungsbereich    der Schaufel zu verlän  gern     und    ähnlich dem Füllstück 10 mit. dem  Schaufelblech zu verbinden. Auf eine Verbin  dung der Füllstücke untereinander kann, wie  es bei der Ausführung nach den     Fig.    3 und 4  der Fall ist, häufig verzichtet werden.  



  Aus dem in     Fig.    4 dargestellten Schnitt  nach der Linie     IV-IV    der     Fig.    3 geht her  vor, dass die Füllstücke 9 und 10 gegen  einander versetzt angeordnet sind, wodurch      die Berührungsfläche zwischen .den Schaufel  blechteilen 11 und 12 und den Füllstücken 9  bzw. 10 gegenüber der     Ausführung    mit nur  einem     .Füllstück    etwas vergrössert und die  Verbindung zwischen beiden verbessert wer  den kann.  



  In     Fig.    6 ist eine weitere     Ausführungsform     der     Verschweissung    . der Füllstücke mit dem  Schaufelblech dargestellt. Von. den beiden       Füllstücken    17 und 18 erstreckt sich nur das  Füllstück 18 bis in den von der Strömung     be-          aufschlagten    Bereich der aus den Blechteilen  19, 20 bestehenden Schaufel, von denen das  eine die Saugseite und .das andere .die Druck  seite des Schaufelprofils bildet.

   Das Füll  stück 18 ist hierbei in dem in die Nute des  nicht. gezeichneten Schaufelträgers einge  setzten Bereich 21 der Schaufel mit dem  Blechteil 20 und in dem von :der Strömung       beaufschlagten    Bereich 22 :der Schaufel mit  dem Blechteil 19 durch     Schweissung    verbun  den. Damit ergibt sich ein nahezu geradlini  ger     Kraftfluss    von den Schaufelblechen 19  und 20 über die Füllstücke 17, 18 zum nicht  gezeichneten Schaufelträger. Die Füllstücke  17 und 18 sind     ebenfalls    durch     Schweissung     untereinander verbunden.

   Der Herstellungs  vorgang kann dabei etwa so verlaufen, dass  das Füllstück 18 mit dem Schaufelblechteil       i    19 vor dem Fertigbiegen der Schaufel durch       Punktschweissung    verbunden wird, während  die     Verbindung    beider     Füllstücke    17, 18 mit  einander und mit den Blechteilen 19, 20 nach  dem Fertigbiegen     erfolgt.    Man kann jedoch  s auch die     erstgenannte    Verbindung nach dem  Fertigbiegen herstellen, wobei dann beide  Seiten des Schaufelprofils in dem von der  Strömung     beaufschlagten    Bereich mit dem  Füllstück 18 verbunden werden.  



  Die     beschriebenen    Ausführungsformen  stellen lediglich Beispiele für die konstruk  tiven Möglichkeiten dar; die je nach den vor  liegenden Verhältnissen vielfältig variiert  werden können. So kann z. B. ein einziger  s     Scherstift    als Verbindungsglied zwischen  Schaufel     und    Schaufelträger ausreichend sein,  oder es können gegebenenfalls mehr als zwei  Stifte     vorgesehen    werden. Ferner können die    Stifte parallel zur     Drehaxe    der Turbo       maschine    oder auch dazu geneigt verlaufen.

    Die in den Schaufelträger     eingefräste    oder  auf andere Weise eingearbeitete Nute kann  in an sich bekannter Weise im     Nuten,-rund     oder in den Seitenflanken gekrümmt ausge  führt sein. Der Schaufelfuss muss dann eine       entsprechende    Form erhalten.     Zweclimässiger-          weise    können in dem in den Schaufelträger  eingesetzten Bereich     zwischen    Schaufel und  Schaufelträger auch Beilagen zum Zwecke  des     Formausgleichs    vorgesehen werden. Ge  mäss     Fig.    7 ist eine aus Blech gebogene Hohl  schaufel 23 in eine Nut 24 eines Schaufel  trägers 25 eingesetzt.

   In dein in den Schaufel  träger eingesetzten Bereich sind. die beid  seitigen Schaufelteile der hohlen Schaufel  unter Zwischenlage     eines    Füllstückes 26 zu  samengepresst. Die Nut weist von koaxialen  Zylinderflächen gebildete Flanken auf, an  deren äussere sich die gewölbte Saugseite des  Schaufelprofils anschmiegt. Zum Zwecke des       Formausgleiches    ist auf der Druckseite des  Schaufelprofils eine Beilage 27 eingesetzt,  welche den Raum zwischen der konvexen  Flanke der Nut und dem Schaufelprofil aus  füllt.  



  Bei der Ausführung nach     Fig.    8     ist    eine  Schaufel 28 mit Füllstück 29 in eine gerad  linig verlaufende Nut 30 eines Schaufelträ  gers 31 eingesetzt. Die flache Druckseite     .des          Schaufelprofils    schmiegt sich dabei an eine  der ebenen Flanken der Nut an, während der  Zwischenraum zwischen der Druckseite und  der gegenüberliegenden Flanke der Nut zum  Zwecke des     Formausgleiches    durch     eine    Bei  lage 32 ausgefüllt ist. Die Beilagen können  auch mit der Schaufel durch     Schweissimg    ver  bunden sein, so dass sie gleichzeitig der     Be-          festigung    dienen.  



  Es ist auch möglich, die Radscheibe     zwei-          oder    mehrteilig auszuführen und die Nuten  in den Radteilen entsprechend der Krüm  mung des Schaufelprofils unter verschiedenen       Winkeln    einzuarbeiten.

   Um keine uner  wünschte Unterbrechung in der Füllung der  Nuten im Radkörper zu bekommen, können  die Füllstücke in dem gegen die     Axrichtung         stärker geneigten Teil der Fusspartie entspre  chend schwächer gehalten werden, oder es  kann an dem Schaufelteil, der weniger Nei  gung gegen die     Axrichtung        aufweist,    auf     -der          Aussenseite    der Schaufel eine     Beilage    ange  bracht werden.  



  Wie in     Fig.    4 gezeigt,     können-    zwischen  den Füllstücken 9 und<B>10</B> und den das  Schaufelprofil bildenden Blechteilen 11 und  12     Zwischenräume    15, 16, die den Durchtritt  eines Strömungsmittels     erlauben,    vorgesehen  werden. Eine solche Ausführungsform kann  beispielsweise in Frage kommen, wenn eine       hohle    Schaufel durch ein Kühlmittel     gekühlt     werden soll, oder, wenn durch Öffnungen im  Blech des Schaufelprofils von den die Schau  fel     beaufschlagenden    Strömungsmittel die  Grenzschicht nach dem Innern abgesaugt wer  den soll.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Beschaufelung an axial durchströmten Turbomaschinen, die aus Blech gebogene und in einen Schaufelträger eingesetzte Hohl schaufeln aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die die Saugseite und die Druckseite des Schaufelprofils einer Schaufel bildenden Blechteile in dem in einer Nute des Schaufel trägers eingesetzten Bereich unter Zwischen lage mindestens eines Füllstückes zusammen gepresst und durch die Schaufel und den Schaufelträger durchdringende Verbindungs glieder festgehalten sind.

   UNTERANSPRÜCHE: 1. Beschaufelung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Füllstück mit mindestens einem der beiden die Saugseite und die Druckseite des Schau felprofils einer Schaufel bildenden Blech teile durch Schweissiuig verbunden ist. z. Beschaufelung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass in jeder Schaufel zwei aus Blech bestehende Füllstücke zusammengepresst sind.

   3. Beschaufelung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Füllstücke sich im Innern d er Schaufel bis in deren von der Strömung beaufschlagten Be reich erstreckt und in diesem Bereich mit der Schaufel durch Schweissung verbunden ist.

   4. Beschaufelung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich nur eines der Füll stücke einer Schaufel bis in deren von der Strömung beaufschlagten Bereich erstreckt, und dass dieses Füllstück in dem in die Nute des Schaufelträgers eingesetzten Bereich der Schaufel mit dem einen und in dein von der Strömung beaufschlagten Bereich der Schau fel mit dem andern der beiden die Saugseite und die Druckseite des Schaufelprofils bil denden Blechteile durch Schweissung verbun- d.en ist.

   5. Beschaufelung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Füllstück sich in den von der Strömung be- aufschlagten Bereich der Schaufel erstreckt und einen mit Entfernung vom Schaufelträ ger abnehmenden Querschnitt aufweist. 6. Beschaufelung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Schau fel mindestens zwei gegeneinander versetzte Füllstücke zusammengepresst sind.

   7. Beschaufelung nach .Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, .dass ausserhalb der .das Schaufelprofil bildenden Blechteile in dem in den Schaufelträger eingesetzten Be reich zwischen Schaufel und Schaufelträger Beilagen zum Zwecke des Formausgleiches und/oder der Befestigung angebracht sind. B. Beschaufelung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Füllstücken und den das Schaufelprofil bil denden Blechteilen Zwischenräume vorhanden sind, die den Durchtritt eines Strömungsmit tels erlauben.