Axial-Schaufelrad für Strömungsmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf ein Axial-Schaufel- rad für Strömungsmaschinen für kompressible Ar beitsmedien mit einem Deckband, um die Enden der Schaufeln zusammenzuhalten und zu überdecken zwecks Vergrösserung der Schaufelsteifigkeit, und um die Antriebsmediumsverluste an den Schaufelspitzen zu verhüten.
Benachbarte Turbinenschaufeln sind normaler weise durch ein Deckband miteinander verbunden, das an den äusseren Enden der Schaufeln befestigt ist, um das Arbeitsmedium in den Strömungskanal zu lenken und die Steifigkeit der Schaufelblätter zu erhöhen. Solche Deckbänder sind relativ grossen Tan- gentialkräften ausgesetzt, die vom Arbeitsmedium auf die Schaufeln ausgeübt werden, ferner Zentrifugal kräften infolge der Rotation, die das Band nach aussen ziehen, und Kräften, die durch das Arbeits medium direkt auf die Oberfläche des Bandes aus geübt werden. Diese Kräfte beanspruchen das Band und die Befestigungsmittel zwischen Band und Schau fel stark.
Die übliche Befestigung solcher Bänder durch Annieten an die Schaufelenden macht die Ver wendung von sehr widerstandsfähigem Bandmaterial mit grossem Gewicht erforderlich, um den hohen Zug- spannungs-Konzentrationen in den Nietpartien stand halten zu können. Darüber hinaus erfordert diese Konstruktion ein Schaufelmaterial, das leicht ge nietet werden kann, um das Band an den Schaufeln zu befestigen.
Während diese Konstruktion an sich brauchbar war, wurde bemerkt, dass es in den Fällen, wo das Band angenietet ist, üblich ist, einen ganz neuen Schaufelsatz zu verwenden, wenn das Band aus irgendeinem Grunde entfernt und ersetzt werden muss, da das Schaufelmaterial eine zweite Vernietung nicht gestattet.
Es ist daher ein Zweck der vorliegenden Erfin dung, eine neue und verbesserte Deckbandkonstruk- tion an einem Axial-Schaufelrad zu schaffen, so dass das Band so oft wie gewünscht weggenommen und wieder aufgebracht werden kann, ohne dabei die Schaufeln oder das Band zu beschädigen und bei welcher die Biegespannung in den Teilen zwischen den Schaufeln selbst bei den grossen Schaufelabstän den neuzeitlicher Turbinen in zulässigen Grenzen bleiben.
Die Eifindung besteht in einem Axial-Schaufelrad für Strömungsmaschinen mit einer Mehrzahl radial. gestellter Schaufeln und einem die Zwischenräume zwischen den einzelnen Schaufeln überspannenden Deckband mit einer Anzahl radial vorstehender Um fangsrippen, welches sich dadurch auszeichnet, dass jedes Schaufelblatt mit mindestens einem sich von dessen Ende radial erstreckenden Zapfen und das Deckband mit öffnungen zur Aufnahme dieser Zap fen versehen ist, wobei die Rippen an die öffnungen angrenzend angeordnet und die Zapfen an den Rip pen befestigt sind.
Die Erfindung wird im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung beispielsweise erläutert, in welcher Fig. 1 eine Ansicht mit teilweisem Schnitt nach der Linie 1-1 in Fig.2 darstellt, worauf die Art der Befestigung der Bandsegmente an der Schaufel ersicht lich ist, während Fig.2 und 3 Draufsicht und Seitenansicht der Teile nach Fig. 1 darstellen.
In Fig. 1 ist der obere Teil des Schaufelblattes 2a einer Schaufel 2 dargestellt. Die Schaufel 2 be sitzt im übrigen eine Wurzelpartie mit konventionellen Befestigungsoiganen zu ihrer Verbindung mit einem Turbinenrotor. Diese Einzelheiten sind nicht darge- stellt, da sie für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht von Bedeutung sind.
Das Schaufelblatt 2a setzt sich in zwei recht eckigen Zapfen 2b fort, die sich vom verdickten Mit telteil des Blattes radial auswärts erstrecken, und an diesen Zapfen ist das Deckband befestigt.
Das Deckband verläuft um den ganzen Umfang des Schaufelrades und ist durch eine Mehrzahl von gebogenen Segmenten 1 gebildet, deren jedes einen flachen Teil la und eine Mehrzahl von radial auf ragenden umfänglichen Rippen 1b aufweist. Das Deckbandsegment 1 überbrückt die Abstände zwi schen den einzelnen benachbarten Schaufeln und steht axial leicht über den vorderen und hinteren Rand des Schaufelblattes 2a vor.
Während im dargestellten Beispiel acht Schaufeln je durch ein Segment zusam mengehalten werden, ist es selbstverständlich, dass jede geeignete Anzahl Schaufeln zu einer Gruppe zusammengefasst sein kann. Es ist leicht einzusehen, dass das Bandsegment 1 die Zwischenräume zwischen benachbarten Schaufeln abschliesst, um zu verhindern, dass das Antriebsmedium von den Schaufelenden nach aussen abströmen kann. Die Rippen 1 b verstärken das Segment zwischen den benachbarten Schaufeln erheb lich, um die Biegespannungen selbst dort in zu lässigen Grenzen zu halten, wo relativ breite Zwi schenräume zwischen benachbarten Schaufeln vor handen sind.
Diese Konstruktion erlaubt ebenfalls die Verwendung eines relativ schwachen Bandmaterials, da die gerippte Ausbildung die Beanspruchung im Band auf relativ niedrigen Werten hält. Jedes Segment 1 besitzt in seinem flachen Teil la zwischen den Rip pen 1b rechteckige Öffnungen 1c zur Aufnahme der Zapfen 2b. Die Rippen 1b sind seitlich der öffnun- gen 1c angeordnet, um das Band rings um die Zapfen löcher zu verstärken, wo bei konventionellen, flachen Schaufeldeckbändern oft Ermüdungsrisse auftreten.
Diese Öffnungen 1c weisen dieselbe Breite, aber eine etwas grössere Länge als die Zapfen 2b auf. Dieser Spielraum ist, wie dem Fachmann geläufig ist, erfor derlich, damit die gebogenen Segmente radial über die vorstehenden Zapfen aufgesteckt werden können.
Das Deckbandsegment 1 ist an der Schaufel 2 durch Stifte bzw. Bolzen 3 befestigt, die in axial ge richteten Öffnungen 1d, <I>2c</I> in den Rippen 1b resp. den Zapfen 2;b angeordnet sind, welche Öffnungen auf einem gemeinsamen Kreis liegen. Die Bolzen 3 kön nen in jeder geeigneten Weise in ihrer Lage gehalten werden, beispielsweise indem ihre Enden breitge schlagen sind, wie bei 3a gezeigt.
Diese Anordnung der Befestigungsmittel zwischen Schaufel und Deck- band hält die Haupt-Zugspannungen im Deckband von den Zapfenlöchern 1c fern, und nimmt sie in den relativ schwach beanspruchten Teilen der Rippen 1b auf. Ausserdem werden bei Anwendung einer Mehr zahl von Zapfen die Scherkräfte in den Bolzen 3 prak tisch unschädlich gemacht. Wie leicht einzusehen, kann eine weitere Reduktion der Bolzenscherkräfte dadurch erzielt werden, dass zusätzliche Umfangsrip pen 1 b mit entsprechenden, von den Eintritts- bzw. Austrittsrändern der Schaufeln 2a aufragenden Zapfen vorgesehen werden.
Das Deckband wird in folgender Weise montiert: Ein Segment 1 wird durch Einsetzen der Zapfen 2b in die Öffnungen 1c auf die Schaufeln 2 aufge bracht. Dann werden die axial gerichteten Öffnungen 1d, 2c durch einen üblichen Bohrvorgang gebildet und die Bolzen 3 eingeführt und beiderends vernietet, um sie zu sichern.