CH620739A5

CH620739A5 - Blade ring of a hydraulic machine, with fixed blades

Info

Publication number: CH620739A5
Application number: CH71477A
Authority: CH
Inventors: Martin Dipl Ing Staehle; Noel Meystre
Original assignee: Escher Wyss Ag
Priority date: 1977-01-21
Filing date: 1977-01-21
Publication date: 1980-12-15
Also published as: DE2711409A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Schaufelkranz einer hydrau- 50 lischen Maschine, mit fest auf der Kranzwand sitzenden Schaufeln, die miteinander durch im Betriebswasserraum angeordnete Versteifungselemente verbunden sind.

Aus der Zeitschrift des VDI, Band 45, Nummer 46 vom 16.11.1901, Seite 1633 ist ein Gehäuse einer hydraulischen 55 Maschine mit einem Kranz von fest mit dem Gehäuse verbundenen Stütz- oder Leitschaufeln bekannt, bei welchem diese festen Schaufeln in der Schaufelhöhe durch zur Gehäuseachse konzentrische Ringe in voneinander getrennte Abschnitte unterteilt sind. Diese Ringe haben den Zweck, den 60 Betriebswasserraum zu begrenzen, wenn einer oder mehrere der Schaufelabschnitte von einem Ringschieber überdeckt sind.

Die genannten Ringe versteifen zwar die festen Schaufeln, sie stellen aber einen ganz erheblichen Wasserwiderstand dar. 65

Andererseits ist es beispielsweise aus der USA-Patentschrift 1 618 296 bekannt, bei einem Dampfturbinenrotor die die Rotorschaufeln miteinander verbindenden Versteifungselemente in Form von Stäben auszubilden. Damit lassen sich aber nur sehr kurze Schaufelprofile versteifen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch bei hydraulischen Maschinen grosser Abmessungen einen Schaufelkranz zu schaffen, dessen feste Schaufeln ausreichend versteift sind, und dessen Versteifungselemente nur einen kleinen Strömungswiderstand bilden.

Bei einem Schaufelkranz der eingangs beschriebenen Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass ein Versteifungselement durch zwei Stäbe gebildet bzw. in Strömungsrichtung des Betriebswassers begrenzt ist, die von der Mitte und/oder vom oberwasserseitigen Ende der Unterseite einer Schaufel zur Mitte und/oder zum unterwasserseitigen Ende der Oberseite der benachbarten Schaufel geführt sind.

Der Erfindung liegt die neue Erkenntnis zugrunde, dass es zur wirksamen Versteifung der Schaufeln genügt, ein Ende und die Mitte des Schaufelprofils festzuhalten.

Wenn die beiden Stäbe in der Strömungsrichtung des Betriebswassers fluchten, d. h. in Strömungsrichtung genau hin-tereinanderliegen, und der Zwischenraum zwischen den Stäben durch eine die Stäbe zu einer Platte ergänzende Wand überbrückt ist, ergibt sich ein besonders starkes Versteifungselement mit kleinem Strömungswiderstand.

Die die Stäbe zu einer Platte ergänzende Wand kann vorteilhafterweise als Hohlwand ausgebildet sein. Weiter ist es vorteilhaft, wenn zwischen der Wand und der Schaufel eine Fuge freigelassen ist.

In der Zeichnung, anhand welcher die Erfindung näher erläutert wird, sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen das Schaufelprofil aufweisenden Teilschnitt durch einen Schaufelkranz;

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II—II in Fig. 1;

Fig. 3 einen der Fig. 2 entsprechenden Schnitt durch eine weitere Ausführungsform; und

Fig. 4 bis 6 dem Teilschnitt nach Fig. 1 entsprechende Teilschnitte durch weitere Ausführungsformen.

Fig. 7 bis 12 die schematische Darstellung der sechs möglichen Varianten des Versteifungselementes.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Schaufelkranz gehört zu einer Francisturbine und ist deren Finkschem Drehschaufelkranz vorgelagert. Dabei weist der dargestellte Schaufelkranz fest in der Kranzwand 1 sitzende Schaufeln 2 auf, welche miteinander durch Versteifungselemente 3 verbunden sind. Ein Versteifungselement 3 wird im wesentlichen durch zwei Stäbe 4 und 5 gebildet, welche eine gerade Verbindung zwischen vier ausgezeichneten Punkten zweier benachbarten Schaufeln 2 herstellen.

Diese vier ausgezeichneten Punkte sind das oberwassersei-tige Ende a der dem Unterwasser zugewandten «Unterseite» des Profils einer Schaufel 2, zweitens die Mitte b der «Unterseite» der Schaufel 2, drittens die Mitte c der dem Oberwasser zugewandten «Oberseite» des Profils der benachbarten Schaufel 2, und viertens das unterwasserseitige Ende d der «Oberseite» der benachbarten Schaufel 2. Dabei führt beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 der Stab 4 vom Punkt a einer Schaufel 2 zum Punkt c der benachbarten Schaufel 2, und der Stab 5 vom Punkt b der Schaufel 2 zum Punkt d der benachbarten Schaufel 2.

Die beiden Stäbe 4 und 5 fluchten in der Strömungsrichtung des Betriebswassers, und der Zwischenraum zwischen den Stäben 4 und 5 ist durch eine die Stäbe zu einer Platte ergänzende Wand 6 überbrückt. Diese Wand 6 ist als Hohlwand ausgebildet, d. h. sie besteht aus zwei an die Stäbe 4 und 5 anschliessenden Wandteilen 61 und 62.

Zwischen der Wand 6 und den Schaufeln 2 ist eine Fuge 7 freigelassen, um die Schweissnähte zwischen den Schaufeln 2 und dem Versteifungselement 3 kleinzuhalten.

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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist die Wand 6 als Vollwand ausgebildet und kann mit den Stäben 4 und 5 aus einem Stück bestehen.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Schaufelkranz gehen beide Stäbe 4 und 5 vom Punkt a der «Unterseite» der Schaufel 2 aus, und der Stab 4 führt zum Punkt c und der Stab 5 zum Punkt d der «Oberseite» der benachbarten Schaufel 2.

Beim Schaufelkranz nach Fig. 5 führt der Stab 4 vom Punkt a zum Punkt c, und der Stab 5 vom Punkt b zum Punkt c.

Beim Schaufelkranz nach Fig. 6 führt der Stab 4 vom Punkt a zum Punkt d, und der Stab 5 vom Punkt b zum Punkt c. Dabei kreuzen sich die Stäbe 4 und 5.

Besonders vorteilhaft sind die Ausführungsformen nach Fig. 1, 2 und nach Fig. 6, bei welchen die Stäbe jeweils alle vier ausgezeichneten Punkte a, b, c und d miteinander verbinden. Dadurch ergibt sich eine besonders gute Versteifung der Schaufeln 2.

Schliesslich zeigt das beigefügte Schema die sechs Möglichkeiten A, B, C, D, E und F, welche der Patentanspruch 1 5 für die Führung der Stäbe 4 und 5 beinhaltet.

Die Ausführungsformen nach Fig. 4 und Schema E sind deshalb sehr vorteilhaft, weil bei ihnen die Stäbe 4, 5 beide Enden und die Mitte des Schaufelprofils festhalten, und das Versteifungselement trotzdem sehr kleine Abmessungen bekommt.

Die Stäbe 4, 5 können, wenn nicht durch eine Wand 6 verbunden, in der Höhe der Schaufel gegeneinander versetzt sein.

15 Ebenso können die Versteifungselemente selber gegeneinander in der Höhe der Schaufel versetzt sein.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Schaufelkranz einer hydraulischen Maschine, mit fest auf der Kranzwand sitzenden Schaufeln, die miteinander durch im Betriebswasserraum angeordnete Versteifungselemente verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ver- 5 steifungselement (3) durch zwei Stäbe (4, 5) gebildet bzw. in Strömungsrichtung des Betriebswassers begrenzt ist, die von der Mitte (b) und/oder vom oberwasserseitigen Ende (a) der Unterseite einer Schaufel (2) zur Mitte (c) und/oder zum un-terwasserseitigen Ende (d) der Oberseite der benachbarten » Schaufel (2) geführt sind.
2. Schaufelkranz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stäbe (4, 5) in der Strömungsrichtung des Betriebswassers fluchten, und der Zwischenraum zwischen den Stäben (4, 5) durch eine die Stäbe zu einer Platte ergän- 15 zende Wand (6) überbrückt ist.
3. Schaufelkranz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (6) als Hohlwand ausgebildet ist.
4. Schaufelkranz nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Wand (6) und der Schaufel 20 (2) eine Fuge (7) freigelassen ist.
5. Schaufelkranz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Stab (4) vom obenwasserseitigen Ende (a)

einer Schaufel (2) zur Mitte (c) der benachbarten Schaufel

(2), und der andere Stab (5) von der Mitte (b) der einen 25 Schaufel (2) zum unterwasserseitigen Ende (d) der benachbarten Schaufel (2) geführt ist (Fig. 1).
6. Schaufelkranz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Stab (4) vom oberwasserseitigen Ende (a)

einer Schaufel (2) zum unterwasserseitigen Ende (d) der be- 30 nachbarten Schaufel (2), und der andere Stab (5) von der Mitte (b) der einen Schaufel (2) zur Mitte (c) der benachbarten Schaufel (2) geführt ist (Fig. 6).
7. Schaufelkranz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Stab (4) vom oberwasserseitigen Ende (a) 35 einer Schaufel (2) zur Mitte (c) der benachbarten Schaufel (2) und der andere Stab (5) vom oberwasserseitigen Ende (a) einer Schaufel (2) zum unterwasserseitigen Ende (d) der benachbarten Schaufel (2) geführt ist (Fig. 4).
8. Schaufelkranz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- 40 net, dass der eine Stab (4) vom oberwasserseitigen Ende (a)

einer Schaufel (2) zum unterwasserseitigen Ende (d) der benachbarten Schaufel (2) und der andere Stab (5) von der Mitte (b) der einen Schaufel (2) zum unterwasserseitigen Ende

(d) der benachbarten Schaufel (2) geführt ist.