DE1009757B

DE1009757B - Schaufelbefestigungs-Einrichtung an Axialstroemungsmaschinen

Info

Publication number: DE1009757B
Application number: DEP9815A
Authority: DE
Inventors: Leslie Thomas Whitehead
Original assignee: Power Jets Research and Development Ltd
Current assignee: Power Jets Research and Development Ltd
Priority date: 1951-11-09
Filing date: 1953-05-26
Publication date: 1957-06-06
Also published as: CH316247A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung für die Schaufelbefestigung bei Verdichtern, Turbinen oder ähnlichen Strömungsmaschinen mit einer Schaufel, welche aus einem Metallstreifen mit Stromlinienprofil-Querschnitt besteht, bei welchem eine Nut in seinen Kanten zum Schaufelfußende hin vorgesehen ist, wobei dieses Schaufelfußende in eine Masse gegossenen Metalls eingebettet ist.

Bei einer solchen Anordnung wird die Zentrifugalbelastung, die am Schaufelstreifen angreift, teilweise durch die Haftung zwischen dem Streifen und dem gegossenen Metall und teilweise durch Gußmetall, welches in die im Streifen ausgebildete Nut eindringt, aufgenommen, wobei der Streifen Scherbeanspruchungen in der Ebene der Oberfläche des Streifens ausgesetzt ist.

Demgegenüber ist erfindungsgemäß die in der Nut ausgeschnittene Fläche nach außen abgebogen, wodurch sie einen in das Umgußmetall eingreifenden seitlichen Vorsprung bildet. Auf diese Weise wird ein Teil der Zentrifugalbeanspruchung durch das Metall des Streifens in Form einer Scherbeanspruchung aufgenommen, welches den Scherbeanspruchungen besser als das Umgußmetall zu widerstehen vermag.

Die Erfindung soll nunmehr ausführlicher an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung erläutert werden, und zwar zeigt

Fig. 1 einen axialen Halbschnitt durch einen Einstuf en-Verdichterläufer,

Fig. 2 eine Seitenansicht einer der Schaufeln, wobei ein Teil der Schaufelwurzel weggebrochen dargestellt ist,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Schaufel gemäß Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt nach den Schnittlinien IV-IV in den Fig. 2 und 3.

Wie sich aus Fig. 1 ergibt, setzt sich ein Läufer für einen Axialverdichter zusammen aus zwei ähnlichen gleichachsigen Blechscheiben 1, 2, deren Umfangsstücke aufeinanderzu abgebogen sind und dadurch axial gerichtete Flanschstücke l^a, 2^a bilden. Ringförmige Halter 3, 4 sind an den benachbarten Flächen der Scheiben befestigt, z. B. angeschweißt, wodurch weitere axial gerichtete Flanschstücke, in radialer Richtung gesehen innerhalb der Umfangs-Flanschstücke, gebildet werden; auf diese inneren Flanschstücke wird ein Ring 5 aufgeschrumpft, um die Scheiben zusammenzuhalten. Verstärkungsringe 6, 7 sitzen innerhalb der Umfangsflanschstücke 1", 2" und sind damit vermittels Punktschweißen an einer Anzahl von Stellen rund um den Läuferumfang verbunden.

Wie sich aus den Fig. 2, 3, und 4 ergibt, weist jede

Schaufelbefestigungs-Einriditung
an Axialströmungsmaschinen

Anmelder:

Power Jets (Research and Development)
Limited, London

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,
Siegen (Westf.), Oranienstr. 14

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 30. Mai und 21. Oktober 1S62

Leslie Thomas Whitehead, Pyestock,

Farnborough, Hampshire (Großbritannien),

ist als Erfinder genannt worden

Schaufel ein Schaufelblatt W, welche die Form eines aus Rohr gepreßten Streifens mit Stromlinienhohlprofil-Querschnitt besitzt und, falls erforderlich, verwunden ausgebildet sein kann, sowie einen Schaufelwurzelblock 12 auf. Rechteckige Nuten 15 sind in die Vorder- und die Hinterkante der Schaufel in der Nähe ihres inneren Endes eingeschnitten, so daß eine T-S chaufel wurzel entsteht; dieses Ende sitzt im Schaufelwurzelblock 12. Der Block ist mit gegenüberliegenden Nuten 16 entsprechend den Nuten in der Schaufel versehen.

Das Metall in den Nuten 15 in der Schaufel ist nicht ganz weggeschnitten, sondern sitzt noch an den oberen Kanten der Nuten fest. Die so gebildeten Ansätze sind nach außen und oben umgebogen und bilden dadurch Vorsprünge in der Form von etwa halbkreisförmigen Kehlen 13, welche im gegossenen Metall des Wurzelblockes 12 eingebettet sind.

Um das Gewicht herabzusetzen, sind Aussparungen 14 in jede Seite des Wurzelblockes 12 eingeschnitten oder eingegossen. Diese Aussparungen sind solcher Art, daß eine Schicht aus Metall an jeder Seite der Schaufel in der Mitte des Blockes stehenbleibt, und die volle Breite des Blockes ist rund um die Nuten 16 in den Enden erhalten geblieben.

Wie sich aus Fig. 1 ergibt, greifen die Umfangsstücke 1", 2^a an den Scheiben und ihre Verstärkungsringe 6, 7 in die Nuten 16 des Wurzelblockes hinein, welcher infolgedessen in fester Klemmverbindung mit diesen steht.

Da die Läuferscheiben-Flanschstücke 1°, 2° in die Nuten 15 des Schaufelstreifens 11 hineingreifen, ist

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nicht ausschließlich das gegossene Material zur Aufnahme der radialen Schaufelbelastung herangezogen. Es ist ersichtlich, daß die Belastung, welche auf den Läufer in dieser Weise übertragen wird, durch die Zugfestigkeit des zwischen den Nuten 15 liegenden Querschnitts begrenzt wird. Ein weiterer Teil der Belastung wird über Scherbeanspruchung der aufwärts gebogenen Kehlstücke 13 aufgenommen; dieser Teil der Belastung wird nach dem Läufer über den gegossenen Werkstoff des Blockes 12 übermittelt. Es ist ersichtlich, daß über den Nuten die gesamte Querschnittsfläche der Schaufel zur Belastungsaufnahme verfügbar ist, wobei der zwischen den Nuten liegende Teil die Belastung als Zugbeanspruchung aufnimmt, während der Teil, welcher die Kehlstücke bildet, die Last in Form einer Scherbeanspruchung aufnimmt.

Es sei darauf hingewiesen, daß der Schaufelstreifen aus dem Schaufelwurzelblock nicht ohne Verformung der T-Schaufelwurzel herausgerissen werden kann. Darüber hinaus würde ein Herausreißen des Streifens ein Strecken der Kehlstücke 13 bedingen; der Widerstand gegenüber einem Lösen der Schaufel von der Wurzel wird dadurch also vergrößert. Der Widerstand, der durch diese Merkmale bedingt ist, ist natürlich zusätzlich zu demjenigen der Haftung, welche zwischen dem Streifen und dem Metall des Wurzelblocks vorhanden ist.

Das Schaufelblatt 11 kann dadurch hergestellt werden, daß ein z. B. kreisförmiges oder elliptisches Rohr in die erforderliche Stromlinien-Querschnittsform gebracht wird, oder auch dadurch, daß ein Metallblech um ein Formstück herumgebogen und dann entlang einer Naht, beispielsweise an der Hinterkante, verschweißt wird. Profilierter Streifenwerkstoff kann ebenfalls benutzt werden.

Um das Gewicht herabzusetzen, wird zweckmäßig der Schaufelwurzelblock 12 aus einem leichteren Werkstoff als die Schaufel selbst hergestellt. So kann die Schaufel aus Stahlblech, der Wurzelblock aus einer Aluminiumlegierung gefertigt sein.

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung an Verdichtern, Turbinen oder ähnlichen Strömungsmaschinen zur Befestigung der ein Schaufelblatt aufweisenden Schaufeln, welches aus einem Metallstreifen mit Stromlinienprofil-Querschnitt besteht, bei welchem eine Nut in seinen Kanten zum Schaufelfußende hin vorgesehen ist, wobei dieses Schaufelfußende in einer Masse gegossenen Metalls eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Nut ausgeschnittene Fläche nach außen abgebogen ist und dadurch einen in das Umgußmetall eingreifenden seitlichen Vorsprung bildet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall in der Nut entlang einer Kante der Nut, welche quer zur Achse des Streifens verläuft, nach außen umgebogen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall in der Nut entlang derjenigen Kante der Nut, welche am weitesten vom Fußende des Streifens entfernt ist, nach außen umgebogen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen in bekannter Weise als Hohlprofil ausgebildet ist und die in den Nuten ausgeschnittenen Flächen nach beiden Seiten des Schaufelprofils nach außen abgebogen sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen in an sich bekannter Weise Nuten sowohl an seiner Eintrittsais auch an seiner Austrittskante zum Schaufelfußende hin aufweist.

6. Einrichtung nach _vAnspruch 1 bis 5 für den Läufer von Verdichtern, Turbinen oder ähnlichen Strömungsmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer in an sich bekannter Weise ein Teilstück aufweist, welches in die in den Schaufelfüßen vorgesehenen Nuten eindringt.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer in an sich bekannter Weise einen sich in axialer Richtung erstreckenden ringförmigen Bauteil aufweist, welcher in die Nuten der Schaufelfüße eindringt.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer in an sich bekannter Weise eine Scheibe mit einem sich in axialer Richtung erstreckenden ringförmigen Flansch aufweist, welcher in die Nuten der Schaufelfüße eindringt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 466 222, 340 593.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen