DE1011898B - Verfahren zur Verwindung einer Hohlschaufel fuer axial durchstroemte Turbomaschinen und Hohlschaufel zur Ausfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwindung einer Hohlschaufel für axial durchströmte Turbomaschinen und eine Hohlschaufel zur Ausführung des Verfahrens.

Es ist bekannt, die Schaufeln von axial durchströmten Turbomaschinen einzelner Räder um ihre Längsachse drehbar zu lagern und im Betrieb oder vorher als Ganzes zu verdrehen, um hierdurch bei optimalem Wirkungsgrad eine Anpassung an verschiedene Betriebszustände, wie Veränderung der Drehzahl oder Änderung der Förderhöhe usw., herbeizuführen. Vor allem bei den Schaufeln von Axialverdichtern müssen die S chaufel winkel sehr genau eingehalten werden, und es sind verschiedene Vorschläge bekannt, wie die entsprechende Verdrehung praktisch realisiert werden kann. Um jedoch eine vollständige Anpassung zu erzielen, muß auch die Verwindung der Schaufel, d. h. die Veränderung des Anstellwinkels des Schaufelprofils, relativ zur Laufradachse variiert werden, und zwar nicht nur bei den Leit-, sondern auch bei den Laufschaufeln.

Für die Verwindung von aus Blech gebogenen Schaufeln von Turbomaschinen ist schon vorgeschlagen worden, eine Profilkante offen zu lassen und die Verwindung durch das Anbringen von Drehmomenten an der Schaufel mit offener Profilkante zu erzeugen. Es müssen dabei Schaufelfuß und Schaufelkopf gegeneinander verdreht werden. Um das erforderliche Moment und das Gegenmoment von einer Stirnseite der Schaufel aus ausüben zu können, was meist aus konstruktiven Gründen notwendig ist, muß das Moment auch durch das hohle Schaufelinnere, vielfach z. B. mittels eines Torsionsstabes, hindurchgeleitet werden, eine Maßnahme, die bei schlanken Profilen beträchtliche Schwierigkeiten bereitet.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt nun die Verwindung auf wesentlich einfachere Weise, indem bei einer Hohlschaufel für axial durchströmte Turbomaschinen mit längs einer Mantellinie unterbrochener Wand beiderseits der Unterbrechungslinie entgegengesetzte, wesentlich in Richtung der Unterbrechungslinie wirkende Kräfte auf die Wand ausgeübt werden.

In der Zeichnung ist das erfindungsgemäße Verfahren erläutert, und es sind auch Ausführungsbeispiele für eine Hohlschaufel dargestellt, bei welcher besondere Maßnahmen zur Ausführung des Verfahrens getroffen sind. Es zeigt

Fig. 1 eine Hohlschaufel mit offener Austrittskante zur Erläuterung des bisherigen Verwindungsverfahrens, ~" \ " ■

Fig. 2 dieselbe Hohlschaufel mit grundsätzlicher Darstellung des erfindungsgemäßen Verwindungsverf ahrens, ' ■

Verfahren zur Verwindung einer

Hohlschaufel für axial durchströmte

Turbomaschinen'und Hohlschaufel zur

Ausführung des Verfahrens

Anmelder:

Escher Wyss G.m.b.H., Ravensburg
(Württ.)

Dipl.-Ing. Dr. Herwig Kress, Oberzeil

(Kr. Ravensburg, Württ),
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 3 eine Hohlschaufel mit besonderen Vorrichtungen zur Verwindung,

Fig. 4 bis 8 verschiedene Ausführungsformen von in der Schaufel angebrachten Führungsteilen im Querschnitt durch die Schaufel und

Fig. 9 eine Variante für die Anordnung der Unterbrechungslinie.

Gemäß den Fig. 1, 2 und' 3 besteht die Wand der Hohlschaufel aus einem um die Eintrittsebene 1 umgebogenen Blech 2. Die Wand ist längs einer Mantellinie 3, welche mit der Austrittskante zusammenfällt-, unterbrochen.

* Nach bisherigem Verfahren' wurde eine Verwindung der Schaufel dadurch erhielt, daß gemäß Fig. 1 an den beiden Schaufelenden Drehmomente M ausgeübt wurden, was jedoch, wie eingangs erwähnt, oft gewisse Schwierigkeiten bietet.

Erfindungsgemäß werden aber^: nun, wie in Fig. 2 dargestellt, beiderseits der Unterbrechungslinie 3 entgegengesetzte, wesentlich in Richtung der Unterbrechungslinie wirkende Kräfte S auf die Wand 2 ausgeübt. In den Fig. 1 und 2 ist lediglich der Profilteil der Schaufel dargestellt, um'das Prinzip des Verfahrens erläutern zu können. Sowohl bei Leit- wie auch bei Laufschaufeln ^: ist 'aber mindestens an einer Stirnseite noch ein Fußstück vorzusehen, wenn die Schaufel "aus Blech geformt ist. Bei Leitschaufeln '" wird man gegebenenfalls auch' an beiden ^TSehäufel-

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enden je ein Fußstück, anbringen, welches ein- oder mehrteilig sein kann. - -

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist die Wand 2 der Hohlschaufel ebenfalls längs einer Mantellinie unterbrochen, welche mit der Austrittskante 3 Zusammenfällt. Die Unterbrechung wird durch Kanten 3' und 3" gebildet, und diese' Kanten sind wesentlich in Richtung der Mantellinie 3 verschiebbar. Die Wand 2 trägt beiderseits der Unterbrechungslinie 3 Vorsprünge, welche durch Fußteile 4' und 4" gebildet werden und die Möglichkeit bieten, die die Verwindung erzeugenden Kräfte angreifen zu lassen. Mit den-Fußteilen 4' bzw 4" wird die Schaufel in den Schaufelträger, d. h. in das Laufrad oder das Leitrad, eingesetzt.

Das Fußteil 4" besitzt einen Ansatz 5, der eine hammerkopf artige Befestigung im Lauf oder Leitrad gestattet, während der Fuß teil 4' gegenüber dem Fußteil 4" an der Unterbrechungsstelle wesentlich in

am einen Blatteil 2" eine Halteeinrichtung 10'' - festigt ist, die in eine mit dem Blatteil 2' in dung stehende Verdickung 10' hineinragt. Um den;; vorgesehenen Zweck der gleitenden Halterung zu er-S₁ reichen, muß das Haltestück 10" noch um die vor- ; ■ springenden Nasen der Verdickung 10' aufgeweitet"-werden. Fig. 7 zeigt eine Kombination aus einem zweiteiligen Haltestück 11" und 12", das mit dem Blatteil2" verbunden ist, während das mit dem Blatt-"' ίο teil 2' verbundene Haltestück 11' einteilig ist.

Um die Schaufel durch Biegen um die Eintritts^, kante herstellen zu können, kann es vorteilhaft sein, : gemäß Fig. 8 eine Einrichtung zu verwenden, bei der Halteteile 13' und 13" vor dem Biegen mit den Blattteilen 2' und 2" verbunden werden und ein Zwischen- , stück 14 erst, nachdem die Blattform gebildet ist, in Profillängsrichtung eingeschoben wird. Dieses Zwischenstück bewirkt die Fixierung der beiden Eflatfrteile2' und 2" in Richtung senkrecht zur Blattef"""'

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bei auf den Fußteil 4' je nach der Verschiebungsrich-•tung eine Kraft 5" nach oben oder nach unten auszuüben ist.

oder abwärts wirkt, wird die Verwindung des Schaufelprofils in der einen oder andern Richtung .verändert. ..... .

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baren Einsatz, so kann die Schaufel nicht nur als Ganzes gedreht, sondern auch durch die Veränderung ihrer Verwindung mittels der Kraft 5" jeder

Richtung der Unterbrechungslinie 3, d. h. in Richtung so Es kann nachträglich sowohl mit dem des eingetragenen Doppelpfeiles, verschiebbar ist, wo- wie 2" oder im Schaufelfuß befestigt werden./'Β

kurzen Schaufellängen sind Vorrichtungen zum Zut sammenhalten der Austrittskante entbehrlich. Vj.«!·- fach genügt es bereits, dem Schaufelprofil außgj^älb ■ Da die Saug- und Druckseite des Profilbleches 2 25 des Beaufschlagungsgebietes, das der eingeleiteieii längs der Eintrittskante 1 zusammenhängen, ergibt Schubkraft J? gegenüberliegt, eine gewisse Führung sich unter dem Einfluß der Kraft S eine Drehbewe- zu verleihen. -.ijj

gung des Fußteiles 4' etwa um eine Achse 6, welche Die vorstehend beschriebenen Vorrichtungen, zur ;

von¹ der Unterbrechungslinie 3 entfernt liegt. Durch Veränderung der Verwindung einer Schaufel "durch Anbringen eines Drehstiftes 7 kann die Drehachse 30 Einleitung einer Schubkraft können sowohl bei Leitt gesichert werden. Je nachdem, ob die Kraft aufwärts und Laufschaufeln bei stillstehender Maschine wie iif

Betrieb derselben verwendet werden.

Ebenso sind sie vorteilhaft bei der Produktion von , verwundenen Schaufeln anwendbar, wenn Schaufeln¹ Befinden sich die Fußteile 4' und 4" in einem hier 35 mit unveränderlichem Verwindungswinkel in verwunnicht gezeigten, um die Längsachse der Schaufel dreh- denem Zustand geschweißt werden sollen. Die Werkzeuge zur Erzeugung der Verwindung werden dadurch vor allem bei großen Schaufeln wesentlich ein- j fächer und leichter, wenn nur von einer Seite aus * "

praktisch vorkommenden Änderung des Betriebszu- 40 eine Schubkraft in die Schaufel eingeleitet werden Standes sehr weitgehend angepaßt werden. Es ist muß und nicht ein Haltebügel um die Schaufel he-F-natürlich ohne weiteres möglich, bereits die Fuß- umgelegt werden muß, der das Verwindungsmonaetit stücke 4' und 4" so auszubilden, daß sie im Lauf- gemäß Fig. 1 aufzunehmen hätte, oder Leitrad drehbar sind. Um die Möglichkeiten, die sich aus der Verwin-

Um zu verhindern, daß die an der Austrittskante 45 dung der Schaufeln ergeben, voll ausnutzen zu könnem, aneinanderliegenden Schaufelbleche durch die Ver- ist es vielfach zweckmäßig, die Vorrichtungen so "ms? \ änderung des Verwindungswinkels mittels der ein- zubilden, daß die Veränderung der Verwindung bei; j wirkenden Schubkraft 5¹ bei größerer Länge der allen Schaufehl eines Radkranzes gleichzeitig erfolgt 1 Schaufeln örtlich auseinanderklaffen, können ver- Man kann auf diese Weise auch mehrere Stufen gleicE-¹ ,:■

schiedene Maßnahmen getroffen werden, durch die die 50 zeitig bezüglich der Verwindung verändern. Gut ,ge- ;:,!

gegenüberliegenden Seiten der Schaufel in der Nähe eignet sind hierfür Ringe außerhalb oder innerhalb Ij! der Austrittskante zusammengehalten werden. Die des. Schaufelkranzes mit konischen und/oder spiralig; ijj hierfür erforderlichen Einrichtungen müssen so ge- verlaufenden Flächen, die axial oder tangential be- j wählt werden, daß die Längsverschiebung der gegen- wegt werden und mittels dieser Flächen auf das f .überliegenden Schaufelteile trotzdem gewährleistet 55 Schaufelblatt die Kraft 5 ausüben. Die spiralig;ver-; ist. Ausführungsbeispiele hierfür sind in Fig. 4 bis 8 laufenden Flächen können z. B. als Gewindegänge herwiedergegeben. Die Wand ist dabei in der Nähe der gestellt werden.

Unterbrechungslinie mit Führungen versehen, die Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen befand

eine gegenseitige Verschiebung der die Unter- sich die nicht geschlossene Mantellinie der Hohlr brechungslinie bildenden Kanten in Richtung der 60 schaufel, deren Verwindung veränderlich sein sollte, Unterbrechungslinie gestatten, jedoch eine wesent- , jeweils auf der Austrittskante der Schaufel. Wie aus liehe Verschiebung senkrecht · dazu verhindern.

Bei Fig. 4 ist am Schaufelteil 2" ein Halteblech 7"
und am Schaufelteil 2' ein HalteblechT befestigt. Damit ist'eine Längsverschiebung, jedoch keine. Bewe- 65 sehen, um z. Bv den entstehenden Spalt für Grenz* gung senkrecht zur Blattebene möglich. Bei Fig. 5 ist schichtabsaugung am Profil heranzuziehen. In Fig.,9 die Haiteeinrichtung, die mit jedem Blatteil der
Schaufel verbunden ist, zweiteilig und besteht aus den
Teilen 8" und 9" bzw. 8' und 9'. Das Ausführungs-

Fig. 9 hervorgeht, kann es jedoch unter Umständeti zweckmäßig sein, die Unterbrechung der Mantellinie an einer anderen Stelle des Profilumfanges vorziar

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bezeichnet 15 eine Nase am S chaufel teil 2" und 16 den zwischen Schaufelteil 2' und 2" verbleibenden Spalt. Ein solcher kann im Bedarfsfall natürlich auch Ai h d I jd

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beispiei nach Fig.,0 zeigt eine Variante» bei der nur 70 in der Austrittskante vorgesehen werden. In jedem

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Fall kann dieser Spalt in an sich bekannter Weise auch als Durchtrittskanal für ein Heiz-, Kühl- oder Brennmittel verwendet werden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verwindung einer Hohlschaufel für axial durchströmte Turbomaschinen mit längs einer Mantellinie unterbrochener Wand, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits der Unterbrechungslinie (3) entgegengesetzte, wesentlich in Richtung der Unterbrechungslinie wirkende Kräfte (S) auf die Wand ausgeübt werden.

2. Hohlschaufel für axial durchströmte Turbomaschinen zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (2) der Schaufel in an sich bekannter Weise entlang einer Mantellinie (3) unterbrochen ist und ihre die Unterbrechung bildenden Kanten (3', 3") wesentlich in Richtung dieser Mantellinie gegeneinander verschiebbar sind und daß die Wand ao beiderseits der Unterbrechungslinie Vorsprünge (4'; 4") trägt, an denen die die Verwindung erzeugenden Kräfte angreifen.

3. Hohlschaufel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (2) in der Nähe der Unterbrechungslinie (3) mit ineinandergreifenden, gegenseitig wesentlich nur in Richtung der Unterbrechungslinie verschiebbaren Führungen (T, 7") versehen ist.

4. Hohlschaufel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufel einen zweiteiligen, längs der Unterbrechungslinie der Wand geteilten Fuß (4', 4") aufweist und daß der eine Fußteil (4') gegenüber dem andern (4") an der Unterbrechungsstelle wesentlich in Richtung der Unterbrechungslinie (3) verschiebbar ist.

5. Hohlschaufel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Fußteile (4', 4") gegeneinander um eine von der Unterbrechungslinie entfernte Achse (6) verdrehbar sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 559674;
österreichische Patentschrift Nr. 53 387;
britische Patentschrift Nr. 724 073;
USA.-Patentschrift Nr. 2 527 971.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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