DE1025420B - Schaufelring fuer Radiatlurbinen und Radialverdichter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Schaufelringe für Radialturbinen oder -verdichter, die mit zwei oder mehr Schaufeltragringen ausgerüstet sind.

Bei jenen Schaufelringen sucht die Fliehkraft die Schaufeln zwischen ihren Tragringen durchzubiegen und, da bei solchen Ringen die Schaufel entsprechend bekannter Übung an einer Stirnfläche des Tragringes befestigt ist, da also das Biegemoment und der Stützdruck von dieser Stirnfläche aufgenommen werden, die Ringe zu verkanten und beansprucht dadurch die Verbindung der Schaufeln mit ihren Tragringen sehr. Besonders sind diesen Einwirkungen diejenigen Ringe ausgesetzt, die von der Maschinenachse am weitesten entfernt sind.

Es ist bereits bekannt, zur Vermeidung dieser schädlichen Einwirkungen die von den Schaufeln abgekehrten Flächen der Tragringe mit unter gegenseitigem Abstand liegenden Vorsprüngen zu versehen, die den von den Schaufeln während ihres Umlaufes ausgeübten Kräften entgegenwirken. Den Gegengewichten der vorerwähnten Art haftet der Nachteil an, daß die Erzeugungsfläche des Tragringes unzusammenhängend wird, so daß zwischen den Vorsprüngen Stellen konzentrierter Belastung mit entsprechend erhöhter Bruchgefahr vorhanden sind. Ferner wird bei dieser Art des Ausgleiches das Drehmoment, das die Befestigung zwischen Tragring und Schaufel beansprucht, nicht verringert.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Schaufelringes, bei dem die vorerwähnten Nachteile vermieden werden. Gemäß der Erfindung ist jede Schaufel an einem oder jedem Ende mit einem Vorsprung versehen, der als Gegengewicht wirkt und das auf die Schaufel ausgeübte Drehmoment verkleinert sowie die Übertragung von Biegungsbeanspruchungen von dem Tragring auf die Schaufel ausschließt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von Schaufelringen gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1, 2 und 3 drei verschiedene Ausführungsformen von S chaufel ringen gemäß der Erfindung im Längsschnitt,

Fig. 4 eine schaubildliche Darstellung eines Teiles eines Schaufelringes und seiner Halterung,

Fig. 5 eine schaubildliche Darstellung der Halterung von Fig. 4 unter Fortlassung des Schaufelringes, Fig. 6 eine Teildarstellung im Schnitt.

In Fig. 1 der Zeichnung ist 1 eine Schaufel, 2 und 3 sind die zugeordneten Tragringe. Die Schaufeln besitzen Füße 4 und 5 mit Nuten 6 zur Aufnahme der Tragringe. Die Schaufelrohlinge werden vorzugsweise von langen Stangen abgeschnitten, die das Profil des gewünschten Schaufelfußes aufweisen. Alsdann werden die Nuten 6 auf einer Drehbank ausgearbeitet, Schaufelring für Radialturbinen
und Radialverdichter

Anmelder:

Aktiebolaget International Stal Company, Stockholm

Vertreter: Dipl.-Ing. W. Dorn, Patentanwalt,
Berlin-Sctilachtensee, Breisgauer Str. 30

Beanspruchte Priorität:
Schweden vom 11. August 1956

Erik David Lindblom, Djursholm (Schweden),
ist als Erfinder genannt worden

wobei die Rohlinge in eine Klemmvorrichtung eingespannt sind. Danach werden die Schaufelprofile durch Fräs- und Schleifbearbeitung fertiggestellt. Die fertigen Schaufeln werden einzeln zwischen die Tragringe eingefügt, und schließlich wird höchstens ein Schaufelabschnitt durch Verteilen der Schaufeln am Umfang ausgerichtet, falls erforderlich, unter Einfügung von dünnen, über den Umfang gleichmäßig verteilten Profilstücken. Abweichend können bei Schaufeln mit flachen Nuten 6 die Tragringe aufgeschrumpft werden, wobei die Schaufeln ringartig in eine Klemmvorrichtung eingespannt sind.

Infolge der Anbringung eines überstehenden Vorsprunges 7 an jedem Ende ist die Schaufel in sich ausgeglichen, d. h., die Schaufel erzeugt kein freies Moment.

Der Schaufelring ist als Ganzes mit einem Laufrad in Gestalt einer Turbinenscheibe 8 durch Mittel verbunden, die eine Radialbewegung zulassen.

Um die Schaufeln mit den Tragringen in der Ruhelage des Schaufelringes im Eingriff zu halten, ist eine Seitenkante jedes Schaufelringes mit einem nasenartigen Ansatz 9 versehen, und die zugeordneten Seitenwände der Nuten in der Schaufel sind entsprechend ausgebildet und mit den Ansätzen durch Stemmen formschlüssig verbunden. Im Betrieb umschließen die genuteten Schaufelfüße die Tragringe mit festem Griff.

In Fig. 6 der Zeichnung ist ein abgeändertes Ausführungsbeispiel einer Befestigungsvorrichtung dargestellt. In den einander zugekehrten Seitenwänden

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eines Tragringes (ζ. B. 3), und der Nut 6 im Schaufelfuß (z. B. 5) sind einander entsprechende Nuten 16 und 17 angebracht. In den dadurch entstandenen Ringraum ist ein Sicherungselement 18 eingefügt; dieses besteht aus einem ungeteilten oder geteilten V-förmigen, elastischen Metallstreifen, der zunächst in die Nut 16 eingesetzt wird und beim Aufschieben der Schaufel zusammenfedert, wonach er sich wieder spreizt, so daß er auch in die Nut 17 eintritt und dadurch eine feste Verriegelung herbeiführt.

Die Fig. 2 und 3 der Zeichnung zeigen Teile von sogenannten Trommelringen, d. h. Schaufelringe mit mehr als einem Durchlaß für das Betriebsmittel (mehrflutige Bauart), von denen hier zwei Durchlässe α und η dargestellt sind. Der Durchlaß α kann ein mittlerer Durchlaß sein, zu dessen beiden Seiten je ein Durchlaß m angeordnet ist. Die Anzahl der Durchlässe kann beliebig sein.

In Fig. 2 ist die Schaufel 5 mit einem überstehenden Vorsprung 7, ähnlich dem von Fig. 1, versehen.

In Fig. 3 ist ein überstehender Vorsprung η dargestellt, der einen zusätzlichen Durchlaß für das Betriebsmittel bildet. Bei dieser Ausführungsform sollen die Abmessungen der Durchlässe a, m und η sowie die der überstehenden Vorsprünge so aufeinander abgestimmt sein, daß die Verbindungen der Tragringe mit der Schaufel durch kein Biegemoment der Schaufellängen der seitlichen Durchlässe m, der überstehenden Vorsprünge η noch des mittleren Durchlasses α beansprucht werden.

Unter der Annahme beispielsweise, daß die Durchlässe und Vorsprünge gleiches Schaufelgewicht pro Längeneinheit besitzen und daß a, m und η axiale Längen bezeichnen, werden nachteilige Einwirkungen ausgeschaltet, wenn das Verhältnis zwischen Durchtritt und überstehenden Vorsprüngen der folgenden Gleichung entspricht:

Es ist auch eine Trommel mit nur zwei Durchlässen für das Betriebsmittel denkbar, in welchem Fall man keinen mittleren Durchlaß, sondern nur zwei seitliche Durchlässe hat.

In Fig. 1 und 2 enthält die Verbindung zwischen dem Schaufelring und einer umlaufenden Scheibe 8 der Maschine, z. B. einer Turbinenscheibe, einen an der Scheibe angebrachten Ring 10, der durch Stifte 11 mit einem Tragring (z. B. 3) des Schaufelringes verbunden ist.

In Fig. 4 und 5 ist ein Haltering dargestellt, der an seiner dem Schaufelring zugekehrten Kante einen radial nach innen hervorstehenden Ringflansch 13 aufweist. Der Ringflansch 13 greift seinerseits in eine Nut 14 in den überstehenden Vorsprüngen ein, deren Tiefe so bemessen ist, daß eine gegenseitige radiale Dehnung zwischen dem Flansch und den Vor-Sprüngen vermieden wird. Zwecks Zentrierung und zur Übertragung von Tangentialkräften des Ringflansches 13 können Anschläge z. B. in Gestalt axial hervorstehender Ansätze 15 vorgesehen sein, die zwischen die entsprechenden Nuten in oder zwischen den hervorstehenden Vorsprüngen der Schaufeln ein- ·,* greifen. *

Die in den überstehenden Teilen vorgesehenen Schaufeln können entweder als Turbinenschaufeln (für Auswärtsströmung) oder als Verdichterschaufeln (für Einwärtsströmung) ausgebildet sein, um einem Lecken des Betriebsmittels um das freie Ende des Schaufelringes entgegenzuwirken.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Schaufelring für Radialturbinen und Radialverdichter mit wenigstens zwei Tragringen für die Schaufeln, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schaufel an einem oder beiden Enden mit als Gegengewicht dienenden überstehenden Vorsprüngen versehen ist.

2. Schaufelring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die überstehenden Vorsprünge ein Schaufelprofil besitzen und so angeordnet sind, daß sie als Durchlässe für das Betriebsmittel dienen.

3. Schaufelring nach Anspruch 1 mit mehr als einem Durchlaß für das Betriebsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß die Längen der Durchlässe und der überstehenden Vorsprünge so aufeinander abgestimmt sind, daß die Verbindungen der Tragringe mit der Schaufel durch kein Biegemoment der Schaufellängen beansprucht werden.

4. Schaufelring nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln der überstehenden Vorsprünge als Turbinenschaufeln für auswärts gerichtete Strömung ausgebildet sind.

5. Schaufelring nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln der überstehenden Vorsprünge als Verdichterschaufeln für einwärts gerichtete Strömung ausgebildet sind.

6. Schaufelring nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufelring mit einer umlaufenden Scheibe der Maschine durch einen an der Scheibe befestigten Ring verbunden ist, der an seinem dem Schaufelring zugekehrten Ende einen radial nach innen gerichteten Ringflansch aufweist, der in Nuten in den überstehenden Vorsprüngen so eingreift, daß der Schaufelring und der Verbindungsring radial frei gegeneinander beweglich sind.

7. Schaufelring nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringflansch mit Anschlägen versehen ist, die in entsprechende Aussparungen in oder zwischen den Vorsprüngen der Schaufeln eingreifen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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