DE1039535B - Einrichtung zur Schwingungsdaempfung von Heissdampf- oder Heissgasturbinen- schaufeln oder Verdichterschaufeln - Google Patents

Description

Die Schwingungsdämpfung von Turbinenschaufeln mittels Drähten, die die Schaufeln durchdringen und miteinander verbinden, ist bekannt.

Die Erfindung soll eine Einrichtung zur Schwingungsdämpfung von Heißdampf- oder Heißgasturbinenschaufaln schaffen, die zwischen dem vom Treibmittel umströmten Schaufelblatt und dem Schaufelfuß eine dem Wärmeschutz des Schaufelfußes und des Laufrades dienende Abdeckplatte und einen zwischen der Abdeckplatte und dem Fuß sich erstreckenden Schaft haben. Die Erfindung läßt sich jedoch nicht nur bei Heizdampf- oder Heißgasturbinenschaufeln, sondern auch bei Verdichterschaufeln anwenden.

Die Erfindung besteht darin, daß die Dämpfungsdrähte zwischen Abdeckplatte und Fuß der Schaufeln, also außerhalb des Treibmittelstromes, angeordnet sind.

Bekannt ist, als Dämpfungsdraht einen einzigen Drahtring oder mehrere Drahtabschnitte vorzusehen, die Ende an Ende so angeordnet sind, daß sie einen Ring bilden.

Bekannt ist es auch, den Draht bzw. die Drahtabschnitte stellenweise so zu verformen, daß sie nicht aus den Löchern der Schaufeln herausrutschen können.

Bekannt ist ferner, die Drahtabschnitte sich jeweils von einer Schaufel zur Nachbarschaufel erstrecken zu lassen.

Und bekannt ist auch, den Draht aus mehreren im Querschnitt getrennten Drähten, z. B. aus zwei Drähten halbkreisförmigen Querschnitts, zusammenzusetzen.

Von diesen bekannten Mitteln, macht auch die Erfindung Gebrauch.

Die Erfindung wird an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht eines Turbineiischaufelkranzes, bei dem die Erfindung verwirklicht ist;

Fig. 2 ist ein in größerem Maßstab gezeichneter Querschnitt des bei der Anordnung nach Fig. 1 verwendeten: Dämpfungsdrahtes;

Fig. 3 zeigt, wie ein Dämpfungsdraht verankert werden kann;

Fig. 4 zeigt eine andere Möglichkeit der Verankerung des Dämpfungsdrahtes;

Fig. 5 zeigt in Vorderansicht einen aus getrennten Segmenten zusammengesetzten ringförmigen Dämpfungsdraht ;

Fig. 6 ist ein abgewickelter Zylinderschnitt, der die Anwendung der Erfindung bei Schaufeln von geringer Wandstärke zeigt;

Einrichtung zur Schwingungsdämpfung
von Heißdampf- oder Heißgasturbinenschaufeln oder Verdichterschaufeln

Anmelder:
D. Napier & Son Limited, London

Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls

und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,

Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 3, Februar 1956

Basil Thomas George Bishop, London,
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 7 ist ein abgewickelter Zylinderschnitt einer Ausführungsform der Erfindung, bei der die Schaufeln durch mehrere kurze Drahtabschnitte miteinander verbunden werden.

Der in Fig. 1 gezeigte Turbinenschaufelkranz umfaßt Turbinenschaufeln 10, die am Umfang einer Läuferscheibe 11 verankert sind. Jede Schaufel 10 umfaßt ein mit Tragflügelprofil versehenes Schaufelblatt 12, einen Schaft 13 und einen Schaufelfuß 14. Der Schaft 13 bildet einen Übergang zwischen dem Schaufelblatt 12 und dem Fuß 14 und besitzt eine Abdeckplatte als glatte innere Begrenzungsfläche für den Schaufelkanal, der durch die Schaufelblätter 12 einander benachbarter Schaufeln begrenzt wird; gleichzeitig wirken die Abdeckplatten als Abschirmung, durch welche verhindert wird, daß das die Schaufelkanäle passierende heiße Gas in unmittelbare Berührung mit der stark beanspruchten Läuferscheibe 11 kommt. Um zu verhindern, daß die Schaufeln in Schwingungen geraten, sind in die Schaufelschäfte 13 Löcher gebohrt, durch die ein Drahtring 15

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hindurchgeführt ist. Gemäß Fig. 2 besteht dieser Drahtring, ohne seine Masse je Längeneinheit zu vergrößern, aus zwei Teilen 15A und 15 S, um seine Biegsamkeit zu erhöhen.

Um zu verhindern, daß der Draht durch Fliehkräfte zwischen zwei einander benachbarten Schaufeln so herausgezogen wird, daß er eine feste Schleife bildet, ist es erforderlich, den Draht zu verankern. Eine Art des Verankerns des Drahtes ist in Fig. 3 dargestellt. In diesem Falle wird der Dämpfungsdraht von einem einzigen Drahtring gebildet, dessen beide Enden 16 und 17 in einem Raum 18 zwischen den Stegen 19^4 und 195 der Schaftabschnitte zweier einander benachbarter Schaufeln 10 A und 105 enden.

Um den Schaufelkranz zusammenzubauen, werden die Schaufeln auf den Draht 15 aufgezogen, wobei die Schaufeln 10^4 und 105 in einem genügend großen Abstand voneinander gehalten werden, daß man an den beiden Enden des Drahtes die aus Fig. 3 ersichtlichen verdickten Köpfe 16 und 17 ausbilden kann. Dann bringt man die Schaufeln in einer Montagevorrichtung in diejenige Lage, die sie innerhalb des Schaufelkranzes einnehmen werden, und hierauf schiebt man die Läuferscheibe 11 von der Seite her mit den Nuten auf die Fußabschnitte 14 aller Schaufeln gleichzeitig.

Statt an den Enden des Drahtes verdickte Köpfe auszubilden oder zusätzlich zur Ausbildung dieser Köpfe, kann man den Draht an anderen Stellen verformen, z. B. indem man ihn quetscht, so daß sich die in Fig. 4 erkennbaren Eindrückungen 21 ausbilden, wobei sich der Draht in der Nähe dieser Vertiefungen seitlich ausbeult. Diese Eindrückungen würden in der Mitte des Drahtes oder in der Nähe der Drahtmitte vorzusehen sein; die Schaufeln werden dann von beiden Enden her auf den Draht aufgezogen.

Statt einen einzigen Dämpfungsdraht zu verwenden, könnte man diesen Draht in mehrere getrennte Segmente 15 C, 15 D usw. unterteilen, wie es in Fig. 5 dargestellt ist; dabei könnte jedes dieser Drahtsegmente nach einer der vorstehend beschriebenen Arten verankert werden.

Bei dünnwandigen Metallschaufeln bestünde die Gefahr eines übermäßigen Verschleißes an den Kanten der in den dünnwandigen Metallteilen des Schaufelschaftes vorgesehenen Löcher, wenn keine geeigneten Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, um dies zu verhindern. Eine solche Vorsichtsmaßnahme kann z. B. darin bestehen, daß man gemäß Fig. 6 in den Löchern der Schaufelschäfte 23 Futterstücke 22 anordnet. Jedes dieser Futterstücke besitzt einen Mittelabschnitt 24 von kleinerem Innendurchmesser, der eng auf den Draht 25 paßt. Die Futterstücke werden innerhalb der Schaftabschnitte durch Schweißen oder Hartlöten befestigt.

Bei der in Fig. 7 gezeigten Konstruktion sind in die Stege 26 A, 26 B usw. der Schaftabschnitte sämtlicher Schaufeln jeweils zwei schräg verlaufende Löcher gebohrt, wobei jeweils das vordere Loch eines Steges, z. B. 26 C, mit dem hinteren Loch in dem benachbarten Steg, z. B. 265, fluchtet usw. Die Schaufeln werden im vorliegenden Falle durch kurze Drahtstücke miteinander verbunden. Die Schaufel 27 C ist somit mit der Schaufel 275 durch ein kurzes Drahtstück 28 C verbunden, das sich durch das vordere Loch in dem Steg 26 C und das hintere Loch in dem Steg 265 erstreckt. Ferner ist die Schaufel 27C auf ihrer anderen Seite mit der Schaufel 27 D durch ein kurzes Drahtstück 28 D verbunden, das sich durch das hintere Loch des Steges 26 C und das vordere Loch des Steges der Schaufel 27 D erstreckt. Ein Ende des Drahtes 28 C liegt in der Nähe des Steges 26 D, während sein anderes Ende dem Steg A benachbart ist, so daß der Draht 28 C nur begrenzte Bewegungen in Längsrichtung ausführen kann. Entsprechendes gilt für alle anderen Drähte. Der Zusammenbau erfolgt in der Weise, daß man die Schaufeln in einem gegenseitigen Abstand hält, der ausreicht, um das Einführen der Drähte zu ermöglichen, daß man dann die Schaufeln in einer Montagevorrichtung in ihre endgültige Lage bringt, bei der sie einander unmittelbar benachbart sind, und daß man hierauf die Läuferscheibe in der weiter oben beschriebenen Weise auf die Fuß abschnitte aufschiebt. Dieser Zusammenbauvorgang wird durch die schräge Lage der Drähte 28 C, 28 D usw. erleichtert.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Schwingungsdämpfung von Heiß dampf- oder Heißgasturbinenschaufeln oder Verdichterschaufeln, die zwischen dem vom Treibmittel umströmten Schaufelblatt und dem Schaufelfuß eine dem Wärmeschutz des Schaufelfußes und des Laufrades dienende Abdeckplatte und einen zwischen der Abdeckplatte und dem Fuß sich erstreckenden Schaft haben, mittels Drähten, die die Schaufeln, durchdringen und miteinander verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsdrähte zwischen Abdeckplatte und Fuß der Schaufeln, also außerhalb des Treibbzw. Fördermittelstromes, angeordnet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtverbindung in an sich bekannter Weise mindestens einen Drahtring umfaßt, der aus einem einzigen Draht oder aus mehreren Drahtabschnitten besteht, die Ende an Ende so angeordnet sind, daß sie einen Ring bilden, und daß in an sich bekannter Weise der Draht bzw. die Drahtabschnitte mit so verdickten oder verformten Abschnitten versehen sind, daß sie aus den Löchern der Schaufeln nicht herausrutschen können (Fig. 3).

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Drahtverbindung mehrere kurze Drahtstücke umfaßt, von denen sich jedes durch Löcher zweier einander benachbarter Schaufeln erstreckt, wobei jede Schaufel durch mindestens ein solches Drahtstück mit der ihr auf der einen Seite benachbarten Schaufel und durch mindestens ein. weiteres Drahtstück mit der ihr auf der anderen Seite benachbarten Schaufel verbunden, ist (Fig. 7).

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ende jedes der kurzen Drahtstücke in der Nähe eines nicht gelochten Teils einer Schaufel liegt, wodurch ein Herausrutschen des kurzen Drahtstückes in Längsrichtung verhindert wird (Fig. 7).

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen Drahtstücke in an sich bekannter Weise schräg angeordnet sind, wobei ihre Achsen mit der Umfangsrichtung einen Winkel bilden (Fig. 7).

6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht bzw. jeder Draht in an sich bekannter Weise aus zwei im Querschnitt voneinander getrennten Längsabschnitten

besteht, die zusammen einen Draht der gewünschten Außenform bilden (Fig. 2).

7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 6 bei Schaufeln, deren Schaft und Blatt der Schaufeln mindestens zum Teil aus Blech besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Loch bzw. jedes Loch des Schaufelschaftes, durch das ein Draht hindurch-

geführt ist, mit Hilfe eines eingesetzten Futterstücks verstärkt ist (Fig. 6).

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 818 806, 862158; britische Patentschrift Nr. 742 477.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen