DE1041971B

DE1041971B - Hollow blade for axial turbines or compressors

Info

Publication number: DE1041971B
Application number: DEN12920A
Authority: DE
Inventors: Leonard James Dennis
Original assignee: D Napier and Son Ltd
Current assignee: Napier Turbochargers Ltd
Priority date: 1955-11-08
Filing date: 1956-11-06
Publication date: 1958-10-30
Also published as: BE552412A; US2940726A; NL104383C; CH335295A; NL212008A

Description

Die Erfindung betrifft Hohlschaufeln für Axialturbinen oder Verdichter mit einem Schaufelschaft, der aus Blech gefertigt ist und im wesentlichen Tragflügelprofil besitzt, mit einem Schaufelfuß, der in einer Nut des Schaufelträgers gehalten wird und an dem der Schaufelschaft festgeschweißt oder festgelötet ist, und mit je einer an der Vorder- und an der Rückseite des Schaufelschaftes in gewissem Abstand vom Schaufelfuß angeordneten Abdeckplatte, die zusammen mit der ihr anliegenden Abdeckplatte der Nachbarschaufel den zwischen dieser und der Schaufel gebildeten Treibbzw. Fördermittel strömungskanal gegen den Schaufelträger abdeckt.The invention relates to hollow blades for axial turbines or compressors with a blade shaft that consists of Sheet metal is made and has essentially airfoil profile, with a blade root in a groove of the vane carrier is held and to which the vane shaft is welded or soldered, and with one on the front and one on the back of the blade shaft at a certain distance from the blade root arranged cover plate, which together with the cover plate of the neighboring blade resting against it the Treibbzw formed between this and the blade. Funding flow channel against the blade carrier covers.

Bei den bekannten Schaufeln dieser Art besteht der Fuß aus zwei Hälften, deren eine an der Vorderseite und deren andere an der Rückseite des Schaufelschaftes angelötet oder angeschweißt ist, und besteht jede Abdeckplatte mit der Fußhälfte ihrer Seite aus einem einzigen Stück; der Fuß ist zu diesem Zweck entsprechendhoch, damit die Abdeckplatte denj enigen Abstand vom Schaufelträger hat, der um der Kühlung und des notwendigen Kühlmittelstromes willen gewünscht wird. Diese Bauart ist ziemlich schwer. Die Erfindung erstrebt leichtere Bauart; denn diese gestattet höhere Drehzahl, also höhere Leistung der Maschine.In the known shovels of this type, the foot consists of two halves, one of which is at the front and the other is soldered or welded to the rear of the blade shaft, and each is made Cover plate with the foot half of its side from a single piece; the foot is correspondingly high for this purpose, so that the cover plate has the same distance from the blade carrier that is around the cooling and the necessary coolant flow is desired. This type of construction is quite heavy. the Invention seeks lighter construction; because this allows higher speed, so higher performance of the Machine.

Die Erfindung besteht darin, daß der Schaufelfuß einstückig und daß jede Abdeckplatte gesondert aus Blech hergestellt ist.The invention consists in that the blade foot is made in one piece and that each cover plate is made separately Sheet metal is made.

Die Erfindung wird weiter ausgestaltet dadurch, daß am Schaufelfuß zwei Haltebleche angeschweißt sind, an denen die Abdeckplatten mittels Blechlappen und/ oder Lötung gehalten werden.The invention is further developed in that two retaining plates are welded to the blade root, on which the cover plates are held by means of sheet metal tabs and / or soldering.

Eine weitere Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß der hohle Schaufelschaft am Fußende seiner Vorder- und seiner Rückenwand je eine einwärts abgebogene Lippe aufweist, die in je eine Nut des Schaufelfußes eingreifen und an ihm mittels Schweißnähten oder Lötung befestigt sind.Another embodiment of the invention is that the hollow blade shaft at the foot of his The front wall and its back wall each have an inwardly bent lip, each of which is inserted into a groove in the blade root engage and are attached to it by means of welds or soldering.

Die Erfindung wird an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is explained in more detail using schematic drawings of an exemplary embodiment.

Fig. 1 zeigt einen vorbearbeiteten Rohling aus Metallblech mit einigen daran befestigten Bauteilen, die später zusammen den Schaufelschaft bilden;Fig. 1 shows a pre-machined blank made of sheet metal with some components attached thereto, the later together form the blade shaft;

Fig. 2 ist ein Teil eines Längsschnittes durch die fertige Schaufel;Fig. 2 is part of a longitudinal section through the finished blade;

Fig. 3 zeigt die Einzelteile des Abdeckteiles vor dem Zusammenbau;3 shows the individual parts of the cover part before assembly;

Fig. 4 ist eine perspektivische Darstellung der Schaufel nach dem Zusammenbau, jedoch vor der Fertigbearbeitung;Fig. 4 is a perspective view of the blade after assembly, but before Finishing;

Fig. 5 ist eine perspektivische Darstellung der fertigen Schaufel.Figure 5 is a perspective view of the finished blade.

Die in den Figuren dargestellte Turbinenhohlschauf el Hohlschaufel für Axialturbine]!
oder VerdichterThe hollow turbine blade shown in the figures el hollow blade for axial turbine]!
or compressor

Anmelder:
D. Napier Sd Son Limited, LondonApplicant:
D. Napier Sd Son Limited, London

Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. PulsRepresentative: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Pulse

und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,and Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Bad luck man,

Patentanwälte, München 9, Sdrweigerstr. 2Patent Attorneys, Munich 9, Sdrweigerstr. 2

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 8. November 1955Claimed priority:
Great Britain 8 November 1955

Leonard James Dennis,Leonard James Dennis,

Carpenters Park, Hertfordshire (Großbritannien),
ist als Erfinder genannt wordenCarpenters Park, Hertfordshire (UK),
has been named as the inventor

besteht aus drei Hauptteilen: einem hohlen Schaufelschaft 10, einem Schaufelfuß 11 und einem Abdeckteil 12. Der Schaufelschaft 10 ist z. B. durch Preß- und Biegearbeiten aus einem Blechzuschnitt hergestellt und besitzt in seiner endgültigen Form einen Tragflügelprofil-Abschnitt 13 und einen Übergangsabschnitt 14, in welchem das Tragflügelprofil auf den für die Befestigung am Schaufelfuß notwendigen Querschnitt übergeht. Die fertige Schaufel umfaßt ferner ein innenliegendes Leitblech 15, daß die durch eine Öffnung 16 in dem Abdeckteil zugeführte Kühlluft im Inneren der Vorderkante 17 der Schaufel nach oben und an der Hinterkante 18 nach unten leitet, wo sie durch Öffnungen 23 austritt. Diese Öffnungen entstehen dadurch, daß die Enden 22 der Zähne eines kammähnlichen Teiles 19 an einer Kante 20 des Blechzuschnitts festgeschweißt werden (Fig. 1). In einem späteren Fertigungsgang wird der Blechzuschnitt derart gebogen, daß die Kante 21 auf der anderen Seite der Zähna des kammähnlicheii Teiles 19 liegt und dann mit diesem verschweißt werden kann. Darauf wird der frei liegende Teil des kammähnlichen Elements 19 abgetrennt, so daß zwischen den verbleibenden Teilen der Zähne die Öffnungen 23 entstehen. Das Leitblech 15 wird vor dem Zusammenbiegen des Schaufelschaftes mittels eines Flansches 24 an denjenigen Teil des Zuschnitts angeschweißt, der später die Innenfläche der konvexen Seite der Schaufel bildet. Nach dem Biegen des Rohlings werden die beiden Flanken des Schaufelconsists of three main parts: a hollow blade shaft 10, a blade root 11 and a cover part 12. The blade shaft 10 is e.g. B. made by pressing and bending from a sheet metal blank and has in its final form an airfoil section 13 and a transition section 14 in which the airfoil merges to the cross section necessary for attachment to the blade root. The finished blade further comprises an internal baffle 15 that guides the cooling air supplied through an opening 16 in the cover part upwards in the interior of the leading edge 17 of the blade and downwards at the trailing edge 18, where it exits through openings 23. These openings are created in that the ends 22 of the teeth of a comb-like part 19 are welded to an edge 20 of the sheet metal blank (FIG. 1). In a later production process, the sheet metal blank is bent in such a way that the edge 21 lies on the other side of the teeth of the comb-like part 19 and can then be welded to it. Then the exposed part of the comb-like element 19 is separated so that the openings 23 are created between the remaining parts of the teeth. Before the vane shaft is bent together, the guide plate 15 is welded by means of a flange 24 to that part of the blank which later forms the inner surface of the convex side of the vane. After bending the blank, the two flanks of the blade become

sos 660/63sos 660/63

schaftes am Kopf durch Punktschweißstellen miteinander verbunden.Shank connected to one another at the head by spot welds.

Bei der Herstellung des Schaufelschaftes 10. läßt man Zungen 25 stehen, die zur Lagebestimmung des Rohteils während der verschiedenen Arbeitsgänge beitragen und später entfernt werden.During the manufacture of the blade shaft 10, tongues 25 are left, which are used to determine the position of the The raw part can be added during the various operations and removed later.

Das untere Ende des Schaufelschaftes besitzt geradlinige, nach innen abgewinkelte Lippen 26 und 27 (Fig. 2), die in entsprechend geformte Nuten in dem Schaukelfuß 11 eingreifen und daran durch Schweißnähte 28 und 29 befestigt sind. Die Form der Lippen 26 und 27 und der Nuten ermöglicht es, Schweißnähte 28 und 29 von großer Ouerschnittsfläche vorzusehen, und vergrößert außerdem die Verbindungsfläche zwischen den Schweißnähten und der Übergangszone 14 des Schaufelschaftes. Durch die Lippen 26 und 27 sind ferner die Teile 10 und 11 während des Schweißens bzw. Hartlötens gegeneinander festgelegt. Der oberhalb der Nuten liegende Abschnitt 30 des Fußstücks nimmt die Fliehkräfte auf und entlastet so die Schweißnähte 28 und 29. Das Fußstück 11 kann zweckmäßig als massives Schmiedestück und die Nuten können durch maschinelle Bearbeitung hergestellt sein. Der Schaufelschaft kann an dem geschmiedeten Fußstück befestigt sein, bevor der eigentliche Fußteil maschinell auf die zu dem Turbinenläufer passende Form, z. B. die aus Fig. 2 und 5 ersichtliche „Tannenbaumform", bearbeitet wird.The lower end of the blade shaft has straight, inwardly angled lips 26 and 27 (Fig. 2), which engage in correspondingly shaped grooves in the rocking foot 11 and thereon by welds 28 and 29 are attached. The shape of the lips 26 and 27 and the grooves allow weld seams 28 and 29 to provide a large cross-sectional area, and also increases the area of connection between the weld seams and the transition zone 14 of the blade shaft. Through the lips 26 and 27 are furthermore, the parts 10 and 11 are fixed against one another during welding or brazing. The one above the grooves lying section 30 of the foot piece absorbs the centrifugal forces and thus relieves the Weld seams 28 and 29. The foot piece 11 can expediently be a solid forging and the grooves can be machined. The blade shaft can be attached to the forged foot piece be attached before the actual foot part is mechanically attached to the one that fits the turbine runner Shape, e.g. B. the "Christmas tree shape" shown in FIGS. 2 and 5 is processed.

Der Abdeckteil besteht aus vier Blechstücken (Fig. 3), und zwar zwei Halteblechen 31, 32, eine AbdeckplatteThe cover part consists of four sheet metal pieces (Fig. 3), namely two retaining plates 31, 32, a cover plate

33 an der konvexen Seite der Schaufel und einer Abdeckplatte 34 an der konkaven Seite der Schaufel. Die Haltebleche 31, 32 sind kreuzförmig ausgebildet, wobei ihre waagerechten Arme in entsprechende senkrechte Schlitze in den sich nach unten erstreckenden Abschnitten der Abdeckplatten 33 und 34 passen, so daß, wie in Fig. 4 erkennbar, sich die vier Stücke zu einem kastenähnlichen Bauteil zusammensetzen lassen. An den vorderen und hinteren Enden der Abdeckplatten 33 und 34 sind Lappen 35 vorgesehen, die, wie in Fig. 4 gezeigt, umgebogen werden.33 on the convex side of the blade and a cover plate 34 on the concave side of the blade. the Retaining plates 31, 32 are cross-shaped, with their horizontal arms in corresponding vertical ones Slots in the downwardly extending portions of cover plates 33 and 34 fit so that, as can be seen in Fig. 4, the four pieces can be put together to form a box-like component. At the front and rear ends of the cover plates 33 and 34 tabs 35 are provided which, as shown in Fig. 4, are bent.

Vor dem Zusammenbau des Abdeckteils werden Rippen 36 und 37 an die Haltebleche 31 bzw. 32 angeschweißt. Die Haltebleche 31 und 32. können auch aus stranggepreßten Profilen hergestellt sein, so daß die Rippen 36 und 37 mit dem betreffenden Bauteil aus einem Stück bestehen.Before assembling the cover part, ribs 36 and 37 are welded to the retaining plates 31 and 32, respectively. The retaining plates 31 and 32. can also be made of extruded profiles, so that the Ribs 36 and 37 consist of one piece with the component in question.

Wenn der Schaufelschaft 10 an dem Fußstück 11 befestigt ist, werden die Haliebleche 31 und 32 mit dem Schaufelfuß 11 durch Punktschweißungen verbunden, und danach werden die Abdeckplatten 33 undWhen the blade shaft 10 is attached to the foot piece 11, the halves 31 and 32 are with it the blade root 11 is connected by spot welds, and then the cover plates 33 and

34 angebracht, so daß der Abdeckteil, wie aus Fig. 4 ersichtlich, um den Übergangsabschnitt 14 zusammengebaut ist. Nunmehr verbindet man die Teile 31, 32, 33 und 34 durch Hartlöten, indem man Hartlotdrähte in die Ränder an den Außenflächen der Haltebleche Sl, 32, wo sie durch die Lappen 35 festgehalten werden, einsetzt und die Schaufel erhitzt.34 attached so that the cover part, as can be seen from FIG. 4, is assembled around the transition section 14 is. The parts 31, 32, 33 and 34 are now connected by brazing by using brazing wires in the edges on the outer surfaces of the retaining plates Sl, 32, where they are held by the tabs 35, starts and the shovel heats up.

Danach, wird die Schaufel maschinell bearbeitet, um die Lappen 35 und sämtliche anderen Teile der Abdeckplatten 34 und 35, die über die Haltebleche 31 bzw! 32 hinaus* vorstehen, zu entfernen. Ferner werden die über die Außenfläche der Abdeckplatten 34, 35 vorspringenden Enden der Arme der Haltebleche 31, entfernt und die Rippen 36 und 37 auf die endgültigen Abmessungen gebracht. Der Schaufelfuß 11 wird auf die erwähnte Tannenbaumform maschinell "bearbeitet. In den Übergangsabschnitt 14 des Schaufelschaftes 10 wird ein Loch gebohrt, das mit einem Rohr ausgekleidet ist und durch das man vor Befestigung der Turbinenschaufeln an dem Läufer einen Draht führen kann.Thereafter, the blade is machined around the tabs 35 and all other parts of the cover plates 34 and 35, which via the retaining plates 31 or! 32 protrude * to remove. Further be the ends of the arms of the retaining plates 31 protruding beyond the outer surface of the cover plates 34, 35, removed and the ribs 36 and 37 brought to the final dimensions. The blade root 11 is Machined to the aforementioned Christmas tree shape. In the transition section 14 of the shovel shaft 10 a hole is drilled, which is lined with a pipe and through which one can fix before fastening the turbine blades on the rotor can lead a wire.

Wenn der Turbinenläufer zusammengebaut ist, liegt der Abdeckteil 12 jeder Schaufel an den entsprechenden Abdeckteilen 12' und 12" der benachbarten Schaufeln an (Fig. 2), so daß eine Abdeckung entsteht, die verhindert, daß die durch die Turbine strömenden heißen Gase mit dem Übergangsabschnitt 14 in Berührung kommen.When the turbine runner is assembled, the cover portion 12 of each blade rests against the corresponding one Cover parts 12 'and 12 "of the adjacent blades (Fig. 2), so that a cover is formed, the prevents the hot gases flowing through the turbine from contacting the transition section 14 come.

Claims

Patent claims:

1. Hollow blade for axial turbines or compressors with a blade shaft made of sheet metal is made and has essentially airfoil, with a blade root in a groove the blade carrier is held and to which the blade shaft is welded or soldered, and with one on the front and one on the back of the blade shaft at a certain distance arranged by the blade base cover plate, which together with the cover plate resting against it of the neighboring blade, the propellant or conveying medium flow channel formed between this and the blade covers against the blade carrier, characterized in that the blade root (11) in one piece and that each cover plate (33, 34) separately is made of sheet metal.

2. Hollow blade according to claim 1, characterized in that the blade root (11) has two retaining plates (31,32) are welded to which the cover plates (33,34) by means of sheet metal tabs (35) and / or soldering.

3. Hollow blade according to claim 1 or 2, characterized in that the hollow blade shaft at the foot of its front and back wall each has an inwardly bent lip (26, 27) which each engage in a groove of the blade root (11) and are attached to it by means of welds (28, 29) or soldering.

Considered publications:
French patent specification No. 1 083 235.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings