DE1090370B

DE1090370B - Blade attachment for an axial turbo machine

Info

Publication number: DE1090370B
Application number: DES61601A
Authority: DE
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1959-01-20
Filing date: 1959-02-03
Publication date: 1960-10-06

Description

Schaufelbefestigung für eine Axialturbomaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine nachgiebige Schaufelbefestigung für eine Axialturbomaschine, z. B. einen Axialverdichter.Blade attachment for an axial turbomachine The invention relates on a compliant blade attachment for an axial turbo machine, e.g. B. an axial compressor.

Es ist bei Lüftern bekannt, ein Schaufelrad mit einer Nabe durch einen Ring aus elastischem Material zu verbinden. Außerdem ist auch eine Ausführung bekannt, bei der einzelne Schaufeln eines Lüfters mit dem Rotor durch in diesen einvulkanisierte Gummiklötze verbunden sind. Diese beiden bekannten Ausführungen eignen sich jedoch nicht zur Aufnahme größerer Zentrifugalkräfte bei höheren Drehzahlen und sind insbesondere nicht für verstellbare Schaufeln geeignet.It is known in fans to have an impeller with a hub through a Connect ring made of elastic material. In addition, a version is also known with the individual blades of a fan vulcanized into the rotor with the rotor Rubber blocks are connected. However, these two known designs are suitable not to absorb larger centrifugal forces at higher speeds and are in particular not suitable for adjustable shovels.

Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß der Schaufelzapfen an seinem freien Ende im Schaufelträger festgehalten ist, während er an seinem dem Schaufelblatt zugekehrten Ende durch ein bezüglich der Schaufelachse allseits radial federndes Element gegen den Schaufelträger abgestützt ist.In contrast, the invention consists in that the shovel pin on its free end is held in the blade carrier, while he is at his dem The end facing the blade through a radial on all sides with respect to the blade axis resilient element is supported against the blade carrier.

Unter Schaufel ist eine im wesentlichen radial zur Maschinenachse stehende, auf dem Rotor angebrachte Laufschaufel oder eine ebenso stehende, im Maschinengehäuse oder einem zwischen diesem und dem Rotor befindlichen Hilfsgehäuse angebrachte Leitschaufel, unter Schaufelachse die Rotations-Symmetrieachse des Schaufelfußes zu verstehen. Die Laufschaufeln wie auch die Leitschaufeln können feststehend oder einstellbar, nämlich um ihre senkrecht zur Maschinenachse verlaufende Schaufelachse drehbar angeordnet sein.Under the blade is a substantially radial to the machine axis upright rotor blade attached to the rotor or an equally upright blade in the machine housing or a guide vane attached between this and the rotor, under the blade axis the axis of symmetry of rotation of the blade root. The moving blades as well as the guide blades can be fixed or adjustable, namely arranged rotatably about its blade axis running perpendicular to the machine axis be.

Während des Betriebes erfahren die Schaufeln bekanntlich durch Ungleichmäßigkeiten der Strömung hinsichtlich Richtung und Stärke Stöße und damit Schwingungen: Die Schwingungen führen an den Schaufeln zu Belastungswechsel. Da die anregenden Störschwingungen des Fördermediums relativ hohe Frequenz, z. B. einige hundert bis einige tausend Hz aufweisen, so wird die bezüglich der ganzen Lebensdauer jeder Schaufel zu rechnende Lastwechselzahl besonders hoch, so daß nicht mit sehr hohem zulässigem Festigkeitswert gerechnet werden darf, da dieser bekanntlich mit der Anzahl der Lastwechsel stark abnimmt.It is known that the blades experience irregularities during operation of the flow in terms of direction and strength, shocks and thus vibrations: The Vibrations lead to load changes on the blades. Since the stimulating disturbance vibrations the conveyed medium has a relatively high frequency, e.g. B. a few hundred to a few thousand Hz, then the one to be calculated with respect to the entire service life of each blade Number of load cycles is particularly high, so that not with a very high permissible strength value can be expected, as it is known that this depends on the number of load changes decreases.

Die Energie dieser Schaufelschwingungen wird bei der erfindungsgemäßen Schaufelbefestigung durch Einsetzen des Federelementes auf eine größere Materialmenge verteilt und nicht nur auf die Berührstelle zwischen dem Schaufelfuß und dem Rotor oder dem Gehäuse konzentriert. Durch die durch das Federelement erzielte.Dämpfung des schwingenden Systems, nämlich der Schaufel einschließlich des Schaufelfußes und des Federelementes, wird die Amplitude sowohl der durch die Stöße erzwungenen Schaufelschwingungen wie insbesondere auch der Resonanz-Schaufelschwingungen verringert, so daß die an der Schaufel auftretenden Spannungen vermindert werden, was der obigen Forderung entspricht, daß nur relativ geringe Festigkeit in Rechnung gestellt werden darf.The energy of these blade vibrations is in the inventive Shovel attachment by inserting the spring element on a larger amount of material distributed and not just on the point of contact between the blade root and the rotor or the housing. Due to the damping achieved by the spring element of the vibrating system, namely the blade including the blade root and the spring element, the amplitude is both that forced by the impacts Blade vibrations as well as especially the resonance blade vibrations are reduced, so that the stresses appearing on the blade are reduced, what the above The requirement corresponds to the fact that only a relatively low strength is charged allowed.

Zugleich kann das Federelement, das zu dem schwingenden System gehört, dazu herangezogen werden, daß die Eigenschwingungszahl des Systems nachträglich korrigiert wird; man kann es z. B. durch ein. anderes von geringerer oder größerer Federhärte ersetzen oder Material von ihm wegnehmen und dadurch die Eigenschwingungszahl des Systems, sofern sie ohne Korrektur mit der Schwingungszahl der erregenden Stöße übereinstimmen sollte, in einen anderen, ungefährlicheren Bereich verlegen, also das aus Schaufel und Federelement einerseits und schwingendem Fördermedium andererseits bestehende Gesamtschwingungssystem verstimmen.At the same time, the spring element that belongs to the oscillating system can can be used to ensure that the natural frequency of the system is retrospectively is corrected; you can z. B. by a. other of lesser or greater Replace the hardness of the spring or remove material from it and thereby the natural frequency of the system, provided they are without correction with the number of vibrations of the exciting shocks should match, relocate to another, less dangerous area, that is the one made up of the blade and spring element on the one hand and the vibrating pumping medium on the other out of tune the existing overall oscillation system.

Die vorgeschlagene Schaufelbefestigung eignet sich besonders für Fördermedien hoher Dichte, wie sie etwa bei höheren Drücken auftritt, weil die auf die Schaufeln wirkenden Stöße dann besonders intensiv sind und die Schaufelschwingungen stark werden.The proposed blade attachment is particularly suitable for pumping media high density, such as occurs at higher pressures because of the impact on the blades acting shocks are then particularly intense and the blade vibrations are strong will.

Bei einer Ausführungsform ist das Federelement ein ringförmiges Glied von U-förmigem Querschnitt, wobei die beiden freien Schenkel des Gliedes parallel zur Schaufelachse stehen. In diesem Fall, wo die federnde Eigenschaft durch die äußere Gestalt des Elementes verursacht wird, kann das Federelement etwa aus metallischem Werkstoff, z. B. Stahl, bestehen. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist das Federelement ein um den Schaufelzapfen angeordneter Ring, der in an sich bekannter Weise aus weichelastischem Werkstoff besteht. Hier ist das Element auf Grund der Werkstoffeigenschaften (Gummi, Kunststoff usw.) federnd.In one embodiment, the spring element is an annular member of U-shaped cross-section, with the two free legs of the limb parallel stand to the blade axis. In this case, where the resilient property by the external shape of the element is caused, the spring element can be made of metallic Material, e.g. B. steel exist. In another embodiment, this is Spring element is a ring arranged around the shovel pin, which is known per se Way from soft elastic Material. Here is the element due to the material properties (rubber, plastic, etc.) resilient.

Die Zeichnung zeigt drei Ausführungsbeispiele. Fig. 1 ist ein Schnitt durch einen Teil einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten Schaufelbefestigung an einer Axialturbomaschine, Fig.2 ein Schnitt durch eine abgewandelte Bauart, Fig. 3 zeigt eine Einzelheit einer dritten Ausführungsform.The drawing shows three exemplary embodiments. Fig. 1 is a section by part of a first embodiment of one designed according to the invention Blade attachment to an axial turbomachine, FIG. 2 a section through a modified one Bauart, Fig. 3 shows a detail of a third embodiment.

In dem Rotor 1 sind Laufschaufeln gehalten, von denen in Fig. 1 nur eine sichtbar ist. Jede Schaufel besteht aus einem Schaufelblatt 2 und einem ein Gewinde 3 aufweisenden Schaufelfuß 4. Der Schaufelfuß ist durch eine im Rotor befindliche Bohrung 5 geschoben und mittels Muttern 6 im Rotor festgeschraubt. Der Fuß 4 weist einen Bund 7 auf, der sich in der dargestellten Befestigungsstellung gegen eine Fläche 8 des Rotors abstützt. Zwischen dem dem Blatt 2 zugekehrten Teil 9 des Schaufelfußes 4 und einem Ringansatz 11 des Rotors 1 ist ein U-förmigen Querschnitt aufweisendes, ringförmiges, z.B. aus Stahl bestehendes Federelement 12 eingespannt, dessen freie Schenkel 14, 15 parallel zu der Schaufelachse 13 stehen, die ihrerseits wenigstens angenähert senkrecht zu der in Fig. 1 waagerecht verlaufenden Maschinenachse steht. Die in Fig. 1 dargestellte Laufschaufel ist fest im Rotor 1 angebracht, also nicht einstellbar.In the rotor 1 rotor blades are held, of which in Fig. 1 only one is visible. Each blade consists of a blade 2 and a Thread 3 having blade root 4. The blade root is located in the rotor by a Bore 5 pushed and screwed tight in the rotor by means of nuts 6. The foot 4 has a collar 7, which is in the illustrated mounting position against a Surface 8 of the rotor is supported. Between the part 9 of the blade root facing the blade 2 4 and a ring shoulder 11 of the rotor 1 is a U-shaped cross-section having, annular spring element 12 made of steel, for example, whose free Legs 14, 15 are parallel to the blade axis 13, which in turn at least is approximately perpendicular to the machine axis running horizontally in FIG. 1. The rotor blade shown in Fig. 1 is firmly attached in the rotor 1, that is, not adjustable.

Bei der abgewandelten Bauart nach Fig. 2 ist in dem Rotor 1 eine einstellbare, -nämlich um die Achse 13 drehbare Schaufel gehalten. In dem in der Figur oberen, erweiterten Teil 16 der Bohrung 5 befindet sich ein Kugellager 17 und zwischen ihm und dem Teil 9 des Schaufelfußes 4 ein aus weichelastischem Werkstoff bestehender Ring 18, der zwischen zwei Einfassungsringen 19, 21 sitzt. Der in Fig. 2 untere Teil des Schaufelfußes 4 ist über ein Wälzlager 22 abgestützt, unterhalb dessen ein Schwenkarm 23 angreift, von dem aus die Schaufel 2, 4 um die Achse 13 gedreht werden kann.In the modified design according to FIG. 2, an adjustable, Namely, about the axis 13 rotatable blade held. In the top in the figure, enlarged part 16 of the bore 5 is a ball bearing 17 and between it and the part 9 of the blade root 4 is made of a flexible material Ring 18, which sits between two surround rings 19, 21. The lower in Fig. 2 Part of the blade root 4 is supported by a roller bearing 22, below it a swivel arm 23 engages, from which the shovel 2, 4 is rotated about the axis 13 can be.

Den dargestellten Federelementen 12, 18 entsprechende Elemente können auch zur Befestigung der Leitschaufeln im Gehäuse oder einem zwischen diesem und dem Rotor befindlichen Hilfsgehäuse verwendet werden.Elements corresponding to the illustrated spring elements 12, 18 can also for fastening the guide vanes in the housing or one between this and the auxiliary housing located on the rotor can be used.

Gegenüber Fig. 1 abgewandelte Federelemente 12' haben Doppel=U- oder federbalgenartigen Querschnitt (Fig. 3).Compared to Fig. 1 modified spring elements 12 'have double = U- or Bellows-like cross-section (Fig. 3).

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Resilient blade attachment for an axial turbo machine, characterized in that the blade journal at its free end in the blade carrier is held while he is at its end facing the airfoil by an element that is radially resilient on all sides with respect to the blade axis against the blade carrier is supported.

2. blade attachment according to claim 1, characterized in that that the spring element is an annular member of U-shaped cross-section, wherein the two free legs of the link are parallel to the blade axis.

3. Bucket attachment according to claim 1, characterized in that the spring element is arranged around the shovel pin is arranged ring, which is made of flexible material in a manner known per se consists. Considered publications: German Patent Specifications No. 578128, 713 187.