Verspannung von in Axialnuten des Läufers befestigten Turbomaschinen-Laufschaufeln
gegen Schwingungen in Schaufelkranzebene Die Erfindung betrifft eine Verspannung
von m' Axialnuten des Läufers befestigten Turbomaschinen-Laufschaufeln gegen Schwingungen
in Schaufelkranzebene.Bracing of turbomachine rotor blades fastened in axial grooves of the rotor
against vibrations in the blade ring plane The invention relates to a bracing
Turbomachine rotor blades fastened by m 'axial grooves of the rotor against vibrations
in the blade ring plane.
Bekannt ist, solche Verspannung bei einer Schaufel trapezförmig profilierten
Schaufelfußes durch einen im Nutgrund, also radial innerhalb des Schaufelfußes angeordneten
Keil zu erzeugen; sie soll die Einspannung der Schaufel und daher die freie Schaufellänge,
also die Schwingungszahl der Schaufel von den durch-, Erwärmung und durch Fhehkraft
unvermeidlich- bewirkten Verformungen des Laufrades unabhängig machen. Bei dieser
Bauart ist jedoch, da der Schaufelfuß um guten Abrundungsradius willen seine Trapezflanken,
also seine Anlageflächen nicht ganz bis zum Nutrand erstrecken darf, die Einspannlänge
verhältnismäßig nur klein, nämlich nur gleich einem Teil der Nuttiefe; dort ist
also die freie Schaufellänge noch unerwünscht groß. Bei Schaufeln mit Tannenbaum-oder
Hammerkopf-Fußprofil würde solch am Nutgrund liegender Keil sogar nutzlos sein,
da diese Profile Spiel zwischen Fuß und Nutflanken erfordern.It is known that such bracing is profiled in a trapezoidal shape in the case of a shovel
Blade root by one arranged in the groove base, that is to say radially inside the blade root
Produce wedge; it should be the clamping of the shovel and therefore the free shovel length,
So the number of vibrations of the blade from the through, heating and through Fhehkraft
make unavoidable deformations of the impeller independent. At this
The design is, however, since the blade root has a trapezoidal flanks for the sake of a good radius of curvature,
so its contact surfaces must not extend all the way to the edge of the slot, the clamping length
only relatively small, namely only equal to part of the groove depth; there is
so the free blade length is still undesirably large. For shovels with a Christmas tree or
T-head foot profile would even be useless such a wedge lying at the bottom of the groove.
as these profiles require play between the foot and the groove flanks.
Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, den Spannkeil möglichst dicht
am Schaufelblatt, nämlich radial zwischen Schaufelblatt und Schaufelfuß, also radial
außerhalb der Laufradscheibe anzuordnen, so daß die freie Schaufellänge möglichst
kurz, also die Eigenschwingungszahl der Schaufel möglichst hoch wird.The invention is based on the idea of keeping the clamping wedge as tight as possible
on the blade, namely radially between the blade and the blade root, that is, radially
to be arranged outside the impeller disk, so that the free blade length as possible
short, so the natural frequency of the blade is as high as possible.
Es ist freilich eine Schwingungsdämpfungseinrichtung mittels solcher
radial zwischen Schaufelblatt und Schaufelfuß angeordneten Keile bekannt. Doch bei
ihr - ihre Schaufeln sitzen nicht in axialen Nuten, sondern in einer Umfangsnut
- liegen die Keile nur an den Schaufeln, nicht auch am Laufrad an; die Schaufeln
sind also im radialen Bereich der Keile nicht festgespannt; ihre Schwingungslänge
und ihre Schwingungszahl ist also nicht festgelegt.A vibration damping device by means of such wedges arranged radially between the blade and the blade root is of course known. But with her - her blades are not in axial grooves, but in a circumferential groove - the wedges only rest on the blades, not on the impeller; the blades are therefore not clamped in the radial area of the wedges; their oscillation length and their number of oscillations are therefore not fixed.
Die Erfindung sieht daher vor, zwischen jeder Schaufel und jeder ihrer
Nachbarschaufeln, und zwar im Radialbereich zwischen dem Schaufelblatt und dem Läufer,
wo in an sich bekannter Weise die Schaufel in Umfangsrichtung des Läufers stärker
als an der nächstliegenden Schaufelfußeinschnürung ist, eine sich sowohl radial
auswärts als auch in ihrer Längsrichtung verjüngende Lücke anzuordnen und diese
mit einem Keil auszufüllen, der mit seiner radial inneren Fläche am Laufrad und
mit seinen Seitenflächen an den beiden Schaufeln anliegt und der in Achsrichtung
selbsthemmend und so stark eingetrieben ist, daß er trotz der im Lauf durch die
Fliehkraft bewirkten Dehnung der Schaufeln und des Läufers an die Schaufeln und
an das Laufrad angepreßt bleibt.The invention therefore provides between each blade and each of its
Neighboring blades, namely in the radial area between the blade and the rotor,
where, in a manner known per se, the blade is stronger in the circumferential direction of the rotor
than is at the closest blade root constriction, one extends both radially
to arrange outwardly and in its longitudinal direction tapering gap and this
to be filled in with a wedge that has its radially inner surface on the impeller and
rests with its side surfaces on the two blades and that in the axial direction
is self-locking and so strongly driven that it despite the in the run by the
Centrifugal force caused expansion of the blades and the rotor on the blades and
remains pressed against the impeller.
Wie stark der Keil eingetrieben werden muß, läßt sich ohne weitere
erimderische Tätigkeit errechnen. Freilich entsteht durch das Eintreiben der Keile
und durch ihre Fliehkraft eine zusätzliche Zugbeanspruchung in den Schaufelfüßen;
aber diese erscheint weniger gefährlich als die höhere Wechselbeanspruchung in den
Füßen der bekannten Schaufeln.How hard the wedge has to be driven in can be determined without further ado
Calculate erimderic activity. Of course, this is caused by driving in the wedges
and due to their centrifugal force an additional tensile stress in the blade roots;
but this appears less dangerous than the higher alternating stress in the
Feet of the well-known shovels.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in zwei Zeichnungen
1 und II gezeigt, in denen das Laufrad mit 1, die axial eingesetzten
Laufschaufelfüße mit 2 und der Keil mit 3 bezeichnet sind. Die Laufschaufeln
2 haben - wie aus der Zeichnung ersichtlich -
vorzugsweise einen Tannenbaumfuß
und sind axial in das Laufrad 1 eingesetzt. Der Keil 3 zwischen den
Laufschaufeln ist in seiner Breite konisch ausgeführt und mit seitlichen Abschrägungen
4 versehen, die mit entsprechenden Abschrägungen 5 oberhalb des Schaufelfußes,
der sogenannten überhöhung, zusammenwirken. Die Fliehkraft des Keiles wird dadurch
direkt von den Schaufeln aufgenommen. Der Keil 3 muß nicht unbedingt in seiner
Breite zu seiner Achse 7
symmetrisch verjüngt sein, sondern er kann auch so
ausgebildet sein, daß er in seiner Breite nur auf einer Seite zu seiner Achse verjüngt
ist, die andere Seite also parallel zu seiner Achse 7 verläuft. Kommen Keile
nach der letztgenannten Ausführung zur Verwendung, so müssen die entsprechenden
Seiten der Schaufelüberhöhungen senkrecht zur Radkopfwange 8
ausgeführt werden.An exemplary embodiment of the invention is shown in two drawings 1 and II, in which the impeller is denoted by 1, the axially inserted rotor blade roots are denoted by 2 and the wedge is denoted by 3. The blades 2 have - as can be seen from the drawing - is preferably a fir-tree root and are axially inserted into the impeller. 1 The width of the wedge 3 between the rotor blades is conical and is provided with lateral bevels 4 which interact with corresponding bevels 5 above the blade root, the so-called cant. The centrifugal force of the wedge is thus absorbed directly by the blades. The wedge 3 does not necessarily have to be tapered symmetrically in width to its axis 7 , but it can also be designed so that it is tapered in width only on one side to its axis, i.e. the other side runs parallel to its axis 7 . If wedges according to the last-mentioned version are used, the corresponding sides of the vane elevations must be perpendicular to the wheel head cheek 8 .
Im Betriebszustand vergrößert sich infolge der Raddehnung der Außenumfang
der Radscheibe 1.
Hierdurch vergrößert sich auch die Schaufelteilung,
und der Schaufelfuß verändert seine Lage minimal in radialer Richtung.- Der Keil
muß so eingepreßt werden, daß eine Verspannung im Schaufelfuß bzw. in der überhöhung
erreicht wird, die größer ist als die Betriebsspannung. Hierdurch wird ein Lockem
der Keile trotz ]Radscheibendehnung verhindert. Damit ist die Lage der Einspannstelle
ausreichend genau festgelegt, so daß sie bei Schwingungsberechnungen mit Sicherheit
eingesetzt werden kann und die gefährlichen Beanspruchungen an den Einschnürungsstellen
vermieden werden. -Außerdem ermöglicht die erfindungsgemäße Anordnung der Keile
eine Verkürzung der schwingenden Schaufellänge und damit eine erwünschte Erhöhung
der Eigenfrequenz. Die Erfindung ist nicht an die Verwendung bei Endstufenschaufeln
mit axial eingesetztem Tannenbaumfuß gebunden, sie kann auch bei Endstufenschaufeln
mit dem sogenannten Laval-Fuß oder mit Stiftbefestigung Verwendung finden.In the operating state, the outer circumference of the wheel disk 1 increases as a result of the wheel expansion. This also increases the blade pitch, and the blade root changes its position minimally in the radial direction which is greater than the operating voltage. This prevents the wedges from loosening in spite of the expansion of the wheel disc. In this way, the position of the clamping point is determined with sufficient precision so that it can be used with certainty in vibration calculations and the dangerous stresses on the constriction points are avoided. In addition, the arrangement of the wedges according to the invention enables a shortening of the vibrating blade length and thus a desired increase in the natural frequency. The invention is not restricted to use in final stage blades with an axially inserted fir tree root; it can also be used in final stage blades with the so-called Laval root or with a pin attachment.