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Beschaufelung der Rotoren von Dampf- oder Gasturbinen Es ist eine
bekannte Maßnahme, bei den Laufsohaufeln von Dampf-oder Gasturbinen am Übergang
vom Schaufelprofil zum Schaufelfuß eine sogenannte Deckplatte vorzusehen. Diese
Deckplatten haben im wesentlichen rechteckige Form und stoßen in der Rotorumfangsrichtung
gesehen aneinander, so daß sie, wenn alle Schaufeln einer Stufe eingefügt sind,
die Rotoroberfläche vollkommen abde¢ken.
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Ue Gründe für diese Maßnahme liegen in dem Umstand, daß daß Schaufelmaterial
hochwertiger ist als das Rotormaterial und daher einer allfälligen Erosion und Korrosion
beBser--tider6tehen kann. In ähnlicher Weise werden auch die axialen Zwischenstücke
zur Distanzierung der taufschaufelkränze aufeinanderfolgender Stufen mit einer solchen
Deckplatte versehen, so daß auch dort die Rotoroberfläche praktisch vollkommen abgedeckt
ist. Nun ist jedoch der'Rotor, insbesondere wenn er, wie dies vor allem bei Gasturbinen
erforderlich ist, gekühlt wird, kälter als die Laufschaufeln bzw. die genannten
Zwischenstücke und es ist daher erforderlich, die verschiedene Wärmedehnung durch
einen Kalt spalt an der Stoßstelle zweier in Rotorumfangsrichtung aufeinanderfolgendier
Deckplatten zu berücksicht igen. Bei Verwendung solcher Deckplatten für die Beschaufelung
von Gasturbinen, insbesondere wenn das Treibmittel Staub und andere korrosive und
erosive Teilchen enthält, besteht die Gefahr, daß sich beim Anfahren aus dem kalten
Zustand die genannten Spalten mit Staub füllen und aggressive Gasteilchen an die
Rotoroberfläche gelangen. Dieser Gefahr vorzubeugen, ist das Ziel der vorliegenden
Erfindung.
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Gegenstand der Erfindung ist die Beschaufelung der Rotoren von Dampf-
oder Gasturbinen, insbesondere von Abgasturbinen, mit Hilfe von axial gerichteten
profilierten Nuten für die Schaufelfüße und Zwischenstücke, wobei in erfindungsgemäßer
Weise sich die Deckplatten der Schaufeln bzw. der Zwischenstücke in Rotorumfangerichtung
gesehen mit schräger Trennfuge überlappen und die Schwerpunktachse des Schaufelblattes
mit der Achse des Tannenbaumfußes zusammenfällt. ohne daß eineuntersdineidung der
Schaufelaustrittskante er- erfolgt.
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An Hand der beiliegenden Zeichnung soll der erfindungsgemäße Vorschlag
näher erläutert werden. Fig. 1 zeigt die bisher übliche Ausbildung der Stoßstellen
zweier benachbarter Deckplatten; Fig.2 zeigt die erfindungsgemäße Ausbildung der
Stoßstelle zweier benachbarter Deckplatten und Fig. 3 dient zur Erläuterung eines
in erfindungsgemäßer Weise zusätzlich erreichbaren Vorteiles.
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In den Figuren ist mit 1 der Turbinenrotor positioniert, mit 2 das
Laufschaufelblatt und mit 3 der Laufschaufelfuß, im dargestellten Fall mit Tannenbaumprofilierung
zur Befestigung der Schaufel in axial gerichteten Nuten des Rotors. Die Stoßstelle
zwischen zwei Laufschaufeldeckplatten ist mit 4 bezeichnet. Die Stoßstelle 4 verläuft
im Falle der Fig. 1 in bekannter Weise in radialer Richtung. In Fig. 2 verläuft
die Stoßstelle 5 in erfindungsgemäßer Weise schräg zu allen durch die Stoßstelle
gehenden Rotorradien und der Winkel der Trennfuge zum Läuferradius bzw. zur Schaufelachse
ist so gewählt, daß sich die Wärmedehnungen in radialer Richtung (Richtung A-B)
und in Umfangsrichtung (Richtung C-D) in ihrer Auswirkung auf die Trennfuge kompensieren.
Die Deckplatten kennen daher auch im kalten Zustand mit dichtem Sitz aneinanderstoßen,
sodaß auch beimAnfahren aus dem kalten Zustand die LäuferoberIläche vor dem Zutritt
aggressiver Gase und Gasteilchen geschützt ist und sich auch beimKaltstsrt an den
Trennetellen
Staub oder sonstige Teilchen nicht ansammeln können,
da sich die Deckplatten stets überlappen.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung der Trennfuge hat auch den Vorteil,
daß der Schwerpunkt des Schaufelblattes (in Fig. 3 mit S bezeichnet) und des Schaufelfußes
auf einem Radius zur Deckung gebracht werden können. Bei modernen, stark umlenkenden
Profilen ist es notwendig, die Austrittskante in Umfangsrichtung gesehen weit gegenüber
der Eintrittskante vorzuziehen, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Bei der bisher
üblichen Lage der Trennfuge ist es dann nicht möglich, die Mitte der Deckplatte
mit der Mitte des Tannenbaumfußes übereinstimmen zu lassen. Letzteres ist aus Festigkeitsgründen
(Vermeiden von zusätzlichen Biegemomenten) erforderlich oder doch zumindest sehr
wunschenswert und man hat sich bei der bisher üblichen Ausbildung der Trennfuge
(Fig. 1) damit geholfen, daß man, wie in Fig. 1 angedeutet, die Austrittskante beim
Ansatz an die Sellaufeldeckplatte ausgenommen hat. Diese Ausnehmungen 6 sind Jedoch
strömungstechnisch von Nachteil und sind bei erosiven Gasen der besonders starken
Erosionswirkung der Spaltströmung ausgesetzt. In Befolgung des erfindungsgemäßen
Vorschlages, die Trennfuge schräg auszubilden, läßt sich auch dieser Nachteil vermeiden,
weil bei der aus der schrägen und sich überlappenden Trennfuge resultierenden Verlängerung
der Deckplatte die Austrittskante des Laufschaufelblattes noch auf die Deckplatte
aufgesetzt werden kann. Bei der Schaufelherstellung durch Präzisionsschmieden entfallen
außerdem die Bearbeitungskosten für diese Ausnehmungen 6. Die Abschrägung der Deckplatte
ist auch in Bezug auf die inneren Wärmespannungen der Schaufel an der Stelle des
Ansatzpunktes der Austrittskante an der Deckplatte von Vorteil. Die Deckplatte ist
hier elastisch und kann den raschen Temperaturänderungen, die gerade die Austriitskante
durchführt, leichter folgen. Die Wärmespannungen der übrigen Schaufel selbst werden
dadurch beträchtlich herabgesetzt.
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Die Beschaufelung kann in der Weise erfolgen, daß nach Einsetzen
einer
Laufschaufel die Trennfuge 5 an der Rückenseite mit dem Zahn des Läufers gemeinsam
bearbeitet wird, sodaß beim Einsetzen der nächsten Schaufel an der Stelle 5 Formschluß
vorliegt. Die Beschaufelung kann aber auch in der Weise erfolgen, daß die Schaufeln
fertig bearbeitet eingesetzt werden, sodaß an der Stelle 5 praktisch Formschluß
vorliegt und nur ein sehr geringer Spalt, wie er durch die Toleranz der Schaufelfertigung
gegeben ist, entstehen kann.
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Werden zwischen den Laufschaufelreihen schaufellose Zwischenstücke
vorgesehen, die ebenfalls den Rotor abdecken sollen, so kann deren Stoßstelle in
geicher Art und Weise ausgebildet sein und es ergibt sich damit ein vollkommener
Schutz der Rotoroberfläche.