DE2048983A1

DE2048983A1 - Axia) flow machine through which it flows

Info

Publication number: DE2048983A1
Application number: DE19702048983
Authority: DE
Inventors: Saratoga Calif Ortolano Ralph J (V St A)
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1969-09-30
Filing date: 1970-09-29
Publication date: 1971-04-22
Also published as: CH519097A; CA919092A; US3606578A

Description

Westinghouse
Electric CorporationWestinghouse
Electric Corporation

Mein Zeichen: VPA 70/8399 D/LoMy reference: VPA 70/8399 D / Lo

Axial durchflossene StrömungsmaschineAxial flow machine

Für diese Anmeldung wird die Priorität der entsprechenden USA-Anmeldung Serial No. 862 282 vom 30.9.1969 beansprucht.For this registration, the priority is the corresponding USA application Serial No. 862 282 from 9/30/1969 claimed.

Es ist bekannt, die Läuferschaufeln einer axial durchflossenen Strömungsmaschine, wie z. B. einer Axialdampfturbine oder eines Kompressors, untereinander durch ein Deckband zu verbinden. Dieses kann auch aus Segmenten zusammengesetzt sein. Der hauptsächliche Vorteil einer derartigen Ummantelung der Läuferschaufeln liegt in der Verminderung von Schwingungskräften und dadurch in der Verminderung von Schvingungsbeanspruchungen in den Schaufeln. Allerdings können unter Umständen durch das Deckband zusätzliche thermische Biegebeanspruchungen der Schaufeln auftreten. Diese sollen durch die vorliegende Erfindung vermindert v/erden.It is known that the rotor blades of an axially traversed turbomachine such. B. an axial steam turbine or one Compressors, to be connected to each other by a cover tape. This can also be composed of segments. The main one The advantage of such a sheathing of the rotor blades lies in the reduction of vibration forces and thereby in the reduction of shear stresses in the blades. However, under certain circumstances, this can go through the shroud additional thermal bending stresses on the blades occur. These are intended to be reduced by the present invention v / earth.

Gemäß der Erfindung liegen die Segmente des Deckbandes auf Stoß aneinander, jedes der Segmente ist mindestens an zwei Schaufeln befestigt und benachbarte Segmente sind mit einer beiden Segmenten gemeinsamen Schaufel verbunden, wobei die Befestigung der Segmente an den Schaufeln über Zapfen erfolgt, die entsprechende Öffnungen der Segmente durchsetzen. Wenn ein elastisches Strömungsmittel mit hoher Temperatur und hohem Druck durch die Maschine fließt und den Läufer rotieren läßt, so dehnt sich das Deckband infolge der Zentrifugal- und Wärmekräfte aus. Dabei drehen sich dio Segmente leicht um ihren Befestigungszapfen, wodurch jeweils benachbarte Segmente an ihren Begrenzungskanten gleitend und reibend aneinanderstoßen. Dadurch entsteht eine Reibungsdämpfung, welche die Beanspruchungen infolge der Zentri-According to the invention, the segments of the shroud lie against one another in abutment; each of the segments is on at least two blades attached and adjacent segments are connected to a blade common to both segments, the attachment of the Segments on the blades takes place via pegs that penetrate the corresponding openings in the segments. When an elastic fluid flows through the machine at high temperature and high pressure and causes the rotor to rotate, it expands Shroud due to the centrifugal and thermal forces. The segments turn slightly around their fastening pin, whereby adjacent segments slide and rub against one another at their delimiting edges. This creates a Friction damping, which reduces the stresses due to the centrifugal

-2--2-

Uj 9 fl 1 7 / 13 R 9Uj 9 fl 1 7/13 R 9

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

VPA 70/8399VPA 70/8399

fugalkräfte und der Wärmedehnung herabsetzen.Reduce fugal forces and thermal expansion.

Im folgenden sei die Erfindung anhand der in den Figuren 1 bis dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in FIGS.

Fig". 1 zeigt im Schema einen Teil eines Radialschnittes durch einen gemäß der Erfindung ausgebildeten Läufer einer Dampfturbine .Fig. 1 shows a part of a radial section through in the diagram a rotor of a steam turbine designed according to the invention.

Fig. 2 zeigt einen Teil des Deckbandes als Abwicklung in Aufsicht. Fig. 2 shows a part of the cover tape as a development in plan view.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. Fig. 4 und Fig. 5 stellen ebenfalls einen Teil eines jeweils anders unterteilten Deckbandes in Abwicklung dar. Fig. 6 zeigt eine teilweise Ansicht entlang der Linie VI-VI in Fig. 5.Fig. 3 shows a section along the line III-III in Fig. Fig. 4 and Fig. 5 also show part of a differently subdivided cover band in development. FIG. 6 shows a partial view along the line VI-VI in FIG. 5.

Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht auf einen Teil eines radial geschnittenen Turbinenläufers mit einer weiteren anderen Ausführungsforra des Deckbandes.7 is a perspective view of a portion of a radially sectioned turbine runner with yet another other Execution form of the shroud.

Bei dem in den Figuren 1 bis 3 dargestellten AusfUhrungsbeispiel der Erfindung sind die untereinander gleich ausgebildeten Schaufeln 1a, 1b, 1c, 1d usw. des Läufers einer Axialturbine untereinander durch ein Deckband 2 verbunden, welches die Spitzen der Schaufeln 1 umgibt. Die Schaufeln 1 haben das übliche Stromlinienprofil und sind über ihren Fuß 3 in einer entsprechenden umlaufenden Nut 4 im Läuferkörper 5 befestigt. Radial außenliegend (siehe Fig. 3) sind an der Schaufelspitze in der Nähe der seitlichen Kanten der Schaufeln 1 zwei Zapfen angeordnet, die ,jeweils mit der Schaufel aus einem Stück bestehen. Diese Zapfen 6 dienen zur Befestigung der Segmente 7 des Deckbandes 2 an den Schaufeln 1. Sie durchsetzen nämlich entsprechende Öffnungen in den Segmenten 7 und sind dann verformt, z. B. im Sinne einer Vernietung. Dadurch sind die Segmente zwar fest mit der Schaufel verbunden, besitzen aber doch eine gewisse Bewegungsmöglichkeit um die Zapfen 6.In the exemplary embodiment shown in FIGS According to the invention, the blades 1a, 1b, 1c, 1d etc. of the rotor of an axial turbine, which are identical to one another, are connected to one another by a shroud 2 which surrounds the tips of the blades 1. The blades 1 have the usual Streamlined profile and are attached via their foot 3 in a corresponding circumferential groove 4 in the rotor body 5. Radially on the outside (see FIG. 3) are two pegs on the blade tip near the lateral edges of the blades 1 arranged, each consisting of one piece with the shovel. These pins 6 are used to attach the segments 7 of the shroud 2 to the blades 1. They enforce that is corresponding openings in the segments 7 and are then deformed, e.g. B. in the sense of riveting. This makes the segments they are firmly connected to the shovel, but still have a certain possibility of movement around the pins 6.

10981 7/136910981 7/1369

SAD ORIGINALSAD ORIGINAL

VPA 70/8399VPA 70/8399

Das Deckband 2 setzt sich aus gleichgeformten Segmenten 7a, 7b, 7c, 7d usw. zusammen, die jeweils auf Stoß aneinanderliegen und einen durchgehenden Ring bilden. Jedes Segment hat im Grundriß die Form eines Parallelogramms und ist so angeordnet, daß die aneinanderstoßenden Begrenzungskanten einen stumpfen Winkel ψ mit der Rotationsachse R-R des-Läufers bilden. Jedes der in Fig. 2 dargestellten Segmente 7a, 7b, 7c usw. hat zwei öffnungen, durch welche die Zapfen 6 der Schaufeln ragen. Dabei ist das Segment 7b durch die Zapfen 6 mit den beiden Schaufeln 1a und 1b verbunden. In gleicher Weise ist das Segment 7c durch die Zapfen 6 an den beiden'Schaufeln 1b und 1c befestigt, das Segnsnt 7d on den beiden Schaufeln 1c und 1d usw. Jedes Segment, z. B. 7b, ist also mindestens an zwei Schaufeln, nämlich 1a und 1b, befestigt und benachbarte Segmente, z. B. 7a und 7b, sind mit einer beiden Segmenten peneinsamen Schaufel, nämlich 1 η, verbunden.The shroud 2 is made up of identically shaped segments 7a, 7b, 7c, 7d, etc., which each abut one another and form a continuous ring. Each segment has the shape of a parallelogram in plan and is arranged so that the abutting boundary edges form an obtuse angle ψ with the axis of rotation R-R of the rotor. Each of the Segments 7a, 7b, 7c etc. shown in Fig. 2 has two openings, through which the pegs 6 of the blades protrude. The segment 7b is through the pin 6 with the two blades 1a and 1b connected. In the same way, the segment 7c is fastened to the two blades 1b and 1c by the pin 6 Bless 7d on the two blades 1c and 1d etc. Each segment, z. B. 7b, is therefore at least on two blades, namely 1a and 1b, attached and adjacent segments, e.g. B. 7a and 7b, are peneinsamen with one of the two segments, viz 1 η, connected.

Dehnen sich nvr. die Se-rrente 7 des Deckendes 2 durch Erwärmung aus, so haben sie die Tendenz, an ihren St.oßstellen gegeneinander su drücken, wodurch sich in den Segmenten 7 Beanspruchungen aufbauen. Jedoch tritt so lange keine Reibungsdämpfung auf, wie die Begrenzungskanten der Segmente 7 aneinondergleiten. Da aber jede Schaufel 1 über die Zapfen 6 mit zwei benachbarten Segmenten 7 verbunden ist und jedes Segment 7 jeweils mit zwei Schaufeln, entsteht- bei einem weiteren Ansteigen der Beanspruchungen eine geringe Schwenkbewegung bzw. eine Drehung der Segmente 7 um die Zapfen 6. Dadurch gleiten die Begrenzungskanten einander benachbarter Segmente 7 reibend aneinander entlang, und es tritt eine Reibungsdämpfung auf, durch welche die sich in den Segmenten aufgebauten Beanspruchungen verbraucht werden und die thermische Ausdehnung herabgesetzt wird.Stretch nvr. the pension 7 of the top end 2 by heating off, they have the tendency to press against each other at their joint points, as a result of which stresses build up in the segments 7. However, no frictional damping occurs as long as the delimiting edges of the segments 7 slide against one another. Here but each blade 1 is connected to two adjacent segments 7 via the pin 6 and each segment 7 is connected to two Shoveling occurs when the stresses increase further a slight pivoting movement or a rotation of the segments 7 about the pin 6. As a result, the delimiting edges slide adjacent segments 7 rubbing along one another, and there occurs a frictional damping through which the in the Segments built up stresses are consumed and the thermal expansion is reduced.

Das in Fig. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel des Deckbandes 2 unterscheidet sich von dem in Fig. 2 dargestellten dadurch, daß jedes Segment 8a, 8b, 8c usw. mit mehr als zwei, im vorliegenden Fall mit vier Schaufeln über die Zapfen 6 verbunden ist. DadurchThe exemplary embodiment of the shroud 2 shown in FIG. 4 differs from that shown in Fig. 2 in that each segment 8a, 8b, 8c, etc. with more than two, in the present The case is connected to four blades via the pin 6. Through this

-4--4-

109817/1369109817/1369

BADBATH

VPA 70/8399VPA 70/8399

ist die Herstellung des Deckbandes 2 etwas wirtschaftlicher, da die Anzahl der zusammenzufügenden Segmente verringert ist. Entsprechend sinkt allerdings dann auch die an den Begrenzungskanten zwischen den Segmenten insgesamt entstehende Reibungsdämpfung .the production of the cover tape 2 is somewhat more economical, since the number of segments to be joined is reduced. Correspondingly, however, the overall frictional damping that occurs at the delimiting edges between the segments is then also reduced .

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen setzte sich das Deckband 2 jeweils nur aus einer Reihe längs des Umfanges aufeinanderfolgender Segmente zusammen. Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 zeigt dagegen ein Deckband 2, in dem in axialer Richtung zwei Reihen von Segmenten 9a, 9b, 9c usw. und 10a, 10b, 10c usw. auf Stoß nebeneinander liegen. Jedes Segment ist wiederum über die Zapfen 6 an zwei Schaufeln befestigt und in axialer Richtung nebeneinander liegende Segmente (z. B. 9c und 10b) sind mit einer ihnen gemeinsamen Schaufel verbunden. Da auf diese ^Tl.'eise die zwischen den Segmenten vorhandenen Stoßstellen wesentlich vergrößert wurden, ist auch die insgesamt in diesem Deckband 2 nach Fig. 5 entstehende Reibungsdämpfung wesentlich größer.In the exemplary embodiments described so far, the shroud 2 is composed of only one row of segments that follow one another along the circumference. The embodiment according to FIG. 5, on the other hand, shows a shroud 2 in which two rows of segments 9a, 9b, 9c etc. and 10a, 10b, 10c etc. are butted next to one another in the axial direction. Each segment is in turn fastened to two blades by means of the pins 6 and segments (e.g. 9c and 10b) lying next to one another in the axial direction are connected to a blade common to them. .'Eise because the existing between the segments joints were significantly increased in this ^Tl, the resulting total in this shroud 2 of Fig. 5 is substantially larger friction damping.

Bisher wurden Ausführungsbeispiele gezeigt, bei denen die Segmente des Deckbandes allein einen durchgehenden Ummantelungsring bildeten. Fig. 7 zeigt nun ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem jede Schaufel 11a, 11b, 11c usv/. an der Spitze zu einer Deckplatte 12a, 12b, 12c usw. ausläuft. Diese Deckplatten 12a, 12b, 12c usv/. bilden einen inneren Ring 13, der in seiner Form dem äußeren, aus den Segmenten 14a, 14b, 14c usw. des Deckbandes 15 gebildeten Ring angepaßt ist. Die Befestigung der Segmente 14 an den Deckplatten 12 erfolgt wiederum über Zapfen 16, v/eiche über die Deckplatten 12 hinausragen und durch Öffnungen in den Segmenten 14 geführt und dann verformt sind. Die Schaufeln 11 sind jeweils mit den Deckplatten 12 und den Zapfen 16 aus einem Stück gebildet.So far, embodiments have been shown in which the segments of the shroud alone formed a continuous sheathing ring. Fig. 7 now shows a further embodiment at which each blade 11a, 11b, 11c etc /. runs out at the tip to a cover plate 12a, 12b, 12c, etc. These cover plates 12a, 12b, 12c etc /. form an inner ring 13, the shape of which is the outer one, made up of segments 14a, 14b, 14c, etc. of the shroud 15 formed ring is adapted. The segments 14 are again fastened to the cover plates 12 by means of pegs 16, which protrude beyond the cover plates 12 and are guided through openings in the segments 14 and are then deformed. the Blades 11 are each formed with the cover plates 12 and the pin 16 in one piece.

Der Grundriß der Deckplatten 12 ist rechteckig gewählt, während der der Segmente 14 die Form eines Parallelogramms hat. AußerdemThe plan of the cover plates 12 is chosen to be rectangular, while that of the segments 14 has the shape of a parallelogram. aside from that

-5-10 9 8 17/1369 _BAD original-5-10 9 8 17/1369 _BAD original

VPA 70/8399VPA 70/8399

sind die Segmente 14 des Deck"bandes 15 gegenüber den Deckplatten 12 versetzt angeordnet. Die Befestigung der Segmente 14 an den Deckplatten 12 erfolgt wiederum so, daß jedes Segment an zwei Schaufeln 11 befestigt ist und benachbarte Segmente mit einer ihnen gemeinsamen Schaufel verbunden sind. Dieses Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, daß eine bessere Abdichtung geßen Leckverluste des antreibenden elastischen Strömungsmittels erzielt wird, da keine durchgehenden Spalte zwischen den beiden aus den Deckplatten 12 und den Segmenten 14 des Deckbandes 15 geformten Umnantelungsringen bestehen.the segments 14 of the cover strip 15 are arranged offset with respect to the cover plates 12. The fastening of the segments 14 to the cover plates 12 again takes place in such a way that each segment is fastened to two blades 11 and adjacent segments are connected to a blade common to them Embodiment has the advantage that a better seal geßen leakage losses of the driving elastic fluid is achieved, since there are no continuous gaps between the two sheathing rings formed from the cover plates 12 and the segments 14 of the cover band 15.

9 Ansprüche
7 Figuren9 claims
7 figures

-ö--ö-

109817/1369109817/1369

Claims

VPA 70/8399

Claims

/ 1J Axially flow-through turbomachine with a rotor, the blades of which are arranged in the shape of a S ^ ing are connected to one another via a shroud composed of segments, characterized in that the segments (7, 8, 9, 14) of the shroud (2, 15) abut one another and that each of the segments is attached to at least two blades (1, 11) and adjacent segments are connected to a blade common to both segments, the segments being fastened to the blades via pins (6, 16), the corresponding openings of the segments push through.

2. Turbomachine according to claim 1, characterized in that the shroud (2, 15) consists of a number of segments (7, 8, 14) exists whose boundary edges are obtuse angles with the axis of rotation of the runner.

3. Turbomachine according to claim 1, characterized in that that the shroud (2) is formed from segments (9, 10) which are in two or more rows butted side by side.

4. Turbomachine according to claim 3, characterized in that

that the segments (9, 10) ver in the adjacent rows to each other sets are.

5. Turbo machine according to claim 3 or 4, characterized in that that in the axial direction adjacent segments (9, 10) are each connected to their common blades

6. Turbo machine according to claim 1, characterized in that each blade (11) at the tip to a cover plate (12) runs out and these form an inner ring (13), the

—7— '

BAD ORIG ' ^NAU 10981 11 1369

VPA 70/8399

outer ring formed from the segments (14) of the shroud (15) is adapted.

7. Turbomachine according to claim 6, characterized in that the cover plates (12) have a rectangular plan.

8. Turbomachine according to claim 6, characterized in that the segments (14) of the shroud (15) are offset with respect to the cover plates (12).

9. Turbo machine according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the fastening of the segments on the blades serving pins (6, 16) with the blades (1, 11) consist of one piece.

109817/1369109817/1369

LeerseiteBlank page