DE2246134A1

DE2246134A1 - Laufschaufelabdeckung

Info

Publication number: DE2246134A1
Application number: DE2246134A
Authority: DE
Inventors: Joseph Hermile Ouellette
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1971-10-01
Filing date: 1972-09-20
Publication date: 1973-04-05
Also published as: CH550935A; FR2155308A5; IT967756B; US3778190A; DE2246134C3; DE2246134B2; JPS4842209A; GB1367728A; JPS538010B2

Description

Laufschaufelabdeckung

Die Erfindung betrifft allgemein einen Turbinenrotor mit Laufschaufeln und insbesondere eine^Abdeckungseinrlchtung für die Laufschaufeln, welche bei einer Verwindung und Entwindung der Laufschaufel eine beschränkte gegenseitige Bewegung sswischen benachbarten Laufschaufeln gestattet. Im US-Patent Nr. 3 302 wurde bereits ein diagonales Abdeckungsstück zur Verbindung benachbarter Turbinenlaufschaufeln untereinander offenbart. In der \nordnung nach dieser Patentschrift wird die stromabgelegene Aus· trittskante einer Laufschaufel mit der stromaufwärtsjgelegenen Eintrittskante einer benachbarten Laufschaufel verbunden mit Hilfe

3098U/0813

eines Abdeckungsstückes, welches an jedem seiner Enden an einer entsprechenden benachbarten Laufschaufel befestigt ist. Das Abdeckungsstück besitzt zwei an entgegengesetzten Enden gebildete Ansätze, welche durch Querbohrungen in den benachbarten Laufschaufelenden eingeführt werden und dann mechanisch zum Anliegen unter Druck durch einen "Niet" oder "Stauchvorgang" befestigt werden ("peening"). Die Wirkung dieser Verbindungsart besteht darin, daß eine Laufschaufelabdeckung starr an den Turbinenlaufschaufeln befestigt ist und hierdurch ein oberer Befestigungsdraht überflüssig ist.

In der deutschen Patentanmeldung P 22 17 085.0 der Anmelderin ist eine Einrichtung mit einer Hülse für die gegenseitige Verbindung von TurBinenlaufschaufeln offenbart. Die Konstruktionsüberlegung, auf der diese Erfindung beruht, besteht darin, daß ein Turbinenläufer, in dem ein begrenztes Spiel zwischen den Laufschaufeln zugelassen ist, anpassungsfähiger ist bezüglich zentrifugaler Belastungen, Biegebelastungen, Torsionsbelastungen und thermische Belastungen. Dieses begrenzte Spiel gestattet eine gewisse Aufhebung oder Aufnahme der Belastung, bevor diese auf die Sf- ■ ίγ ausgeübt werden müssen. Es wird dort eine Hülse mit Aussparungen zur Schaffung eines Spiels an beiden Enden zwischen Ansätzen auf gegenüberstehenden Laufschaufelflächen eingefügt, um die Turbinenlaufschafein zu verbinden. Beim Betrieb können sich die Laufschaufeln zu einem gewissen Grade verwinden oder entwinden, bevor eine Belastung auf die Schaufeln ausgeübt wird. Daher wird eine gewisse Anfangsbelastung behoben mit Hilfe des relativ begrenzenten Spiels, welches durch die Aussparungen auf der Hülse zur Schaffung eines Spielraums zugelassen wird.

Es ist erwünscht, diese Grundkonzeption zu vereinigen mit der Einrichtung gemäß dem US-Patent Nr. 3 302 925 mit einer diagonalen Abdeckung für Turbinenlauf s ch auf ein. Dias e Anwendung der oben genannten Grundkonzeption auf ein diagonales Abdeckungsstück ist Gegenstand der vorliegenden Anmeldung.

Il

309814/0813

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,ein diagonales Abdeckungsstück für Turbinenlaufschaufeln zu schaffen, welches eine gewisse Bewegungsmöglichkeit der Turbinenlauf" schaufeln untereinander gestattet.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,eine Abdeckungs- und Befestigungseinrichtung für eine Turbinenlaufschaufel zu schaffen, welche einen einfachen Dämpfungseffekt zwischen deneinzelnen Laufschaufeln liefert und gleichzeitig das Verwinden und Entwinden der Laufschaufel beschränkt.

Weitere Aufgaben und Vorteile sind ersichtlich aus der nachstehenden Beschreibung einer Ausführungsform im Zusammenhang mit den Abbildungen.

Erfindungsgemäß ist bei einem Turbinenläufer des Typs mit einer Vielzahl am Umfang befestigter Laufschaufeln jede Laufschaufel mit einer benachbarten Laufschaufel mit Hilfe eines diagonalen Laufschaufelabdeckungsstückes verbunden. An dem Abdeckungsstück ist an einem Ende ein mit Plansch angebrachter oder durch Walzen erzeugter Ansatz befestigt, durch eine Querbohrung in der Laufschaufel eingeführt und anschließend teilweise abgeplattet, wodurch ein begrenztes Spiel zwischen dem Abdeckstück und der Laufschaufel und auch zwischen benachbarten Laufschaufeln gestattet ist.

Fig. 1 zeigt eine teilweise Seitenansicht eines Turbinenrotors des Typs mit diagonalen Laufschaufelabdeckungen und Befestig gungsdrähten für die Hülse.

Fig. 2 ist eine radial nach innen gerichtete Ansicht der beiden Laufschaufeln des Turbinenrotors, nach Fig. 1.

Fig. 3 ist eine Draufsicht der Laufschaufelbefestigungs-Einrichtung, wobei die gestrichelten Linien die endgültige Zu-

3098U/0813

sammenbaulage der Einrichtung zeigen. , -. Fig. Ί enthält einen Schnitt längs der Linie IV-IV der Figur 3.

In Figur 1 ist allgemein ein Turbinenläufer 11 dargestellt mit einem Rotorrad 10 und einer Vielzahl von am Umfang befestigten Laufschaufeln 15. Die Laufschaufeln können am Turbinenrotor befestigt sein durch eine Schwalbenschwanzverbindung 17 oder irgend einelandere ähnliche Einrichtung.

Etwa in der Mitte in radialer Richtung nach außen kann auf der Laufschaufel eine Verbindung 19 mit Hülse und Verbindungsdraht des Typs gemäß der oben erwähnten deutschen Patentanmeldung der Anmelderin mit dem Aktenzeichen P 22 17 085.0 vorhanden sein. Diese Verbindungsart gestattet, wie bereits erwähnt, eine gewisse relative Bewegung während der Verwindung und Entwindung der Turbinenlaufschaufeln. An den Enden der Laufschaufeln 15 (eh. Fig. 2) sind Querbohrungen 21 in dem Austrittskantenteil der Enden und Querbohrungen 25 in dem Eintrittskantenteil der Enden ausgebildet. Die Laufschaufeln 15 sind an ihren Endbereichen so abgewandelt, daß die stromaufwärts und stromabwärts liegenden Laufschaufeloberflachen 27 bzw. 29 an den Laufschaufelenden im wesentlichen eben, parallel zueinander und senkrecht zu einer Oberfläche 31 am Laufschaufelende s£nd. Die Querbohrungen 21 und 25 sind praktisch senkrecht zu den Oberflächen 27 und 29* Zwischen dem Austrittskantenteil jedes Laufschaufelendes und dem Eintrittskantenteil des nächstfolgenden Laufschaufelendes 1st ein diagonales Abdeckungsstück 35 befestigt, welches als Abstandstell und Verbindungsteil zwischen benachbarten Laufschaufeln dient und außerdem als eine Abdeckhülle um den Laufschäufelumfang . Der Ausdruck "diagonal" In seiner Verwendung in dieser Beschreibung bezieht sich auf Abdeckungsstücke des Typs, welcher stromaufwärts und stromabwärts gelegene Seiten benachbarter Laufschaufeln verbindet. Das Abdeckungsstück 35 bedeckt einen beträchtlichen Teil

3098U/0813

_ 5 der radialen öffnung zwischen den Laufschaufeln 15.

Das Abdeckungsstück 35 besitzt herausragende Ansätze 39 und 41. Die Ansätze 39 können so beschaffen sein, daß sie die Laufschaufel am Abdeckungsstück unter Druck anliegend sicher befestigen durch eine mechanische Veränderung oder Nietung" oder Stauchung (peening). Die Ansätze 41 in Kombination mit der diagonalen, eine Hülle bildenden Abdeckung 35 bilden den Gegenstand dieser Erfindung. Es ist möglich, die Lage der Ansätze 39 und 41 untereinander zu vertauschen, so daß die gestauchten oder genieteten Ansätze 39 auf der stromabwärtsgelegenen Seite 29 der Laufschaufeln liegen und die Ansätze 41 auf der stromaufwärts gelegenen Seite 27 der Laufschaufel.

Wie aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich sind hler die Ansätze 41 als Teil des diagonalen Abdeckstückes 35 ausgebildet* und erstrecken sich durch Bohrungen 25 in den Laufschaufeln 15. Der obere Teil Jedes Ansatzes ist mit einer wannenförmigen Vertiefung. 55 ausgestaltet, welche eine Umfangswand 59 definiert. Diese Umfangswand ist in einer solchen Weise ausgestaltet, daß eine gegen diese Umfangswand ausgeübte Kraft ein Ausbreiten der Wand nach außen und die Ausbildung eines Überhangs 6l bewirkt (der Überhang ist durch den gestrichelten Teil angedeutet) und dadurch die diagonale Abdeckung lose mit der Laufschaufel verbunden wird. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß Laufschaufel.und Laufschaufelabdeckung lose miteinander verbunden sind, da dieser Aufbau die Ausbildung eines Spiels A zwischen der Laufschaufeloberfläche und dem Überhang gestattet. Wenn der Turbinenläufer in Betrieb ist, gestattet dieses Spiel eine begrenzte gegenseitige Bewegung solange, bis die Laufschaufeloberflache in Kontakt mit dem Überhang kommt. Zu diesem Zeitpunkt werden dann die Belastungen auf die Turbinenlaufschaufeln übertragen. Der Spielraum und die begrenzte Bewegungsmöglichkeit können eingestellt werden gemäß dem Ausmaß, in dem die peripheren Wände nach außen gespreizt sind oder gemäß der Kraft, die bei der Befestigung des

3098U/0813

Ansatzes ausgeübt wird.

In einer bevorzugten AusfUhrungsform der Erfindung wird der Turbinenläufer gewöhnlich eine Verbindung mit Hülse und Verbindungsdraht besitzen. Wie bereits erwähnt, gestattet dies« Hülse mit Bewegungsmögllchkelt (articulator sleeve) eine gewisse relative Bewegung zwischen den LaufechaufeInt Mit der Änderung der Drehzahl des Turbinenläufers werden benachbarte Laufschaufeln eine Neigung zur Verwindung oder Entwindung zeigen und dadurch eine geringfügige Änderung des Abstandes zwischen den Laufschaufeln verursachen, welche durch das vorgesehene Spiel aufgenommen wird. Die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf die diagonale Laufschaufelabdeckung gestattet ebenfalls eine geringe gegenseitige Bewegung wegen des begrenzten Spiels, das mittels der losen Verbindung durch den Ansatz 41 zugelassen ist. Bei dieser Ausführungsform kann jedoch der durch die Hülse zugelassene Bewegungsspielraum beschränkt werden, gemäß dem Grad der Festigkeit bei der Befestigung des Ansatzes ti.

3098U/0813

Claims

Patentansprüche

( l.jLaufschaufelabdeckung und Verbindungseinrichtung für,eine Turbomaschine mit einem Turbinenläufer mit einer Vielzahl von am Umfang an einem Turbinenrotor angebrachten Turbinenlaufschaufeln, bei dem benachbarte Turbinenlaufschaufeln durch * ein Laufschaufelabdeckungsstück verbunden sind, welches zwischen der stromaufwärts gelegenen Seite eines Laufschaufelendes -und der stromabwärts gelegenen Seite eines benachbarten Laufschaufelendes eingefügt sind, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: an einem Ende, des Laufschaufel-AbdeckungsStückes 35 ist eine erste Befestigungseinrichtung (39) zur Befestigung dieses einen Endes des LaufschaufelabdeckungsstÜckes an einer Turbinenlaufschaufel ausgebildet und eine zweite Befestigungseinrichtung (41) ist an dem anderen Ende der Laufschaufelabdeckung ausgebildet zu einer losen Verbindung des anderen Endes des LaufschaufelabdeckungsstÜckes mit einer benachbarten Turbinenlaufschaufel mit einem begrenzten Spiel zwi-. sehen dem Laufschaufelabdeckungsstück und der einen Turbinenlaufschaufel.
2. Laufschaufelabdeckung und Verbindungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Jede Turbinenlaufschaufel Querbohrungen (21, 25) besitzt, welche die stromaufwärts gelegene Seite und die stromabwärts gelegene Seite der Laufschaufel miteinander verbinden.
3. LaufSchaufelabdeckungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Befestigungseinrichtung mindestens einen, in eine Querbohrung (21) eingeführten Ansatz (39) enthält, der dort unter Druck anliegend befestigt ist.

3098U/0Ö13

Laufschaufelabdeckungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, daurch gekennzeichnet, daß die zweite Befestigungseinrichtung mindestens einen, in eine Querbohrung (25) eingeführten Ansatz (4l) enthält, wobei dieser Ansatz eine wannenförmige Vertiefung (55) besitzt, die eine umfangsmäßige Wand (59) definiert, welche zur Bildung eines Überhangs (61) zur losen Verbindung des Ansatzes in der Bohrung ausdehnbar ist.

Laufschaufelabdeckungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein einstellbarer Spielraum (A) zwischen der Laufschaufelabdeckung und dem Überhang (61) und ein relatives Bewegungsspiel zwischen der Laufschaufelabdeckung und der benachbarten Turbinenlaufschaufel vorhanden ist.

3098U/0813