DE2258604A1

DE2258604A1 - Leit- und daempfungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2258604A1
Application number: DE19722258604
Authority: DE
Inventors: Harvey Waldo Mason; Herbert Edward Nichols
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1971-12-02
Filing date: 1972-11-30
Publication date: 1973-06-07
Also published as: IT971440B; DE2258604C2; US3751183A; JPS5517204B2; JPS4864303A; CA951644A; GB1410607A; BE791375A; FR2164196A5

Description

Leit- und Dämpfungsvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf Turbomaschinen und Insbesondere auf eine kombinierte Dämpfungs- und Dichtungsanordnung für eine Verwendung In Turbomaschinen-Rotoreinrichtungen.

In Turbomaschinen-Rotoreinrichtungen, die eine Vielzahl von Blättern aufweisen, die von einem Rotorrad oder einer Rotorscheibe in radialer Richtung ausgehen, ist es im allgemeinen wichtig, daß zwischen dem Radrand und der Blattplattform eine Dichtung vorgesehen ist, um eine Strömungsmittelleckage in axialer Richtung über dem Rad zu vermindern, so daß ein Wirkungsgradverlust der Turbomaschinen vermieden wird.

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Neben der Gasleckage 1st eine weitere Schwierigkeit, die bei Turbomaschinen-Rotoreinrichtungen auftreten kann, die Vibration zwischen dem Rotorrad oder der Scheibe und den Blättern sowie

zwischen den Blättern selbst.

In der US-Patentschrift 3 112 915 ist eine Rotor-Luftleitvorrichtung beschrieben, die axial beabstandete Endplatten umfaßt, die durch axial verlaufende Verbindungsteile miteinander verbunden sind. Die Endplatten schließen den Raum zwischen benachbarten Blattschaufeln, während eines der Verbindungsteile geeignet ge-

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formt ist, um unter/Druck der Zentrifugalkraft gegen die Unterseite der benachbarten Blattplatten zu drücken. Auf diese Weise wird für eine Dämpfung der Blattvlbration durch den Mechanismus der wärmeerzeugenden relativen Verschiebung zwischen dein Verbindungsteil und den.·benachbarten Blattplatten gesorgt.

Die Leitvorrichtung gemäß der vorstehend angegebenen US-Patentschrift kann zwar bei zahlreichen Konfigurationen der Rotoreinrichtung vorteilhafterweise eingesetzt*werden, aber bei gewissen Applikationen spricht die für die Abdichtung erforderliche Größe der Leitvorrichtung gegen den gewünschten Dämpfungseffekt. So wurde gefunden, daß, wenn das Gewicht der Leitvorrichtung zunimmt, die Leitvorrichtung unter dem Druck der Zentrifugalkraft eine starre Stellung gegen eine oder beide Blattplatten einnimmt. Wenn dies geschieht, ist die Dämpfungsfunktion verloren oder wesentlich verringert und vom Standpunkt der Vibration aus wirkt die Leitvorrichtung wie ein integrales Teil von einem oder beiden Blättern«

Die vorliegende Erfindung ist auf eine verbesserte Luftleitstruktur gerichtet, die die vorteilhaften Merkmale der oben genannten US-Patentschrift beibehält, während das vorstehend erläuterte Problem vermieden wird.

Es 1st demzufolge eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Dichtungs- und Blattdämpfungsstruktur zur Verwendung in einer Turbomaschinen-Rotoreinrichtung zu schaffen*

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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Luftleitvorrichtung zur Abdichtung zwischen benachbarten Turbomaschinen-Blattschaften zu schaffen, die wenigstens ein Ausgleichs- oder Dämpfungsgewicht trägt, das daran bewegbar befestigt und in der Lage ist, unter dem Druck der Zentrifugalkraft gegen die benachbarte Blattplatte zu drücken und die Vibration durch den Mechanismus der wärmeerzeugenden relativen Verschiebung zu dämpfen.

Diese Aufgaben werden, kurz gesagt, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung durch eine Leit- und Dämpfungsvorrichtung gelöst, die im Abstand angeordnete, axial gerichtete Endplatten aufweist, die derart bemessen sind, daß sie die öffnung zwischen benachbarten Blattschaften in einer Turbomaschinen-Rotoreinrichtung praktisch schließen, wobei sich zwischen den Endplatten und diese verbindend ein Verbindungsteil erstreckt. Halterungsmittel in Form von Schwalbenschwänzen sind einstückig mit dem Verbindungsteil neben jeder Endplatte ausgebildet und so bemessen, daß sie mit einer Schwalbenschwanznut in Eingriff stehen, die von einer oder mehreren axialen Wellungen zusammen ausgebildet wird. Diese Wellungen führen von jedem Blattschaft radial nach außen von dem Rotorscheibenumfang, um die Leit- und Dämpfungsvorrichtung entgegen dem Druck der Zentrifugalkraft in der gleichen Weise festzuhalten, in der jedes Blatt an der Rotorscheibe gehalten ist. Ein oder mehrere Ausgleichsgewichte sind bewegbar- oder Schwimmend an dsm Verbindungsteil in einer Lage befestigt, wo diese gegen die Unterseite der benachbarten Platten drücken, um durch den Mechanismus äer wärmeerzeugenden relativen Verschiebung oder Schlüpfung für die gewünschte Dämpfung zu sorgen.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

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Flg. 1 1st eine Teilansicht von einer Turbomaschinen-Rotoreinrichtung, die die erfindungsgemäße LeIt- und Dämpfungsvorrichtung verwendet.

Fig. 2 1st eine Querschnittsansicht nach einem Schnitt entlang der Linie 2 - 2 in Fig. 1.

Fig. 3 1st eine vergrößerte perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen LeIt- und Dämpfungsvorrichtung.

Fig. Jf 1st eine vergrößerte Querschnittsteilansicht von der erfindungsgemäßen Leit- und Dämpfungsvorrichtung nach einem Schnitt entlang der Linien Ί-Ί in Fig. 2.

In Fig. 1 ist ein Teil einer als Beispiel angegebenen Turbomaschinen-Rotorvorrichtung bei 10 mit einem Rotorrad oder einer Rotorscheibe 12 gezeigt, die eine Vielzahl radial verlaufender Blätter 14 trägt. Jedes Blatt 14 ist mit einem Flügelteil 16, einem Plattenteil 18, einem Schaftteil 19 und einem Fußteil 20 versehen. Die Rotorscheibe 12 ist mit einer geeigneten axialen Verriegelungsnut 22 für jedes Blatt 14 versehen, wobei Jede Nut geeignet geformt 1st, um den Blattfußteil 20 aufzunehmen und das Blatt entgegen dem Druck der Zentrifugalkraft mit der Scheibe zu verriegeln. Die Verriegelungsnuten 22 sind zusammen mit der Umfangsausdehnung der Plattformen 18 um den Umfang ,der Scheibe 12 herum auf geeignete Weise beabstandet, so daß jede Plattform bzw. Platte an jeder in Umfangsrlchtung benachbarten Blattplatte anliegt oder in einem engen Abstand dazu angeordnet 1st. Auf diese Welse bilden die Platten zusammen eine im allgemeinen zusammenhängende, ringförmige Innengrenze für die sich bewegende Strömungsmitte Is trömung über den Flügelteilen 16 des Blattes.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine LeIt- und Dämpfungsvorrichtung 2k zwischen in Umfangsriehtung benachbarten Blättern

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14 geschaffen, um eine Leckage des sich bewegenden Strömungsmittels ii axialer Richtung über der Scheibe 12 im Bereich der Blattschafte 19 zu hemmen und gleichzeitig die Vibration zwischen den Blättern 14 und zwischen jedem Blatt 14 und der Scheibe 12 zu dämpfen»

Wie am. besten in Fig. 3 gezeigt ist, weist jede Leit- und Dämpfungsvorrichtung 24 beabstandete, axial gerichtete Endplatten 26, 28 auf, die durch ein axial verlaufendes Verbindungsteil 30 miteinander verbunden sind. Wie aus den Figuren 1 und 3 hervorgeht, sind an dsm Verbindungsteil 30 ein oder mehrere Schwalbenschwänze ausgebildet, oder das Verbindungsteil 30 ist mit in anderer VJeise geeignet geformten Halterungsmitteln 32 versehen, die an einer \erriegelungsnut 3¹I angreifen sollen. Die Verriegelungsnut wird gemeinsam von einer oder mehreren axialen Wellungen 36 gebildet, die von den Schäften von in Umfangsrichtung benachbarten Blättern 14 in einen Bereich radial außen von dem Scheibenumfang : 38 vorragen. Die Verriegelungsnut 34 ist verständlicherweise in der Größe so bemessen, daß sie an den Schwalbenschwänzen oder Halterungsmitteln 32 angreift und die Leit- und Dämpfungsvor- '. richtung 24 mit ihren benachbarten Blattschaufeln gegen den Druck der Zentrifugalkraft in praktisch der gleichen Weise verriegelt, in der jedes Blatt 14 mit der Scheibe 12 verriegelt ist.

Jede Vorrichtung 24 weist wenigstens ein Dämpfungs- oder Ausgleichsgewicht 40 auf, das an dem Verbindungsteil 30 bewegbar befestigt und derart geformt und angeordnet ist, daß bei zusammengebauter Vorrichtung 24, wie sie in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, und unter dem Druck der Zentrifugalkraft das Ausgleichsgewicht radial nach außen und in Kontakt mit der Unterseite der benachbarten Platten l8 bewegt wird. In dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel sind Dämpfungs- oder Ausgleichs-, gewichte verwendet worden, wobei sich jedes Gewicht radial ober- ^: halb des Verbindungsteiles 30 erstreckt und neben einer Endplatte angeordnet 1st* Die Unterseite von jeder Blattplatte l8 :

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1st mit einem winkelförmigen Steg 42 versehen, gegen den der ähnlich geformte obere Rand oder die Dämp fu'ngs fläche 44 (bei den in Flg. 4 gezeigten Relationen) des Gewichtes drückt. Das Gewicht kann im umgekehrten Querschnitt im allgemeinen U-förmig sein und mit dem Verbindungsteil 30 durch Ansätze 46 verbunden sein, die von Jedem Schenkel 48 in eine Nut oder Vertiefung 50 ragen, die durch das Verbindungstell 30 hindurch ausgebildet ist. Ea können Jedoch selbstverständlich verschiedene andere Konfigurationen für das Dämpfunga- oder Ausgleichsgewicht und andere Befestigungsmittel verwendet werden. Es 1st allerdings vorteilhaft, daß Jedes Gewicht 40 permanent aber beweglich an dem Verbindungsteil 30 befestigt 1st.

Wie In Fig. 3 gezeigt ist, können die Endplatten 26 und 28, das Verbindungstell 30 uri'd die Halterungsmittel oder Schwalbenschwänze 32 areckmäßigerweise als ein einstückiges Gußteil gebildet werden. Um den Einbau zu erleichtern, können die Ausgleichsgewichte 14 mit getrennten Schenkeln 48 versehen sein, wie es durch die gestrichelten Linien in Fig. 4 gezeigt 1st. Wenn die Schenkel 48 in dieser Weise ausgebildet sind, kann Jedes Gewicht dadurch an dem Verbindungstell 30 befestigt werden, daß die Schenkel 48 einfach in Richtung auf einander gebogen werden, bis die Ansätze an dem Schlitz 50 angreifen.

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Claims

Patentansprüche

1. J Leit- und Dämpfungsvorrichtung für eine Turbomasehinen-Rotor-

einrichtung mit zahlreichen Blättern, die von dem Umfang einer Rotorscheibe im allgemeinen radial ausgehen und Plattenabschnitte aufweisen, die. von dem,Rotorscheibenumfang nach außen durch Schaftteile beabstandet sind, wobei die Platten die Innengrenze für dem sieh durch die Rotoreinrichtung bewegenden StrömungsmitteIstrorn bilden und die Blätterverriegelungsnuten begrenzen, gekennzeichnet d u r c h im Abstand angeordnete, axial gerichtete Endplatten (2 6, 28), die derart bemessen sind, daß sie die Öffnung zwischen benachbarten Blattschaften (19) praktisch schließen, ein Verbindungsteil (3Q) das sich zwischen Endplatten (26, 28) erstreckt und diese miteinander verbindet, Halterungsmittel (32), die cferart bemessen sind,· daß sie an den Nuten (3*0 angreifen und die Leit- und Dämpfungsvorrichtung (2*1) zwischen einem Paar benachbarten Blättern (14) entgegen dem Druck der Zentrifugalkraft befestigen, und wenigstens ein Dämpfungs- oder Ausgleichsgewicht (*iO), das von der Leit- und DampfungsVorrichtung C2*0 beweglich getragen ist und inter dem Druck der Zentrifugalkraft gegen die Unterseite der Platten (18) benachbarter Blätter (1*0 drückt und die Blattvlbration durch den Mechanismus der wärmeerzeugenden Helatiyverschiebung oder -echlüpfung dämpft.

2. Leit- und Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungsmittel zwei Schwalbenschwänze (32) umfassen, von denen jeder Schwalbenschwanz mit dem Verbindungsteil (30) neben einer Endplatte (26, 28) einstückig ausgebildet ist.

3. Leit- und Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsteil (30) mit einem Schlitz (50) für Jedes Aus-

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fleichgewicht (40) versehen ist, jedes Ausgleichsgewicht (kO) Im Querschnitt im allgemeinen U-förmig ist und Ansätze (46) aufweist, die von jedem Schenkel (48) in den Schlitz (50) ragen, so daß das Ausgleichsgewicht (40) beweglich an dem Verbindungsteil (30) befestigt ist.

4. Leit- und Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h ge kennzeichnet, daß zwei Ausgleichsgewichte (40) vorgesehen sind.

5. leit- und Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch i, dadurch g ekennzeichnet, daß die Endplatten (26, 28), das "Verbindungsteil (30) und die Halterungsmittel (32) als ein einstückiges Gußstück ausgebildet sind.

6. Turbomaschinen-Rotoreinrichtung, gekennzeichnet durch die Kombination einer Rotorscheibe (12) mit zahlreichen Verriegelungsnuten (22) an ihrem Umfang, einer Vielzahl von Blättern (14), die jeweils einen Fußteil (20) in der Nähe ihrer radialen Innenenden, einen Schaftteil (19), einen Plattenteil (18), der mit dem Fußteil (20) durch den Schaftteil (19) verbunden ist, einen Flügelteil (16), der sich von dem Plattenteil (18) in radialer Richtung erstreckt, wobei der Fußteil (20) von jedem Blatt (14) in eine der Scheibennuten (22) eingreift und das Blatt (l4) mit der Scheibe (12) entgegen dem Druck der Zentrifugalkraft verriegelt, und Mittel (36) umfassen, die zusammen mit einem benachbarten BLatt (14) eine Verriegelungsnut radial außen von dem Rotor-r scheibenumfang bilden,

und Leit- und Dämpfungsvorrichtungen (24), die zwischen in Un fangsrichtung beabstandeten Blättern (14) angeordnet sind uid jeweils im Abstand angeordnete, axial gerichtete Endplatten (26, 28), die derart bemessen sind, daß sie die Öffnungen

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zwischen benachbarten Blattschaften (19) praktisch schließen, ein axial angeordnetes Verbindungsteil (30) _y das sich zwischen den Endplatten (26, 28) erstreckt und diese verbindet, Halterungsmittel (32) zum Eingriff mit einer der Plattennuten (36), so daß die Leit- und Dämpfungsvorrichtung (24) gegen den Druck der Zentrifugalkraft mit den Blättern (I¹I) verriegelbar sind, und wenigstens ein Dämpfungs- oder Ausgleichsgewicht (40) umfassen, das an der Leit- und Dämpfungsvorr · richtung (24) beweglich befestigt i,st und unter dem Druck der Zentrifugalkraft gegen die Unterseite benachbarter Blattplatten (18) gedrückt ist und die Blattvibration durch den tfechanismus der wärmeerzeugenden Relativverschiebung; oder -sßhJüpfung dämpft,

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