DE2647630A1

DE2647630A1 - TURBINE IMPELLER

Info

Publication number: DE2647630A1
Application number: DE19762647630
Authority: DE
Inventors: Gerard Belperin; Maurice Limousin
Original assignee: EUROP TURB VAPEUR
Current assignee: EUROP TURB VAPEUR
Priority date: 1975-10-28
Filing date: 1976-10-21
Publication date: 1977-05-05
Also published as: FR2329845A1; DE2647630B2; GB1503453A; FR2329845B1; DE2647630C3; CH596436A5

Description

Die Erfindung betrifft Laufräder von Turbinen, wie beispielsweise einer mit einem elastischen Medium arbeitenden Turbine oder eines Turbo-Kompressors.The invention relates to impellers of turbines, such as one working with an elastic medium Turbine or a turbo compressor.

Es ist bekannt, daß jede einzelne Schaufel einer Turbine natürliche Eigenfrequenzen besitzt, die jeweils einer Vibrationsart entsprechen, der sie ausgesetzt werden kann, nämlich tangentiale oder axiale Biegung oder Torsion. Sind mehrere Schaufeln zu einem Paket zusammengefaßt, beispielsweise durch Bandagierung, so wird das Verhalten der Schaufeln noch komplexer, da jeder Vibrationsfall so viele Eigenfrequenzen umfaßt, wie Schaufeln in einem Paket vorhanden sind. Wegen derIt is known that each individual blade of a turbine has natural natural frequencies, each one The type of vibration to which it can be subjected, namely tangential or axial bending or torsion. Are If several blades are combined into a package, for example by bandaging, the behavior of the blades even more complex, since every vibration case has so many natural frequencies covers how blades are present in a package. Because of the

709818/0323709818/0323

großen Anzahl dieser Eigenfrequenzen ist es sehr schwierig, Resonanzen mit periodisch auftretenden Erregungskräften zu vermeiden.With a large number of these natural frequencies it is very difficult to achieve resonances with periodically occurring excitation forces avoid.

Dagegen führt eine durchgehende Verbindung aller Schaufeln eines Laufrads zu einem ganz anderen Verhalten. Da lediglich gekoppelte Vibrationen aller Schaufeln möglich sind, müssen nämlich die Erregungskräfte mit der Vibrationsart über die gesamte Peripherie des Rads hinweg in Phase sein, damit eine Energieübertragung auf die Schaufeln möglich wird. Diese Art der Schaufelbindung ist besonders vorteilhaft für die erste Stufe einer Turbine, deren bewegliche Schaufeln durch periodisch auftretende Kräfte beaufschlagt werden, die durch die Schaufelabschnitte des ersten Leitapparats erzeugt werden und deren Frequenzen Vielfache der Rotationsfrequenz sind.In contrast, a continuous connection of all blades of an impeller leads to a completely different behavior. Since only coupled vibrations of all blades are possible, the excitation forces must be in phase with the type of vibration over the entire periphery of the wheel. so that energy can be transferred to the blades. This type of shovel attachment is particularly beneficial for the first stage of a turbine, the moving blades of which are acted upon by periodically occurring forces, the are generated by the blade sections of the first diffuser and their frequencies are multiples of the frequency of rotation are.

Es ist eine Schaufelverbindung bekannt, bei der jede Schaufel mit einer Kappe versehen wird, die mit dem Laufrad ein Ganzes bildet und aus demselben Werkstück wie das Laufrad gefertigt sein kann oder auch auf das Laufrad aufgebracht werden kann, beispielsweise durch Schweißen oder Nieten, und bei der die Schaufel durch gegenseitiges Einspannen der Kappen auf dem Laufrad der Turbine montiert werden.A vane connection is known in which each vane is capped, which is connected to the impeller forms a whole and can be made from the same workpiece as the impeller or applied to the impeller can be, for example by welding or riveting, and in which the blade by clamping the caps be mounted on the impeller of the turbine.

Insbesondere bei Schaufeln der ersten Stufe einer Turbine ist es schwierig, die gegenseitige Verspannung der Kappen sowohl bei normalem Betrieb als auch während Übergängen zu gewährleisten.In particular with blades of the first stage of a turbine, it is difficult to restrain the mutual bracing of the Ensure caps both during normal operation and during transitions.

Diese Schwierigkeit wird erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß mindestens jede zweite Kappe mindestens eine tan-This difficulty is eliminated according to the invention in that at least every second cap has at least one tan

709818/0323709818/0323

gential zum Rad liegende zylindrische Vertiefung aufweist, in die ein Bolzen aus einem Material eingelassen ist, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient größer als der der Kappen ist und von dem mindestens ein Ende in tangentialer Richtung gegen die Kappe einer benachbarten Schaufel drückt.Has gential to the wheel lying cylindrical recess, in which a bolt made of a material is embedded, the Thermal expansion coefficient is greater than that of the caps and from the at least one end in the tangential direction against pushes the cap of an adjacent blade.

Dieser Bolzen kann vorteilhafterweise die Kappe ganz durchqueren und mit jedem seiner Enden auf die Kappe einer benachbarten Schaufel drücken.This bolt can advantageously traverse the entire cap and, with each of its ends, onto the cap of an adjacent one Push the shovel.

Vorzugsweise weist der Bolzen einen verdickten Teil auf, der nur unter Kraftaufwand in die Vertiefung paßt.The bolt preferably has a thickened part which only fits into the recess with the application of force.

Unter Bezugnahme auf sechs Figuren wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to six figures.

Fig. 1 zeigt einen Abschnitt eines bekannten Turbinenrads, an dem die Erfindung angewandt ist.Fig. 1 shows a portion of a known turbine wheel to which the invention is applied.

Die Fig. 2 und 3 zeigen in Vergrößerung einen peripheren Teilschnitt entlang der Linie II-II aus Fig. 1 des Kappenbereichs der Schaufeln dieses Rads für zwei Ausführungsformen der Erfindung. 2 and 3 show enlarged a peripheral partial section along the line II-II from Fig. 1 of the Cap area of the blades of this wheel for two embodiments of the invention.

Fig. 4 zeigt einen Teilschnitt entlang der Linie IV-IV aus Fig. 3 einer Turbinenschaufel.FIG. 4 shows a partial section along the line IV-IV from FIG. 3 of a turbine blade.

Fig. 5 zeigt im Schnitt eine Schaufelkappe gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform.Fig. 5 shows in section a blade cap according to a further embodiment of the invention.

Fig. 6 zeigt einen in die Kappen eingelassenen Bolzen.Fig. 6 shows a bolt embedded in the caps.

Ein Turbinenrad gemäß Fig. 1 umfaßt eine Gruppe von Schaufeln 1, die auf einer Felge 2 befestigt sind. Jede dieser Schaufeln trägt eine Kappe 3. Die Kappen 3 werden beim Befestigen der Schaufeln auf der Felge unter gegenseitiger Einspannung montiert.A turbine wheel according to FIG. 1 comprises a group of blades 1 which are fastened on a rim 2. Any of these The blades have a cap 3. The caps 3 are when the blades are fastened to the rim under mutual restraint assembled.

709818/0323709818/0323

Die Fig. 2 und 3 zeigen in unterschiedlichen Ausführungsformen vier aufeinanderfolgende Kappen 3a, 3b, 3c, 3d, wobei die Kappen 3a und 3d nur teilweise dargestellt sind. Die Verschachtelungen 4 zwischen aufeinanderfolgenden Kappen sorgen für die Formstabilität des aus der Gesamtheit dieser Kappen gebildeten Rings in axialer Richtung.2 and 3 show, in different embodiments, four successive caps 3a, 3b, 3c, 3d, the caps 3a and 3d are only partially shown. The nestings 4 provide between successive caps for the dimensional stability of the ring formed from the entirety of these caps in the axial direction.

Im Fall der Fig. 2 weist jede Kappe ein durchgehendes Loch 5 auf, das senkrecht zur aus der Turbinenachse und der Achse der diese Kappe tragenden Schaufel gebildeten Ebene liegt. In dieses Loch 5 ist ein Bolzen 6 eingelassen, dessen mittlerer Bereich 7 derart verdickt ist, daß er nur unter Kraftaufwand in das Loch hineinpaßt. Der Bolzen 6 besteht aus einem Stahl mit hohem Ausdehnungskoeffxzienten. Die Bolzen 6 sind abwechselnd jeweils auf der einen bzw. auf der anderen Seite bezüglich der Mittelebene des Turbinenrads angeordnet.In the case of Fig. 2, each cap has a through hole 5 which is perpendicular to the turbine axis and the Axis of the blade carrying this cap is formed plane. In this hole 5 a bolt 6 is embedded, the middle Area 7 is thickened in such a way that it only fits into the hole with the application of force. The bolt 6 consists of a steel with high expansion coefficient. The bolts 6 are alternately on one side or on the other with respect to the Arranged center plane of the turbine wheel.

Im Fall der Fig. 3 weist lediglich jede zweite Kappe ein durchgehendes Loch 5 und einen Bolzen 6 auf, der in der Mittelebene des Turbinenrads angeordnet ist, wie es auch aus Fig. 4 erkennbar ist.In the case of Fig. 3, only every second cap has a through hole 5 and a bolt 6, which is in the The center plane of the turbine wheel is arranged, as can also be seen from FIG. 4.

In den bisher beschriebenen Ausfuhrungsformen der Erfindung werden die Bolzen 6 vollkommen durch eine Kappe hindurchgeführt und drücken mit jedem ihrer Enden 8 und 9 auf eine benachbarte Kappe. Die Bolzen können aber auch in einem Sackloch 10 angeordnet werden und, wie es in Fig. 5 gezeigt wird, sich mit einem verdickten Ende 11 auf dem Boden 12 des Sacklochs abstützen, während das andere Ende 13 auf die Kappe einer benachbarten Schaufel drückt.In the embodiments of the invention described so far the bolts 6 are passed completely through a cap and press with each of their ends 8 and 9 on an adjacent one Cap. The bolts can, however, also be arranged in a blind hole 10 and, as shown in FIG. 5, themselves with a thickened end 11 on the bottom 12 of the blind hole, while the other end 13 on the cap of an adjacent one Shovel pushes.

709818/0323 -/·709818/0323 - / ·

ν?ν?

Die Endflächen 8, 9 der Bolzen liegen vorzugsweise parallel zueinander, wobei die auf die benachbarten Kappen stoßenden Flächen so geformt sind, daß ein Plächenkontakt entsteht.The end faces 8, 9 of the bolts are preferably parallel to one another, with those on the adjacent caps butting surfaces are shaped so that a plane contact is created.

Die Bolzen 6 sind in den Figuren 2 und 3 in allgemein zylindrischer Form mit einer im mittleren Bereich befindlichen Verdickung dargestellt; Fig. 6 zeigt eine Variante dieses Bolzens, bei der der mittlere Bereich 7 zylindrisch ist und die Endbereiche konisch zulaufen, wobei der Bolzen in diesem Falle in seiner Vertiefung mit seinem mittleren Bereich eingeklemmtThe bolts 6 in Figures 2 and 3 are generally cylindrical in shape with one located in the central area Thickening shown; Fig. 6 shows a variant of this bolt in which the central region 7 is cylindrical and the End areas taper conically, in which case the bolt is clamped in its recess with its central area

den
wird. Wenn man in/Kappen Sacklöcher vorsieht, können die Bolzen an ihrem Ende 11 eine Verdickung aufweisen, mit der sie unter Kraftaufwand in ein derartiges Sackloch eingeführt werden.the
will. If blind holes are provided in / caps, the bolts can have a thickening at their end 11 with which they can be introduced into such a blind hole with the application of force.

PatentansprücheClaims

703818/0323703818/0323

LeerseiteBlank page

Claims

PATENT CLAIMS

/ 1 4 impeller of a turbine with the blades with Caps are provided and are mounted on the wheel with mutual tensioning of the caps, characterized in that that at least every second cap (3) is at least one cylindrical which is essentially tangential to the wheel Has recess (5) into which a bolt (6) made of a material is inserted, the coefficient of thermal expansion of which is greater than that of the caps, at least one end (8, 9) of the bolt in tangential direction against the cap of an adjacent one Shovel pushes.

2 - impeller of a turbine according to claim 1, characterized in that the bolt (6) is the one carrying it Cap (3) traversed completely and presses with each of its ends (8, 9) on the cap of an adjacent blade.

3 - impeller of a turbine according to claim 1, characterized in that the bolt (6) is in a blind hole (10) is arranged in the cap (3) and with one of its ends (11) on the bottom (12) of the blind hole and with the other End (13) presses on the cap of an adjacent blade.

4 - impeller of a turbine according to one of the preceding claims, characterized in that the Bolt (6) has a thickened part (7, 11) which fits into the recess (5, 10) with the application of force.

χ χ

709818/0323709818/0323