DE2658032C3 - Laufradstufe einer Turbomaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Laufradstufe einer Turbomaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs genannten Art.

Diese Stufen weisen bei einer bekannten Turbomaschine verwundene Turbinenschaufeln auf. Zur Verbesserung des Vibrationsverhaltens dieser Schaufeln werden sie in ihrem oberen Bereich untereinander fest verbunden, so daß jegliche Rotation einer Schaufel in bezug auf die benachbarten Schaufeln in beiden Richtungen verhindert wird. Dies ist insbesondere im Niederdruckteil von Turbomaschinen vorteilhaft, in dem die Schaufeln am längsten sind.

Werden diese Schaufeln Zentrifugalkräften ausgesetzt, so haben sie die Tendenz, ihre Verwindung aufzugeben, woraus sich starke Beanspruchungen an die Verbindungsmittel ergeben, die sich nachteilig auf verschiedene Bauteile auswirken können.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Laufradstufe der im Oberbegriff des Anspruchs genannten Art so zu verbessern, daß die an den Verbindungsmitteln auftretenden Kräfte während des Betriebs verringert werden.

Diese Aufgabe wird bei einer Laufradstufe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs gelöst. Dadurch wird die vom Aufdrehwinkel abhängige Krafteinwirkung beim Lauf der Turbine um die vom Torsionswinkel abhängige Vorspannung verringert.

Für den besonderen Fall, in dem der Torsionswinkel gleich dem Aufdrehwinkel ist, d. h. in dem der Schaufel bereits bei der Montage die Winkelstellung verliehen wird, die sich bei nicht vorhandener äußerer Verbindung bei der Turbinenrotation eingenommen hätte, werden bei normaler Betriebsgeschwindigkeit die auf das Vorhandensein der Verbindungsmittel zurückzuführenden Aufdrehwirkung vollständig annulliert.

Daraus ergeben sich bei der Montage zwar Belastungen in der Schaufel und ihrem zugeordneten Verbindungsmittel (Befestigungskappe, Versteifungsdraht, Rippen, Jochb^gen, Bandagierung usw.), die aber bei Betrieb verschwinden. Diese Montagebelastungen sind für die Schaufel unschädlich da sie ihren vollen Wert erst beim Stillstand der Turbine erreichen und dann keine Überlagerungen mit den Zentrifugalbelastungen auftreten können.

An Hand der nachfolgenden Beschreibung wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die vier Figuren näher beschrieben. Dabei zeigen

Fig. 1 und 2 einen senkrechten Schnitt und eine Aufsicht auf einen Teil der Laufradstufe einer Turbomaschine.

F i g. 3 zeigt eine Aufsicht auf eine Schaufel aus dem Laufrad nach Fi g. 1 vor der Montage.
F i g. 4 zeigt eine Aufsicht auf eine Schaufel aus dem Laufrad nach F i g. 1 nach der Montage.

Zur Laufradstufe der Turbomaschine gemäß F i g. 1 gehört eine Scheibe 1 und Schaufeln 2, die verwunden und auf der Scheibe 1 mit ihrem Fuß 3 befestigt sind.

ίο Jede Schaufel 2 ist in ihrem oberen Teil mit einem Loch 4 versehen, durch das Verbindungsmittel in Form eines gekrümmten Drahts 5 verlaufen, der vorne in einem spitzen Ende mit dem Winkel α und hinten in einem stumpfen Ende mit einem Winkel von 360° — <x (siehe F i g. 2) ausläuft.

F i g. 3 zeigt eine Aufsicht auf eine Schaufel'vor ihrer Montage. Diese Schaufel besitzt eine Austrittskante m-n und eine Eintrittskante o-p, die vom Fuß 3 der Schaufel bis zur Oberkante 6 verlaufen.

Das Loch 4, durch das der Draht 5 verläuft, besitzt eine Achse xx\ die mit der Achse des Schaufelfußes 3, die parallel zur Achse yy' der Turbomaschine verläuft, einen Winkel a einschließt.

Wäre die Schaufel frei, d. h. ohne Verbindungsmittel zwischen den einzelnen Schaufeln, so käme es unter dem Einfluß der Zentrifugalkräfte beim Betrieb der Turbomaschine zu einer elastischen Verformung der Schaufel, die sich in einer Aufdrehung um einen bestimmten Winkel b äußern würde (wobei sich der Punkt π an m und der Punkt ρ an ο annähern würde).

Der Winkel b ist gleich dem Winkel zwischen der Achse des Drahts vor der Montage und der Achse des Drahts in der Lage, die er beim Betrieb der Turbomaschine einnehmen würde, wenn die Schaufel frei wäre, d. h. wenn die benachbarten Schaufeln nicht mit Verbindungsmitteln versehen wären.

In F i g. 4 sieht man, daß die Schaufel in Aufdrehrichtung verwunden wurde und daß die Achse xx' des Drahts nun parallel zur Achse yy' des Schaufelfußes verläuft. Sämtliche Drähte der Schaufeln sind ineinander verschachtelt, indem die spitzen Enden in die stumpfen Enden eingepaßt sind, so daß sämtliche Schaufeln miteinander fest verbunden sind und sich keine im Verhältnis zu den benachbarten Schaufeln

■45 drehen kann, wenn die Turbomaschine in Rotation versetzt wird.

Um die Verwindung bei der Montage der Schaufeln zu erhalten, wird die Achse der verschiedenen Drähte bei der Bearbeitung der Schaufeln und im Verhältnis zur Lage, die sie nach der Montage der Schaufeln in der Laufradstufe einnehmen wird, um einen Winkel a gedreht, dessen Wert kleiner oder gleich und dessen Richtung der des Aufdrehwinkel b der in Rotation befindlichen Schaufeln entgegengesetzt ist.

Die Drähte können durch andere bekannte Verbindungsmittel, durch die die Schaufeln fest miteinander verbunden und an einer Verdrehung in beiden Richtungen gehindert werden, ersetzt werd8n, beispielsweise durch Befestigungskappen, Jochbogen, Bandagierung usw., wobei die Achse des jeweiligen Verbindungsmittels bei der Bearbeitung der Schaufeln im Verhältnis zu der Stellung, die sich nach der Montage der Schaufeln in der Laufradstufe einnehmen wird, um einen Winkel a verschoben wird, dessen Wert kleiner oder gleich und dessen Richtung entgegengesetzt zu der des Aufdrehwinkels b der Schaufel ist, wenn diese sich in Rotation befindet.

Hierzu 1 BhU Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Laufradstufe einer Turbomaschine mit verwundenen Laufschaufeln, die in ihrem äußeren Bereich untereinander verbunden sind, so daß jegliche Rotation einer Schaufel im Verhältnis zu ihren benachbarten Schaufeln in beiden Richtungen verhindert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (2) bei der Montage um einen Winkel (a) verwunden werden, dessen Wert kleiner oder gleich dem des Aufdrehwinkels (b) ist, um den die Schaufein ohne diese Verbindung beim Laufen des Laufrads aufgedreht würden, derart, daß die beim Lauf der Turbine erzeugte Aufdrehkraft um die Vorspannung verringert wird, die durch das Verwinden bei der Montage bewirkt wurde.