DE2711409A1 - BLADE WHEEL OF A HYDRAULIC MACHINE WITH FIXED BLADES - Google Patents

BLADE WHEEL OF A HYDRAULIC MACHINE WITH FIXED BLADES

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DE2711409A1 DE19772711409 DE2711409A DE2711409A1 DE 2711409 A1 DE2711409 A1 DE 2711409A1 DE 19772711409 DE19772711409 DE 19772711409 DE 2711409 A DE2711409 A DE 2711409A DE 2711409 A1 DE2711409 A1 DE 2711409A1
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Noel Meystre
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Sulzer Escher Wyss GmbH
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Abstract

The blade ring has blades (2) firmly seated on the ring wall (1), which are connected to one another by reinforcing elements (3) arranged in the driving water chamber. The reinforcing elements (3) are to have only a low flow resistance. To this end, the reinforcing element (3) is formed or defined in the direction of flow of the driving water by two rods (4, 5) which are led from the middle (b) and/or from the upstream end (a) of the underside of one blade (2) to the middle (c) and/or to the downwater end (d) of the upperside of the adjacent blade (2). <IMAGE>

Description

Schaufelkranz einer hydraulischen Maschine, mit festen Schaufeln Die Erfindung betrifft einen Schaufelkranz einer hydraulischen Maschine, mit fest auf der Kranzwand sitzenden Schaufeln, die miteinander durch im Betriebswasserraum angeordnete Versteifungselemente verbunden sind.Blade ring of a hydraulic machine, with fixed blades The invention relates to a blade ring of a hydraulic machine, with fixed on the rim wall seated blades, which are arranged together by in the service water room Stiffening elements are connected.

Aus der Zeitschrift des VDI Band 45 Nummer 46 vom 16.11.1901, Seite 1633 ist eine hydraulische Maschine mit einem Kranz von fest mit der Kranzwand, d.h. Gehäusewand verbundes StUtz- oder Leitschaufeln bekannt, bei welchem diese festen Schaufeln in der Schaufelhöhe durch zur Gehäuseachse koaxiale Ringe in voneinander getrennte Abschnitte unterteilt sind. Diese Ringe haben den Zweck, den Betriebswasserraum zu begrenzen, wenn einer oder mehrere der Schaufel abschnitte von einem Ringschieber überdeckt sind. Die genannten Ringe versteifen zwar die festen Schaufeln, sie stellen aber einen erheblichen Wasserwiderstand dar.From the VDI magazine Volume 45 number 46 from November 16, 1901, page 1633 is a hydraulic machine with a wreath of fixed to the wreath wall, i.e. casing wall connected support or guide vanes known, in which these Fixed blades in the blade height by coaxial rings to the housing axis in one another separate sections are divided. The purpose of these rings is to create the service water space to limit if one or more of the blade sections of a ring valve are covered. The above-mentioned rings stiffen the fixed blades, they provide but represent a considerable water resistance.

Andererseits ist es beispielsweise aus der USA-Patentschrift 1 618 296 bekannt, bei einem Dampfturbinenrotor die die Rotorschaufeln miteinander verbindenden Versteifungselemente in Form von Stäben auszubilden. Damit lassen sich aber nur Schaufeln mit kurzem Schaufelprofil versteifen.On the other hand, it is from U.S. Patent 1,618, for example 296 known, in the case of a steam turbine rotor, those connecting the rotor blades to one another Form stiffening elements in the form of rods. But this can only be Stiffen blades with a short blade profile.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch bei hydraulischen Maschinen grosser Abmessungen einen Schaufelkranz zu schaffen, dessen feste Schaufeln zur Vermeidung von schädlichen Biege- und Torsionsschwingungen ausreichend versteift sind, und dessen Versteifungselemente nur einen kleinen Strömungswiderstand bilden.The invention is based on the object, also in hydraulic machines large dimensions to create a blade ring, the fixed blades for Sufficiently stiffened to avoid harmful bending and torsional vibrations are, and the stiffening elements form only a small flow resistance.

Bei einem Schaufelkranz der eingangs beschriebenen Art wird diese Aufgabe erfindungsgenäss dadurch gelöst, dass ein Versteifungselement durch zwei Stäbe gebildet ist bzw. in Strömungsrichtung des Betriebswassers begrenzt ist, die von der Mitte und/oder vom oberwasserseitigen Ende der Unterseite des Profils einer Schaufel zur Mitte und/oder zum unterwasserseitigen Ende der Oberseite des Profils der benachbarten Schaufel geführt sind.In the case of a blade ring of the type described above, this Object according to the invention achieved in that a stiffening element by two Rods is formed or is limited in the flow direction of the process water, the from the middle and / or from the upstream end of the underside of the profile one Shovel to the middle and / or to the downstream end of the top of the profile the adjacent blade are performed.

Der Erfindung liegt die neue Erkenntnis zugrunde, dass es zur wirksamen Versteifung der Schaufeln genügt, die Mitte und mindestens ein Ende des Schaufelprofils festzuhalten.The invention is based on the new knowledge that it is effective Stiffening of the blades is sufficient, the middle and at least one end of the blade profile to hold on.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Stäbe so angeordnet werden, dass beide Enden des Schaufelprofils durch einen Stab abgestützt sind.It is particularly advantageous if the bars are arranged in such a way that that both ends of the blade profile are supported by a rod.

Wenn die beiden Stäbe in der Strömungsrichtung des Betriebswassers fluchten, d.h. in Strömungsrichtung genau hintereinanderliegen, und der Zwischenraum zwischen den Stäben durch eine die Stäbe zu einer Platte ergänzende Wand überbrückt ist, ergibt sich ein besonders starkes Versteifungselement mit kleinem Strömungswiderstand.When the two rods are in the direction of flow of the process water are aligned, i.e. exactly one behind the other in the direction of flow, and the space in between bridged between the bars by a wall that complements the bars to form a plate is, the result is a particularly strong stiffening element with low flow resistance.

Die die Stäbe zu einer Platte ergänzende Wand kann als Hohlwand ausgebildet sein. Weiter ist es vorteilhaft, wenn zwischen der Wand und der Schaufel eine Fuge freigelassen ist.The wall supplementing the rods to form a plate can be designed as a hollow wall be. It is also advantageous if there is a joint between the wall and the shovel is released.

In der Zeichnung, anhand welcher die Erfindung näher erläutert wird, sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen das Schaufelprofil aufweisenden Teilschnitt durch einen Schaufelkranz, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 einen der Fig. 2 entsprechenden Schnitt durch eine weitere Ausführungsform, und Fig. 4 bis 9 dem Teilschnitt nach Fig. 1 entsprechende Teilschnittedurch weitere Ausführungsformen.In the drawing, on the basis of which the invention is explained in more detail, Embodiments of the subject matter of the invention are shown in simplified form. It 1 shows a partial section, having the blade profile, through a blade ring, FIG. 2 shows a section along the line II-II in FIG. 1, FIG. 3 shows a section corresponding to FIG. 2 Section through a further embodiment, and FIGS. 4 to 9 according to the partial section Partial sections corresponding to Fig. 1 through further embodiments.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Schaufelkranz gehört zu einer Francisturbine und ist deren Finkschem Drehschaufelkranz vorgelagert. Dabei weist der dargestellte Schaufelkranz fest in der Kranzwand 1 sitzende Schaufeln 2 auf, welche miteinander durch Versteifungselemente 3 verbunden sind. Ein Versteifungselement 3 wird im wesentlichen durch zwei Stäbe 4 und 5 gebildet, welche eine gerade Verbindung zwischen vier ausgezeichneten Bereichen zweier benachbarten Schaufeln 2 herstellen.The blade ring shown in FIGS. 1 and 2 belongs to a Francis turbine and its Finkschem rotating blade ring is upstream. The shown Blade ring firmly in the ring wall 1 seated blades 2, which together are connected by stiffening elements 3. A stiffening element 3 is essentially formed by two rods 4 and 5, which are a straight connection between four excellent Establish areas of two adjacent blades 2.

Diese vier ausgezeichneten Bereiche sind das oberwasserseitige Ende a der dem Unterwasser zugewandten Unterseite 21 des Profils einer Schaufel 2, zweitens die Mitte b der Unterseite 21 des Profils der Schaufel 2, drittens die Mitte c der dem Oberwasser zugewandten Oberseite 22des Profils der benachbarten Schaufel 2, und viertens das unterwasserseitige Ende d der Oberseite 22 des Profils der benachbarten Schaufel 2.These four distinguished areas are the upstream end a of the underside 21, facing the underwater, of the profile of a shovel 2, second the center b of the underside 21 of the profile of the blade 2, thirdly the center c of the the upper side facing the upper water 22 of the profile of the neighboring Shovel 2, and fourthly the downstream end d of the upper side 22 of the profile the neighboring blade 2.

Dabei führt beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 der Stab 4 vom Ende a einer Schaufel 2 zur Mitte c der benachbarten Schaufel 2, und der Stab 5 von der Mitte b der Schaufel 2 zum Ende d der benachbarten Schaufel 2.In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, the rod 4 guides from the end a of a blade 2 to the center c of the adjacent blade 2, and the rod 5 from the center b of the blade 2 to the end d of the adjacent blade 2.

Die beiden Stäbe 4 und 5 fluchten in der Strömungsrichtung des Betriebswassers, und der Zwischenraum zwischen den Stäben 4 und 5 ist durch eine die Stäbe zu einer Platte ergänzende Wand 6 überbrückt. Diese Wand 6 ist als Hohlwand ausgebildet, d.h. sie besteht aus zwei an die Stäbe 4 und 5 anschliessenden Wandteilen 61 und 62.The two rods 4 and 5 are aligned in the direction of flow of the process water, and the space between the bars 4 and 5 is one of the bars to one Plate complementary wall 6 bridged. This wall 6 is designed as a hollow wall, i.e. it consists of two wall parts 61 and 61 adjoining the rods 4 and 5 62.

Zwischen der Wand 6 und den Schaufeln 2 ist eine Fuge 7 freigelassen, um die Schweissnähte zwischen den Schaufeln 2 und dem Versteifungselement 3 kleinzuhalten.A joint 7 is left free between the wall 6 and the blades 2, in order to keep the weld seams between the blades 2 and the stiffening element 3 small.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist die Wand 6 als Vollwand ausgebildet und kann mit den Stäben 4 und 5 aus einem Stück bestehen.In the embodiment according to FIG. 3, the wall 6 is designed as a solid wall and can be made in one piece with rods 4 and 5.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Schaufelkranz gehen beide Stäbe 4 und 5 vom Ende a der Unterseite 2 der Schaufel 2 aus, und der Stab 4 führt zur Mitte c und der Stab 5 zum Ende d der Oberseite 22der benachbarten Schaufel 2.In the blade ring shown in FIG. 4, both rods 4 go and 5 from the end a of the underside 2 of the blade 2, and the rod 4 leads to the center c and the rod 5 to the end d of the upper side 22 of the adjacent blade 2.

Beim Schaufelkranz nach Fig. 5 führt der Stab 4 vom Ende a einer Schaufel 2 zum Ende d der benachbarten Schaufel 2, und der Stab 5 von der Mitte b der einen Schaufel 2 zum Ende d der benachbarten Schaufel 2.In the blade ring according to FIG. 5, the rod 4 leads from the end a of a blade 2 to the end d of the adjacent blade 2, and the rod 5 from the center b of the one shovel 2 to the end d of the adjacent blade 2.

Bei den Schaufelkränzen nach Fig. 6 und 7 liegt das von den Stäben 4, 5 begrenzte dreieckförmige Versteifungselement 3 mit der Dreieckbasis auf der Mitte und dem Ende einer Schaufel auf, während sie mit der Dreieckspitze an der Mitte c bzw. b der benachbarten Schaufel anliegt.In the case of the blade rings according to FIGS. 6 and 7, this is due to the rods 4, 5 limited triangular stiffening element 3 with the triangular base on the Center and end of a shovel, while keeping the triangle tip at the Center c or b of the adjacent blade rests.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 führt der Stab 4 vom Ende a einer Schaufel 2 zum Ende d der benachbarten Schaufel 2, und der Stab 5 von der Mitte b der einen Schaufel zur Mitte c der benachbarten Schaufel, wobei die Stäbe an der Kreuzungsstelle zusammengewachsen sind.In the embodiment of FIG. 8, the rod 4 leads from the end a of a Blade 2 to the end d of the adjacent blade 2, and the rod 5 from the middle b of one blade to the center c of the adjacent blade, with the rods at the Crossing point have grown together.

Der Schaufelkranz nach Fig. 9 entspricht im wesentlichen dem Schaufelkranz nach Fig. 1. Der Stab 5' ist jedoch gebogen ausgebildet. Dies ist möglich weil er durch die Wand 6 versteift ist.The blade ring according to FIG. 9 corresponds essentially to the blade ring according to FIG. 1. The rod 5 'is, however, curved. This is possible because he is stiffened by the wall 6.

Besonders vorteilhaft sind die Ausführungsformen nach Fig. 1, 8 und 9, bei welchen die Stäbe 4, 5 jeweils alle vier ausgezeichneten Bereiche a, b, c und d miteinander verbinden. Dadurch ergibt sich eine besonders gute Versteifung der Schaufeln 2.The embodiments according to FIGS. 1, 8 and are particularly advantageous 9, in which the rods 4, 5 each have all four marked areas a, b, c and connect d together. This results in particularly good stiffening of the blades 2.

Die Ausführungsformen nach Fig. 4 und 5 sind deshalb sehr vorteilhaft, weil bei ihnen die Stäbe 4, 5 beide Enden und die Mitte des Schaufelprofils festhalten, und das Versteifungselement 3 trotzdem sehr kleine Abmessungen bekommt.The embodiments according to FIGS. 4 and 5 are therefore very advantageous, because with them the rods 4, 5 hold both ends and the middle of the blade profile, and the stiffening element 3 still gets very small dimensions.

Die Stäbe 4, 5 können, wenn nicht durch eine Wand 6 verbunden, in der Höhe der Schaufeln gegeneinander versetzt sein.The rods 4, 5, if not connected by a wall 6, in the height of the blades be offset from one another.

Ebenso können die Versteifungselemente selber gegeneinander in der Höhe der Schaufeln versetzt sein.Likewise, the stiffening elements can themselves against each other in the Height of the blades be offset.

Schliesslich sind im beigefügten Schema die sechs Möglichkeiten A, B, C, D, E und F zusammengestellt, welche der Anspruch 1 für die Führung der Stäbe 4 und 5 beinhaltet.Finally, the six options A, B, C, D, E and F compiled which claim 1 for the guidance of the rods 4 and 5 includes.

Claims (9)

Patentansprüche Schaüfelkranz einer hydraulischen Maschine, mit fest auf der FLanzwand sitzenden Schaufeln, die miteinander durch im Betriebswasserraum angeordnete Versteifungselemente verbunden sind, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, dass ein Versteifungselement (3) durch zwei Stäbe (4, 5) gebildet bzw. in Strömungsrichtung des Betriebswassers begrenzt ist, die von der Mitte (b) und/oder vom oberwasserseitigen Ende (a) der Unterseite (21) des Profils einer Schaufel (2) zur Mitte (c) und/oder zum unterwasserseitigen Ende (d) 2 der Oberseite (2 ) des Profils der benachbarten Schaufel (2) geführt sind.Claims Schüfelkranz a hydraulic machine, with fixed Shovels sitting on the bulkhead, which pass together in the service water room arranged stiffening elements are connected, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t that a stiffening element (3) is formed or formed by two rods (4, 5). in the direction of flow of the process water is limited by the center (b) and / or from the upstream end (a) of the underside (21) of the profile of a shovel (2) to the middle (c) and / or to the underwater end (d) 2 of the top (2) of the Profile of the adjacent blade (2) are performed. 2. Schaufelkranz nach Anspruch 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, dass die beiden Stäbe (4, 5) in der Strömungsrichtung des Betriebswassers fluchten, und der Zwischenraum zwischen den Stäben (4, 5) durch eine die Stäbe zu einer Platte ergänzende Wand (6) Uberbrückt ist.2. Blade ring according to claim 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t that the two rods (4, 5) in the flow direction of the process water align, and the space between the rods (4, 5) by one of the rods a plate complementary wall (6) is bridged. 3. Schaufelkranz nach Anspruch 2, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, dass die Wand (6) als Hohlwand ausgebildet ist.3. Blade ring according to claim 2, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t that the wall (6) is designed as a hollow wall. 4. Schaufelkranz nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zwischen der Wand (6) und der Schaufel (2) eine Fuge (7) freigelassen ist.4. blade ring according to claim 2 or 3, d a d u r c h g e k e n n shows that a joint (7) is left free between the wall (6) and the shovel (2) is. 5. Schaufelkranz nach Anspruch 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, dass beide Enden (a, d) einer Schaufel (2) durch einen Stab (4, 5) abgestützt sind. (Fig. 1, 4, 5, 8, 9) 5. blade ring according to claim 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c n e t that both ends (a, d) a shovel (2) through a Rod (4, 5) are supported. (Fig. 1, 4, 5, 8, 9) 6. Schaufelkranz nach Anspruch 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, dass der eine Stab (4) vom Ende (a) einer Schaufel (2) zur Mitte (c) der benachbarten Schaufel (2), und der andere Stab (5) von der Mitte (b) der einen Schaufel (2) zum Ende (d) der benachbarten Schaufel (2) geführt ist. (Fig. 1) 6. blade ring according to claim 1, d u r c h g ek e n n n z e i c h n e t that one rod (4) from the end (a) one blade (2) to the center (c) of the adjacent blade (2), and the other rod (5) from the center (b) of one blade (2) to the end (d) of the adjacent blade (2) is performed. (Fig. 1) 7. Schaufelkranz nach Anspruch 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, dass der eine Stab (4) vom Ende (a) einer Schaufel (2) zum Ende (d) der benachbarten Schaufel (2), und der andere Stab (5) von der Mitte (b) der einen Schaufel (2) zur Mitte (c) der benachbarten Schaufel (2) geführt ist. (Fig. &) 7. blade ring according to claim 1, d a d u r c h g ek e nn z e i c h n e t that the one rod (4) from the end (a) of a shovel (2) to End (d) of the adjacent blade (2), and the other rod (5) from the center (b) one blade (2) is guided to the center (c) of the adjacent blade (2). (Fig. &) 8. Schaufelkranz nach Anspruch 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, dass der eine Stab (4) vom oberwasserseitigen Ende (a) einer Schaufel (2) zur Mitte (c) der benachbarten Schaufel (2), und der andere Stab (5) vom oberwasserseitigen Ende (a) der einen Schaufel (2) zum unterwasserseitigen Ende (d) der benachbarten Schaufel (2) geführt ist. (Fig. 4) 8. blade ring according to claim 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t that one rod (4) from the upstream end (a) of a shovel (2) to the middle (c) of the adjacent blade (2), and the other rod (5) from the upstream side End (a) of one shovel (2) to the downstream end (d) of the adjacent one Shovel (2) is guided. (Fig. 4) 9. Schaufelkranz nach Anspruch 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, dass der eine Stab (4) vom oberwasserseitigen Ende (a) einer Schaufel (2) zum unterwasserseitigen Ende (d) der benachbarten Schaufel (2), und der andere Stab (5) von der Mitte (b) der einen Schaufel (2) zum unterwasserseitigen Ende (d) der benachbarten Schaufel (2) geführt ist. (Fig. 5)9. blade ring according to claim 1, d a d u r c h ek e n n n z e i n e t that the one rod (4) from the upstream end (a) a shovel (2) to the downstream end (d) of the adjacent shovel (2), and the other rod (5) from the middle (b) of one shovel (2) to the underwater side End (d) of the adjacent blade (2) is guided. (Fig. 5)
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4326836A (en) * 1979-12-13 1982-04-27 United Technologies Corporation Shroud for a rotor blade
US4407634A (en) * 1981-09-08 1983-10-04 Northern Engineering Industries Plc Axial-flow steam turbine wheel
US9719355B2 (en) 2013-12-20 2017-08-01 General Electric Company Rotary machine blade having an asymmetric part-span shroud and method of making same

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