DE2804468A1

DE2804468A1 - Turbinenlaeufer

Info

Publication number: DE2804468A1
Application number: DE19782804468
Authority: DE
Inventors: Yasuaki Akatsu; Fumio Kato; Michio Kuroda; Daizo Morimoto; Kiyoshi Namura; Satoshi Ninomiya; Yoshiaki Yamazaki
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Kizai Inc
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Kizai Inc
Priority date: 1977-02-02
Filing date: 1978-02-02
Publication date: 1978-08-10
Also published as: JPS5632442B2; US4191508A; JPS5395406A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Turbinenläufer der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Bei Maschinen mit Läufern, beispielsweise bei Druckkompressoren, werden immer grössere Drehzahlen gefordert. Bei Dampfturbinen, die derartige Maschinen antreiben, werden ebenfalls hohe Drehzahlen gefordert. Turbinenschaufeln bei Turbinen, die mit hoher Drehzahl betrieben werden, sind extrem hohen Zentrifugalkräften ausgesetzt, so dass eine hohe mechanische Beanspruchung und Belastung an den Bereichen, an denen sich . die Belastung konzentriert, beispielsweise an den Stellen, an denen die Schaufel am Läuferrad befestigt ist, auftreten.

Um eine Konzentration der Belastung bzw. eine zu starke Belastung an den Schaufelbefestigungsstellen bei hohen Drehzahlen zu vermeiden, wurden bereits für hohe Drehzahlen ausgelegte Dampfturbinen hergestellt, bei denen am Aussenumfang eines zylindrischen "Werkstückes Schaufelbereiche ausgebildet wurden, die mit dem Läuferradteil eine einstückige Einheit darstellen, so dass Schaufeln und Läuferrad ein einstückiges, homogenes Teil darstellen. Die auf diese Weise hergestellten Turbinen sind belastbarer, weil eine grosse Beanspruchung an den Schaufelbefestigungsstellen nicht auftritt.

Die momentan verwendeten Turbinen müssen jedoch mit noch höherer Drehzahl unter einer noch höheren Last betrieben werden.

Da die mit dem Läuferradbereich einstückig ausgebildeten Schaufeln hinsichtlich der mechanischen Schwingungsdämpfung nicht sehr vorteilhaft angeordnet sind, ist die logarithmische Dämpfungsrate der Schaufeln bei einer derartigen Anordnung etwa gleich der Dämpfungsrate des Läuferteiles selbst.

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Im Gegensatz zu den üblicherweise verwendeten, getrennten, mit dem Läuferrad nicht einstückig ausgebildeten Schaufeln, die an einem Läuferrad anmontiert sind, weisen die mit dem Läuferrad einstückig ausgebildeten Schaufeln dagegen eine hohe Vibrations- bzw. Schwingungsbeanspruchung auf, weil die Schwingungsdämpfung sehr gering ist.

Es ist daher erforderlich, die Schaufelschwingungen bei hohen Drehzahlen insbesondere für Schaufeln, die mit dem Läuferradteil einstückig ausgebildet sind, zu dämpfen.

Es wurden bereits Anordnungen vorgeschlagen, um benachbarte Turbinenschaufeln miteinander zu verbinden, um dadurch während des Betriebs die Schwingungen zu dämpfen. Diese bereits vorgeschlagenen Anordnungen, wie sie beispielsweise in der US-PS 3 527 54-6, der US-PS 3 795 462, sowie in der CA-PS 752 203 beschrieben sind, weisen jedoch eine Verbindung , bzw. einen Verbindungsstab auf, der an den benachbarten Schaufeln in einer konstanten radialen Höhe bzw. in einem konstanten radialen Abstand angeordnet ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Turbinenläufer zu schaffen, bei dem insbesondere auch bei hohen Drehzahlen die Scimingungen der Schaufeln, insbesondere dann, wenn diese mit dem Läuferrad einstückig ausgebildet sind, wirkungsvoll gedämpft werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Mit der erfindungsgemässen Ausbildung des Turbinenläufers ist insbesondere dann, wenn die Schaufeln mit dem Läuferrad einstückig ausgebildet sind, auch bei hohen Drehzahlen eine wirkungsvolle Schwingungsdämpfung der Schaufeln möglich. Hierbei können sowohl die Schwingungen, die in Richtung des Umfangs verlaufen, als auch die Schwingungen, die in Richtung der

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Schaufelanordnung auftreten, und auch die Torsionsschwingungen gedämpft werden.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgeraässen Turbinenläufers besteht auch darin, dass der Läufer und die Schaufenanordnung konstruktionsmässig einfach sind, so dass der Turbinenläufer wirtschaftlicher hergestellt werden kann.

Die Anordnung der Verbindungslöcher an unterschiedlichen radialen Höhen bzw. Abständen bei den jeweiligen benachbarten Schaufeln stellt sicher, dass die Verbindungseinrichtung auf folgende Arten von Schwingungen dämpfend wirkt: (i) die Schaufelschwingungen in Umfangsrichtung, (ii) die Schaufelschwingungen in Richtungen der Schaufelanordnung und (iii) die Torsionsschwingungen der Schaufeln.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind der Läufer ^UQd die Schaufeln aus einem einzigen Werkstück hergestellt und einstückig ausgebildet.

Gemäss weiteren bevorzugten Ausführungsformen liegen die Verbindungseinrichtungen als feste gerade Verbindungsstäbe vor, die durch die Verbindungslöcher in drei oder mehrere benachbarten Läuferschaufeln mit einem geringen Spiel zwischen den Verbindungslöchern und den Verbindungsstäben hindurchgehen, wobei durch die bei der Drehung auftretenden Zentrifugalkräfte die Verbindungsstäbe auf Grund der Reibungswirkung fest mit den Schaufeln verbunden sind.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bestehen die Verbindungseinrichtungen aus starren geraden Verbindungsstäben, die durch die Löcher in drei oder mehreren benachbarten Schaufeln hindurchgehen, wobei die Schaufeln und die Verbindungsstäbe an den Verbindungslöehern miteinander verschweisst sind.

Die Erfindung schafft also einen Turbinenläufer mit einem Läuferrad und Schaufeln, bei dem Verbindungsstäbe zur Verbin-

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dung benachbarter Schaufeln vorgesehen sind. Hehrere Schaufeln besitzen darin ausgebildete Verbindungslöcher. Die Verbindungslöcher benachbarter Schaufeln sind an unterschiedlichen radialen Anständen bzxv. Höhen angeordnet, und die Verbindungsstäbe gehen durch die Verbindungslöcher hindurch, so dass während der Drehung jeweils unterschiedliche Schwingungsamplituden bei den benachbarten Schaufeln auftreten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

schematisch eine teilweise Darstellung eines erfindungsgemässen Turbinenläufers in Achsenrichtung, eine vergrösserte perspektivische Darstellung eines Teils von Pig. 1, aus dem eine erste bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ersichtlich ist, schematisch eine radiale Projektion, die die in Pig. dargestellte Turbinenläuferanordnung wiedergibt,

4- eine der Pig. 2 entsprechende perspektivische Darstellung einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

schematisch eine radiale Projektion, die - teilxtfeise im Querschnitt - die Turbinenschaufelanordnung gemäss Pig. 4- wiedergibt,

eine perspektivische Darstellung eines Teils einer Turbinenläuferanordnung gemäss einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Pig. 7 eine perspektivische Darstellung eines Teils einer Turbinenläuferanordnung gemäss einer vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Pig. 8 eine schematische Darstellung dreier, mit einem Verbindungsstab verbundener Turbinenschaufeln,

Pig. 95 ΊΟ und 11 schematische Darstellungen, die drei unterschiedliche Arten der Schaufelschwingungen wiedergeben, und

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	Pig-
15	Pig-
	Pig-
20	Pig.
	Pig.
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Fig.12 eine perspektivische Darstellung eines Teiles einer Turbinenläuferanordnung gemäss einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung. -

In den Fig. 1, 2 und 3 ist eine erfindungsgemässe Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt. Ein Turbinenläufer 1 weist ein Läuferrad 2, Turbinenschaufeln 11, 12, 13, 14- und einen geraden Verbindungsstab 17 auf. Bei diesem Turbinenläufer sind die Schaufeln 11, 21, 13, 14- aus einem einzigen zylinderförmigen Teil einstückig mit dem Läuferrad 2 hergestellt. Es sind mehrere Schaufelgruppen vorgesehen, die aus Schaufeln 11, 12, 13, 14 und 11B bzw. 11A, 12A, 13A, 14A und 11 bzw. 11B, 12B, 13B, 14-B und 11C bestehen. Jede Schaufelgruppe ist mit einem Verbindungsstab 17 (17-Ä-, 17B) verbunden, der an jeder Schaufelgruppe befestigt ist, so dass ein Schaufelsatz gebildet wird.

Fig. 2 zeigt die Lagen bzw. Orte der Verbindungslöcher auf den Schaufeln 11, 12, 13, 14·, 11B, die lagemässige Beziehung zwischen benachbarten Verbindungslöchern und eine Anordnung des Verbindungsstabs 17· Der Abstand oder die Höhe zwischen dem Mittelpunkt des jeweiligen Schaufel-Verbindungsloches und der Umfangsflache 3 des Laufrades 2 wird mit X und der Abstand zwischen dem Mittelpunkt des SchaufelVerbindungsloches und einer auf der Ausströmseite befindlichen Fläche 4- des Laufrades 2 wird mi Y bezeichnet. Y kann auch durch Y¹ ersetzt werden, wobei Y¹ den Abstand zwischen dem Mittelpunkt des Schaufelverbindungsloches und der Oberkante der Schaufel auf der Umfangsfläche 3 angibt.

Bei dieser Ausführungsform ist der Wert für X an den seitlichen Schaufeln 11, 11B am grössten und wird dann zur mittleren Schaufel hin 13 immer kleiner und ist an der mittleren Schaufel 13 dann am kleinsten. Der Wert für Y oder Y¹ steigt von der Schaufel 11 zur Schaufel 11B hin an. Das bedeutet, dass der Wert Y oder Y¹ in Drehrichtung R grosser wird.

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Fig. 3 zeigt noch genauer, dass der Verbindungsstab 17 durch die Verbindungslöcher der Schaufeln 11, 12, 13, 14 und 11B hindurchgeht. Die beiden seitlichen Schaufeln 11 und 11B sind auch Elemente., der benachbarten Schaufelsäzte und mit 'den Verbindungsstäben 17, 1?A bzw. I7B verbunden.

Jede Schaufel besitzt ein einziges Verbindungsloch (das Verbindungsloch 21 in der Schaufel 11, das Verbindungsloch 22 in der Schaufel 13, das Verbindungsloch 21B in der Schaufel 113), in denen jeweils der Verbindungsstab I7 liegt. Die seitlichen Schaufeln 11B und 11 besitzen zusätzliche Verbindungslöcher 21B, 21X für die jeweiligen Verbindungsstäbe I7B bzw. I7A. Das Loch 21 befindet sich an einem vorderen Bereich der "Schaufel 11 und das Loch 21X befindet sich an einem hinteren Bereich der Schaufel 11. Der Verbindungsstab 17 liegt lose in den Verbindungslöchern der mittleren Schaufeln 12, 13, 14- und den Verbindungslöehern 21, 21BX der seitlichen Schaufeln 11, 11B.

An den Enden des Verbindungsstabes 17, die durch die Löcher 21, 21BX der Schaufeln 11, 11B hindurchgehen, sind Anschläge 23, 24 ausgebildet, um zu verhindern, dass die Verbindungsstäbe 17 aus den Verbindungslöchern herausgleiten.

Ein weiterer Verbindungsstab I7A verbindet die Schaufeln 11A, 12A, 13A, 14A und 11 eines weiteren Schaufelsatzes und geht durch die Löcher 21X der Schaufel 11 hindurch. Ein Anschlag 24A ist in derselben Weise wie bei dem Verbindungsstab 17 auch an dem Ende des Verbindungsstabes 17A ausgebildet. Ein anderer Schaufelsatz mit den Schaufeln 11B, 12B, I3B, 14-B und 11C ist in entsprechender Weise wie die zuvor beschriebenen anderen Schaufelsätze angeordnet. Jeder Schaufelsatz ist also mit jeweils einem Verbindungsstab miteinander verbunden und benachbarte Schaufelsätze sind jeweils ebenfalls über einen Verbindungsstab verbunden.

Bei dieser zuvor beschriebenen Konstruktion wird der Verbindungsstab 17 durch die bei der Drehung verursachte Zentrifugal-

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kraft auf die Flächen der Verbindungsl eher gedrückt, da eine gewisse Beweglichkeit zwischen den Berührungsflächen in den Verbindungslöchern und dem Verbindungsstab 17 besteht, und die benachbarten Schaufeln werden auf diese Weise miteinander verbunden. Wenn eine Verschiebung zwischen den Schaufeln und dem Verbindungsstab 17 an den Berührungsflächen auftritt, wird in Abhängigkeit von der Turbinendrehzahl eine Reibung erzeugt, die Schwingungen bzw. Vibrationen absorbiert oder dämpft.

Da die Werte für X und Y oder X' bei*den Schaufeln jeweils unterschiedlich sind (vgl. Fig. 2), treten an den Schaufeln (an den Verbindungslöcher, die mit den Verbindungsstäben in Berührung stehen) jeweils unterschiedliche Schwingungsamplituden auf, auch dann, wenn jede Schaufel auf unterschied- liehe Weise schwingt oder vibriert und sogar auch dann, wenn die gleiche Schwingungsfrequenz vorliegt und die Schwingungsart für jede Schaufel des jeweiligen Schaufelsatzes einander entspricht. Der Amplitudenunterschied entspricht den Lagen oder geometrischen örtern der Verbindungslöcher, d. h. den Abständen X und Y oder Y¹.

Gegenüber den herkömmlichen Läuferanordnungen mit einem mehrere Schaufeln verbindenden Verbindungsstab, der zur Umfangsfläche des Läuferrades parallel liegt (das bedeutet, dass die Werte für Y und Y oder Y¹ bei jeder Schaufel gleich sind), erreicht man mit der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform eine grössere Schwingungsdämpfung, weil dann, wenn Schwingungen auftreten, en bei dieser Ausführungsform zuverlässiger und besser sichergestellt ist, dass die Reibung bei allen auftretenden Schwingungen auf die Berührungsfläche bzw. auf den Berührungsflächen wirkt.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Läuferanordnungen mit einem an benachbarten Schaufelpaaren angeordneten Verbindungsstab und mit gleichen Werten für die Grosse X, jedoch unterschied-

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lichen Werten für die Grosse Y oder Y¹ bei den verschiedenen Schaufeln, lässt sich mit der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform eine grössere bzw. bessere Schwingungsdämpfung auf Grund der unterschiedlichen Werte für die beiden Grossen X und Y an den jeweilig benachbarten Schaufeln erzielen.

Darüberhinaus wird die zuvor beschriebene Schwingungs- bzw. Vibrationsdämpfung durch die Verbindung zwischen benachbarten Schaufelsätzen untereinander verbessert. Durch die Verbindung der Schaufelsätze wird die an einer Schaufel erzeugte Schwingung auf mehrere Schaufeln übertragen und absorbiert. Insbesondere, wenn eine Turbine mit einem nur teilweisen Dampfzustrom betrieben wird, wirken auf einen Teilbereich der Schaufeln unausgewogene, grosse Dampfkräfte. Bei dem Aufbau des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels wird die ungleichmässige, unausgewogene Kraft sofort auf die benachbarten Schaufeln verteilt, und die auf Grund der Schwingung auftretende mechanische Beanspruchung lässt nach.

Es sei darauf hingewiesen, dass der Wert der Grosse X bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform für die mittlere Schaufel 13 am kleinsten und für die seitlichen Schaufeln 11, 11B am grössten ist. Die an dem Verbindungsstab 17 angreifende Zentrifugalkraft ist bei den seitlichen Schaufeln 11, 11B grosser als bei der mittleren Schaufel 1J. Die Verbindung benachbarter Schaufelsätze wird über die Schaufeln 11, 11B hergestellt, an denen die grösste Zentrifugalkraft angreift, so dass die Kraftübertragung optimal ist und die Schwingungen auf alle Schaufeln verteilt wird.

Es kann bei gewissen Ausführungsformen auch ein etwas gekrümmter Verbindungsstab verwendet werden. Ein gerader Verbindungsstab gemäss der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform weist jedoch Vorteile hinsichtlich einer leichteren und einfacheren Herstellung auf.

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Die Verbindungslöcher können derart angebracht sein, dass der Wert der Grossen Y oder Y¹ in Drehrichtung allmählich kleiner wird. Diese etwas andere Konstruktion wirkt in entsprechender Weise wie die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform. ι

In den Fig. 4 und 5 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der ein Verbindungsstab 17 entlang der Sichtung der Schaufelanordnung vorgesehen ist. Der Wert der Grosse X kann geniäss weiteren Ausführungsformen auch in Drehrichtung des Läufers kleiner gemacht werden. Diese Ausführungsform

weist hinsichtlich der Dämpfung von an den Schaufeln auftretenden Schwingungen dieselben Eigenschaften und Wirkungsweisen • auf, wie das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel.

Fig. 6 zeigt eine weitere Aüsführungsform, bei der eine Reihe von Verbindungslöchern und ein Verbindungsstab 17 entlang der Schaufelanordnungsrichtung vorgesehen sind, und der Wert für die Grosse X bei den unterschiedlichen Schaufeln verschieden ist, wobei jedoch derWert für die Grosse X an den Schaufeln 12, 14; 11, 11B gleich istü Da der Abstand bzw. die Höhe der Verbindungslöcher von der Umfangsfläche J des Läuferrades 2 bei den benachbarten Schaufeln unterschiedlich ist, wenn die Schaufeln während der Drehung schwingen, tritt bei dieser Ausführungsform eine Relativversetzung an den Berührungsflächen des Verbindungsstabes 17 und der Verbindungslöcher auf, so dass eine Schwingungsdämpfung auf Grund der dabei auftretenden Reibung hervorgerufen wird.

Fig. 7 zeigt wieder ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem eine Reihe von Verbindungslöchern und ein Verbindungsstab bezüglich der Schaufelanordnungsrichtung schräg angeordnet sind, und die Abstände bzw. Höhen X der Löcher in Drehrichtung des Läufers allmählich grosser wird. Wenn die Schaufeln bei der Drehung der Turbine schwingen, bewirkt eine Relativversetzung, die an den Kontaktflächen des Verbindungsstabes 17 und der Löcher auftritt, auf Grund der Reibungskräfte eine Schwingungsdämpfung.

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Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen wurden jeweils fünf Schaufeln mit einem Verbindungsstab verbunden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf derartige Ausführungsformen beschränkt;sie kann vielmehr auch auf Anordnungen, bei denen zwei Schaufeln verbunden sind, angewandt werden. Es ist jedoch vorteilhafter und wünsehenswerter, eine Läuferanordnung mit mehr als zxvei Schaufeln zu erhalten, wie dies bei den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung der Fall ist. Die Punktionsweise einer Anordnung, bei der zwei Schaufeln verbunden sind, wird nachfolgend erläutert .

Angenommen, es sind nur zwei Schaufeln mit einem Verbindungsstab verbunden, so dass ein Schaufelsatz nur aus den seitlichen Schaufeln besteht. Wenn Dreh- bzw. Torsionsschwingungen (also dreh- bzw. winkelmässige Schwingungen um die jexveiligen, durch die Schaufel hindurchgehenden, radialen Achsen) auftreten, wird das Torsionsmoraent über zwei benachbarte Verbindungsstäbe übertragen. Die relative Versetzung wird hauptsächlich durch das Torsionsmoment, nicht aber durch Reibungskräfte begrenzt bzw. eingeschränkt. Wenn dagegen drei oder mehr Schaufeln jeweils miteinander verbunden sind, gibt es wenigstens eine mittlere Schaufel, die relativ frei von einem Torsionsmoment ist. Je mehr mittlere Schaufeln vorhanden sind, umso mehr steigt die Schwingungsdämpfungsgrösse an, so dass die Schwingungsdämpfung grosser wird.

Fig. 8 zeigt eine Verbindungsanordnung mit drei Schaufeln, wobei die Verbindungspunkte mit den Bezugszeichen A, B und C versehen sind. V/enn an den Schaufeln 51, 52, 55 eine Torsionsschwingung auftritt, so ist die Schwingungsamplitude am Punkt B kleiner als die Schwingungsamplitude am Punkt A oder am Punkt C. Auf diese Weise vergrössert sich der Abstand zwischen den Punkten A und B, sowie B und G, und es wird eine relative Versetzung hervorgerufen, die auf Grund der dabei auftretenden Reibungskräfte eine Schwingungsdämpfung hervorruft.

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Die Fig. 9₅ 10 und 11 zeigen Schaufeisätze, an denen normalerweise folgende Schwingungstyp en auftreten: (i) T^ ist ein erster Schwingungstyp in der Umfangsrichtung des Läufers, (ix) A^ ißt ein erster Schwingungstyp in Längsrichtung (der Achsenrichtung des Läufers) eines Schaufelsatzes und (iii) Ao ist ein zweiter Schwingungstyp in Längsrichtung, der mit dem 'Torsionstnoment eines Schaufelsatzes gekoppelt ist. Bei dem Schwingungstyp T^ schwingen die Jeweiligen Schaufeln Jeweils in Phase und in der Umfangsrichtung des Läufers, wie dies in Fig. 9 dargestellt ist. Bei dem Schwingungstyp A^ schwingen die Schaufeln Jeweils in Phase und in Längsrichtung des Läufers, wie dies in Fig. 10 dargestellt ist;. Beim Schwingungstyp A2 schwingen die seitlichen Schaufeln 41, 44 zueinander in Gegenphase und in der Längsrichtung, und die" Schwingungsamplituden, die an den mittleren Schaufen 42, 45 auftreten, sind kleiner als die Schwingungsamplituden der seitlichen Schaufeln (vgl. Fig. 11).Der Schwingungstyp A₀ wird durch eine Schwingungs-Längsversetzung und eine Torsionsversetzung - bzw. -Verdrehung um den Torsionsmittelpunkt der Schaufel hervorgerufen.

Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen sind benachbarte Schaufeln durch Verbindungsstäbe an unterschiedlichen radialen Höhen bzw. Abständen miteinander verbunden. Dadurch führen die an den Berührungsflächen auftretenden, relativen Ver-Setzungen zur Dämpfung oder Absorption der Schwingungstypen Ί¹,. und A„, und des Longitudinal-Schwingungstyps A_n. Da der Verbindungsiit'ib bei den in den Fig. 2 und 7 dargeofcelLten Aurführurigsformea zur ochaufelanordmmg schräg angeordnet ist, ist bei dieser Schaufel.anordnung die effektive Absorption oder Dämpfung des lOrsionsschwingungstyps Ao besser.

Fig. 12 zeigt eine weitere Aucführungcforta der vorliegenden Erfindung, bei der ein Verbindungsstab 17 an allen Schaufeln

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durch Verschweissen im Bereich der Verbindungslöcher starr befestigt ist. Die sonstige Anordnung ist der in Fig. 2 dargestellten Anordnung gleich. Da bei dieser in Fig. 12 dargestellten Ausführungsform keine Reibungskräfte auftreten, ist die Schwingungsdämpfung geringer als bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform, die in Fig. 12 dargestellte Ausführungsform kann jedoch für Turbinen verwendet werden, die nicht mit sehr hohen Geschwindigkeiten betrieben werden.

Der Ausfall und die Beschädigung des Läufers kann, wie zuvor erläutert, bei hohen Zahlen erfindungsgemäss dadurch vermieden werden, dass die Schwingungs- bzw. Vibrationsdämpfung verbessert wird.

Bei den herkömmlichen Schaufelanordnungen mit einem kleinen Schaufelabstand war es schwierig, die Verbindungslöcher parallel zur Umfangsfläche des Läuferrades in den Schaufeln auszubilden, die mit dem Läuferrad einstückig hergestellt wurden. Da bei der vorliegenden Erfindung gerade Löcher vorgesehen sind, ist es bei der erfindungsgemässen Anordnung dagegen leicht, Löcher in den Schaufeln auch dann auszubilden, wenn die Schaufeln mit dem Läuferrad einstückig ausgebildet und die Schaufelabstände sehr klein sind.

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Claims

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PATENTANWÄLTE

SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINSHAUS FINCK

MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÖNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95 OI 6O₁ D-8000 MÖNCHEN 95

HITACHI, LTD. und 2. Februar 1978

HITACHI KIZAI KOGYO CO., LTD.

DA-5563

Turbinenläufer

Patentansprüche

Turbinenläufer mit einen Läuferrad und Schaufeln, die zur Verbindung benachbarter Schaufeln Verbindungseinrichtungen aufweisen, gekennzeichnet durch mehrere Schaufeln (11 bis 14, 11A bis 14A, 11B bis 14B, ...), die Verbindungslöcher (21, 22; 21A, 22A; 21B, 22B) aufweisen, wobei die Abstände zwischen den Mittelpunkten der jeweiligen Löcher (21, 22; 21A, 22A; 21B, 22B) und der Umfangsflache des Läuferrades (2) für Verbindungslöcher (21, 22; 21A, 22A; 21B, 22B) benachbarter Schaufeln (11 bis 14, 11A bis 14A, 11B bis 14B, ;..) unterschiedlich sind und durch die mehreren Schaufeln(11 bis 14, 11Ä bis 14A, 11B bis 14B, ...) verbindenden Verbindungseinrichtungen (17), die in den Verbxndungslochern (21, 22; 21A, 22A; 21B, 22B) liegen, so dass sie bei unterschiedlichen Schwin-

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gungsamplituden während der Drehung auf jeweils benachbarte Schaufeln (11 bis 14, 11A bis 14-A, 11B bis 14-B, ...) einwirken.
2. Turbinenläufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Schaufeln (11 bis 14-, 11A bis 14-A, 11B bis 14-B, —) jeweils ausgebildeten Verbindungslöcher (21, 22; 21A, 22A, 21B, 22ß) so angeordnet sind, dass die Abstände zwischen den jeweiligen Mittelpunkten der Löcher (21, 22; 21A, 22A; 21B, 22B) und der Vorderkante der jeweils zugehörigen Schaufel (11 bis 14-, 11A bis 14-A, 11B bis 14B) unterschiedlich sind.
3- Turbinenläufer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Schaufeln (11 bis 14-, 11A bis 14-A,

11B bis 14-B, ) mehr als zwei Schaufeln umfassen, die

durch eine einzige Verbindungseinrichtung (17) verbunden sind.
4-. Turbinenläufer nach einem der Ansprüche 1 bis 3i dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung O7) einen im wesentlichen geraden Verbindungsstab umfasst.
5. Turbinenläufer nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsstab (17) beweglich in den Verbindungslöchern (21, 22; 21A, 22A; 21B, 22B) liegt.
6. Turbinenläufer nach eine-n der Ansprüche 1 bis 5₅ dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsstab (17) mit jeder der Schaufeln (11 bis 14-, 11A bis 14-A, 11B bis 14-B ...) fest verbunden ist.
7- Turbinenläufer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsstab (17) durch Verschweissen an den jeweiligen Verbindungslöchern (21, 22; 21A, 22A; 21B, 22B) mit jeder der Schaufeln (11 bis 14-,

-11A bis 14A; 11B bis 14B, ...) fest verbunden ist.
8. Turbxnenlaufer nach einem der Ansprüche 1 bis 7i dadurch gekennzeichnet, dass Gruppen aus mehreren Schaufeln (11 bis 14; "MA bis 14A; 11B bis 14B; -..) durch Verbindungseinrichtungen (17) mit benachbarten jeweils mehrere Schaufeln

(11 bis 14; 11A bis 14A; 11B bis 14B; ) umfassenden

Gruppen verbunden sind.
9· Turbinenläufer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (1) und die Schaufeln
(11 bis 14; 11A bis 14A; 11B bis 14B; ..) gemeinsam aus einem einzigen homogenen Werkstück einstückig hergestellt sind.
10. Turbinenläufer nach einem der Ansprüche 1 bis 9_S dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (1) und die Schaufeln
(11 bis 14; 11A bis 14A; 11B bis 14B; ...) durch Ausbilden der Schaufelformen am Umfang eines einteiligen Zjlinderbloclces gebildet wird, -der auch das Läuferrad (2) bildet.

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