DE3517283A1 - BINDING BLADES OF A THERMAL TURBO MACHINE - Google Patents
BINDING BLADES OF A THERMAL TURBO MACHINEInfo
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- DE3517283A1 DE3517283A1 DE19853517283 DE3517283A DE3517283A1 DE 3517283 A1 DE3517283 A1 DE 3517283A1 DE 19853517283 DE19853517283 DE 19853517283 DE 3517283 A DE3517283 A DE 3517283A DE 3517283 A1 DE3517283 A1 DE 3517283A1
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/22—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations
Description
sk-gr T sk-gr T
M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-NürnbergM.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg
AktiengesellschaftCorporation
Nürnberg, 09. Mai 1985Nuremberg, May 9, 1985
Bindung von Laufschaufeln einer thermischen TurbomaschineBinding of rotor blades of a thermal turbo machine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Bindung von Laufschaufeln einer thermischen Turbomaschine durch in Umfangsrichtung sich erstreckende Ansätze, die paarweise mit der ihr zugehörigen Laufschaufel starr verbunden sind und sich zumindest im Betrieb der Turbine bzw. des Verdichters über ebene Berührungsflächen abstützen.The invention relates to a binding of rotor blades a thermal turbomachine by circumferentially extending lugs that are paired with their associated Blade are rigidly connected and at least during operation of the turbine or the compressor via flat contact surfaces prop up.
Durch eine solche Bindung der Laufschaufeln am Umfang im oberen Teil der Schaufeln wird die Eigenfrequenz angehoben; außerdem ist die Erregbarkeit eines gebundenen Schaufelkranzes wesentlich geringer.By such a binding of the blades on the circumference in the upper part of the blades increases the natural frequency; in addition, the excitability of a bound blade ring much lower.
Bekannte Bindungen der Laufschaufeln bzw. Laufschaufelgruppen von Dampfturbinen und Verdichtern sind Deckplatten, die in Umfangsrichtung ein gewisses Übermaß aufweisen, durch das beim Einbau der Schaufeln eine tangentiale Vorspannung zwischen den Deckplatten entsteht, oder bogenförmige Elemente, sogenannte Arkaden, in Form von paarweise an der Laufschaufel befestigten Stahlbögen, wobei die V-förmigen Enden zweier benachbarter Stahlbögen ineinander greifen und in Umfangsrichtung unter Druckvorspannung stehen, oder Stützflügel, d. h. in Umfangsrichtung sich erstreckende Ansätze an den SchaufelnKnown bonds between the rotor blades or rotor blade groups of steam turbines and compressors are cover plates, which have a certain oversize in the circumferential direction, which creates a tangential preload between the cover plates when the blades are installed, or arcuate elements, so-called arcades, in the form of pairs on the rotor blade fastened steel arches, the V-shaped ends of two adjacent steel arches interlocking and being under compressive prestress in the circumferential direction, or support wings, ie lugs on the blades extending in the circumferential direction
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mit strömungsgünstig ausgebildetem Profil. - Verschiebungen zwischen diesen umfangsverspannten Biridungselementen - z. B. durch radiale Dehnung oder Entwindung der Laufschaufeln unter Fliehkraft und daraus resultierender tangentialer Längenänderung des Radkranzes , durch Temperaturdifferenzen zwischen Schaufelbindung-Läufer und Schaufel, wie sie insbesondere bei Turbinen mit großen Schwankungen des Gegendrucks auftreten - führen jedoch zu erhöhtem Verschleiß und Änderung des Reibverhaltens zwischen den Kontaktflächen, was das Schwingüngs- und Festigkeitsverhalten des Schaufelkranzes negativ beeinflußt. Als weiterer Nachteil wird auch die Möglichkeit punktförmigen Sitzes der Kontaktfläche, wie er aus Fliehkraftsverformung des Bindeelementes oder fertigungsbedingt entstehen kann, angesehen.with a streamlined profile. - shifts between these circumferentially braced bridging elements - e.g. B. by radial expansion or untwisting of the blades under centrifugal force and resulting Tangential change in length of the wheel rim due to temperature differences between the blade bond and rotor and shovel, such as those in particular at Turbines with large fluctuations in back pressure occur - but lead to increased wear and tear Change in the friction behavior between the contact surfaces, what the vibration and strength behavior of the Blade ring adversely affected. Another disadvantage there will also be the possibility of punctiform seat the contact surface, as it arises from centrifugal deformation of the binding element or as a result of production can, viewed.
Im Flugtriebwerksbau ist es bekannt, an den Kontaktflächen der Schaufelbindungselemente besondere Spritzbeschichtungen und Auftragsschweißungen mit überwiegend harten Werkstoffen wie z. B. Wolfram-Karbid, Chromkarbid und dergleichen aufzubringen. Diese, für die relativ kurze Betriebszeit bei Flugtriebwerken durchaus ausreichenden Maßnahmen, sind jedoch für Dampfturbinen nicht wirtschaftlich anwendbar, weil dort über die gesamte Betriebszeit von 200 000 Stunden und mehreren 1000 Starts eine langzeitige Konstanz der Bindungs- und Reibungsverhältnisse erforderlich ist.In aircraft engine construction, it is known on the contact surfaces special spray coatings for the blade binding elements and build-up welds with predominantly hard materials such as B. tungsten carbide, Apply chromium carbide and the like. This, for the relatively short operating time of aircraft engines quite sufficient measures, but are not economically applicable for steam turbines because there over the entire operating time of 200,000 hours and several 1,000 starts a long-term constancy of the binding and Friction is required.
Der Erfindung liegt die Aufgabenzugrunde, eine Bindung der eingangs genannten Art zu schaffen, die für alle Betriebsbereiche der Maschine und für eine ausreichende Zeit einen definierten, von Fertigung, Material und Betriebsverhalten unabhängigen, flächigen Kontakt zwischen den Bindungselementen gewährleistet. Außerdem soll die Konstanz der ReibungsVerhältnisse zwischen den BindungselementenIt is an object of the invention to provide a bond of the type mentioned above to create that for all areas of operation of the machine and for a sufficient period of time a defined, surface contact between the Binding elements guaranteed. In addition, the frictional relationships between the binding elements should be constant
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zum Schutz vor überbeanspruchung einzelner Laufschaufeln infolge von Instabilitäts- und Ausweichvorgängen und zur Minimierung des Reibverschleißes gesichert sein.to protect against overloading of individual rotor blades be secured as a result of instability and evasive processes and to minimize frictional wear.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine oder beide Berührungsflächen pro benachbartes Ansatzpaar von der bzw. den ebenen Stirnflächen eines bzw. zweier, je einen konischen Sitz aufweisender Druckkörper gebildet sind, daß jeder Druckkörper in einer Ansatz-Ausnehmung mit einem konischen Sitz, dessen Neigung steller als die Neigung des DruckkÖrpers-Sitzes ist, kippbeweglich gelagert ist, und daß jeder Druckkörper durch das Moment F . · m selbsteinstellend,This object is achieved according to the invention in that one or both contact surfaces per adjacent pair of extensions of the flat end face (s) of one or two pressure bodies each having a conical seat are formed that each pressure body in a neck recess with a conical seat, the inclination steller than the inclination of the pressure body seat, is mounted tiltable, and that each pressure body by the moment F. M self-adjusting,
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sowie beim F , . seine endgültige Plazierung und Bettung erhält, sowie das Biegemoment F - e selbsthemmend überträgt, wobei FT die Umfangskraftkomponente und e die exzentrische Lage bzw. m der Abstand der Druckkörperkante zur Druckkörper-Symmetrieachse bedeuten.as well as the F,. receives its final placement and bedding and transfers the bending moment F - e in a self-locking manner, where F T is the circumferential force component and e is the eccentric position or m is the distance between the pressure body edge and the pressure body axis of symmetry.
Der konische Sitz der Druckkörper ermöglicht einerseits die zurparallelen Anpassung an die Stützfläche erforderliche Drehbewegung durch die Winkeldifferenz Δψ, sowie andererseits das kerbfreie Einleiten von Momenten und Drücken, auch aus der Fliehkraft, was die Dauerfestigkeit der Verbindung sichert. Die Druckkörper erhalten beim Schleudern, durch örtliches Fließen des Druckkörper-Sitzes bis zur ringförmigen Auflage im Sitz der Ansätze, ihre endgültige Plazierung und Bettung mit über der Kontaktfläche annähernd gleichförmiger Flächenpressungsverteilung; da-der von der idealen Ringfläche abweichende, kegelschnittformige Sitz durch einmalige Plastifizierung und elastische Bettung kraft- und formschlüssig wird, können in hohem Maße von dem unter Druck stehenden Druckkörpern durch das Verhältnis e/o selbsthemmende Biegemomente aus der Koppelschwingung übertragen werden. - Durch die lockere Befestigung der Druckkörper ist auch deren Auswechselbarkeit relativThe conical seat of the pressure body enables on the one hand the rotary movement required for parallel adjustment to the support surface through the angular difference Δψ, and on the other hand the notch-free introduction of moments and pressures, also from centrifugal force, which ensures the fatigue strength of the connection. The pressure hulls get their final placement and bedding with an approximately uniform surface pressure distribution over the contact area through the local flow of the pressure hull seat up to the ring-shaped support in the seat of the lugs. Since the conic-shaped seat deviating from the ideal ring surface becomes non-positive and form-fitting through one-time plasticization and elastic bedding, self-locking bending moments from the coupling oscillation can be transmitted to a large extent by the pressurized bodies due to the ratio e / o. - Due to the loose fastening of the pressure hulls, their interchangeability is also relative
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problemlos und ortsunabhängig, so daß auch Auswechselbarkeit im Kraftwerk gegeben ist.problem-free and independent of location, so that interchangeability in the power plant is given.
Aus Gründen des Kanten- und Verschleißschutzes, sowie um singuläre Druckspannungen am Gleitflächenrand abzubauen, ist, in weiterer Ausgestaltung der Erfindung, jeder Druckkörper am vorderen Ende konisch abgeschrägt.For reasons of edge and wear protection, as well to reduce singular compressive stresses at the edge of the sliding surface, is, in a further embodiment of the invention, each pressure body bevelled conically at the front end.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Bindung besteht darin, daß jeder Druckkörper einen zylindrischen Abschnitt zwischen seinem konischen Sitz und seinem Vorderteil aufweist, und daß Druckkörper mit verschiedenen Höhen des zylindrischen Abschnitts eingesetzt sind. - Durch diese Maßnahmen ist bei der Montage durch entsprechende Auswahl der Druckkörperhöhen ein eng toleriertes Spiel zwischen allen Kontaktflächen, oder eine gewünschte tangentiale Vorspannung in der Bindung, einstellbar, wodurch über den Umfang unterschiedliche Spaltdifferenzen, wie sie sich aus Fertigung und Montage ergeben, und daraus resultierende Spannungserhöhungen in den Schaufelblättern, vermieden sind; außerdem ist ein nachträgliches Abstimmen der Resonanzfrequenzen möglich.An advantageous development of the invention Binding consists in the fact that each pressure body has a cylindrical section between its conical seat and its front part, and that pressure body with different heights of the cylindrical section are used. - By these measures is during the assembly through appropriate selection of the pressure hull heights, a tightly tolerated play between all contact surfaces, or a desired tangential preload in the binding, adjustable, thereby varying over the circumference Gap differences, as they arise from manufacturing and assembly result, and the resulting stress increases in the blades, are avoided; also is a Subsequent tuning of the resonance frequencies is possible.
Um die Druckkörper in den Bindungselementen durch loses Verstemmen befestigen zu können, weisen die Druckkörper zwischen dem zylindrischen Abschnitt und dem insbesondere konischen Vorderteil je einen konischen Abschnitt auf.To the pressure body in the binding elements by loose To be able to fasten caulking, the pressure body between the cylindrical section and the particular conical front part each on a conical section.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Druckkörper aus einem Werkstoff mit geringen Unterschieden zwischen Haft- und Gleitreibung,geringer oder keiner Porosität, hoher Druck- und Biegefestigkeit, hoher Korrosionsbeständigkeit und - erforderlichenfalls hoher Abriebfestigkeit. - Dadurch gestatte^ unabhängig von Schaufel-Fertigungsverfahren, Schaufel-Fertigungsablauf und Schaufel-Werkstoff, die Herstellung der Druckkörper bei relativIn a further advantageous embodiment of the invention exist the pressure bodies made of a material with small differences between static and sliding friction, lower or no porosity, high compressive and flexural strength, high corrosion resistance and - if necessary, higher Abrasion resistance. - This allows ^ independent of the blade manufacturing process, Blade manufacturing process and blade material, the manufacture of the pressure hull at relative
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freier Wahl des Werkstoffs eine optimale Auswahl der Gleitpartner mit gewünschtem möglichst konstantem Reibungskoeffizienten, d. h. Gleitpartner mit geringen Unterschieden zwischen Haft- und Gleitreibung, ohne Fressen und unter Beachtung des Korrosionsschutzes, wobei die Bindungsfunktion, und damit das gewünschte Schwingungsverhalten, sichergestellt ist. - Bei entsprechender Werkstoffauswahl sind für die gewünschte, relativ lange Zeit defninierte Kontaktverhältnisse zwischen den Bindungselementen sichergestellt, so daß die erfindungsgemäße Bindung speziell bei Dampfturbinen und Verdichtern, also Maschinen mit langer Lebensdauer, einsetzbar ist.free choice of material an optimal choice of sliding partner with the desired coefficient of friction that is as constant as possible, d. H. Sliding partner with slight differences between static and sliding friction, without seizing and taking into account the Corrosion protection, whereby the binding function, and thus the desired vibration behavior, is ensured. - At appropriate material selection are for the desired, Relatively long time defined contact relationships between the binding elements ensured, so that the invention Binding can be used especially in steam turbines and compressors, i.e. machines with a long service life.
Die Auswahl der Druckkörper und ein möglicher Austausch sind erleichtert, wenn - in weiterer Ausgestaltung der Erfindung - jeder vordere, zylindrische Wandungsteil im zugehörigen Ansatz unten und/oder oben eine entsprechende Öffnung aufweist.The selection of the pressure hull and a possible exchange are facilitated if - in a further embodiment of the Invention - each front, cylindrical wall part in the associated approach below and / or above a corresponding one Has opening.
Um die erfindungsgemäße Bindung auch bei axial montierten Laufschaufeln - z. B. geraden oder gebogenen Tannenbaumfußverbindungen - anwenden zu können, ist jeder Druckkörper symmetrisch zu seiner Längsmittelebene seitlich abgeschnitten, derart, daß der Abstand zwischen den geraden Seitenflächen etwas geringer ist als die Breite der Öffnung bzw. Öffnungen im Ansatz-Wandungsteil.To the binding of the invention even with axially mounted blades - z. B. straight or curved fir tree base connections - To be able to use, each pressure hull is cut off laterally symmetrically to its longitudinal median plane, such that the distance between the straight side surfaces is slightly less than the width of the opening or openings in the approach wall part.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt:In the drawing, exemplary embodiments of the invention are shown schematically. It shows:
Figur 1a, 1b eine Draufsicht auf einen Schaufelkranzausschnitt im Außerbetriebszustand (1a) und im Betriebszustand (1b),Figure 1a, 1b a plan view of a blade ring section in the inoperative state (1a) and in the operating state (1b),
Figur 2 eine Seitenansicht auf einen Schaufelansatz, Figur 3 einen Schnitt gemäß der Linie II-II nach Figur 2,Figure 2 is a side view of a blade attachment, Figure 3 shows a section along the line II-II of Figure 2,
und
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Figur 4a, 4b einen modifizierten Druckkörper in einer Seitenansicht und in einer Draufsicht.Figure 4a, 4b a modified pressure body in one Side view and in a top view.
Mit 1 sind die verwundenen, radial montierbaren Laufschaufeln beziffert, an denen je zwei, in Umfangsrichtung weisende stählere Ansätze 2 - je ein Ansatz auf verschiedenen Seiten der Schaufelblätter - starr befestigt sind. Vorzugsweise sind die Ansätze 2 integraler Bestandteil der zugehörigen Laufschaufel. - Die Ansätze 2 sind in dem dargestellten Beispiel zwar als Stützflügel mit einem strömungsgünstigen Profil 3 dargestellt; sie können aber auch Deckplatten oder andere Bindungselemente sein. - Die freien Enden der Ansätze weisen ebene, schräge Flächen auf; wobei die Ebene durch diese Fläche - in der Draufsicht gesehen - urn einen solchen Winkel gegenüber der Umfangsrichtung verdreht ist, daß die vorher erwähnten Verschiebebewegungen zwischen den später erwähnten Kontaktflächen 6e möglich sind, und nicht etwa die -Laufschaufeln durch Selbsthemmung an der Verdrehung gehindert sind.With 1 are the twisted, radially mountable blades numbered, on which two, in the circumferential direction pointing steel approaches 2 - each one approach different sides of the blades - are rigidly attached. Preferably the lugs 2 are more integral Part of the associated rotor blade. - The Approaches 2 are shown in the example shown as a support wing with a flow-favorable profile 3; but they can also be cover plates or other binding elements. - The free ends of the approaches have flat, sloping surfaces; being the level through this surface - seen in plan view - rotated by such an angle with respect to the circumferential direction is that the aforementioned shifting movements between the contact surfaces 6e mentioned later are possible, and not about the blades by self-locking on the Are prevented from twisting.
Die Ansätze 2 weisen an ihren ebenen Stirnflächen Ausnehmungen mit je einem konischen^Sitz 4 und je einem konkaven, an den konischen Sitz 4 anschließenden Wandungsteil 5 zur lockeren Aufnahme von Druckkörpern 6 auf.The approaches 2 have recesses on their flat end faces each with a conical ^ seat 4 and a concave, wall part 5 adjoining the conical seat 4 for loosely receiving pressure bodies 6.
Die Druckkörper 6 bestehen für den bevorzugten Anwendungsbereich aus einem Werkstoff möglichst geringer Porosität,hoher Druck- und Biegefestigkeit, hoher Korrosionsbeständigkeit und hoher Abriebfestigkeit, was bei bestimmten gesinterten Hartmetallen, bestimmten im sogenannten HIP-Verfahren - Verdichtung unter hohem Druck und hoher Temperatur - hergestellten Hartmetallen oder bei bestimmten Keramikplatten mit hoher Oberflächengüte gegeben ist.The pressure body 6 consist of the preferred area of application a material with the lowest possible porosity, high pressure and Flexural strength, high corrosion resistance and high Abrasion resistance, which in the case of certain sintered hard metals, certain in the so-called HIP process - compression under high pressure and high temperature - manufactured hard metals or with certain ceramic plates with high Surface quality is given.
Jeder einstückige Druckkörper 6 weist mehrere Abschnitte auf,Each one-piece pressure body 6 has several sections,
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nämlich einen kegelstumpfförmigen Sitz 6a, einen zylindrischen Zwischenteil 6b mit unterschiedlich wählbarer Höhe h, einen kegelstumpfförmigen Zwischenteil 6c mit einem Konus, der einer Montage-Befestigung im Ansatzhohlraum durch loses Verstemmen dient, und einem kegelstumpfförmigen Vorderteil 6d mit einem Konus mit ebener kreisförmiger Kontaktfläche 6e, die durch entsprechende Bearbeitungsverfahren wie Schleifen oder dergleichen mit der entsprechend hohen Oberflächengüte versehen sind.namely a frustoconical seat 6a, a cylindrical one Intermediate part 6b with differently selectable height h, a frustoconical intermediate part 6c with a cone, which is used for an assembly fastening in the approach cavity by loosely caulking, and a frustoconical front part 6d with a cone with a flat circular contact surface 6e, which by corresponding Machining processes such as grinding or the like with the correspondingly high surface quality are provided.
Die Neigung des konusförmigen Sitzes 6a des Druckkörpers ist um den Winkel Δψ geringer als die Neigung des konusförmigen Sitzes 4 im Ansatz 2; außerdem ist der Durchmesserdes Wandungsteils 5 des Ansatzes 2 größer als der größte Durchmesser des Druckkörpers 6, so daß die erforderliche kippbewegliche Lagerung des Druckkörpers 6 zur Selbsteinstellung vorliegt.The inclination of the conical seat 6a of the pressure body is less than the inclination of the conical seat 4 in the shoulder 2 by the angle Δψ; In addition, the diameter of the wall part 5 of the extension 2 is greater than the largest diameter of the pressure body 6, so that the necessary tiltable mounting of the pressure body 6 is present for self-adjustment.
Sind entsprechend größe Kontaktflächen 6e nötig, dann ist der größte Durchmesser des Druckkörpers 6 und der entsprechende Durchmesser im Ansatz 2 größer als die größte Höhe H des Ansatz-Profils, so daß der Wandungsteil 5 oben und unten Öffnungen-5a.; 7b aufweist. - Ist der größte Durchmesser des Druckkörpers 6 hingegen kleiner als die maximale Höhe h des Ansatz-Profils ,'.ist eine Freifräsung zumindest an der Unterseite des Wandungsteils 5 für den einfachen Austausch bzw. das Entfernen des Druckkörpers vorteilhaft, weilldann eine Angriffsfläche für ein Werkzeugfoder dergleichen vorhanden ist. - Die Druckkörper ragen mit ihren Kontaktflächen 6e aus den Stirnflächen der Ansätze 2 in Umfangsrichtung hervor.If correspondingly large contact areas 6e are required, then is the largest diameter of the pressure body 6 and the corresponding diameter in the approach 2 larger than the largest Height H of the approach profile, so that the wall part 5 above and below openings-5a .; 7b. - is the greatest On the other hand, the diameter of the pressure body 6 is smaller than the maximum height h of the attachment profile, is a cutout at least on the underside of the wall part 5 for easy replacement or removal of the pressure hull advantageous, because then an attack surface for a tool feeder the like is present. - The pressure bodies protrude with their contact surfaces 6e from the end faces of the Approaches 2 protrude in the circumferential direction.
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.Zwischen dem konusförmigen Sitz 4 im Ansatz 2 und dem konusförmigen. Sitz 6a am Druckkörper ■&. kann noch eine dünne Schicht aus Kunststoff, eine galvanisch auf den Druckkörper aufgebrachte Zwischenschicht oder ähnliches vorgesehen sein.. Between the conical seat 4 in the approach 2 and the conical. Seat 6a on the pressure body ■ &. a thin layer of plastic, an intermediate layer applied galvanically to the pressure body, or the like can also be provided.
Die Druckkörper 6 aus entsprechendem Hartmetall sind paarweise an zwei benachbarten Ansätzen 2 angewendet. Prinzipiell ist aber auch der Einsatz nur jeweils eines Druckkörpers an einem der Ansätze 2 und sein Zusammenwirken mit der ebenen Stirnfläche des benachbarten Ansatzes an der nächsten Schaufel denkbar. Dazu ist es aber erforderlich, einen geeigneten Werkstoff für den Druckkörper zu wählen, der mit der stählernen Ansatz-Stirnfläche, ohne-au;, fressen oder dergleichen zu neigen, zusammenwirkt. Ein geeigneter Werkstoff für die Druckkörper wären z. B. bestimmte Bronzen. The pressure bodies 6 made of a suitable hard metal are in pairs applied to two adjacent approaches 2. In principle, however, it is only used one at a time Pressure body on one of the approaches 2 and its interaction with the flat end face of the adjacent approach conceivable on the next shovel. To do this, however, it is necessary to choose a suitable material for the pressure hull, which with the steel attachment end face, without-au; tend to eat or the like, interacts. A suitable material for the pressure body would be, for. B. certain bronzes.
Da die Spaltbreite As .zwischen jeweils zwei benachbarten Ansätzen 2 aus Fertigungsgründen über den Umfang streut, werden entsprechende Druckkörper 6 mit unterschiedlicher, der jeweiligen Spaltbreite angepaßter Höhe h ausgewählt, derart, daß nach dem Einbringen der Druckkörper 6 in die Öffnungen 7 in den Ansätzen 2 die Spaltbreiten über den Umfang annähernd gleich sind. - Nach dem radialen Einbau der Laufschaufeln ist in dem bevorzugten Anwendungsbeispiel keine tangentiale Vorspannung vorhanden. Since the gap width As .between two adjacent Approaches 2 scattered over the circumference for manufacturing reasons, corresponding pressure bodies 6 with different, the respective gap width adapted height h selected such that after the introduction of the pressure body 6 in the Openings 7 in the approaches 2 the gap widths over the Are approximately the same. - After the radial installation of the rotor blades, there is no tangential preload in the preferred application example.
Die Druckkörper 6 können durch zwei leichte, die Selbsteinstellung der Druckkörper nicht behindernde Montagesicherungen 8 am Herausfällen gehindert werden, falls Laufschaufeln nach der Erstmontage nochmals ausgebaut werden müssen.The pressure body 6 can be easily adjusted by two, the self-adjustment the pressure hull non-hindering assembly locks 8 are prevented from falling out, if The blades removed again after the initial assembly Need to become.
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Die Druckkörper 6 sind selbsteinstellend, weil beim Drehen des Schaufelkranzes infolge des Momentes F_ ♦ m - wobei FT die Umfangskraftkomponente und m der Abstand der Druckkörperkante zur Druckkorpersymmetrieachse 9 bedeuten - eine Drehung des Druckkörpers bis zu der aus der unterschiedlichen Neigung der Sitze resultierende Winkeldifferenz ΔΦ-die bei genauer Fertigung in der Größenordnung von 15' bis 30' (Winkelminuten) liegt - erfolgt, so dajfl die aus Fertigungsgründen immer vorhandenen Abweichungen aus der parallelen Lage (Exzentrizität e) ausgeglichen werden. Nach erfolger Selbsteinstellung liegen die Kontaktflächen, wie vorher bereits erwähnt, so schräg zur UmfangsrichtungThe pressure hulls 6 are self-adjusting because when the blade ring rotates due to the moment F_ ♦ m - where F T is the circumferential force component and m the distance between the pressure hull edge and the pressure hull axis of symmetry 9 - a rotation of the pressure hull up to the angle difference ΔΦ resulting from the different inclination of the seats -which is in the order of 15 'to 30' (angular minutes) in the case of precise production, so that the deviations from the parallel position (eccentricity e) that are always present for production reasons are compensated. After successful self-adjustment, the contact surfaces are, as already mentioned, at an angle to the circumferential direction
, daß Selbsthemmung bei Verschiebungen jeweils zweier benachbarter kreisförmiger Kontaktflächen 6e mit Sicherheit vermieden sind.that self-locking when displacing two adjacent circular contact surfaces 6e with certainty are avoided.
Die Druckkörper 6 erhalten durch Höchstlast, z. B. beim bei Überdrehzahl (= über der Nenndrehzahl der Turbine liegende Drehzahl) stattfindenden Schleudern, durch einmaliges örtliches Fließen des Druckkörper-Sitzes 6a bis zur ringförmigen Auflage im Bindungselement (Ansatz 2) ihre endgültige Plazierung und Bettung, wobei über der Kontaktfläche 6e annähernd gleichförmige Flächenpressungsverteilung anfällt. Dabei wird der von der idealen Ringfläche abweichende, Kegelschnittform aufweisende Sitz durch einmalige Plastifizierung und elastische Bettung kraft- und formschlüssig.The pressure body 6 obtained by maximum load, e.g. B. at overspeed (= above the rated speed of the turbine lying speed) taking place spin, by a single local flow of the pressure body seat 6a up to the ring-shaped support in the binding element (approach 2) their final placement and bedding, with over the Contact surface 6e approximately uniform surface pressure distribution accrues. The seat deviating from the ideal ring surface and having a conic section shape is thereby used due to one-time plasticization and elastic bedding, non-positive and form-fitting.
Zur Vermeidung von Punktberührung muß ferner über alle in der Kontaktfläche liegende Achsen die Bedingung FT ' e * JLL. ^ M erfüllt sein, wobei bedeuten:To avoid point contact, the condition F T ' e * JLL. ^ M be fulfilled, where mean:
F Umfangskraftkomponente mit um den Abstand e versetzter Wirkungslinie gegenüber der DruckkorpersymmetrieachseF circumferential force component with offset by the distance e Line of action against the pressure body axis of symmetry
e Exzentrizität
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ο senkrechte Entfernung der Druckkörperauflage von der Druckkörper-Längsmittelebene ο vertical distance of the pressure hull support from the pressure hull longitudinal center plane
AL Reibungskoeffizient
M Biegemoment AL coefficient of friction
M bending moment
Die Laufschaufeln 1 können auch durch Wahl entsprechender Höhen h mit solchen Druckkörpern ausgerüstet werden, daß beim Einbau der Spalt zwischen den Druckkörpern 6 Null ist, oder daß ein tangentiales Übermaß gegeben ist, so daß nach dem Einbau der Schaufeln bereits bei ruhendem Turbinenschaufelkranz eine gewünschte tangentiale Vorspannung zwischen den Ansätzen 2 mit den Druckkörpern 6 vorhanden istf wobei die Vorspannung im Betriebszustand der Turbine noch verstärkt wird.The rotor blades 1 can also be equipped with such pressure bodies by choosing appropriate heights h that the gap between the pressure bodies 6 is zero during installation, or that there is a tangential oversize, so that after the installation of the blades, a desired tangential value is achieved with the turbine blade ring at rest There is a preload between the lugs 2 with the pressure hulls 6 f the preload being further increased in the operating state of the turbine.
Die erfindungsgemäße Bindung ist prinzipiell auch bei geraden Schaufeln anwendbar; nur muß hier durch geeignete Maßnahmen dafür gesorgt werden, daß sich die Kontaktflächen bzw. die Ansätze mit Druckkörpern sowohl in Ruhe, als auch im Lauf der Turbinen bzw. Verdichterschaufeln mit entsprechender Umfangskraft gegeneinander abstützen.The binding according to the invention is in principle also at straight blades applicable; it is only necessary to take suitable measures to ensure that the Contact surfaces or the approaches with pressure bodies both at rest and when the turbines or compressor blades are running support each other with the appropriate circumferential force.
Auch bei axial montierbaren Laufschaufeln, ζ. Β. Schaufeln mit Tannenbaumfuß, sind die Druckkörper, auch nach Montage der Schaufeln im Radkranz, ohne montagebedingte Einschränkung des Reifcwinkels "ψ o einsetzbar. Wenn der Spalt zwischen den Ansätzen für die Montage nicht groß genug ist und die Laufschaufeln nicht entsprechend weit auseinander gedrückt werden können, müssen die Druckkörper im oberen Bereich auf gegenüberliegenden Seiten abgeschnitten werden, derart, daß die Breite des Druckkörpers zwischen den abgeschnittenen, geraden,Even with axially mountable blades, ζ. Β. Shovels with a fir tree base, the pressure hulls can be used, even after the blades have been installed in the wheel rim, without any assembly-related restriction of the hoop angle "ψ o. the pressure hulls must be cut off in the upper area on opposite sides, in such a way that the width of the pressure hull between the cut, straight,
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parallelen Flächen etwas geringer ist als die Breite der Öffnung im Ansatz 2. Der abgeschnittene Druckkörper wird radial, senkrecht zur Turbinenachse durch die Öffnung eingeschoben und dann um 90° gedreht, so daß die runden Abschnitte den entsprechenden runden Abschnitten des Wandungsteils 5 gegenüberliegen. Es müssen übrigens auch nicht, wie aus Figur 2 ersichtlich, zwei gegenüberliegende Öffnungen 7 vorhanden sein, sondern es genügt auch eine Öffnung, die man vorzugsweise unten am Ansatz 2 in dessem äußeren Bereich vorsehen wird.parallel surfaces is slightly less than the width of the opening in approach 2. The cut pressure body is inserted radially, perpendicular to the turbine axis through the opening and then rotated 90 ° so that the round Sections opposite to the corresponding round sections of the wall part 5. By the way, it also has to As can be seen from FIG. 2, two opposing openings 7 do not have to be present, but one is sufficient Opening, which is preferably provided at the bottom of the approach 2 in its outer area.
Ist - wie im gezeichneten Ausführungsbeispiel dargestellt bei den Laufschaufeln in Ruhe jeweils ein geringer, konstanter Spalt zwischen den gegenüberliegenden Druckkörpern 6 vorhanden, dann wird im Lauf - da sich die Ansätze 2 durch Drehung der Schaufeln nähern oder aufbiegen der Spalt zunächst Null und später entsteht ein gewisses tangentiales Übermaß mit daraus resultierender tangentialer Spannung, so daß die Druckkörper 6 unter entsprechend hohem Druck stehen, was eine vor allem- in Umfangsrichtung sehr wirksamen Abstützung ergibt.If - as shown in the illustrated embodiment, the rotor blades are each a little at rest, constant gap between the opposite pressure hulls 6 is present, then in the run - because the Approach approaches 2 by turning the blades or by bending the Gap initially zero and later a certain tangential oversize arises with the resulting tangential tension, so that the Pressure body 6 are under correspondingly high pressure, which is a very effective support especially in the circumferential direction results.
Dehnen sich .die Ansätze 2 - z. B. durch Erwärmung - in umfangsrichtung, dann gestatten die Schaufeln durch eigenes Verdrehen den Ansätzen 2 die der Dehnung entsprechende Lage einzunehmen, wobei die Kontaktflächen sich gegeneinander verschieben und die Kontaktflächen durch die Selbsteinstellung der Druckkörper parallel bleiben.The approaches 2 - z. B. by heating - in circumferential direction, then allow the blades by their own rotation, the lugs 2 that corresponds to the expansion Assume position, with the contact surfaces shifting against each other and the contact surfaces stay parallel due to the self-adjustment of the pressure hulls.
Bevorzugtes Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Bindung sind Endschaufeln im Niederdruckteil großer Dampf-Preferred field of application of the binding according to the invention are end blades in the low-pressure part of large steam
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turbinen. Die erfindungsgemäße Bindung ist grundsätzlich jedoch auch bei Schaufelkränzen anderer Dampfturbinenstufen, bei Schaufelkränzen von Verdichtern, Gasturbinen und dergleichen anwendbar.turbines. The binding according to the invention is fundamental but also with blade rings of other steam turbine stages, applicable to blade rings of compressors, gas turbines and the like.
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