DE4436727A1 - Trommelrotor für eine axial durchströmte Turbomaschine - Google Patents

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen Trommelrotor für eine axial durchströmte Turbomaschine, in welchem die Schaufeln mit ihren Füssen reihenweise in umlaufenden Schaufelnuten mit seitlichen Tragzacken befestigt sind.

Stand der Technik

Derartige Trommelrotoren sind bekannt aus EP 0 520 260 B1. Infolge der Rotordurchbiegung verändern die umlaufenden Schaufelnuten bei jeder Rotorumdrehung ihre axiale Dimension. Durch die dabei entstehenden wechselnden Spannungen können an den Rotoreindrehungen Schäden entstehen. Daneben können bei Temperaturänderungen, beispielsweise bei betrieblichen Schwankungen in der ersten Schaufelnut starke asymmetrische Verschiebungen auftreten. Um Beschädigungen zu vermeiden, wird üblicherweise vor der ersten Schaufelnut eine unbestückte, umlaufende Vornut angeordnet. Diese Vornut schwächt jedoch den Trommelrotor und stört den Fluß des Arbeitsmittels. Die Vornut wird deshalb meistens mit Verschlußsegmenten bestückt. Die Vornut und die Verschlußsegmente erzeugen einen Mehraufwand an Arbeit bei der Produktion und der Montage, sowie einen zusätzlichen Materialverbrauch.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Trommelrotor der eingangs genannten Art Axialverschiebungen und asymmetrische Deformationen der ersten Schaufelnut durch eine mit Hilfe der Methode der finiten Elemente berechnete geometrische Ausformung der Schaufelnut zu vermeiden.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß mindestens die erste Schaufelnut arbeitsmitteleintrittseitig, axial asymmetrisch durch mehrere Radien ausgeformt ist, wobei der vorangehende Radius jeweils größer als der nachfolgende Radius ist und die durch die Radien gebildeten Kreisbögen an ihren Berührungspunkten eine gemeinsame Tangente besitzen.

Die Vorteile der Erfindung sind unter anderem darin zu sehen, daß die Rotoreigenschaften unverändert bleiben. Die Strömung des Arbeitsmittels wird nicht beeinflußt. Die Schaufelnut kann ohne wesentlichen Mehraufwand gefertigt und alle herkömmlichen Teile, wie Laufschaufeln können ohne Anpassungen verwendet werden.

Es ist besonders zweckmäßig, wenn die weiteren Schaufelnuten entsprechend der ersten Schaufelnut asymmetrisch ausgeformt werden, um auch in ihnen Axialverschiebungen und asymmetrische Deformationen zu vermeiden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer axial durchströmten Dampfturbine schematisch dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Teillängsschnitt eines beschaufelten Trommelrotors;

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt des Details II aus Fig. 1.

Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentli­ chen Elemente gezeigt. Nicht dargestellt sind von der Anlage beispielsweise sämtliche nichtrotierenden Teile. Die Strömungsrichtung des Arbeitsmittels ist mit einem Pfeil bezeichnet.

Weg zur Ausführung der Erfindung

Fig. 1 zeigt die ersten drei Laufreihen eines Hochdruckrotors 1. Die einzelnen Schaufeln, bestehend aus Schaufelblatt 2 und Schaufelfuß 3, sind in umlaufenden Schaufelnuten 10, 11 und 12 eingesetzt. Die Schaufelnut 10 liegt dabei dampfeintrittseitig, die Schaufelnut 12 dampfaustrittseitig. Die strömungsbegrenzende Kontur 4 des nicht dargestellten Zylinders ist strichpunktiert angegeben.

Fig. 2 zeigt die Hammerkopfform des Schaufelfußes 3 im Detail. Die beim Betrieb auftretenden Kräfte werden über Tragezacken 5 der Schaufelnut 10 in den Rotor 1 eingeleitet.

Dampfeintrittseitig ist die bisherige Nutkontur 6 gestrichelt dargestellt. Dampfaustrittseitig wird die bisherige Nutkontur beibehalten.

Die asymmetrische Form der Schaufelnut 10 wird durch mehrere, aufeinanderfolgende Radien R1, R2, R3 und R4 beschrieben. Der Radius R1 ist größer als R2, R2 ist größer als R3 und R3 ist größer als R4. Auf der Kontur des Teiles der Schaufelnut 10, der durch die Radien R1 bis R4 beschrieben wird, sind Punkte A, B, C, D und E definiert. Diese Punkte unterteilen die dampfeintrittseitige Kontur in durch die Radien R1 bis R4 beschriebene Kreisbögen 21, 22, 23 und 24. Kreisbogen 21 geht dabei von Punkt A zu Punkt B, Kreisbogen 22 geht von Punkt B zu Punkt C, und so weiter. Die Punkte A-E sind jeweils Orte von gemeinsamen Tangenten der sich dort berührenden Teilkurven. So sei eine Gerade T durch den Punkt C eine Tangente des durch den Radius R2 beschriebenen Kreisbogens 22, dann ist die Gerade T auch Tangente des durch den Radius R3 beschriebenen Kreisbogens 23. Daraus folgt, daß die Mittelpunkte der Kreisbögen 22 und 23 auf einer senkrechten zur Tangenten T durch den Punkt C liegen. Entsprechendes gilt für die Mittelpunkte der weiteren Kreisbögen.

Vom Punkt E aus wird die Nut durch eine im wesentlichen beliebig geformte Kurve 25 im Punkt F in die bisherige Nutkontur zurückgeführt.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das gezeigte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Die Anzahl und Größe der zur Beschreibung der asymmetrischen Nut verwendeten Radien muß den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden.

Bezugszeichenliste

1 Rotor
2 Schaufelblatt
3 Schaufelfuß
4 Zylinderkontur
5 Tragezacken
6 bisherige Nutkontur
10 erste Schaufelnut
11 zweite Schaufelnut
12 dritte Schaufelnut
21 Kreisbogen A-B
22 Kreisbogen B-C
23 Kreisbogen C-D
24 Kreisbogen D-E
25 Teilkurve E-F
R1, R2, R3, R4 Radien der Kreisbögen
A-F Punkte auf der Nutkontur

Claims (1)

1. Trommelrotor (1) für eine axial durchströmte Turbomaschine, in welchem die Schaufeln mit ihren Füssen (3) reihenweise in umlaufenden Schaufelnuten (10, 11, 12) mit seitlichen Tragzacken befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die erste Schaufelnut (10) arbeitsmitteleintrittseitig, axial asymmetrisch durch mehrere Radien (R1-R4) ausgeformt ist, wobei der vorangehende Radius (R1) jeweils größer als der nachfolgende Radius (R2) ist und die durch die Radien (R1-R4) gebildeten Kreisbögen (21-24) an ihren Berührungspunkten eine gemeinsame Tangente (T) besitzen.