DE556438C - Schaufel fuer Dampf- oder Gasturbinen - Google Patents

Description

Bekannt sind die Vorteile von Turbinenschaufeln größerer Länge, deren Querschnitte in verschiedenen Schaufelhöhen veränderlich sind, aber auch die Schwierigkeiten, solche Schaufeln herzustellen.

Daher begnügte man sich bisher mit Annäherungslösungen, wobei der Kopfquerschnitt solcher Schaufeln in ein Abhängigkeitsverhältnis zum Fußquerschnitt gebfacht wurde. So sind z. B. Schaufeln bekannt geworden, welche den Austrittswinkel für Fuß- und Kopfquerschnitt gleichbleibend halten, Schaufeln mit gleichbleibender Rückenkrümmung, Schaufeln mit gleichbleibenden Krümmungskurven, welche schräg zur Längsrichtung der Schaufel verschoben werden, oder Schaufeln, die aus konzentrischen Kegelflächen schräg herausgeschnitten werden. Alle diese Lösungen stellen jedoch nur Zwarags-

ao vergleiche zwischen Querschnittsform und leichter Herstellbarkeit dar.

, Vorliegende Erfindung strebt eine genaue, allgemein gültige Lösung der Flächenformen von Turbinenschaufeln mit veränderlichen Querschnitten an. Sie besteht darin, daß eine Schaufelfläche oder beide mit einer windschiefen, nicht abwickelbaren Regelfläche oder deren mehrere ausgeführt ist, deren Erzeugende parallel der Laufrad- und Leitscheibenebene verlaufen und als Leitlinien beliebig wählbare Krümmungskurven besitzen. Durch Anwendung solcher Regelflächen als Begrenzungsflächen für Turbinenschaufeln wird erreicht, daß Fuß- und Kopfquerschnitt beliebig und voneinander unabhängig gewählt werden kann.

Die Abb. 1 zeigt die Form einer derartigen Regelfiäche. Sie kann als Vorder- oder Rückenfläche einer Lauf- oder Leitschaufel gedacht sein. O₁ e_x I₁ sei z. B. die beliebige Fußkrümmungskurve der Vorderfläche einer Laufschaufel, d_± U₁ m₁ die zugehörige beliebige Kopfkrümmungskurve. In einem beliebig geführten Schnitt s-s parallel der Laufradebene erscheint die erzeugende Ger ade e_t Zt₁ oder e₂ h₂. Für jeden beliebigen Parallelschnitt, z. B. 5-5", und jeden Querschnitt, z. B. b₂ f_s k₂, der im Grundriß die Zwischenkrümmungskure O₁ f_t k_x zeigt, gilt das Gesetz:

e_t J₁ Ie₁H₁ = e₂ f₂ : e₂ h₂.

In Abb. ι ist die Schaufelaustrittskante I₁M₁ oder i₂ m₂ radial stehend gezeichnet. Es kann aber natürlich auch eine beliebige andere Erzeugende radial stehen, wie nach Abb. 2 z. B. die Gerade U₁ O₁ oder n₂ o₂.

Anstatt wie nach Abb. 1 nur zwei beliebige Kurven a_± e_t I₁ und d_± Ji₁ ¹M₁ als Leitlinien einer windschiefen Regelfläche zu wählen, können auch drei oder mehr Kurven als Leitlinien beliebig gewählt werden und zwischen je zweien eine windschiefe Regelfläche gemäß vorliegender Erfindung ausgeführt werden. Z. B. könnten nach Abb. 1 die drei Kurven a_t e_± I₁, C₁ g_t I₁ und ^₁ Zi₁ Wi₁ als Leitlinien beliebig gewählt werden und zwischen α ei und cgi sowie cgi und dhm je eine

windschiefe Regelfläche mit Erzeugenden parallel zu der Laufrad- oder Leitscheibenebene ausgeführt werden.

Die Vorteile vorliegender Erfindung liegen in der beliebigen und voneinander unabhängigen Wahl von Fuß- und Kopfquerschnitt, ohne irgendwelche Zwangsvergleiche in der Ouerschnittsform zugunsten einer einfacheren Herstellung schließen zu müssen. Es kann

ίο nur je einen günstigsten Querschnitt für den Schaufelfuß und Schaufelkopf geben, und diese können beim Schaufelentwurf gewählt werden, ohne erst mit der Werkstätte über die Herstellbarkeit zu verhandeln und mit Rücksicht darauf von den günstigsten Querschnitten abzuweichen.

Ein weiterer Vorteil liegt in dem einfachen geometrischen Zusammenhang der Zwischenquerschnitte mit Fuß- und Kopfquerschnitt. Durch die Angabe von Fuß- und Kopf querschnitt allein sowie der Schaufellänge sind die Schaufelflächen eindeutig bestimmt.

Infolge der allgemeinen Form der windschiefen Regelflächen nach vorliegender Erfindung haben sich die Herstellungsverfahren solcher Flächen vermindert. Sie können durch das allgemeine übliche Fräsen mit einem Krümmungsfräser nicht mehr hergestellt' werden, so daß alle Schaufelflächen, die mit einem solchen Fräser erzeugt wurden, mit vorliegender Erfindung nichts gemein haben.

Infolge der parallelen Lage der Erzeugenden lassen sich aber solche windschiefe Regelflächen durch Hobeln nach einer Schablone herstellen, wodurch die teueren Krümmungsfräser in Wegfall kommen. Neben diesem spanabhebenden Verfahren gibt es natürlich noch eine Reihe anderer Herstellungsverfahren, wie z. B. Pressen, Gießen und Walzen.

Es ist selbstverständlich, daß auch Turbinenschaufeln unter das Wesen der Erfindung fallen, die mit einer oder mehreren windschiefen Regelflächen versehen sind, an denen nachträglich durch irgendwelche Bearbeitungsweisen Abrundungen oder Winkelanschärfungen Änderungen getroffen werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaufel für Dampf- oder Gasturbinen mit über die Schaufellänge veränderlichen Winkeln und Krümmungskurven, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaufelfläche oder beide mit einer windschiefen Regelfläche oder deren mehrere ausgeführt ist, deren Erzeugende parallel der Laufrad- oder Leitscheibenebene verlaufen und als Leitlinien beliebig wählbare Krümmungskurven besitzen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen