DE616849C - - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
6. AUGUST 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCH RIFT

KLASSE 14 c GRUPPE 1102

A731101J14C

Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: ii.Juli

Aktiebolaget Spontan in Stockholm*) Schaufelkranz für Dampf- oder Gasturbinen

Patentiert im Deutschen Reiche vom 4. Mai 1934 ab

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf radial beaufschlagte Laufschaufelkränze für Dampf- oder Gasturbinen mit nach Kettenlinien geformten Blechschaufeln, die an ihren Enden in axial voneinander getrennten, durch einen ringförmigen Fachwerkverband gegenseitig verbundenen Schaufelträgern befestigt sind. Bei bekannten Ausführungen liegt sowohl die Verbindung zwischen Schaufeln und Schaufelträger wie auch zwischen dem genannten Fachwerkverband und dem Schaufelträger an einer Stelle, an der der Schaufelträger eine ringförmige Verdickung, den Schaufeltragring, aufweist, d; h. im wesentliehen auf dem gleichen radialen Abstand von der Drehachse der Turbine. Die Lage des Fachwerkverbandes oder dessen Durchmesser ist aber praktisch in engen Grenzen festgelegt dadurch, daß man einerseits wünscht, diesen Verband auf möglichst großen Abstand von der Achse zu verlegen, um innerhalb desselbengenügend Platz für eine möglichst große Anzahl Schaufelkränze zu erhalten, und andererseits ist der Durchmesser des Verbandes nach außen hin von der Fliehkraftbeanspruchung, d. h. aus Festigkeitsrücksichten, begrenzt. Wenn .nun in bekannter Weise die Schaufelbefestigung auf dem gleichen Abstand angeordnet ist wie der Fachwerkverband, ergibt sich für die Lage der Schaufelbefestigung die gleiche Festlegung oder Begrenzung wie für die des Fachwerkverbandes, was aus verschiedenen Gründen unerwünscht

: . ist. Z. B. bedingt die Verlegung der beiden

Verbände auf den gleichen Abstand von der Achse eine verhältnismäßig große Stärke¹ der Schaufelträger an dieser Stelle, wodurch die Fliehkraftbeanspruchung dort unnötigh och wird.

Die Erfindung vermeidet diese bekannten Nachteile und ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsstellen der Schaufeln und die des Fachwerkverbandes mit den Schaufelträgern auf von der Drehachse wesentlich verschiedene Umfange der Schaufelträger verlegt sind. Dadurch, daß man z. B. die Schaufeln in der Richtung nach innen, also gegen die Turbinenachse hin, verlängert und die Schaufelbefestigung auf einen wesentlich' kleineren Abstand von der Achse verlegt, kommt das verhältnismäßig große Gewicht dieser Verbindung auf einen kleinen Umfangkreis zu liegen. Die dadurch verminderte Belastung der Schaufelträger zufolge der kleinen Fliehkräfte ermöglicht eine leichte Ausführung der Schaufelträger oder die Verwendung von schweren oder langen Schaufeln. Ebenso kann es in bestimmten Fällen vorteilhaft sein, die Schaufelverbindung auf einen größeren Umfang des Schaufelträgers als den des Fachwerkverbandes zu verlegen, was z. B. gestattet, verhältnismäßig kurze und daher stabile Schaufeln auf einem verhältnismäßig großen Umfang, d. h. mit großer Umfangsgeschwindigkeit, vorzusehen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung an Hand der in den Abbildungen dargestellten Ausführungbeispiele.

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Fritz Wettstein und Nils Andersson in Lidingö, Schweden.

Die Abb. ι und 2 stellen eine Ausführungsiorm der Erfindung dar. Dabei ist Abb. ι ein axialer Schnitt durch eine Gegenlaufturbine, deren letzter oder äußerster Schaufelkranz

gemäß der Erfindung ausgeführt ist. In dieser Abbildung sind im wesentlichen die im Schnitt nicht gelegenen Linien deutlichkeitshalber weggelassen. Abb. 2 ist eine Seitenansicht von Abb. i, wobei jedoch nur der

to letzte Schaufelkranz dargestellt ist.

Die Abb. 3 und 4 veranschaulichen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei Abb. 3 einen Axialschnitt durch den letzten Schaufelkranz und Abb. 4 eine- Ansicht von oben der Abb. 3, d. h. eine Ansicht radial von außen auf den letzten Schaufelträger darstellt. Dabei sind die Schaufeln weggelassen.

Abb. 5 und 6 sind axiale Schnitte durch Schäüielkränze, die weitere Ausführungsbeispiele deb Erfmdungsgedankens darstellen.

Abb. 7 und S stellen eine bevorzugte Ausführung der Schaufelbefestigung bei nach innen gezogenen Schaufelenden dar.

Abb. ι und 2 steilen im wesentlichen eine bekannte Ausführungsform einer Gegenlaufturbine dar. Die innere Beschaufelung der Turbine besteht in bekannter Weise aus den zwei im entgegengesetzten Drehsinn umlaufenden Schaufelgruppen 1 und 2. Mit dem die Schaufelringe 2 tragenden Rad 3 ist der ringförmige Radteil 4 verbunden, der auf seinem inneren Umfang ^zU" einem Verdickungsring 5 ausgebildet ist, der die Schaufelbefestigung 6 enthält. Auf seinem größtem Durchmesser ist der Radteil 4 mit dem zylindrischen Fachwerkverband 7 verbunden. Dieser Fachwerkverband ist bei 8 mit dem zweiten Schaufelträger 9 verbunden, der in entsprechender Weise bei 10 die Befestigungen für die anderen Schaufelenden enthält. Die Bogenschaufeln Ii sind also an ihren beiden Enden, wie dies auch aus Abb. 2 hervorgeht, in kreisrunden Nuten 6 und 10 der.beiden Schaufel-

*5 träger 4 und 9 befestigt. Die Befestigung 12 des Fachwerkverbandes 7 mit dem Schaufelträger 4 ist' vorzugsweise mittels eines ' eingedichteten Ringes 13 vorgenommen. Andererseits ist die Befestigung 8 mit dem Schaufeiträger 9 vorzugsweise so ausgeführt, daß der Fachwerkverband durch axialen Druck mit einer AusdreHung im Schaufelträger 9 zum Eingriff gebracht wird. Dies ermöglicht ein verhältnismäßig einfaches Zusammenfügen und Auseinandernehmen vom Fachwerkverband 7 und Schaufelträger 9, was den Zusammenbau der Turbine erleichtert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel liegen die Enden der Schaufel 11 auf eine größere Länge auf der äußeren kreisrunden Fläche der Schaufelträger 4 und 9 an. Es ist ohne weiteres verständlich, daß dies nicht notwendig ist, sondern daß es genügt, wenn die Schaufeln z. B. nur am äußersten Teil der Schaufelträger 4 und 9 anliegen. ⁶S

Wie einleitend bemerkt, liegen bei den bekannten Ausführungen ^die Schaufelbefestigungen auch im wesentlichen auf dem gleichen Abstand von der Drehachse der Turbine wie der Fachwerkverband 7. Dadurch, daß gemäß der vorliegenden Erfindung die Schäufelenden nach innen gegen die Achse der Turbine verlängert sind, kann die Schaufelbefestigung auf einem wesentlich kleinen Abstand von der Achse vorgesehen werden. Dadurch entsteht in der Verdickung 5 des Schaufelträgers 4 eine entsprechend kleine Beanspruchung bei der Drehung zufolge der auftretenden Fliehkräfte. Die Ausführung gemäß vorliegender Erfindung gestattet somit eine entsprechend leichte Ausführung der Schaufelträger oder bei gleichem Gewicht der Schaufelträger die Verwendung von entsprechend großen Schaufeln oder von großen Umfangsgeschwindigkeiten. Die Aussparung 14 in der Umfangsrichtung zwischen dem unteren Teil von zwei aufeinanderfolgenden Schaufeln ermöglicht das Einsetzen der letzten Schaufel samt Füll'stücken in die kreisrunden Befestigungsnuten. go

Das in den Abb. 3 und 4 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Abb. 1 und 2 gezeigten dadurch, daß die Schaufelträger 15 und 16 auf ihrer Außenseite und auf im wesentlichen dem gleichen Abstand wie der des Fachwerkverbandes 17 mit stufenförmigen Stützen 18 und 19 versehen sind, an welchen die Schaufeln 20 anliegen. Diese Stützen können, wie in Abb. 4 dargestellt, radial von außen gesehen auf ihrer Außenfläche geradlinig verlaufen oder mehr oder weniger gebogen sein, in welchem letzteren Fall die Schaufeln 20 in entsprechender Weise gebogen, d.h. bis an diese Stelle schalenförmig ausgebildet sind. Die Anwendung der stufenförmigen Stützen 18 und 19 gestattet die Schaufeln 20 so auszuführen, daß sie bereits bei ihrer Berührung mit den Schaufelträgern einen bestimmten Schau feiwinkel haben, während in dem Aus- no führungsbeispiel gemäß ' Abb. Ί und 2 der Schaufelwinkel an dieser Stelle gleich Null ist, obwohl die Schaufeln im übrigen auch hier schalenförmig sind. Dieser Umstand ist von großer Bedeutung für die Ausformung der Austrittsfläche des Treibmittels aus dem letzten Laufschaufelkranz. Die punktierte Linie 21 in Abb. ι und 22 in Abb. 3 stfellt die ' Lage der Eintrittskante einer Schaufel dar, während die äußerste Bogenlinie in diesen Abbildungen die entsprechende Lage der Austrittskante der Schaufel darstellt. Die zwi-

sehen den beiden Linien liegende Fläche stellt deshalb die wirkliche Austrittsfläche des Treibmittels aus dem letzten Schaufelkranz, dar. Wie aus einem Vergleich zwischen¹ Abb. ι und 3 deutlich hervorgeht, gestattet die Verwendung der stufenförmigen Stützen 18 und 19, die Gestaltung und Größe dieser Austrittsfläche in weitgehendem Maße zu verändern.

Bei dem in Abb. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Enden der Schaufel 23 ebenfalls nach innen in der Richtung der Turbinenachse hin verlängert und an den Füßen 24 und 25 der Schaufelträger 26 und 27 befestigt. Die Schaufelträger 26 und 27 sind hier jedoch radial nach außen'über den Durchmesser des Fachwerkverbandes 28 hinaus mit Verlängerungen 29 und 30 versehen. Diese Verlängerungen dienen als Stützen für die Schaufeln 23 und gestatten offenbar die Austrittsflächen der Schaufeln bei im übrigen gleicher Form, d.h. bei gleichbleibender Stabilität der Schaufeln, auf einen großen Umfang zu verlegen, wodurch entsprechend der

großen Austrittsfläche und großen Umfangsgeschwindigkeit große Leistungen erzielt werden können.

Der gleiche Zweck kann auch gemäß dem

in Abb. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel

dadurch erzielt werden, daß die Befestigungen

31 und 32 der Schaufel 33 mit den Schaufelträgern 34 und 35 auf einem wesentlich größeren Umfange als derjenige des Fachwerk-

. Verbandes 36 vorgesehen sind. Zufolge der durch die auf verhältnismäßig großem Abstand liegenden Schaufelbefestigungen 31 und

32 entstehenden großen Fliehkraftbelastung sind die Schaufelträger 34 und 35 durch' Ringe 37 und 38 verstärkt. ,

Die in den Abb. 7 und 8 dargestellten Schaufelbefestigungen eignen sich besonders für die in den Abb. 1, 3 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiele, bei denen die Schaufeln gegen die Turbinenachse hin verlängert

und mit dem Fuße der Schaufeltragringe verbunden sind. In dem Ausführüngsbeispiel nach Abb. 7 ist das Ende der Blechschaufel 39 um das Teilstück 40 einer ringförmigen Einlage herumgewunden. Der so entstehende Schaufelfuß liegt auf der einen Seite an eine entsprechende ringförmige Eindrehung im Fuß 41 des Schaufeltragringes an. Zur Sicherung des Schaufelfußes in dieser Lage dient der Ring 42, der, wie gezeigt, durch

Verschraubung mit dem Schaufelträger 41 verbunden ist. Die Fliehkraftbelastung der Schaufel bei ihrer Umdrehung wird'von dem Schaufelfuß oder dem Schaufeltragring an j der mit 43 bezeichneten Stelle aufgenommen, wobei durch die entstehenden Reibungskräfte gleichzeitig eine sichere Verbindung zwischen dem umgebogenen Schaufelende und der Einlage 40 entsteht. Der in Abb. 8 dargestellte Schaufelverband entspricht im wesentlichen den soeben beschriebenen. Dagegen ist hier der Sicherungsring 44 anstatt durch einen Schraubenverband durch den eingelegten Ring in seiner Lage gegenüber dem Schaufelträger 36 gesichert. Um den Ring 35 in seine Lage bringen zu können, ist derselbe an mindestens einer Stelle seines Umfariges geteilt und wird durch den aus .einem weichen Baustoff bestehenden eingedichteten Ring 37 in seiner Lage gesichert.

Während in den gezeigten Ausführungsbei- 7-5 spielen die Verwendung der Erfindung beim letzten Laufschaufelkranz einer Gegenlaufturbine gezeigt ist, kann der Erfindungsgedanke auch Verwendung finden bei dem letzten Kranz vorgeschalteten Bogenschaufelkränzen, 'sowohl bei Gegenlauf- wie auch bei gewöhnlichen radial beaufschlagten Turbinen mit nur einem Laufrad.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Radial beaufschlagter Lauf schaufelkrariz für Dampf- oder Gasturbinen mit nach Kettenlinien geformten Blechschaufeln, die an ihren Enden in axial voneinander getrennten, durch einen ringförmigen Fachwerkverband gegenseitig verbundenen S chaufel trägern befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Beiestigungsstellen der Schaufeln und die des Fachwerkverbandes mit den Schaufelträgern auf von der Drehachse wesentlich verschiedene Umfange der Schaufelträger verlegt sind.

2. Laufschaufelkranz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,. daß die .Befestigungsnuten für die Schaufeleriden näh~er an die.;.P~rehachse._v.e.rlegt sind als die Befestigungsstellen des genannten Verbandes.

3. Laufschaufelkranz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln auf einem Umfang des Schaufelträgers von den Schaufelträgern gestützt sind, der gleich oder nahezu gleich dem Umfang des Schaufelträgers ist, an dem no der Fachwerkverband befestigt ist.

4. Lauf schaufelkranz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anliegungsflächen der Schaufeln an den Schaufelträgern kreisrund oder stufenförmig ausgebildet sind.

Hierzu .1 Blatt Zeichnungen