DE632001C

DE632001C - Device for fastening turbine blades

Info

Publication number: DE632001C
Application number: DEA61453D
Authority: DE
Original assignee: SPONTAN AB
Current assignee: SPONTAN AB
Priority date: 1931-04-05
Filing date: 1931-04-05
Publication date: 1936-07-01

Description

Im Hauptpatent ist eine für Dampf- oder Gasturbinen bestimmte, aus Blechstreifen gebildete Turbinenschaufel unter Schutz gestellt, deren Enden in schräg gerichteten Schlitzen oder Nuten von Schaufelträgern (Ringen) festgehalten werden, in die sie eingeschoben sind. Die Schaufeln nach dem Hauptpatent können, da sie nur Zugbeanspruchungen unterworfen sind, aus so dünnem Blech bestehen, daß sie sich erst unter dem Einfluß der Fliehkraft beim Umlauf in ihre richtige Arbeitslage einstellen. Die Breite derartiger Schaufeln kann je nach der Größe der Turbine recht beträchtlich sein, und nur beispielsweise hierfür seien etwa 3 bis 30 cm genannt. Die Schaufeldicke dagegen kann gering sein und unter Umständen bis an die Befestigungsstelle 1 mm unterschreiten, aber auch mehr betragen.In the main patent is one intended for steam or gas turbines, formed from sheet metal strips Turbine blade placed under protection, the ends of which in oblique slots or grooves of blade carriers (Rings) are held in which they are inserted. The shovels after the Main patent can, since they are only subjected to tensile loads, from so thin Sheet metal exist that they are only under the influence of centrifugal force when rotating in their set the correct working position. The width of such blades can depend on the size of the turbine can be quite considerable, and for this only, for example, let about 3 to 30 cm called. The blade thickness, on the other hand, can be small and under certain circumstances up to the The fastening point should be less than 1 mm, but can also be more.

Bei derartigen Schaufeln ist es von besonderer Wichtigkeit, daß sich die Zugspannungen gleichmäßig über den ganzen Baustoff verteilen.With such blades it is of particular importance that the tensile stresses Distribute evenly over the entire building material.

Werden nun derartige Schaufeln mit ihrenWill such shovels with their

»5 beispielsweise schwalbenschwanzförmig verdickten Enden in entsprechend ausgebildete Nuten der als Schaufelträger dienenden Ringe eingeschoben, so ist dafür Sorge zu tragen, daß sich die verdickten Schaufelenden auf ihrer ganzen Breite gleichmäßig gegen die entsprechenden Flächen der Haltenuten anlegen, da sonst einzelne Teile dieser Flächen mehr, andere dagegen weniger beansprucht werden. Diese Ungleichmäßigkeiten in der Beanspruchung der Anlageflächen pflanzen sich bis in die Schaufeln selbst hinein fort, wobei der Schaufelbaustoff bestrebt ist, durch elastische Verformung den ungleichmäßigen Flächendrücken an den Anliegeflächen Rechnung zu tragen. Die Folge davon ist aber eine ungleichmäßige Verteilung der Zugspannungen im Baustoff der Schaufeln, die vermieden werden soll. »5, for example, dovetail-shaped thickened ends are inserted into appropriately designed grooves in the rings serving as vane carriers, care must be taken that the thickened vane ends rest evenly over their entire width against the corresponding surfaces of the retaining grooves, otherwise individual parts of these surfaces others, on the other hand, are less stressed. These irregularities in the stress on the contact surfaces propagate into the blades themselves, with the blade building material attempting to take into account the uneven surface pressures on the contact surfaces by elastic deformation. The consequence of this, however, is an uneven distribution of the tensile stresses in the construction material of the blades, which is to be avoided.

Die Herstellung der erwähnten gleichmäßigen Anlageflächen ist zwar praktisch möglich, erfordert aber eine sorgfältige und daher kostspielige Bearbeitung. Die vorliegende Erfindung gibt eine Ausbildung der Schaufelfüße oder der sie festhaltenden Nuten an, deren Herstellung bedeutend einfacher und billiger wird und volle Sicherheit dafür gewährt, daß sich die Spannungen in der Schaufel gleichmäßig verteilen. Es wird dies gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Berührungsflächen zwischen jedem Schaufelfuß und der ihn aufnehmenden Haltenut so klein sind, daß beim Auftreten der betriebsmäßigen Schaufelspannungen der Werkstoff von Schaufel oder Haltenut in den Berührungsflächen selbst so lange fließend um-The production of the aforementioned even contact surfaces is practical possible, but requires careful and therefore expensive processing. The present Invention is an embodiment of the blade roots or the grooves holding them whose production is significantly easier and cheaper and full security for it ensures that the stresses in the blade are evenly distributed. This is achieved according to the invention by that the contact surfaces between each blade root and the holding groove receiving it are so small that when the operational blade stresses occur, the material of the shovel or holding groove in the contact surfaces for so long

geformt wird, bis die Berührungsflächen die zur Aufnahme der auftretenden Spannungen ausreichende Größe erreicht haben. , ;_si".is shaped until the contact surfaces have reached a size sufficient to absorb the stresses that occur. ,; _s i ".

Dieser Gedanke läßt sich in verschiedenen Weise ausführen. Z. B. können sich Schau$p-₍ fuß und die ihn festhaltende Nut vor der e'fi^ tretenden Verformung in Linien berühren." Die seitlichen Flächen der Haltenut können gerade ausgebildet sein und mit konvexen ίο Flächen des verdickten Schaufelfußes zusammenarbeiten oder aber umgekehrt, der Schaufelfuß kann gerade und die ihn haltenden Flächen der Haltenut gewölbt ausgebildet werden.This idea can be carried out in various ways. For example, can show $ p- _(foot and touch the retentive him groove before e'fi ^ passing deformation in lines. "The lateral surfaces of the holding groove can be straight and cooperate with convex ίο surfaces of the thickened blade root or vice versa, the The blade root can be straight and the surfaces of the holding groove that hold it can be arched.

Es sind Schaufelbefestigungen bekannt, bei denen die Auflageflächen in einer Anzahl von hintereinander zur Wirkung kommenden Einzelflächen unterteilt sind, derart, daß die Schaufel zunächst nur an einem Flächenpaar aufliegt, bei stärkeren Beanspruchungen an zwei FläjChenpaaren und so fort'. Diese Bauart verlangt eine ganz- besonders sorgfältige Ausbildung der hintereinander in Wirksamkeit zu setzenden Flächenpaare, da diese an sich theoretisch brauchbar erscheinende Bauart an dem Mangel einer besonders kostspieligen Herstellungsweise leidet.There are blade fastenings known in which the bearing surfaces in a number are divided by one behind the other coming into effect individual surfaces, such that the The shovel initially only rests on one pair of surfaces, in the case of heavier loads it is on two pairs of surfaces and so on '. This type of construction requires a particularly careful one Formation of the pairs of surfaces to be set one after the other in effectiveness, since these are Theoretically useful construction due to the lack of a particularly expensive one Manufacturing method suffers.

Die vorliegende Erfindung, gemäß welcher die Schaufelpassung sich sozusagen unter dem Einfluß der Fliehkraft selber bildet, macht etwaige Fehler in der Genauigkeit unwirksam. The present invention, according to which the blade fit is so to speak under the The influence of the centrifugal force itself makes any errors in accuracy ineffective.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen.Further features of the invention emerge from the following description and the drawings.

Die Abb. 1 der Zeichnung zeigt eine Schaufel 17 der eingangs erwähnten Art, deren Enden in Nuten zweier in bekannter Weise angeordneten Tragringe 11 eingeschoben sind, welche Ringe in an sich bekannter Weise durch Verstrebungen 15 auseinandergehalten werden können. Die Abb. 2, die eine Seitenansicht auf die Schaufel der Abb. ι darstellt, läßt die Befestigung der Schaufelenden in den Nuten 21 der Schaufelringträger 11 erkennen.Fig. 1 of the drawing shows a blade 17 of the type mentioned, the ends of which are inserted into grooves of two support rings 11 arranged in a known manner, which rings can be held apart by struts 15 in a manner known per se. Fig. 2, which represents a side view of the blade of Fig. Ι, shows the attachment of the blade ends in the grooves 21 of the blade ring carrier 11.

Die Abb. 3 zeigt im gleichen Maßstab die in eine Ebene ausgebreitete Schaufel der Abb. i, die aus einem ebenen Streifen dünnen Bleches ausgestanzt oder ausgeschnitten sein kann. Die zu Abb. 3 gehörende Abb. 4 zeigt einen Schnitt durch das Ende dieser Schaufel senkrecht zur Papierebene, welche Schnittdarstellung das verdickte, in eine der Nuten 21 einzuführende Schaufelende 27 erkennen läßt.Fig. 3 shows on the same scale the blade spread out in a plane Fig. I, which can be punched or cut out from a flat strip of thin sheet metal can. The Fig. 4 belonging to Fig. 3 shows a section through the end of this blade perpendicular to the plane of the paper, which sectional view the thickened, into one of the grooves 21 recognize blade end 27 to be introduced leaves.

In den Abb. 5, 6 und 7 sind in vergrößertem Maßstab einige Ausführungsbeispiele für die Ausbildung der verdickten Schaufelenden oder Ausbildung der sie aufnehmenden Nuten dargetan. ■·■-..-In Figs. 5, 6 and 7 are enlarged Scale some exemplary embodiments for the formation of the thickened blade ends or training of the grooves receiving them. ■ · ■ -..-

Bei der Ausführungsform nach Abb. 5 zeigt der Schaufelfuß 27 eine abgerundete \iVerdickung, während die ihn aufnehmende ■iHut eine schwalbenschwanzförmige Aus-"-.gestaltung zeigt, deren Ecken allseitig abgerundet sein¹ können. Der verdickte Schaufel-' fuß 27 berührt die seitlichen Innenflächen der Nut 28 theoretisch nur in zwei sich über die Länge der Nut erstreckenden Linien. Treten nun in dieser Schaufel beim Umlauf erhebliche Zugkräfte auf, so werden diese Berührungsflächen durch diese Kräfte so hoch belastet, daß eine Verformung entweder des verdickten Schaufelendes oder der Seitenflächen der Nut oder auch im Baustoff beider Teile auftritt, durch die sich die Anlageflächen selbsttätig vergrößern, bis genügend Auflagefläche zur Aufnahme der Schaufelzugkraft vorhanden ist. An den Stellen, an denen infolge Unvollkommenheiten in der Ausführung stärkere Flächendrücke auftreten, tritt naturgemäß auch eine vergrößerte Verformung ein.. In the embodiment of Figure 5, the blade root 27 shows a rounded \ i thickening, while the receiving him ■ IHUT a dovetail Off -. "- design shows whose corners may be on all sides rounded ¹ The thickened bucket 'foot 27 contacts the. lateral inner surfaces of the groove 28 theoretically only in two lines extending over the length of the groove The groove or in the building material of both parts occurs, through which the contact surfaces automatically enlarge until there is enough contact surface to absorb the shovel tensile force. At the points where higher surface pressures occur due to imperfections in the design, an increased deformation naturally also occurs .

Die in Abb. 6 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich gegenüber derjenigen nach Abb. 5 nur dadurch, daß die ersten schmalen Anlageflächen in die Nähe derjenigen Stellen des Schaufelfußes verlegt sind, an denen die Fußverdickung beginnt, go und die in Abb. 7 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich den beiden vorbeschriebenen gegenüber dadurch, daß die ersten Anlageflächen an die Stelle der größten Verdickung des Schaufelfußes verlegt sind.The embodiment shown in Fig. 6 differs from that according to Fig. 5 only in that the first narrow contact surfaces in the vicinity of those Places of the blade root are relocated at which the root thickening begins, go and the embodiment shown in Fig. 7 differs from the two above in that the first contact surfaces moved to the place of the greatest thickening of the blade root are.

Da sich erfindungsgemäß der Flächendruck unter dem Einfluß der in den Schaufeln beim Umlauf eintretenden Fliehkräfte selbsttätig und regelmäßig über die Schaufelbreite verteilt, so ist klar, daß diese Art der Schaufelbefestigung allen praktischen Bedürfnissen nach Möglichkeit gerecht wird. Es sei noch bemerkt, daß, wie. auch die Abb. 5 bis 7 erkennen lassen, die Schaufeln nach ihren Enden zu auch schon vor ihrem Eintritt in ihre Haltenuten an Dicke etwas zunehmen kön- nen, um auch über die ganze Schaufellänge möglichst gleichmäßige Zugbeanspruchungen pro Flächeneinheit zu erhalten.Since according to the invention the surface pressure under the influence of the in the blades at Circulating centrifugal forces automatically and regularly distributed over the width of the blade, so it is clear that this type of blade attachment meets all practical needs is fair if possible. It should also be noted that how. also see Figs. 5 to 7 allow the blades to increase in thickness towards their ends even before they enter their holding grooves, in order to obtain tensile loads that are as uniform as possible per unit area over the entire length of the blade.

Selbstverständlich läßt der Erfindungsgedanke noch viele andere Möglichkeiten sowohl in der Ausbildung der verdickten Enden der Schaufeln als auch in der Ausbildung der sie aufnehmenden Nuten zu. Wesentlich ist nur, daß die Anlageflächen zunächst bei gegebener Schaufelbreite möglichst klein und so ausgebildet sind, daß sie sich unter dem Einfluß des Schaufelzuges so verformen können, daß ungleichmäßige Zug- iao spannungen im Baustoff der Schaufeln möglichst- vermieden, werden.Of course, the idea of the invention leaves many other possibilities as well in the formation of the thickened ends of the blades as well as in the formation of the grooves receiving them. Essential is only that the contact surfaces are initially as small as possible for a given blade width and designed so that they can deform under the influence of the blade pull so that uneven pull iao Tensions in the construction material of the blades are avoided as far as possible.

Claims

Patent claims:

ι. Device for fastening turbine blades according to patent 630954, characterized in that the contact surfaces between each blade root and the holding groove receiving it are so small that when the operational Blade stresses the material of the blade or retaining groove or both at the same time in the contact surfaces itself is reshaped fluently until the contact surfaces are suitable for receiving the occurring Tensions have reached a sufficient size.

2. Device according to claim 1, characterized in that the Shovel root and the groove holding it touch in lines before deformation occurs.

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the lateral Surfaces of the retaining groove are straight and with curved surfaces of the thickened Work together blade root or vice versa the retaining groove with curved surfaces and the blade root with straight Surfaces are provided.

4. Device according to claims 1,

2 or 3, characterized in that the contact surfaces between the Blade root and the groove receiving it are moved into the plane in which the attachment of the blade root is used Thickening begins.

5. Device according to claims 1, 2 or 3, characterized in that the Contact surfaces of the blade root are laid in the groove in places where the Blade root has its greatest strength.

1 sheet of drawings