DE634039C - Aus Blech bestehende Laufschaufel fuer Dampf- oder Gasturbinen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sieh auf aus Blech, bestehende Laufschaufeln für Dampf- oder Gasturbinen mit in an sich bekannter Weise keilförmig verdickten Schaufelenden und bezweckt, eine verbesserte Befestigung der Schaufeln im Schaufelträger zu schaffen, die insbesondere bei Bogenschaufeln gemäß einem früheren Vorschlage bedeutende Vorteile bietet.

Solche Schaufeln zeichnen sich durch ein im Vergleich zu gewöhnlichen Turbinenschaufeln außerordentlich leichtes Gewicht aus, wodurch es möglich wird, höhere Umfangsgeschwindigkeiten zu erreichen. Die

1.5 großen hierbei auftretenden Fliehkräfte bedingen eine besonders starke und zuverlässige Schaufelbefestigung, die ferner ebenfalls so leicht wie möglich sein soE. Im früheren Vorschlage besteht die Schaufelbefestigung darin, daß das Schaufelende um einen Füllkörper ösenförmig herumgebogen ist, wobei sich der so entstandene Schaufelfuß unter dem Einfluß der Fliehkraft in der entsprechend geformten Nut im Schaufeltragring festkeilt.

Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung dieser Bauart und besteht darin, daß die Keilform durch eine mit dem Schaufelfuß in dichter Werkstoffberührung stehende Umbiegung des Schaufelfußendes gebildet ist.

Dabei kann erfindungsgemäß das umgebogene Schaufelfußende zugeschärft sein und die Keilform durch zwischen Schaufelfuß und umgebogenes Schaufelfußende mit dichtem Werkstoffschluß eingelegte Keilkörper gewährleistet sein. ·

Es ist zwar an sich bekannt, keilförmige Schaufelfüße für Turbinenschaufeln in der Weise herzustellen, daß das Ende des Schaufelfußes umgebogen wird. Dies wurde jedoch nur in der Weise ausgeführt, daß zwischen Schaufelfuß und seinem umgebogenen Ende ein 'Zwischenraum verblieb, derart, daß eine Art Schleife entstand, womit man einen elastischen Schaufelfuß erzeugen wollte.

Es ist ferner bekannt, die Schaufelkanten von Leitschaufeln umzubiegen, um auf diese Weise eine Verstärkung einer Schaufelkante zu erhalten, welche aber niemals keilförmig war und infolgedessen auch nicht als Befestigungsmittel für die Schaufel selbst gedacht oder verwendet war.

Weitere kennzeichnende Merkmale und Vorteile der. Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung in Verbindung mit den dargestellten Ausführungsbeispielen.

Abb. ι zeigt einen Teil des Schaufelfußes bei einer Blechschaufel gemäß der Erfindung.

Abb. 2 und 3 zeigen weitere Ausführungsbeispiele des Schaufelfußes bei Laufschaufeln gemäß der Erfindung.

Die zusammengehörigen Abb. 4 bis 7 veranschaulichen eine vollständige Schaufelbe-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

■ Frits Wettstein in Lidingö, Schweden.

festigung unter Verwendung der Blechschaufeln gemäß vorliegender Erfindung. Hierbei stellt Abb. 4 einen Querschnitt nach der Linie 4-4 der Abb. 5, Abb. 5 eine Seitenansicht der Schaufelbefestigung, in der Richtung·, d^ Turbinenachse gesehen, Abb. 6 eine Ansicht der Abb. 5 von oben gesehen und Abb. 7 di gleiche Ansicht einer etwas veränderten Aus führung dar.

Die zusammengehörigen Abb. 8 bis 10 stellen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schaufelbefestigung dar, und zwar ist Abb. 8 ein Querschnitt nach, der Linie 8-8 der Abb. 9, Abb. 9 ein Längsschnitt durch den Schaufelfuß und Abb. 10 eine Ansicht von oben der Abb. 9.

Die zusammengehörigen Abb. 11 bis 13 veranschaulichen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei Abb. 11 einen Querschnitt nach der Linie 11-11 von Abb. 12, Abb. 12 einen Querschnitt'nach der Linie 12-12 der Abb. 11 und Abb. 13 eine Ansicht von oben der Abb. 12 "darstellt..

Die zusammengehörenden Abb. 14 bis 18 verdeutlichen die Anwendung der Erfindung bei Bogenschaufeln mit verhältnismäßig flachem Bogen in der Längsrichtung der Schaufel 'und verhältnis'mäßig stark gekrümmter Schaufelform in der Durchströmungsrichtung des Treibmittels. Dabei ist Abb·. 14 ein .Querschnitt nach der Linie 14-14 von Abb. 15, Abb. 15 ein Schnitt nach 'Linie 15-15 der Abb. 14, Abb. 16 ein Schnitt nach Linie 16-16 von Abb. 17, Abb. 17 eine Ansicht von. links auf Abb. 14 wobei die Schaufehl unmittelbar an der Befestigung abgeschnitten gedacht sind; und schließlich stellt Abb. 18 einen Schnitt nach Liniei8-i8 von Abb. χη dar.

In der in Abb. 1 gezeigten bevorzugten Ausführung der Erfindung bezeichnet 5 den unteren Teil oder Fuß einer Blechschaufel, der bei 6 scharf umgebogen ist, wobei der umgebogene Teil oder das Schaüfelende 7 mit seiner" Innenfläche 8 unmittelbar an der entsprechenden Wandung des Schaufelfußes 5 anliegt und wobei das umgebogene Schaufelende 7 bei 9 so abgeschrägt ist, daß ein verdickter ■ keilförmiger Schaufelfuß erhalten wird. Diese Bauart ergibt in sehr einfacher Weise einen verdickten keilförmigen Schaufelfuß an Blechschaufeln. Die Abschrägung 9 des Schaufelendes ψ kann hierbei entweder nach der Umbiegung, geschehen, oder sie kann vor der Umbiegung ausgeführt werden. Im letzteren Falle kann die Abschrägung auch auf der mit 8 bezeichneten Seite des Schaufelendes 7 vorgenommen werden.-Dadurch, daß die Anwendung einer besonderen Einlage (Abstandskörper) oder eines Keiles zwischen dem Schaufelfuß 5 und dem umgebogenen Ende 7 vermieden wird, ergibt sich eine einfache billige Bauart mit kleinstmöglichem Platzbedarf, wodurch entsprechend . schmale Nuten im Schaufeltragring verwendet ^werden können. Ein ähnlich verdickter keili^:|Örmiger Schaufelfuß könnte auch dadurch ^gjäialten werden, daß man die Schaufel aus SBlech von der doppelten Stärke herstellt, wobei die ganze Schaufel mit Ausnahme des verdickten Endes durch zweckentsprechende Bearbeitung auf die gleiche Stärke vermindert wird wie beim Ausführungsbeispiel in Abb. 1. Gegenüber" dieser Herstellungsmethode bedeutet die Ausführung gemäß der Erfindung eine Materialersparnis von etwa 5 ο o/o sowie eine bedeutende Ersparnis an Arbeit.

Sollte das -zur Herstellung der Schaufel verwendete Blech eine solch scharfe Umbiegung, wie in Abb. 1 gezeigt, nicht zulassen, dann kann der Schaufelfuß zweckmäßig wie in Abb. 2 dargestellt, ausgeführt werden. Hierbei ist ein mit parallelen Seitenwänden 10 und 11 versehener Abstandkörper 12 zwischen den Schaufelfuß 13 und das umgebogene Schaufelende 14 eingelegt, wodurch die Umbiegung 8g bei 15 entsprechend sanfter wird.

Der gleiche Zweck wird auch erreicht bei der in Abb. 3 gezeigten Ausführungsform, wobei der "Abstandskörper 16 selbst ebenfalls in der Form eines Keiles ausgebildet ist. Diese Bauart bietet den weiteren Vorteil, daß der- Keilwinkel des Schaufelfußes, gemessen zwischen den Außenwandungen 17 und 18, nach Belieben vergrößert werden kann, ohne dabei die Höhe bzw. Länge des Keiles und damit die Größe der Anliegeflächen zu verkleinern.

Die zusammengehörigen Abb. 4, 5, 6 und 7 veranschaulichen eine vollständige Schaufelbefestigung einschließlich des Schaufelfußes 19 und der den Schaufelfuß haltenden Nut 20 im Schaufelträger 21. In der in Abb. 5 und 6 dargestellten" Ausführung weist die Schaufelnut 20 und der Schaufelfuß 19 eine kreisbogenförmige Gestalt auf. Der Kreisbogen der Nut 19 kann hierbei mit einem ungefähr gleich großen Radius ausgeführt sein wie der Radius des Schaufelringes 21, so daß die Schaufelnüt 20 über ihre ganze Lange mit gleichbleibender oder nahezu gleichbleibender no Tiefe im Schaufelring 2 ϊ verläuft. Anstatt in der Form eines Kreisbogens kann die Schaufelnut 22, wie in Abb. 7 gezeigt, auch in der Form einer Schraubenlinie ausgeführt werden.

Die zusammengehörenden Abb. 8, 9 und 10 veranschaulichen eine weitere Ausführungsform der Schaufelbefestigung gemäß der Erfindung. Hierbei haben, wie aus Abb. 9 hervorgeht, der Schaufelfuß 23 und die Nut 24, in der Richtung der Turbinenachse- gesehen, einen geradlinigen Verlauf, während sie, wie aus Abb. 10 ersichtlich, in radialer, von

außen gesehener Richtung eine mehr oder weniger gekrümmte Form aufweisen können. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, daß die Nuten 24 allmählich in die Außenfläche des Schaufeltragringes 25 auslaufen, was für die Stärke dieses Ringes von Vorteil ist. Andererseits hat die' gerade Nut 24 den Nachteil, daß sie verhältnismäßig tief in den Schaufelring 25 einschneidet. Es ist offensichtlich, daß weitere Ausführungsformen erhalten werden können durch einen gradweisen Übergang von der in Abb. 5 gezeigten kreisbogenförmigen zu der in Abb. 9 gezeigten geraden Schaufelbefestigung.

Die Abb. 11, 12 und 13 stellen eine Schaufelbefestigung dar, bei der die Schaufelnut 26 durch eine kreisrunde Eindrehung im Schaufeltragring 27 gebildet wird. Um den gemäß der Erfindung keilförmig verdickten Schaufelfuß 28 in die kreisrunde Nut 26 einführen zu können, ist die Nut 26 an ihrer engsten Stelle etwas weiter als die größte Stärke des

• Schaufelfußes 28, wobei der Schaufeluß durch Füllstücke 29 in der Nut 26 festgehalten wird. Durch ein gewisses Spiel 30 zwischen aufeinanderfolgenden Schaufeln wird die Einführung von verhältnismäßig kurzen Füllstücken 29 für die zuletzt eingesetzte Schaufel ermöglicht.

Die Abb. 14 bis 18 veranschaulichen die Anwendung der Erfindung bei Bogenschaufeln 35, die in ihrer Längsrichtung verhältnismäßig schwach gebogen sind und die mit einem umgebogenen keilförmigen Schaufelfuß 36 gemäß der Erfindung versehen sind. Der Schaufelfuß 36 wird, wie aus Abb. 16 und 18 ersichtlich, gehalten durch entsprechend dem Keilwinkel des Schaufelfußes abgeschrägte Zwischenstücke 37. Die Zwischenstücke 37 werden ihrerseits durch eingedrehte Rillen oder Verzahnungen 38 in den kreisrunden Nuten 39 in den Schaufeltragringen 40 und 41 festgehalten. Die Schaufeltragringe 40 und 41 sind in an sich bekannter Weise durch Streben 42 fest miteinander verbunden, wobei bei der Drehung des Schaufelkranzes durch die Fliehkraft die Streben 42 auf Druck beansprucht werden, während in den Bogenschaufeln 35 im wesentlichen nur Zugbeanspruchungen auftreten. Durch diese Zugbeanspruchung werden die Schaufelfüße 36 mit den Zwischenstücken yj fest verkeilt. Die dargestellte Schaufelbefestigurig eignet sich besonders für Schaufeln, die in der Durchströmungsrichtung des Treibmittels verhältnismäßig stark gekrümmt sind. Diese Krümmung kann offenbar in jeder beliebigen Form ausgeführt werden, da die Schaufeln nicht in bestehende Nuten eingeschoben werden wie in den früher gezeigten Ausführungsbeispielen,· die Schaufelnuten entstehen hier erst nach dem Einsetzen der Schaufeln durch das Einlegen der Zwischenstücke 2,7· Das' Einlegen des letzten Zwischenstückes 43 wird in bekannter Weise ermöglicht durch Unterteilung desselben in mehrere Teilstücke, die nach dem Einsetzen durch Sicherungsschrauben zusammengehalten werden. Die Herstellung der Schaufeln geschieht im vorliegenden Falle vorzugsweise so, daß der Schaufelfuß unmittelbar nach dem Ausschneiden der Schaufel, also im flachen Zustand, geformt wird, worauf die Schaufel durch Pressen ihre endgültige bogenförmig gewölbte Gestalt erhält.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Aus Blech bestehende Laufschaufel für Dampf- oder Gasturbinen mit keilförmig verdicktem Schaufelfuß, dadurch gekennzeichnet, daß die "Keilform durch eine mit dem Schaufelfuß in dichter Werkstoffberührung stehende Umbiegung des Schaufelfußendes gebildet ist.

2. Laufschaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das umge- bogene Schaufelfußende zugeschärft ist.

3. Laufschaufel nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilform durch einen zwischen Schaufelfuß und "umgebogenes Schaufelfußende dicht eingelegten Keilkörper (16) 'gewährleistet wird.

4. Laufschaufel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Wandungen zueinander parallel verlaufen und ihre dichte Werkstoff berührung durch ein Füllstück (12) sichergestellt ist.

5. Laufschaufel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilsteigung durch Anschärf en des um das Keilfüllstück umgebogenen Schaufelfußendes vergrößert ist. ,

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen