DE703328C

DE703328C - Blade with two blades that can be acted upon on both sides for radially acted steam or gas turbines

Info

Publication number: DE703328C
Application number: DE1934K0135607
Authority: DE
Original assignee: GUSTAV KOEHLER DIPL ING
Current assignee: GUSTAV KOEHLER DIPL ING
Priority date: 1934-10-14
Filing date: 1934-10-14
Publication date: 1941-03-06

Description

Laufschaufel mit zwei auf beiden -Seiten beaufschlagbaren Schaufelblättern für radial beaufschlagte Dampf- oder Gasturbinen An die festigkeitstechnischen Eigenschaften der Laufschaufeln der letzten Stufe von Dampfturbinen, insbesondere von Kondensationsdampfturbinen, und des Radkopfes des diese Schaufelreihe tragenden Rades werden wegen der notwendigen großen Abmessungen für die Schaufellänge und den B.eaufschlagungsdurchmesser bei allen Turbinenarten die größten Anforderungen gestellt. Außergewöhnlich hoch werden jedoch die Anforderungen bei radialer Beaufschlagung der letzten Laufschaufelreihe.Blade with two blades that can be acted upon on both sides for radially loaded steam or gas turbines on the strength properties the rotor blades of the last stage of steam turbines, in particular of condensing steam turbines, and the wheel head of the wheel carrying this row of blades are necessary because of the necessary large dimensions for the blade length and the diameter of the impact placed the greatest demands on all types of turbines. Get exceptionally high however, the requirements for radial loading of the last row of blades.

Die Verteilung des Dampfes im Niederdruckteil auf zwei oder mehrere parallel geschaltete Schaufelgruppen ist ein wirksames Mittel zur Verarbeitung großer Dampfmengen. Bei radial beaufschlagten Turbinen läßt sich der Zweifluß besonders vorteilhaft durchführen, wenn man :ein Rad auf beiden Seiten gleichartig beschaufelt. Für diesen Fall ist mit Rücksicht auf die großen Fliehkräfte, denen die Endschaufeln ausgesetzt sind, bereits vorgeschlagen worden, die zu beiden Seiten eines Laufrades angeordneten Schaufeln mit einer Vergrößerung der radialen Erstreckung vom Kopf- zum Fußende hin auszufüllen. Ferner ist bekannt, für zweiüutige Ausführung einer radial beaufschlagten Regelstufe im Hochdruckteil einer Dampfturbine je- zwei der zylindrisch geformten Gleichdruckschaufeln der beiden Laufradseiten der äußersten Stufe, in diesem Fall also der ersten Stufe, aus einem Stück herzustellen. Da es sich um die erste Stufe im Hochdruckteil, also um nur sehr kurze Schaufellängen, handelt, stehen der Ausführung in diesem Fall keine Schwierigkeiten entgegen.The distribution of the steam in the low pressure part into two or more Blade groups connected in parallel is an effective means of processing large Steam quantities. In the case of radially admitted turbines, the two-flow can be used in particular perform well if you: Blade a wheel in the same way on both sides. In this case, taking into account the large centrifugal forces that the end blades are exposed to are exposed, have already been proposed on both sides of an impeller arranged blades with an enlargement of the radial extension from the head to be completed at the foot of the page. It is also known for two-way execution of a radially acted control stage in the high pressure part of a steam turbine each of the two cylindrically shaped impeller blades of the two impeller sides of the outermost Stage, in this case the first stage, from one piece. Because it the first stage in the high pressure part, i.e. only very short blade lengths, there are no difficulties in execution in this case.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Laufschaufeln mit zwei auf beiden Seiten beaufschlagbaren Schaufelblättern vom festigkeitstechnischen Standpunkt aus so zu gestalten, daß es möglich ist, solche Laufschaufeln mit Vorteil auch als letzte Niederdruckstufe doppelflutiger, radial beaufschlagter Niederdruckteile verwenden zu können.The object of the present invention is to provide blades with two Impeller blades that can be acted upon on both sides from the point of view of strength to make out so that it is possible to use such blades with advantage as well Use the last low-pressure stage of double-flow, radially pressurized low-pressure parts to be able to.

Erfindungsgemäß wird daher für die Ausbildung der eben genannten Laufschaufeln vorgeschlagen, daß sich die Querschnitte der beiden Schaufelblätter unter Zunahme ihrer Stärke und Breite durch Verschieben der Begrenzungskurven auf Hohlseite und Rücken in bezug aufeinander von den Kopfenden nach den Fußenden zu vergrößern. Demnach sollen also die im Schaufelkopfquerschnitt gewählten Begrenzungskurven auf Hohlseite und Rücken auch in jedem anderen Schaufelquerschnitt, nur in anderer Lage, in bezug aufeinander, also der Hohlseitenkurve in be# zu- auf die Rückenkurve, vorhanden sein, ar die sich dann nach dem Schaufelfuß hin wegen der zunehmenden Querschnittsbreite weitere Kurvenstücke oder nur Geraden bis zu den Schaufelein- und -austrittskanten hin anschließen.According to the invention is therefore for the formation of the above-mentioned blades suggested that the cross-sections of the two blades increase their thickness and width by moving the limiting curves on the hollow side and To enlarge backs in relation to each other from the head ends to the foot ends. Therefore should therefore be the limiting curves selected in the blade head cross-section on the hollow side and back also in any other blade cross-section, only in a different position in relation to on each other, i.e. the hollow side curve in be # towards the curve of the back, be present, ar which then move towards the blade root because of the increasing Cross-section width of further curved pieces or only straight lines up to the blade and outlet edges.

In weiterer Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der kleinere Winkel zwischen der Richtung der radial wirkenden Fliehkraft und der Achse zum kleinsten Trägheitsmoment für die einzelnen Schaufelquerschnitte von den Kopfenden nach den Fußenden zti kleiner wird. Auf diese Weise kann die schiefe Belastung gegen die Schaufelfußenden zu, also in den Querschnitten, in denen die Schaufelfliehkraftmomente schnell anwachsen, vermindert und es können die Biegebeanspruchungen stark herabgesetzt werden. Im Grenzfall kann durch einen bestimmten Verlauf der schiefen Belastung von den Kopfenden zur Schaufelmitte zweitgehend ein Körper gleicher Festigkeit, bezogen auf die Biegebeanspruchungen, erhalten werden.In a further embodiment of the invention it is proposed that the smaller Angle between the direction of the radial centrifugal force and the axis to the smallest Moment of inertia for the individual blade cross-sections from the head ends to the The foot ends become smaller. In this way the crooked load against the Blade root ends, so in the cross-sections in which the blade centrifugal forces grow quickly, diminish and the bending stresses can be greatly reduced will. In the borderline case this can be due to a certain profile of the inclined load from the head ends to the middle of the bucket a body of the same strength, based on the bending stresses.

Der hierfür notwendige Verlauf der schiefen Belastung kann besonders leicht erzielt werden, wenn man die Schaufelquerschnitte in Abhängigkeit von der Schaufellänge so gestaltet, daß das Verhältnis der Schaufeleintritts- und -austrittsschenkellänge, gerechnet von der Mitte der schärfsten Krümmung auf der Hohlseite der Schaufel, von den Kopfenden nach den Schaufelfüßen zti größer wird.The course of the inclined load necessary for this can be particularly can easily be achieved if you look at the blade cross-sections as a function of the The blade length is designed in such a way that the ratio of the blade inlet and outlet leg length, calculated from the center of the sharpest curvature on the hollow side of the blade, from the head ends to the blade roots zti becomes larger.

Diese Änderung des Verhältnisses der Schaufeleintritts- und -austrittsschenkellänge kann dadurch erzielt werden, daß der Grundquerschnitt, -wie er durch die thermodynamischen Verhältnisse bedingt wird, auf der Schaufeleintrittsseite eine tangentiale oderannähernd tangentiale Verlängerung besitzt, die von den Kopfenden zu den Fußenden hin zunimmt. Trotz Änderung der Form, der Größe und der schiefen Belastung der einzelnen Schaufelquerschnitte kann gleichzeitig erreicht werden, daß die Schaufeleintritts- und -austrittswinkel über die ganze Schaufellänge hin auch bei Vergrößerung der Eintrittsschenkellänge gleich oder angenähert gleich groß bleiben.This change in the ratio of the blade inlet and outlet leg lengths can be achieved in that the basic cross-section, -as he by the thermodynamic Conditions is conditional, on the blade inlet side a tangential or approximate tangential extension that increases from the head ends to the foot ends. Despite the change in shape, size and the oblique loading of the individual blade cross-sections can be achieved at the same time that the blade inlet and outlet angles over the entire length of the blade, even if the length of the inlet leg is increased remain the same or approximately the same size.

Mit diesen beschriebenen Maßnahmen erhält man radial beaufschlagte Laufschaufeln mit solchen festigkeitstechnischen Eigenschaften, daß man mit den üblichen Beanspruchungen Schaufellängen und Umfangsgeschwindigkeiten ausführen kann, wie sie im neuzeitlichen Bau von axial beaufschlagten Turbinen für die größten Leistungen verwendet werden.With these measures described one obtains radially acted upon Blades with such strength properties that one can with the can carry out normal loads with blade lengths and circumferential speeds, as in the modern construction of axially loaded turbines for the greatest performance be used.

Die Befestigung solcher Laufschaufeln wird mit Rücksicht auf möglichst leichte Ausbildung des Fußes und des Radkopfes in der Weise hergestellt, daß man auf dem mittleren Teil der Schaufel auf beiden Seiten Ansätze vorsieht und im Radkopf axial verlaufende, durchgehende Nuten zum Einpassen des mit Ansätzen versehenen Mittelstückes der Schaufei vorsieht. Diese Ansätze können innerhalb der Querschnittshölie oder auf einer Verlängerung des Schaufeleintrittsschenkels liegen.The attachment of such blades is possible with consideration for easy training of the foot and the wheel head made in such a way that one on the middle part of the blade on both sides provides lugs and in the wheel head axially extending, continuous grooves for fitting the provided with lugs Provides center piece of the Schaufei. These approaches can be within the cross-sectional height or lie on an extension of the blade inlet leg.

Muß die Scheibe und damit der Radkopf z. B. aus festigkeitstechnischen Gründen axial stark ausgeführt werden, so kann man den Radkopf, ohne die strömungstechnischen Verhältnisse zu verschlechtern, dadurch wesentlich erleichtern, ,1a13 der Radkopf in zwei einen bestimmten Abstand einhaltende Randteile aufgelöst wird, in welche axial verlaufende, durch beide Randteile hindurchgehende Nuten zur Aufnahme der Schaufel vorgesehen sind.Must the disc and thus the wheel head z. B. from strength engineering Reasons are carried out axially strong, so you can the wheel head without the fluidic To worsen conditions, thereby making it much easier,, 1a13 the wheel end is resolved into two edge parts maintaining a certain distance, into which axially extending grooves extending through both edge parts for receiving the Shovel are provided.

Die Zeiclüiung zeigt in Abb. i die getrennte Befestigung der zwei äußersten Schaufelreihen eines Laufrades mit radial beaufschlagter Beschaufelung und in Abb. 2 bis 9 verschiedene Ausführungsbeispiele der Laufschaufel nach der Erfindung.The drawing shows in Fig. I the separate attachment of the two outermost rows of blades of an impeller with radially loaded blades and in FIGS. 2 to 9 different exemplary embodiments of the rotor blade according to FIG Invention.

Gemäß Abb. i sind in das Laufrad i, das mit einer radial beaufschlagten Beschaufelung aus beiderseits frei tragend angeordneten Schaufelreiben versehen ist, die Schaufeln 2 der beiden äußersten Schaufelreihen je für sich mittels winkelförmiger Füße eingefügt, was an dem diese Schaufeln aufnehmenden Kopfteil des Rades t aus Festigkeitsgründen eine starke Baustoffhäufung bedingt, die ihrerseits den zulässigen größten Raddurchmesser herabsetzt. Abb.2 veranschaulicht die Vereinigung der beiden Schaufeln der Abb. i zu einer <aus einem Stück bestehenden, mit Seitenansätzen q in eine Quernut des Laufrades i eingesetzten Laufschaufel 3 nach der Erfindung und läßt bei Vergleich mit Abb. i die erfindungsgemäß erzielbare beträchtliche Baustoffverminderung am Radkopf erkennen.According to Fig. I are in the impeller i, which is acted upon by a radially Blading is provided with blade reamers that are cantilevered on both sides is, the blades 2 of the two outermost rows of blades each by means of angular Feet inserted, which is made of the head part of the wheel t receiving these blades For reasons of strength, a strong accumulation of building materials is required, which in turn is the permissible reduces the largest wheel diameter. Figure 2 illustrates the union of the two Shovels in Fig. I to form a single piece with side extensions q blade 3 according to the invention inserted into a transverse groove of the impeller i and, when compared with Fig. i, leaves the considerable reduction in building material achievable according to the invention recognize on the wheel head.

Abb. 3 zeigt die Laufschaufel 3 der Abb. 2 für sich in schaubildlicher Darstellung und läßt die am Schaufelmittelteil vorgesehenen, innerhalb der Breite der Schaufel liegenden Ansätze q. näher erkennen. Wie aus Abb. 4 in schaubildlicher Darstellung und aus Abb.5 in Seitenansicht ersichtlich ist, können die axial durchgehenden Nuten 5 des Laufrades i, in welche der die Ansätze q. aufweisende Mittelteil der Laufschaufel 3 eingepaßt wird, an dem Rad auch so weit nach außen verlegt sein, daß die Laufschaufel nicht wie bei Abb.2 auf ihrer ganzen Breite, sondern nur auf einem Teil dieser Breite von dem Laufrad i erfaßt wird.Fig. 3 shows the rotor blade 3 of Fig. 2 in a diagrammatic manner Representation and leaves the provided on the blade center part within the width the blade lying approaches q. recognize more closely. As shown in Fig. 4 in diagrammatic form Representation and from Fig. 5 in side view can be seen, the axially continuous Grooves 5 of the impeller i, in which the approaches q. having middle part of the Blade 3 is fitted, on the wheel also be moved so far outwards, that the blade is not across its entire width as in Fig. 2, but only on a part of this width is detected by the impeller i.

Die Abb.5 zeigt eine Ausführung des Schaufelblattes, bei der die Rückenkurve des Schaufelkopfquerschnittes nach der Schaufelmitte zu parallel,verschoben und durch Geraden mit der Schaufeleintrittskante verbunden ist.Figure 5 shows an embodiment of the blade in which the back curve of the blade head cross-section towards the blade center too parallel, shifted and is connected by straight lines to the blade leading edge.

Ferner können die Ansätze des Mittelteiles der Laufschaufel statt innerhalb der Breite der Schaufel auch auf einer Querschnittsverlängerung auf der Schaufel:eintrittsseite liegen, wie Abb. 6 zeigt, gemäß welcher die Laufschaufel3 am unteren Rand ihres Mittelteiles in einen angesetzten Fuß 4' übergeht. Abb. 7 und 8 lassen in schaubildlicher Darstellung und in Seitenansicht die dieser Schaufelform der Abb.6 entsprechende Ausbildung der Nuten 5' des Kopfes des Laufrades i erkennen. Zur Erzielung einer besonders breiten Fußeinspannung ohne Erhöhung des Laufradbaustoffes kann das Laufrad i gemäß Abb. 9 am Kopf in zwei einen bestimmten gegenseitigen Abstand einhaltende Randteile i' und i" gespalten sein, welche die Quernuten 5' und 5 aufweisen, in welche der Fußansatz 4.' der Laufschaufel 3 eingepaßt wird.Furthermore, the approaches of the middle part of the rotor blade can take place within the width of the blade also on a cross-sectional extension on the Blade: on the inlet side, as shown in Fig. 6, according to which the rotor blade3 merges into an attached foot 4 'at the lower edge of its central part. Fig. 7 and FIGS. 8 and 8 show, in perspective and in side view, that of this blade shape the Fig.6 corresponding formation of the grooves 5 'of the head of the impeller i recognize. To achieve a particularly wide restraint of the foot without increasing the construction material of the wheel can the impeller i according to Fig. 9 at the head in two a certain mutual distance adhering edge parts i 'and i "be split, which have the transverse grooves 5' and 5, in which the base of the foot 4. ' the blade 3 is fitted.

Die rrhndung kann im einzelnen auch in einer von den Beispielen der Zeichnung abweichenden Weise ausgeführt werden.The rationale can also be found in one of the examples in Drawings are carried out differently.

Claims

PATENT CLAIMS i. Blade with two actable on both sides Blade blades for radially loaded steam or gas turbines, characterized in that that the cross-sections of the two blades with an increase in their strength and width by moving the limiting curves on the hollow side and back in relation to to enlarge each other from the head ends to the foot ends. z. Blade after Claim i, characterized in that the smaller angle between the direction the radial centrifugal force and the axis to the smallest moment of inertia of the individual blade cross-sections from the head ends to the blade center to be reduced. 3. rotor blade according to claim i and z, characterized in that the ratio the blade inlet and outlet leg length, calculated from the center of the Sharpest curvature on the hollow side of the shovel, from the head ends to the foot ends gets too bigger. 4. rotor blade according to claim i to 3, characterized in that the basic cross-section, as it is determined by the thermodynamic conditions, a tangential or approximately tangential extension on the blade inlet side which increases from the head ends to the blade roots. 5. Blade according to claims i to 4, characterized in that the entry and exit angles over the entire length of the blade, even if the length of the inlet leg is increased remain the same or almost the same size.