DE767990C - Axial beaufschlagte Hohlschaufel fuer Kreiselmaschinen - Google Patents

Description

• Akial beaufschlagte Hohlschaufel für Kreiselmaschinen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine axial beäufschlagte Hohlschaufel für Kreiselmaschinen mit einem einer Nut im Schaufelträger entsprechend erweiterten Schaufelfuß.
• Infolge der hohen Drehzahlen neuzeitlicher Kreiselmaschinen und der dadurch auftretenden sehr hohen Fliehkräftbeanspruchungen ist es schwierig, eine einfache, sichere, sich nicht lockernde Verbindung zwischen Schaufelträger und Hohlschaufel herzustellen.
• Es sind Hohlschaufelbefestsgungen bekannt, bei denen die beiden Profilblechenden der Hohlschaufel aufgewaitet und durch ein formschlüssiges Füllstück an die Seitenwände einer im Schaufelträger .angebrachten Nut angepreßt werden. Diese an sich brauchbare Schaufelbefestigung versagt jedoch bei mit hohen Temperaturen arbeitenden Maschinen, beispielsweise Gasturbinen, deren Läufer bekanntlich mit Rücksicht auf die Kriechfestigkeit bemessen wenden. Es zeigt sich nämlich, daß im Laufe oder Zeit die Schaufelfußenden gestreckt werden, wodurch diese Verbindung ihre Formschlüssigkeit verliert. Der Hohlschaufelfuß wird allmählich aus ,der Nut herausgezogen, das Spiel zwischen Läufer und Gehäuse erschöpft und der weitere Betrieb der Maschine durch Anstreifen unmög 1 ich gemacht.
• Auch der Versuch, diesem Nachteil durch Anstauchen der Profilblechenden zu begegnen, führte zu keinem endgültigen Erfolg, abgesehen davon, daß die kostspielige und zeitraubende Herstellung dieser Anstauchungen für eine lohnende Serienherstellung ausscheidet.
• Ein -weiterer Nachteil der bekannten Schaufelbefestigung besteht darin, daß das Formstück vor Einschieben der Schaufel in :die Nut mit :der Schaufel durch Niete verbunden werden muß und erst der so geschaffene Schaufelfuß in die Nut des Schaufelträgers eingetrieben werden kann. Durch die Bohrung und Nietung wird der Schaufelquerschnitt in gefährlicher Weise geschwächt und außerdem ist ein Verletzen der Schaufelfußoberfläche -während -der Montage der Schaufel (und eine damit verbundene Kerbwirkung an der im späteren Betrieb durch Fliehkraft am stärksten beanspruchten Stelle) bei noch so großer Sorgfalt nicht zu vermeiden.
• Diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch behoben, daß die zum Schaufelfuß umgeformten Profilblechenden in einer Stoßfuge zusammenstoßen, verschweißt sind und den Schaufelgrund bilden und daß die beiderseitig offene Schaufelausweitung von einem ein- oder mehrteiligen Formstück teilweise ausgefüllt ist, derart, .daß der Schaufelgrund von -der Grundfläche des Formstückes gegen die Schaufelträgernut gepreßt wird. Dabei ist es möglich, dem Schaufelfuß in an sich bekannter Weise einen trapezförmigen oder tonnenförmigen Querschnitt zu geben.
• In weiterer Äusgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, daß der durch die Formstücke gebildete Hohlraum über Kühlmitteleintrittskanäle mit einer an sich bekannten, im Schaufelträger angeordneten Kühlmittelleitung in Verbindung steht und mit Kühlmittelaustrittskanälen versehen ist. Eine besondere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist gekennzeichnet .durch I-förmige Ausgestaltung der Formstücke: dabei ist es möglich, :daß das I-Formstück aus zwei Teilen besteht, von .denen der eine Teil als T-Formstück ausgebildet ist, dessen Steg in eine fm anderen Teil befindliche Nut mit keilförmigem Anzug eingreift, oder daß das I-Stück aus -drei Teilen besteht, von denen das Oberteil mit seinen Seitenflächen und das Unterteil mit seinen Seitenflächen und seiner Grundfläche der Schaufelträgernut unter Berücksichtigung der Schaufelblechstärke entspricht, während Ober- und Unterteil durch ein keilartiges Zwischenstück in der Schaufelträgernut verspannt sind. Durch die Erfindung wird der Vorteil erreicht, daß die durch Kriechen des Baustoffes im Laufe der Betriebszeit verursachte Länj gong der Hohlschaufel innerhalb der vorn Konstrukteur im Hinblick auf die Lebensdauer der Maschine festgelegten Grenze bleibt. so daß ein vorzeitiges U nbrauchbarwerden der Maschine durch allmähliches Herausziehen der Schaufel aus der Nut mit Sicherheit vermieden wird.
• Darüber hinaus liegt ein Vorteil auch darin, daß durch die erfindungsmä?ise Anordnung eines Schaufelgrundes die Berührungsfläche der Hohlschaufel mit dem Schaufelträger vergrößert und damit der Wärmeübergang auf den Schaufelträger verbessert -wird.
• Als Verbesserung ist -weiter anzusehen. daß die Hohlschaufel bei der Montage nicht gleichzeitig mit dem Formstück in die -Nut des Schaufelträgers eingetrieben -werden tnuß. sondern daß zuerst der Schaufelfuß in die Nut des Schaufelträgers eingesetzt wird und daß darauf die Formstücke seitlich in die Schaufelfußausweitung eingefügt werd1°n. -worauf die Formstücke durch das keilartige Zwischenstück verspannt -werden, derart. dal3 Beschädigungen der Schaufeloberfläche und eine damit verbundene spätere Bruchgefahr durch Kerbwirkung vermieden werden.
• In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiel;-der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. i einen Ouerschnitt durch die Holilschaufelbefestigung, Fig.2 bis d. einige weitere Ausführungsformen der Hohlschaufelbefestigung im Querschnitt, Fig.5 den Schnitt des Hohlschaufelfufes der Fig. i nach der Linie V-V, Fis. 6 bis 8 die schaubildliche Darstellung der einzelnen Befestigungsglieder, Fig. g einen Schnitt nach der Linie I1-I1 der Fig. 2 durch eine Hohlschaufel mit PDefestigung und KühImittelleitungsanschluß an den Schaufelträger, Fig. io und ii das Verfahren zur Anbritigung einer Hohlschaufel mit der BefeStigungsart nach Fig. -2 in Draufsicht.
• Die gekrümmte Hohlschaufel i be:telit aus zwei Profilblechen z und 3, die den Schaufelh.ohlrau.m .4 einschließen. Der @chaueIhohlraum q. läuft am Schaufelfuß j in eine Ausweitung 6 aus, die der Nut 7 des Schaufelträgers 8 angepaßt ist. Die zum Schaufelfuß umgeformten Profilblechenden stoßen in einer Stoßfuge g zusammen, sind durch Schweißuug miteinander verbunden und bilden den Schaufelgrund io.
• Gemäß Fig. i hat die Nut i des Schaufelträgers 8 tonnenförmigen Querschnitt. In die Nut lebt sich der mit entsprechender Ausweitung 6 versehene Schaufelfuß 5 formschlüssig an. Er wird dort durch in die Ausweitung 6 eingreifende Formstücke 11, I2 und dem keilartigen _ Zwischenstück 13 festgeklemmt. Wie aus Fi.g.6 ersichtlich, sind die Formstücke i 1, z2 so,aus;gebildet"diaß sich das obere mit seinen Seitenflächen 14 und das untere mit Grundfläche 15 und Seitenflächen 16 der inneren Ausweitung 6 unter Berücksichtigung der Schäufelblechstärkegenau .anlegt. An diesen Anlagestellen wird der Schau, felfuß 5 durch das in die Formstücknuten 17 geschobene Zwischenstück 13 gegen die Nutenwand verkeilt. Unebenheiten, die in der Stoßfuge 9 auftreten können, werden hier und bei allen anderen dargestUlten Befestigungsarten .durch Aussparungen i8 in der Grundfläche der jeweiligen Formstücke aus.geglidhen.
• Nach Fig. 2 ist die Nut 7 im, Schaufelträger mit trapezförmnigem Querschnitt ,ausge@bildet. Die beiden in die Ausweitung 6 des Schaufelfußes getriebenen Formstücke i9 und 2o klemmen die Hohlschaufel über ihre Seitenflächen 21 (Fi;g. 7) und ihre Grundflächen 22 in der Nut fest. Sie stützen sich in den Stoßfugen 23 und; schließen einen Hohlraum 24 ein, der durch die Kühlmitteleintritts@-kanäle 25 mit der Kühlmittelleitung 26 (Fig.9) des Schaufelträgers verbunden isst. Das Kühlmittel kühlt den Schaufelfuß 5 und fließt :infolge der Fliehkraft über -die Kühlmittelaustrittskan:äle 27 zum größten Teil ab. Ein .kleiner Teil des Kü hlluftstromes tritt an den Seiten 28 und 29 in,den Schaufelspalt aus.
• Bei den In den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Formstücke I-förm@ig ausgebildet. Sie können entweder, wie Fig. 3 und 8 zeigen, aus zwei Teilen 30, 31 oder nach Fig. 4 aus einem Stück 32 bestehen. Dabei ist es vorteilhaft, beispielsweise das Unterteil 31 als T-Formstück .auszubilden, dessen Steg 33 in eine im Oberteil befindliche Nut 34 mit keilförmigem Anzug eingreift. Auch ist eine (nicht gezeichnete) Ausführungsform möglich, die entsprechend der Fig. i aus :drei Teilen besteht. In .allen Fällen stelflen die I-Formstücke über ihre Se;i@ten 35 und 36 und ihre Grundflächen 37 einte forms#chlüs@s;ig e Verb;ind#ng zwischen Hob,lschaufelfuß und Schaufelträger her.
• Bei der Montage wird, wie aus Fig. i o ersichtlich, erst die Hohlschaufel zeit ihrem aufgeweiteten Fuß 5 in die Nut 7 des S.chaufelträgers geschoben und dann dort, wie Fig. i i zeigt, durch die in die Ausweitung 6 eingetriebenen Befestigungsglieder ig und 2o festgelegt.
• Die Längslachse .der Nut 7 ist in den dargestellten Auefüh:rungsbeispielen kreisförmig, sie kann selbstverständlich auch geradlinig sein.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Axial beau,fs;chl,agte Hohlschaufel für Kreiselmaschinen mit einem einer Nut im S hau.felträger entsprechend erweiterten Schaufelfuß, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Schaufelfuß umgeformten Profilblechenden in einer Stoßfuge (9) zusammenstoßen, verschweißt sind und den Schaufelgrund (io) bilden und daß ,die beider.seitigoffene Schaufelausweitung (6) von einem ein,: oder mehrteiligen Form-.Stück (11, 12, 13, 19, 20, 30, 31, 32) teilweise ausgefüllt ist, derart, d.aß der Schaufelgrund (io) von der Grundfläche (15, 22, 37) des Formstückeis, gegen die Schaufelträgernut gepreßt wird.
2. 2. Hohlschaufel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, d:a;ß der Schaufelfuß (5) einen an sich bekannten trapezförmigen Querschnitt hat.
3. 3. Hohlschaufel nach Anspruch i, da-.durch gekennzeichnet, d:aß der Schaufelfuß (5) einen an sich bekannten tonnenförmigen Querschnitt hat.
4. 4. Hohlschaufel nach den Ansprüchen. i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formstücke (ig, 2o) zusammen einen trapezförmigen Querschnitt haben und in der durch die Trapezmittelsenkrechte gelegten Ebene in einer oberen und in einer unteren Stoßfuge (23) zusammenstoßen, derart, daß sie einen an den Seiten offenen Hohlraum (24) einschließen.
5. 5. Hohlschaufel nach Anspruch .4, .dadurch gekennzeichnet, .daß der durch die Formstücke (1g, 20) gebildete Hohlraum (24) über Kühlmitteleintrittskanäle (25) mit einer an -sich bekannten, im Schaufelträger (8) angeordneten Kühlmittel:leitung (26) in Verbindung steht und :mit Kühlmittel.au.strittskanälen (27) versehen ist.
6. 6. Hohlschaufel nach den. Ansprüchen i, 2 und: 3, gekennzeichnet durch I-förm:ige Ausgestaltung der Formstücke.
7. 7. Hohlschaufel nach Anspruch 6, da-.durch gekennzeichnet, daß das I-Formstück (32) aus zwei Teilen (30, 31) besteht, von denen der eine Teil als, T-Formstück ausgebildet ist, dessen; Steg (33) in eine im anderen Teilbefindliche Nut (34) mit keilförmigem Anzug eingreift. B. Hohlschaufel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das I-Formstück aus drei Teilen besteht, von denen ,das Oberteil (i i) mit seinen Seitenflächen (r4) und .das Unterteil (12) mit seinen S'eitenfl'ächen (16) und seiner Grundfläche (i5) der Schaufelträgernut (7) unter Berücksichtigung der Schaufelblechstärke entspricht, während Ober- und Unterteil (1i, 1z) durch ein keilartiges. Zwischenstück (i3) in der Schaufelträgernut verspannt sind. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand .der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschrift Tr. 550 328; österreichische Patentschrift Nr. .12 539-