DE838191C

DE838191C - Schaufelung für axiale Turbomaschinen und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE838191C
Application number: DENDAT838191D
Authority: DE
Original assignee: Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1946-06-07
Publication date: 1952-03-27
Also published as: NL65041C; BE473515A; CH251495A; FR946406A; US2619318A; GB626181A

Description

Die Erfindung l>ezie!ht sicih auf die Schaufelung einer axialen Turbomaschine und auf ein Verfalhren zu ihrer Herstellung. Die Schaufelung der Turl)O!Tiasdhine ist dadurch gekennzeichnet, daß je eine Schaufel mindestens zweier aufeinanderfolgender Kränze in ein und derselil>en schraubenlitvienförmiigen Xut angeordnet ist. Die Herstellung der Schaufelung l>eruht auf der Herstellung von in die Ntuten einzusetzenden Elementen der Schaufeln und Zwischenstücke. Die Herstellung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine größere Anzahl von Elementen aus einein HoW-zylinder durch Einfräsen schraul>enlinienförmiger Nuten am Zylindermantel und aohssenkreclhtes Abschneiden von Scheiben vom Hohlzylinder ihergestellt wird.

Die Steigungswinkel der schrauibenlinienförmigen Nut werden zweckmäßig mindestens annähernd gleich dem Winkel gewählt zwischen der Profilse'hne der Schaufeln und einer zur Adfose der ao Turbomaschine senkrecht gestellten Ebene. Es empfiehlt sich, die Füße mindestens eines Teils der Schaufeln mindestens angenähert in Richtung der Profilsehne zu stellen und die Dicke, des Wurzelhalses mindestens annähernd gleich der größten Profilhöhe »ti wählen. Die Schaufeln können aus einem rohrförmigen Hohlkörper herausgearbeitet werden, dessen Wandstärke rninde-

stens der Summe der Höhe des Söhaufelfußes und der Höhe des Schaufelblattes und dessen Außendurchmesser dem Spitzendurchimesser der Schaufelung entspricht. Auch die Zwischenstücke können aus einem rohrförmigen Hohlkörper herausgearbeitet werden, wobei die Wandstärke des Hohlkörpers mindestens gleich der Höhe des Schaufelfttßes und dessen Außendhirahmesser dem T rommeldurdhmesser entspricht.

ίο Ein Ausführungsibeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt.

Fig. ι und 2 zeigen in der Seiten- und in der Stirnansicht einen Läufer eines Axialverdichters - nach der Erfindung.

Fig. 3 veranschaulicht eine einzelne Schaufel¹ des

Läufers nach Fig. 1 und 2. Das Schaufelblatt ist dabei im Bereich des Schaufelgrundes geschnitten.

Fig. 4 läßt die Herstellung der Schaufeln für den Läufer nach Fig. 1 und 2 au« einem rohrförmigen Hohlkörper erkennen.

Fig. 5 zeigt einen vom Hohlkörper nach Fig. 4 al)getrennten Schaufelrohling.

Fig. 6 stellt sodann die Schaufel nach Fig. 5

»5 in fertig !bearbeitetem Zustand dar.

Fig. 7 endlich veranschaulicht ein zwischen die Schaufeln verschiedener Kränze einzuschiebende« Zwischenstück. In allen Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Der Läufer nach Fig. 1 lund 2 besitzt schraubenlinienförmige Nuten 1, wobei in ein und derselben Nut je eine Schaufel 2 jedes der Schaufelkränze 3 eingesetzt ist. Es müssen deshalb alle Kränze gleichviel Schaufeln aufweisen, und ferner müssen so viele Nuten vorhanden sein,- wie ein einzelner Kranz Schaufeln 'besitzt. Benachbarte Schaufeln in einer Nut sind je durch ein Zwischenstück 4 voneinander getrennt, durch welches zugleich auch der axiale Abstand !benachbarter Schaufelte ranze 3 voneinander festgelegt ist. Zur Sicherung gegen das Herausfallen von Schaufeln und Zwischenstücken besitzt der Läufer an den Stirnseiten je einen Ring 5, welcher durch eine nicht gezeigte Verschraubung mit dem Läuferkörper verbunden ist.

Der Steigungswinkel α (Fig. 1 und 3) der schrauibenlinienförmigen Nuten ist mindestens annähernd gleich groß gewählt wie der Winkel β zwischen der Sehne 6 des Schaufelprofils und einer zur Achse 7 der Turbomaschine senkrecht gestellten Ebene 8. Hierdurch entsteht die Möglichkeit, die Füße mindestens eines Teils der Schaufeln angenähert in Richtung der Profil'sehne am Grund der Schaufel zu stellen und die Dicke b des Fußes nicht viel größer als die größte Profilhöhe h wählen au müssen. Der Schaufelfuß wird hierdurch sehr leicht. Trotzdem wird aber die Verbindung mit dem Schaufelblatt nicht geschwächt, weil der Wurzelhals im wesentlichen nur auf Zug beansprucht ist. Die Profile im äußeren Teil der Schaufel sind entsprechend den Strömungsbedingungen gegenüber dem Profil am Sdhaufelgrund verwunden.

Die Schaufeln wenden, wie in Fig. 4 gezeigt, "aus einem Rotationskörper 9 herausgearbeitet, nachdem in demselben schon eine zentrale Bohrung 10 angebracht ist. Der Außendurchmesser dieses rohrförmigen Hohlkörpers ist um ein geringes Maß größer gewählt als der Durchmesser des Spitzenkreises am fertigen Läufer. Der Rotationskörper wird insofern aufgeteilt, als mittels Fräswerkzeugen schiraubenlinienförmige Ausnehmungen 11 hergestellt werden. Die Form der Ausnehmungen ist so gewählt, daß die zurückbleibenden schrauibenlinienfönmigen Elemente schon das fertige Profil des aus dem Hals 20 und der Wurzel 21 gebildeten Fußes ibesitzen. Nachdem die so hergestellten Elemente in den zur Rotationsachse 13 senkrechten Ebenen 14 aufgetrennt sind, können_; beim Durchtrennen der Stege 15 die einzelnen Schaufel rohlinge von der Trägertroirrumel 16 entfernt werden. Diese Rohlinge sind dann nur noch zur Herstellung des Schaiufelprofils und zur restlosen Entfernung des Steges weiter zu bearbeiten.

Fig. 5 zeigt die Form eines von der Trägertrommel 16 (Fig. 4) abgetrennten Schaufelrohlings. Von diesem Rohling wird zunächst der Rest des Steges 15 entfernt. An dien in seiner Form nunmehr fertiggestellten Fuß 20, 21 kann der Rohling zur weiteren Bearbeitung eingespannt wenden.

Das Profil des Schaufelblattes 18 (Fig. 6) wird zweckmäßig auf einer Kopierfräsmaschine hergestellt. Es verbleibt dann an der fertigen Schaufel das Schaufelblatt 18, der Schau-felhals 19 und die Wurzel· 21.

Die Zwischenstücke 4 (Fig. 7) werden ähnlich wie die Schaufeln aus einem rohrförmigen Hohlkörper hergestellt. Sie 'besitzen wie die Schaufeln einen Hals 23 und eine Wurzel 24, von welcher nach dem Abtrennen von der Trägertrommel nur der Steg 15 zu entfernen ist.

Auch die Leitschaufelung, welche von innen in das Gehäuse eingesetzt ist, kann nach dem !beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Insbesondere für die Läufer entsteht der Vorteil, daß die Befestigiung der Schaufeln am Schaufelträger eine größtmögliche Festigkeit erhält, weil sich die Schaufel fuße in Richtung der Profilsehne erstrecken können. Die Schaufel kann so einerseits mit geringem Gewicht ausgebildet werden und no anderseits aber die Verbindung zwischen Schaufelblatt und Schaufelfuß in vollem Querschnitt gewahrt bleiben, in iwelchem ein fast geradliniger KraftfLuß gesichert ist. Der Schaufelträger kann so schmalere Nuten zur Aufnahme der Schaufelfüße erhalten, und die zwischen den Nuten verbleibenden Stege wenden entsprechend stärker.

Turbomiasdbinen nach der Erfindung können als Verdichter, Gebläse und Turbinen ausgebildet sein. Die Form der Nuten und somit der Schaufelfüße ist vorteilhafterweise diejenige einer zylindrischen Schraubenlinie mit konstanter Steigung, so daß sich die Elemente in den Nuten verschieben lassen. Besitzt die Länge der Schaufeln der Anfangsstufen und der Endstufen einen größeren Unterschied, so kann der zur Herstellung der Schaufeln verwendete

Hohlkörper außen eine kegelige Form aufweisen. Selbstverständlich .können sowohl Schaufeln als auch die Zwischenstücke aus einem vollen Rotationskörper hergestellt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schaufelung für axiale Turbomaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Schaufel minidestens zweier aufeinanderfolgender Kränze 'in ein und derselben sclhrauibenlinienförmigen Nut angeordnet ist.

2. Schaufelung für Turibomaschinen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigungswinkel der schrauibenlinienförmigen' Nut mindestens annähernd gleich dem Winkel ist zwischen der Profi !sehne der Schaufeln und einer zur Achse der Turbomaschine senkrecht gestellten Ebene.

3. Schaufelung für Turbomaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füße mindestens eines Teils der Schaufeln mindestens angenähert in Richtung der Profilsehne verlaufen und die Dicke des Wurzelhalses mindestens annähernd gleich der größten Profilhöhe ist.

4. Verfahren zur Herstellung von Schaufeln und Zwischenstücken für TuTibomasdhinen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine größere Anzahl von an die Nuten der Turbomaschine einzusetzenden Elementen der Schaufeln und Zwischenstücke aus einem Hohlzylinder durch Eief rasen Schraubenlinienförmiger Nuten am Zylindermantel und! achs-'Senkrechtes Abschneiden von Schei'ben vom Hohlzylinder hergestellt wird.

5. Verfahren zur Herstellung von Schaufeln nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln aus einem rohrförmigen Hohlkörper hergestellt werden, dessen Wandstärke !mindestens gleich der Summe der Höhe des Schaufelfußes und der Höhe des Schaufelblattes ist und dessen Aulßendurchmesser dem Spitzendurchmesser der Schaufelung entspricht.

6. Verfahren zur Herstellung von Zwischenstücken nach Anspruch 4, dadurch gekenm-

. zeichnet, daß die Zwischenstücke aus einem rohrförmigen Hohlkörper hergestellt werden, dessen Wandstärke 'mindestens gleich der Höhe des Schaufelfußes und dessen Außenduirchmesser dem Trommeldurchmesser entspricht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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