DE838191C - Schaufelung für axiale Turbomaschinen und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents
Schaufelung für axiale Turbomaschinen und Verfahren zur Herstellung derselbenInfo
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- F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
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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 (6)
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
5137 4.52
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