DE856299C - Schaufelring fuer Radialturbinen - Google Patents

Description

• Schaufelring für Radialturbinen

  Die Erfindung bezieht sich auf Schaufelringe für

  Radialturbinen, in deren Trageringen die Schaufeln

  befestigt sind. Diese können für sich getrennte

  Stücke bilden oder auch zusammengeschweißt sein,

  so daß die Schaufelfüße einen zusammenhängenden

  Ring bilden, der im wesentlichen aus Schweiß-

  material besteht.

  Es ist bekannt, die Schaufelbefestigung in der

  aus Fig. i ersichtlichen Weise auszuführen. In

  dieser Figur bezeichnet io eine Schaufel und 12

  deren Fuß, der mit einem schwalbenschwanzför-

  migen Vorsprung 14 versehen ist. Ein Tragering 16

  besitzt vorspringende Kanten 18, die über die durch

  die Schwalbenschwanzform schräg eingeschnittenen

  Seiten des Vorsprungs 14 gewalzt werden. Um

  einen derartigen Walzvorgang ausführen zu können,

  müssen diese Kanten 18 verhältnismäßig geringe

  Stärke besitzen, was zur Folge hat, daß der Schwal-

  benschwanzvorsprung 14 einen verhältnismäßig

  großen Querschnitt erhält. Dies hat gewisse Nach-

  teile vom Beanspruchungsstandpunkt her, da der

  Vorsprung 14, insbesondere wenn er zu vonein-

  ander getrennten Schaufelfüßen gehört, aber auch

  wenn er einen Teil eines zusammenhängenden Rin-

  ges aus Schweißmaterial bildet, der nicht die gleiche

  Beanspruchung wie der Tragering aushält, in Wirk-

  lichkeit eine Belastung bildet, die die Tangential-

  spannung im Tragering und die Biegungsbean-

  spruchungen in den Schaufeln selbst erhöht.

  Es ist auch bekannt, die Schaufelbefestigung in

  der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise auszuführen. Der

  Schaufelfuß 12 hat hier einen Vorsprung 20 von in

  radialer Richtung geringer Ausdehnung, der an die

  radialen außenliegenden Teile des Schaufelfußes

  verlegt ist. Der Tragering 16 wird nur mit seiner

  äußeren, hervorspringenden Kante 18 in die auf

  dieser Seite schwalbenschwan,zförmige Seitenfläche

  des Vorsprungs 2o eingewalzt. Die Querschnitt-

  fläche des Vorsprungs 2o ist somit geringer als die

  des Vorsprungs 14 in Fig. i, und diese Konstruktion

  ist in solchen Fällen gut anwendbar, in denen nur

  Druckkräfte gemäß Fig.2 an der Innenkante des

  Schaufelringes auftreten. Sie ist jedoch nicht an-

  wendbar, wenn Zugkräfte an der Innenkante des

  Schaufelringes wirken, da diese nur vom Außenteil

  des Trageringes 16 aufgenommen werden können,

  in den die Walzkante 18 verlegt ist. Es hat sich auch

  gezeigt, daß beim Auftreten von Erschütterungen in

  einer Turbine diese Zugspannungen in solchen Tei-

  len der Schaufelringbefestigungsstellen hervorrufen

  können, in denen man gemäß Fig. i und 2 normal

  Druckspannungen hat. Außerdem können normal

  Zugspannungen in der einen Innenecke des einge-

  walzten Schaufelfußes auftreten, wenn die Schau-

  feln als gesonderte Elemente ausgeführt sind, näm-

  lich in der in Fig. 3 mit 22 bezeichneten Ecke; diese

  Fig.3 ist ein Schnitt gemäß der Linie III-III von

  Fig. i. Zugkräfte an der Innenkante treten außerdem

  in dem für zwei Schaufelkränze gemeinsamen Trage-

  ring in einem zusammengesetzten Schaufelring auf.

  Die Erfindung bezweckt, eine für alle vorkom-

  menden Ausführungsformen und Belastungsfälle

  völlig befriedigende Verbindung zwischen Schau-

  feln und Tragering sicherzustellen, wobei die Ver-

  bindung gleichzeitig bewirkt, daß der Schaufelring

  insgesamt leichter gemacht werden kann als bei der

  bisher bekannten Ausführung gemäß Fig. i mit

  Walzung an der Innen- und Außenkante des Schaufel-

  ringes. Dies wird gemäß der Erfindung im wesent-

  lichen dadurch erreicht, daß der Schaufelfuß zwei

  Vorsprünge hat, die an den Trageringen an deren

  Außen- und Innenkante befestigt sind und zwischen

  denen eine Ausneh.mung zur Herabsetzung des

  Schaufelfußgewichtes sich befindet; in die Ausneh-

  mung greift ein Vorsprung des Trageringes ein.

  Durch die Erfindung wird das Gewicht der Schaufel-

  fuße herabgesetzt. Mindestens der eine dieser

  Vorsprünge eines Schaufelfußes kann voll schwal-

  benschwanzförmig sein. Gemäß einem weiteren

  Kennzeichen für die Erfindung hat mindestens der

  eine der beiden Vorsprünge des Schaufelfußes ein

  Gewinde, das dem Gewinde in der vorspringenden

  Kante des Trageringes entspricht.

  Die Erfindung soll an Hand der in der Zeichnung

  in den Fig. 4 bis 6 gezeigten Querschnitte durch drei

  Ausführungsformen von Schaufelringen näher be-

  schrieben werden.

  Die Ausführungsform gemäß Fig.4 veranschau-

  licht die Anwendung der Erfindung bei einem aus

  zwei Schaufelkränzen zusammengesetzten Ring,

  wobei die Schaufeln mit 24 bezeichnet sind. Die

  Schaufeln werden von je einem äußeren Tragering

  28 sowie einem gemeinsamen dazwischenliegenden

  Tragering 3o getragen. Die Schaufelfüße 32, die

  voneinander getrennte Elemente oder auch Teile

  eines zusammenhängenden Ringes aus Schweiß-

  material sein können, sind mit zwei Vorsprüngen 3.1

  versehen, die voneinander durch eine Ausnehmung

  36 getrennt sind. Bei dieser Ausführungsform sind

  die Vorsprünge durch entsprechende Abschrägungen

  ihrer äußeren Seitenflächen 38 halbschwalben-

  schwanzförmig ausgebildet. Die Trageringe 28, 30

  besitzen einen mittleren Vorsl>rting 4o, der in die

  Ausnehmung 36 hineinpaßt, und sie sind außerdem

  mit vorspringenden Seitenkanten 42 ausgestattet,

  die in an sich bekannter Weise um die Seitenflächen

  38 herumgewalzt sind. Gemäß der Erfindung ist die

  Querschnittfläche des Schaufelfußes in vom Stand-

  punkt der Beanspruchung vorteilhafter Weise ver-

  ringert, wie sich aus dem Vorhergesagten ergibt.

  Wenn die sichere Befestigung des Schaufelfußes

  im Tragering durch Walzung der leervorspringen-

  den Seitenkanten des Trageringes erfolgt, können

  die festschließenden Flächen eine andere Form als

  die dem Schwalbenschwanzprofil entsprechende be-

  sitzen. Weiterhin ist es in gewissen Fällen vorteil-

  haft, diese Befestigung statt dessen dadurch vorzu-

  nehmen, daß zumindest der eine Vorsprung des

  Schaufelfußes mit einem Gewinde versehen wird.

  Eine derartige Ausführungsform ist in Fig.5 ge-

  zeigt, in der der radial äußere, mit 44 bezeichnete

  Vorsprung ein Gewinde 46 besitzt, das in ein ent-

  sprechendes Gewinde 46 der vorspringenden Kante

  42 des Trageringes 28 eingeschraubt ist. Der andere

  Vorsprung 48 ist in Fig. 5 voll schwalbenschwanz-

  förmig, d. h. seine beiden Seitenflächen 38 sind

  schräg. Beim Einwalzen der Trageringkante 42 muß

  also in diesem Fall der Vorsprung 48 zu Anfang

  nach außen gebogen sein, um beim Aufmontieren

  der Schaufel über die Kante des mittleren Vor-

  sprunges 4o geführt werden zu können. Eine der-

  artige volle Schwalbenschwanzform des Vorsprun-

  ges des Schaufelfußes kann auch bei anderen Aus-

  führungsformen der Erfindung angewandt werden,

  z. B. bei einem oder beiden Vorsprüngen 34 in Fig. 4.

  Eine Gewindeverbindung zwischen dem Schaufel-

  fuß 32 und dem Tragering 28 kann, wie aus

  Fig.6 hervorgeht, auch zur Anwendung kommen,

  wenn die radiale Länge der Schaufel um so viel ge-

  ringer ist als die des Trageringes 28, daß ein Wal-

  zen nicht mit Vorteil vorgenommen werden kann.

  Der Tragering 28 ragt somit vom radial inneren

  Vorsprung 5o des Schaufelfußes 32 mit einem Teil

  52 nach innen, der zu groß für einen Walzvorgang

  ist. Der Vorsprung 50 ist daher mit einem Gewinde

  54 ausgebildet. Der andere Vorsprung 34 und die

  Trageringkante 42 können die gleiche Form haben

  wie z. B. in Fig. 4.

  Die Erfindung kann im Rahmen der Ansprüche i

  abgeändert werden. Die Erfindung umfaßt jede

  denkbare Kombination der speziellen Befestigungs-

  art des Vorsprungs des Schaufelfußes gemäß dem

  Obigen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Schaufelring für Radialturbinen, in dessen Trageringen die Schaufelwurzeln, die gegebe- nenfalls zusammengeschweißt sind, mittels vom Schaufelfuß hervorragenden Vorsprünge be- festigt sind, die von der radial äußeren und radial inneren Kante des Ringes umschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufel- fuß (32) zwei solche am Tragering (28, 30) be- festigte Vorsprünge (34) hat, zwischen denen eine Aussparung zur Herabsetzung des Ge- wichtes des Schaufelfußes sich befindet, in die ein Vorsprung (4o) des Trageringes eingreift (Fig.4). 2. Schaufelringe für Radialturbinen nach An- spruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zumin- dest der eine (44, 5o) der beiden Vorsprünge des Schaufelfußes (32) ein Gewinde (46, 54) hat, das dem Gewinde in der vorspringenden Kante (42, 52) des Trageringes entspricht (Fig. 5 und 6). 3. Schaufelring für Radialturbinen gemäß Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der eine Vorsprung (48) eines Schau- felfußes (32) volle Schwalberrschwanzform hat (Fig. 5).