DE860438C - Hohlschaufel fuer Gas- oder Abgasturbinen - Google Patents

Description

• Hohlschaufel für Gas- oder Abgasturbinen Bei der Beaufschlagung von Gas- oder Abgasturbinen mit Gasen von hoher Temperatur ist es erforderlich, die Turbinenschaufeln zu kühlen. In dieser Hinsicht haben sich bisher die gekühlten Hohlschaufeln am besten bewährt, von denen besonders die Hohlschaufeln aus Blech und die mit Kühlrippen versehene gefräste Ausführung bevorzugt wurden. Bei den bekannten Schaufeln wurde jedoch vielfach nicht berücksichtigt, daß sie außer der Widerstandsfähigkeit gegen die hohen Temperatur- und Fliehkraftbeanspruchungen in neuzeitlichen Turbinen bei der Herstellung größerer Stückzahlen auch hinsichtlich der Fertigung und der Betriebseigenschaften den an sie zu stellenden Anforderungen entsprechen müssen, wie z. B. Zuführung des Kühlstromes von unten, einfache Herstellung der einzelnen Schaufeln, leichte Auswechselbarkeit, gute Kühlung der mechanisch beanspruchten Teile und Anwendbarkeit für höchste Drehzahlen.
• Eine Schaufel, die diesen Anforderungen in jeder Hinsicht gerecht wird; zeigt der Gegenstand der vorliegenden Erfindung, und zwar besteht diese Schaufel aus einem oder mehreren mit einem Schaufelfuß versehenen tragenden Kernen und einem damit verbundenen, das eigentliche Schaufelprofil bildenden (unter Umständen zusammengesetzten) Blechmantel, wobei die Kühlluft so geführt werden muß, daß hauptsächlich die Ein- bzw. Austrittskante gekühlt wird, da dort bekanntlich die höchsten Temperaturen auftreten. Abb. i stellt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dar. Abb. a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel im Schnitt von oben gesehen, bei dem der tragende Kern selbst aus zwei Teilen besteht. Abb. 3 veranschaulicht einen besonders für die bei Reaktionsturbinen vorkommenden Schaufelformen geeigneten mehrteiligen tragenden Kern in perspektivischer Ansicht. Abb.4 stellt einen von oben gesehenen Schnitt einer Ausführungsart dar, bei der der tragende Kern selbst aus einem entsprechend gebogenen und bearbeiteten Blech besteht.
• Das in Abb. r dargestellte Ausführungsbeispiel der Hohlschaufel besteht aus dem tragenden Kern a, der einen in den Turbinenläufer passenden Fuß f besitzt und aus dem das eigentliche Schaufelprofil bildenden Blechmantel b, der aus Gründen der besserenAnschaulichkeit nur strichpunktiert gezeichnet ist. An den Berührungsflächen des Kernes a und des Blechmantels b werden diese beiden Teile vorzugsweise durch Schweißung miteinander fest verbunden. Der Blechmantel b kann am unteren Ende umgebördelt und dort z. B. mittels Punktschweißung mit dem Fuß f verschweißt werden. Der Fuß f ist mit zwei Bohrungen dl und d2 versehen, durch die das Kühlmittel in das Schaufelinnere eintreten kann. Bei dieser Ausführung wird das Kühlmittel so geführt, daß tatsächlich die dem heißen Gasstrom besonders ausgesetzten Stellen der Schaufeln in erster Linie gekühlt werden, die im Betrieb die höchsten Temperaturen annehmen.
• Bei niedrigen Temperaturen kann auf die Kühlkanäle dl und d2 verzichtet werden. Trotzdem ist es auch in solchen Fällen vorteilhaft, eine Schaufel gemäß der Erfindung anzuwenden, da sie ein sehr kleines Gewicht hat und einfach in der Herstellung ist.
• Wie aus Abb. 2 ersichtlich ist, kann der tragende Schaufelkern bei etwas größeren Ausführungen auch aus zwei Teilen a1 und a2 nebst damit fest verbundenen Füßen f1 und f2 bestehen. Die beiden Teile des tragenden Kernes werden dabei zweckmäßig bereits vor der Feinbearbeitung zusammengeschweißt. Der Kühlkanal d3 kann in diesem Fall vorher gefräst werden, wobei natürlich auch andere Querschnittsformen für den Kühlkanal vorgesehen werden kÖnnen; Die Kühlkanäle dl und d2 sind hier etwas zur Schaftachse der Schaufel geneigt, wodurch die Steifigkeit des Schaufelfußes erhöht werden kann. Der umgebördelte Blechmantel b kann hier ebenfalls zur Befestigung der Schaufel am Schaufelkern bzw. Schaufelfuß herangezogen werden.
• Den mehrteiligen tragenden Kern einer Schaufel, deren Form besonders für die Anwendung bei Reaktionsturbinen geeignet ist, zeigt Abb. 3. Die Herstellung der einzelnen Teile ist hier sehr einfach und ermöglicht z. B. die Befestigung des Mantelbleches b nicht nur an den tragenden Kernstücken a1 und a4, sondern auch an den nicht mehr im heißen Gasstrom liegenden Ansatzflächen g1 bis g4 am Oberteil der Schaufelfüße f1 bis f4. Der Blechmantel b kann auch noch über den Schaufelfuß f heruntergezogen werden. In diesem Fall wird er zwischen Läufer und Schaufelfuß eingeklemmt. Die Kühlkanäle werden hier durch je zwei benachbarte Schaufelteile gebildet; die Kanäle an denbeiden äußeren Schaufelteilen flund f4 werden durch je ein Abschlußstück h verschlossen. In Abb. 3 ist das eine Abschlußstück h aus Darstellungsgründen etwas nach rechts gerückt. Statt der in Abb. 3 dargestellten Ausführung in mehreren Teilen könnte eine derartige Schaufel auch aus einem Stück hergestellt werden, wobei der Kühlstrom durch entsprechende Gestaltung der Kühlkanäle in gewünschter Weise gelenkt werden kann. Es ist zweckmäßig, zwischen den einzelnen Rippen zur Erhöhung der Steifigkeit kleine Stege anzuordnen.
• In Abb.4 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem der mit einem Fuß versehene tragende Kern aus einem ebenen Blech durch mehrmaliges Biegen hergestellt wurde. Die Versteifungskerne a1 bis ab bilden dabei die unmittelbare Fortsetzung der Füße f1 bis f5. Um die Gefahr des seitlichen Auskriickens der Füße zu vermeiden, ist zwischen den Füßen f je ein Abstandsstück k, durch das jedoch das Kühlmittel hindurchtreten kann, vorgesehen. Der seitliche Abschluß erfolgt durch die Abschlußstücke hl und h2, die gleichzeitig dazu dienen können, die Kühlkanäle abzuschließen. In analoger Weise kann der Schaufelkern auch aus zwei oder mehreren Blechen hergestellt werden.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Hohlschaufel für Gas- oder Abgasturbinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufel aus einem mit Fuß versehenen ein- oder mehrteiligen tragenden Kern (a) und einem das eigentliche Schaufelprofil bildenden Blechmantel (b) besteht, der am tragenden Kern (a) befestigt ist, wobei hinreichend große Kühlkanäle vorgesehen sind.
2. 2. Hohlschaufel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle so angeordnet sind, daß vorzugsweise die Eintritts- bzw. Austrittskante gekühlt wird.
3. 3. Hohlschaufel nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechmantel (b) am Fuß (f) bzw. an den Abschlußstücken (h) befestigt ist.
4. 4. Hohlschaufel nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der tragende Kern nebst den damit zusammenhängenden Füßen aus Blech gebogen wird, wobei durch Abstandstücke (k) ein Ausknicken bzw.-seitliches Verbiegen der Füße verhindert wird.