DE872695C - Hohlschaufel, insbesondere fuer Gas- oder Abgasturbinen - Google Patents

Description

• Hohlschaufel, insbesondere für Gas- oder Abgasturbinen Zur Erhöhung der zulässigen Gastemperatur vor dein Eintritt in die Turbine hat man die gekühlte Hohlschaufel angewendet, von der verschiedene Ausführungsarten bekanntgeworden sind. Am besten haben sich in bezug auf die Kühlwirkung bisher die mit in das Schaufelmaterial eingefrästen Kühlrippen versehenen Hohlschaufeln bewährt. Derartige Schaufeln besitzen jedoch ein verhältnismäßig großes Gewicht, was sich auch auf das Gewicht der Laufscheibe ungünstig auswirkt. In bezug auf das Gewicht sind aus Blech ausgeführte Hohlschaufeln wesentlich günstiger, sie bleiben jedoch hinsichtlich der erzielbaren Kühlwirkung hinter den gefrästen Schaufeln zurück. Man hat deshalb bereits vorgeschlagen, die Schaufel aus einem gekühlten Kern mit aufgeschweißtem Blechmantel anzufertigen. Diese Schaufelkonstruktionen besitzen jedoch entweder den Nachteil, daß sie nur eine beschränkte Kühlung zulassen oder infolge ihres Aufbaues für hohe Umfangsgeschwindigkeiteiz ungeeignet sind.
• Durch die vorliegende Erfindung «erden diese Nachteile vermieden, indem durch die vorgesehene Ausführung nicht nur eine sehr gute Kühlung der Schaufelbewirkt wird, sondern auch die. Anwendung der höchsten Umfangsgeschwindigkeiten praktisch ermöglicht wird.
• Ausführungsbeispiele zeigen die Abb. i -bis 5. -Ab'b. i zeigt die perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der aus Schaufelkern und Blechmantel .bestehenden Schaufel etwa in Richtung der einströmenden Gase, wobei der umhüllende Blechmantel aus Gründen der besseren-Anschaulichkeit nur strichpunktiert gezeichnet ist; Abb. a zeigt die perspektivische Ansicht des Schaufelrückens für dasselbe Ausführungsbeispiel ohne .den Blechmantel; die Abb. 3 und q. zeigen den zu den Abb. i und gehörenden Blechmantel in der gleiehen: Blickrichtung; Ab-b. 5 zeigt in anderem: Maßstab .die- Ansicht der Schaufel von oben, wobei der -zur Schaufel gehörende Blechmantel strichpunktiert gezeichnet ist.
• Wie aus den Abbildungen hervorgeht, besteht die Schaufel aus dem Schaufelkern d, dem die Aufgabe, zukommt, einerseits die von dem als eigentliches Schaufelprofil ausgeführten Blechmantel b herrührenden Fliehkräfte aufzunehmen und auf das Laufrad weiterzuleiten und. andererseits einen genügend großen Querschnitt für den Durchtritt des Kühlmittels, vorzugsweise Kühlluft, frei zu lassen. Zur Befestigung im Läufer ist der Schaufelkern a mit einem Fuß a1 versehen, der hier in an sich bekannter Weise als sogenannter Lavalfuß ausgebildet .ist. Die Befestigung des Blechmantels b am Schaufelkern a erfolgt erfindungsgemäß an den schraffiert gezeichneten Flächen cl-c5, in denen sich Schaufelkern a und- Blechmantel b berühren; vorzugsweise durch elektrische Punktschweißung bzw. Rollennahtschweißung.
• Durch die getroffene Anordnung ist es möglich, teils die Außenseite, teils die Innenseite des Blechmantels b mit dem Schaufelkern a zu verschweißen, wodurch die Befestigung des Blechmantels nicht nur längs des Kernschaftes, sondern auch im Schaufelfuß a1 selbst hergestellt werden kann. Auf diese Weise entsteht eine organische Verbindung zwischen Schaufelkern a und Blechmantel b, so daß eine derart konstruierte Schaufel auch für die höchsten Umfangsgeschwindigkeiten geeignet ist.
• Außerdem bleiben aber für eine wirksame Schaufelkühlung hinreichend große Querschnitte dl, d2 und d3 frei, wie es aus Abb. 5 ersichtlich ist. Die Herstellung der Kühlkanäle dl, d, und d3 kann in einfacher Weise, z. B. durch Scheibenfräser, erfolgen, die beim Ausführungsbeispiel parallel zur Schaftachse geführt werden. Für Schaufeln mit besonders hoher Belastung kann der Schaft des Schaufelkerns jedoch ohne Schwierigkeiten auch konisch ausgeführt werden. Zur Verbesserung der Kühlwirkung können noch in den verschiedenen Kühlkanälen eine oder mehrere Kühlrippen a, vorgesehen werden.
• Auch kann man aus dem gleichen Grunde oder zur Versteifung innen geriffeltes oder geripptes Blech verwenden, das ebenfalls konisch ausgeführt sein kann. Statt des sogenannten Lavalfußes kann auch der sogenannte Tannenzapfenfuß od. dgl. Verwendung finden. Dadurch, daß sich die Auflageflächen c4 und c"- bis, zu den durch die Kühlkanäle d., bzw. d1 gegebenen begrenzten Zylinderflächen fortsetzen, erhalten sie die für die Ausführung der Punktschweißung erforderliche Breite. Bezüglich der Fertigung bedeutet das, daß man mit den für die Herstellung der Kühlkanäle d , und d., erforderlichen Fräsern zweckmäßig von oben bis unten durchfräst. Auf die an der Ein- bzw. Austrittskante gelegenen Kühlkanäle, die von der Hohlseite des Schaufelprofils aus eingefräst werden, folgt also gemäß der Erfindung ein am Schaufelrücken gelegener Kühlkanal d3, dessen gegenüberliegende Berührungsfläche c3 ebenfalls eine genügende Breite besitzt.
• Bei sehr breiten Schaufeln wird man den Schaufelkern zwischen den Kühlkanälen dl und d, unter Umständen mehrfach unterteilen, indem man die Kühlkanäle derart anordnet, daß zwischen zwei Kühlkanälen eine zur Befestigung und Kühlung des Mantelbledhes b dienende Berührungsfläche vorhanden ist. Es ergibt sich dadurch stets eine ungerade Zahl von Kühlkanälen, weil auf die beiden an der Eintritts- bzw. Austrittskante gelegenen Kühlkanäle dl und d, aus den obenerwähnten Gründen stets ein am Schaufelrücken gelegener Kühlkanal folgen muß.
• . An den Stellen des Blechmantels, die nicht unmittelbar in radialer Richtung mit dem Schaufelkern verbunden sind, kann der Blechmantel umgebördelt oder mit einem Wulst versehen werden und z. B. durch Punktschweißen mit dem Schaufelfuß bzw. Turbinenläufer befestigt werden.
• Die relativ schlechte Kühlung der Schaufelaustrittskante kann dadurch verbessert werden, daß das den Schaufelrücken bildende Blech am rückwärtigen Ende mit kleinen Bohrungen versehen wird. Durch diese kann das Kühlmittel austreten und die Außenseite des Blechmantels kühlen, ohne daß durch diese Maßnahme die Stabilität der Schaufel herabgesetzt wird. Damit nicht nur der den letzten Kühlkanal durchströmende Kü hlmittelteil hierfür herangezogen wird, ist es zweckmäßig. den Schaufelkern mit entsprechenden Aussparungen zu versehen oder ihn abzuschrägen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Hohlschaufel, insbesondere für Gas- und Abgasturbinen, die aus einem tragenden Schaufelkern und einem Blechmantel besteht, nach Patent 86o438, dadurch gekennzeichnet. daß der das eigentliche Schaufelprofil bildende Blechmantel-an der dem Fußteil des tragenden Kernes zugewandten Seite Lappen besitzt, die derart ausgebildet sind, daß sie in Aussparungen des Fußes eingreifen und die Verbindungsschweißung von Blechmantel und Kern sowohl an der Innen- wie auch an der Außenseite des Blechmantels erfolgt. z. Hohlschaufel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, dali der Schaufelkern (a) eine ungerade Zahl von Kühlkanälen besitzt, die derart angeordnet sind, daß auf die bei der Eintritts- bzw. Austrittskante befindlichen Kühlkanäle ein auf dem Schaufelrücken angeordneter Kühlkanal folgt, und daß sich zwischen zwei Kühlkanälen eine zur Befestigung des Mantelbleches (b) dienende Berührungsfläche befindet, wobei die Kühlkanäle auf wenigstens einer Seite vom Mantelblech abgeschlossen werden. 3. Hohlschaufel nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der tragende Kern zum Zweck der Kühlung der Austrittskante nach hinten abgeschrägt bzw. mit Aussparungen versehen ist.