DE888336C

DE888336C - Shroud fastening for gas and steam turbine blades

Info

Publication number: DE888336C
Application number: DEM11271A
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl-Ing Achatz; Fritz Opatz
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1951-10-12
Filing date: 1951-10-12
Publication date: 1953-08-31

Description

Deckbandbefestigung für Gas- und Dampfturbinenbeschaufelungen Bei Laufrädern für Gas- oder Dampfturbinen Lverden@ zur Versteifung der Schaufeln sogenannte Deckbänder vorgesehen, die meist durch Warmnieten auf den Schaufelköpfen befestigt werde t. Es wird also eine starre, unlösbare Verbindung zwischen Schaufel und Deckband hergestellt. Diese Verbindungsart hat aber folgende Nachteile: Durch Wärmeeinwirkung auf den am Schaufelkörper artgearbeiteten Nietzapfen tritt eine Gefügeänderung des Schaufelmaterials in der Zone des Nietzapfens ein, was zum Ausbrechen desselben und damit zur Beschädigung der gesamten Beschaufelung führen kann:. Außerdem verhindert die starre Verbindung zwischen Schaufelzapfen und Deckband jede Bewegung zwischen beiden. Sie ermöglicht also keine Dämpfung der Schaufelschwingung, sondern. bewirkt nur eine Verlagerung der Eigenschwingungszahl des Systems. Durch die Anwendung eines Deckbandes soll aber eine Dämpfung der Schaufelschwingung erreicht werden. Dämpfung bedeutet Vernichtung der Schwingungsenergie, was im vorliegenden Fall nur durch Reibung (Reibungsdämpfun.g) erreicht werden kann.Shroud fastening for gas and steam turbine blades Impellers for gas or steam turbines Lverden @ for stiffening the blades so-called Shrouds are provided, which are usually attached to the blade heads by hot rivets will t. So there will be a rigid, permanent connection between the blade and the shroud manufactured. However, this type of connection has the following disadvantages: By exposure to heat A structural change occurs on the rivet pin articulated on the blade body Blade material in the zone of the rivet pin, causing it to break out and thus can damage the entire blading: Also prevented the rigid connection between the bucket pin and shroud any movement between both. So it does not allow damping of the blade vibration, but. causes only a shift in the natural frequency of the system. By using a However, shroud damping of the blade oscillation should be achieved. damping means annihilation of the vibrational energy, which in the present case only through Friction (Reibungsdämpfun.g) can be achieved.

Zweck der Erfindung ist es nun, jede Warmbehandlung der Schaufel bei ihrer Verbindung mit dem Deckband zu vermeiden und eine Reibungsdämpf:ung dadurch zu gewährleisten, daß bei geeigneter Ausbildung von Deckband und- Schaufelzapfen eine formschlüssige und' nicht starre Verbindung zwischen beiden erreicht wird. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Schaufeln mit schwalbenschwanzförmi.gen Zapfen in das Deckband eingreifen. Zweckmäßig wird das Deckband rinnenför.mig ausgebildet und durch Kaltwalzen an die schwalbenschwanzförmigen Zapfen der Schaufelre angep,reßt. Das Deckband kann aber auch mit den Schaufelzapfenenden entsprechenden ausgestanzten Öffnungen: versehen und durch Kaltwalzen mit dem Zapfen verbunden werden. Weitere Möglichkeiten 'der Ausbildung des Deckbandes und seiner Verbindung mit dem Schaufelzapfen gehen aus nachfolgender Beschreibung hervor.The purpose of the invention is now to apply any heat treatment to the blade to avoid their connection with the shroud and thereby dampening friction to ensure that with a suitable design of the shroud and shovel pin a positive and 'non-rigid connection between the two is achieved. This is achieved according to the invention in that the blades are dovetailed Cones engage in the shroud. The shroud is useful rinnenför.mig formed and by cold rolling to the dovetail-shaped tenons the shovel ripped, tears. But the shroud can also be with the blade pin ends corresponding punched openings: provided and by cold rolling with the tenon get connected. Further possibilities' of the formation of the shroud and its The connection with the shovel pin can be found in the following description.

Die Art der Verbindung zwischen Schaufel und Deckband nach der Erfindung schließt jede Gefügeänderung des Schaufelmaterials an der Befestigungsstelle aus. Die Verbindung selbst ist elastisch und ermöglicht eine Reibungsdämpfung zwischen Schaufel und Deckband. Durch den Wegfall der Nietköpfe entstehen auch keine oder nur geringe Ventilationsverluste. Die Herstellung der Schaufelzapfen und des aus gezogenem Profil bestehenden Deckbandes ist einfach. Ihre Verbindung kanini mit einfachen Mitteln bewirkt werden.The type of connection between the blade and the shroud according to the invention excludes any change in the structure of the blade material at the fastening point. The connection itself is elastic and allows friction damping between Blade and shroud. Due to the omission of the rivet heads, there are no or only low ventilation losses. The manufacture of the shovel journals and of the drawn profile existing shroud is simple. Your connection with kanini simple means.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt, Fig. i eine Ansicht eines mit dem Befestigungszapfen versehenen Schaufelkopfes mit zugehöriger Draufsicht, Fig. 2 Querschnitte durch das auf den Schaufelkopf aufgelegte Deckband vor und nach dem Kaltwalzen, Fig. 3 eine Draufsicht auf die nach Fig. 2 hergestellte Verbindung zwischen Schaufel und Deckband, Fig.4 einen. Querschnitt durch ein auf den Schaufelkopf aufgelegtes Deckband, das. mit ausgestanzten Öffnungen versehen ist, links vor und rechts nach dem Kaltwalzen, Fig.5 einen Querschnitt durch -ein an, dem Schaufelzapfen befestigtes geteiltes Deckband, Fig.6 einen Querschnitt durch ein einteiliges Deckband mit Schaufel und Schnitt durch den oberen. Teil des Schaufelträgers und Fig.7 eine Draufsicht auf das Deckband nach Fig. 6.Several exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. It shows, FIG. 1, a view of a blade head provided with the fastening pin with the associated top view, FIG. 2, cross sections through that placed on the blade head Shroud before and after cold rolling, FIG. 3 shows a plan view of that according to FIG. 2 Established connection between the blade and shroud, Figure 4 a. cross-section by a shroud placed on the blade head, the one with punched out openings is provided, left before and right after cold rolling, Figure 5 is a cross section through a split shroud attached to the blade journal, FIG. 6 shows a cross section by a one-piece shroud with a shovel and a cut through the upper one. part of Blade carrier and FIG. 7 a plan view of the shroud according to FIG. 6.

Nach Fig. i ist die Schaufel i am Kopf mit einem schwalbemschwanzförmigen Zapfen :2 zur Befestigung des Deckbandes versehen. Das. Verhältnis der Breite zur Höhe des Zapfens, ist in erster Linie festigkeitsmäßig bedingt und beträgt etwa 2 : i. Bei den Übergängen des Schaufelkopfes in den Zapfenfuß ist der Schaufelkopf zweckmäßig mit Auskehlungen 3 versehen, damit eine gute Anlage das. Deckbandesi 4 an dem Zapfenfuß erreicht wird. Das aus einem gezogenen Profil hergestellte Deckband 4 ist nach Fig. 2 rinnenarti,g ausgebildet und wird nach dem Auflegen auf die Schaufel i durch Kaltwalzen. an dem Schaufelzapfen! 2 befestigt. Damit hierbei auch am oberen Teil des Schaufelzapfens eine gute Anlage zustande kommt, sind' an den Rinnenecken vorteilhaft ebenfalls Auskehlungen 5 vorgesehen.. Das Walzen bzw. Anstauchen wird mit Sonderwerkzeugenvorgenommen, wobei zur Erzielung eines guten Eingriffes der Walzen das Deckband bei 6 eine Abschrägung unter dem Winkel a zur Walzenachse erhalten kann. Durch das. Anwalzen des Deckbandes an die Schaufeln werden diese in Umfangsrichtung festgehalten. Hierbei tritt an den nach oben gehenden Kanten 7 des Schaufelzapfens eine zusätzliche Verformung des Deckbandes 4 durch Anstauchen ein. In axialer Richtung ist das Deckband an dem Schaufelköpfen durch die @seitlichen Begrenzungen des Schaufelzapfens gehaltem. Um die Verbindung. :des Deckbandes 4 mit den Schaufelzapfen 2, in Umfangsrichtung noch zu verbessern:, werden vorteilhaft die schrägen Seiten der Schaufelzapfen mit Hohlkehlen 8 versehen, in die sich das Material des Deckbandes beim Kaltwalzen eindrücken kann.According to Fig. I, the blade i is at the head with a dovetail-shaped Spigot: 2 provided for fastening the cover tape. That. Ratio of width to Height of the pin is primarily due to strength and is approximately 2: i. The blade head is at the transition from the blade head to the journal root appropriately provided with grooves 3 so that a good system 4 is reached at the pivot foot. The cover tape made from a drawn profile 4 is designed according to FIG. 2 rinnenarti, g and is after being placed on the shovel i by cold rolling. on the shovel journal! 2 attached. So here also at the top Part of the shovel pin a good investment is made are 'on the gutter corners Advantageously also grooves 5 are provided .. The rolling or upsetting is made with special tools, with the Roll the shroud at 6 a bevel at the angle α to the roll axis can. As the shroud is rolled onto the blades, they become in the circumferential direction held. This occurs at the upwardly extending edges 7 of the shovel pin an additional deformation of the shroud 4 by upsetting. In the axial direction is the shroud on the blade heads through the lateral boundaries of the blade journal held. To the connection. : of the shroud 4 with the blade pin 2, in the circumferential direction Still to be improved: using the sloping sides of the shovel pins will be advantageous Provided fillets 8 into which the material of the shroud is pressed during cold rolling can.

Die Unterteilung des Deckbandes in einzelne Bogenstücke wird nach dem Aufwalzen vor-.genommen. Es. ist aber auch, wie in Fig. 6 dargestellt, als geschlossener Ring zu verwenden, wenn .die Schaufeln i in dem Schaufelträger 9 durch eine seitliche Ringnut eingebracht werden. Hierbei erhält das Deckband über der Eimbringungsstelle eine Aussparung i i, die nach erfolgter Beschaufelung mittels eines eingenieteten. oder ein,gelöteeten Paßstückes wieder verschlossen wird. Die durch die Aufteilung des Deckbandes in Bogenstücke zu berücksichtigende Wärmedehnung kann hier durch Schlitze 12 im Deckband unwirksam gemacht werden, die zwischen den; Schaufeln beidseitig abwechselnd, z. B. senkrecht zur Längsrichtung des Deckbandes, liegen und etwa bis kurz über die Mitte desselben reichen. Bei besonders breiten Schaufeln. mit geringer Dicke können die Schlitze auch parallel zur Ein- und Ausströmrichtung dieser Schaufeln angeordnet sein.The subdivision of the cover band into individual sheet pieces is according to before rolling. It. but is also, as shown in FIG. 6, as a closed one Ring to be used if .the blades i in the blade carrier 9 through a lateral Annular groove are introduced. Here, the cover tape is placed over the application site a recess i i, which is riveted in after the blading has taken place. or a soldered fitting piece is closed again. The by the division The thermal expansion of the shroud in sheet pieces to be taken into account can be achieved here Slots 12 in the shroud are made ineffective between the; Shovels on both sides alternately, e.g. B. perpendicular to the longitudinal direction of the shroud, and about up to briefly reach across the middle of it. With particularly wide shovels. with less The slits can also have a thickness parallel to the inflow and outflow direction of these blades be arranged.

Zur Erleichterung der Formänderungs:arbeitkann nach Fig. 4 das Deckband 4 auch mit den Schaufelzapfen 2 entsprechenden Öffnungen 13 versehen sein, mit den es über die Schaufelzapfeni geschoben wird. Die Verbindung zwischen diesen und dem Deckband erfolgt ebenfalls wieder durch Kaltwalzen, wie in Fig.4 auf der rechten Seite dargestellt. Bei einer solchen Ausführung muß allerdings eine genaue Schaufelteilung vorausgesetzt werden.To facilitate the deformation: the shroud can work according to FIG 4 also be provided with the shovel pin 2 corresponding openings 13, with the it is pushed over the Schaufelzapfeni. The connection between these and the Shroud is also done again by cold rolling, as in Fig. 4 on the right Side shown. With such a design, however, a precise blade division must be achieved are assumed.

Das Deckband 4 kann nach Fig. 5 auch in seiner Längsrichtung geteilt verwendet werden. Seine beiden Hälften 14, i5, die zu beiden Seiten der Teilfuge mit dem Schaufelzapfen entsprechenden Ausnehmungen 16 versehen sind, werden dann an den Schaufelzapfen 2 unter Vorspannung angepreßt und an der Teilfuge zwischen den Schaufeln. miteinander hart verlötet oder vernietet. Die Teilung des Deckbandes ist hierbei so vorzunehmen, daß die Teilfuge in Höhe der größten Schaufeldicke zu liegen kommt. Weiter ist die Zapfenabmessung so zu wählen, daß ein seitliches Ein- und Unterschieben des mit dem seitlichen Ausnehmungen 16 versehenem Deckbandes 4 leicht möglich ist.According to FIG. 5, the shroud 4 can also be divided in its longitudinal direction be used. Its two halves 14, i5, which are on both sides of the parting line with the shovel pin corresponding recesses 16 are then pressed against the shovel pin 2 under prestress and at the parting line between the shovels. brazed or riveted together. The division of the shroud is to be done in such a way that the parting line closes at the height of the greatest blade thickness come to lie. In addition, the pin dimensions must be selected so that a side entry and pushing the shroud 4 provided with the lateral recesses 16 underneath is easily possible.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Shroud fastening for gas and steam turbine blades, characterized, that the blades (i) with dovetail-shaped Engage the pin (2) in the cover band (q.).

2. Coverbandbe fastening according to claim i, characterized in that the shroud. (q.) is channel-shaped and pressed against the dovetail-shaped pins (2) of the blades (i) by cold rolling will.

3. Coverbandbefestigun @ g according to claim i and 2, characterized in that the inclined sides of the shovel pin (2) have a groove (8).

Shroud attachment according to claim. i, characterized in that the shroud (4.) with the blade pin (2) provided corresponding punched openings (13) and cold rolling with the pin (2) is connected.

Shroud fastening: g according to claim. i, characterized that the shroud (4th) executed divided in Länigsrichtunsg and on both sides the parting line is provided with recesses (16) corresponding to the shovel pin (2) is, whereby the fastening of the two shroud halves (1q., 15) to the pin (2) while pressing against them by soldering, riveting or welding the between. the blades (i) lying butt joints.

6. Shroud fastening according to claim i, characterized in that the trough-shaped shroud. (q.) made in one piece and at a point with a lateral recess (i i) for introducing the blades (i) is provided, which is subsequently closed by a fitting piece.

7. Shroud attachment according to claim 6, characterized in that the cover collar (.4) between the blades (i) Alternating on both sides, with slits reaching about to just over the middle (12) is provided.