DE938280C

DE938280C - Hohlschaufel fuer Stroemungsmaschinen

Info

Publication number: DE938280C
Application number: DEO1673A
Authority: DE
Inventors: Hans Rosskopf
Original assignee: HERMANN OESTRICH DR
Current assignee: HERMANN OESTRICH DR
Priority date: 1949-11-22
Filing date: 1951-06-24
Publication date: 1956-01-26
Also published as: CH325966A; FR1262551A; DE938691C; BE504383A; GB737166A; GB737167A; US2801072A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 26. JANUAR 1956

O 1673Ia/46f

Gegenstand der Erfindung ist eine neuartige Hohlschaufel für Strömungsmaschinen, insbesondere Gasturbinen, z. B. für Luftfahrzeugtriebwerke.

Hohlschaufeln als solche sind schon seit langem bekannt. Sie erlauben unter anderem eine Innenkühlung der Schaufeln und gewinnen im Gasturbinenbau in steigendem Maße an Bedeutung.

Es sind bereits Hohlschaufeln bekanntgeworden, die aus entsprechend geformten Blechstücken und anderen Einzelteilen bestehen, die durch Schweißen aneinandergefügt sind. Die Schweißnähte solcher innengekühlter Schaufeln können jedoch die Betriebssicherheit gefährden auf Grund der hohen Beanspruchungen, denen derartige Bauteile ausgesetzt sind.

Man hat daher Hohlschaufeln vorgeschlagen, die nahtlos aus Blech gezogen werden und keine Schweißung aufweisen. Diese Schaufeln werden im Schaufelträger mittels eines Stiftes befestigt, der durch den Schaufelfuß etwa in Richtung der Achse des S chaufel trägers hindurchgeführt ist und aus zwei Öffnungen, die in die Stirnseiten des Schaufelfußes eingearbeitet sind, herausragt. Bei innengekühlten Hohlschaufeln werden diese Öffnungen gleichzeitig mit einem Teil ihres Querschnittes für die Zufuhr des Kühlmittels herangezogen, was beträchtliche Verluste am Kühlmittel mit sich bringt. Eine zwischen den Schaufeln vorgesehene Abdekkung kann das Entweichen von Kühlmittel nicht in ausreichendem Maße verhindern.

Die gleichfalls bekannten Hohlschaufeln, die nach Art eines Topfes mit dickem Boden und verhältnismäßig dünner Wand ausgebildet sind und zur Gewichtsverminderung Bohrungen durch den Schaufelfuß aufweisen, sind in der bisher bekanntgewordenen Form für eine Innenkühlung der Schaufeln nicht geeignet.

Bei der Erfindung wird von der zuletzt genannten Schaufelform ausgegangen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer wirkungsvoll innengekühlten Hohlschaufel, bei der Schweißung vermieden ist oder nur in geringem Umfange angewendet wird.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine neuartige Ausbildung der Schaufel, wobei der Fuß für den Durchtritt eines zur Innenkühlung des Schaufelblattes dienenden Mittels, z. B. Luft, mit zwei in der Nähe der beiden Schaufelkanten angeordneten Bohrungen versehen ist, die schräg nach den Schaufelkanten gerichtet sind und vorzugsweise verschieden große Durchmesser aufweisen.

Verglichen mit der eingangs erwähnten nahtlos gezogenen Schaufel hat die erfindungsgemäße Schaufel den Vorteil, daß sie bei Innenkühlung vollkommen dicht in bezug auf den Schaufelträger ist. Im Hinblick auf die weiter bekanntgewordenen Ausführungen von Hohlschaufeln ist die Hohlschaufel gemäß der Erfindung günstiger gestaltet in bezug auf die Weiterleitung der auf das Schaufelblatt einwirkenden Kräfte in den Schaufelfuß und in den Schaufelträger. Im Hinblick auf die schon . erwähnten topfartigen Schaufeln wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung nicht nur überhaupt eine Innenkühlung, sondern darüber hinaus eine sehr wirkungsvolle Innenkühlung erreicht.

Weitere Merkmale sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, die lediglich beispielsweise und in bezug auf die Zeichnung zu verstehen ist. In der Zeichnung zeigt

Abb. r die bekannte topf artige Schaufel, teilweise geschnitten,

Abb. 2 einen Schnitt nach der Linie A-A der Abb. i, ■

Abb. 3 eine Schaufel gemäß der Erfindung, Abb. 4 einen Schnitt nach der Linie B-B der Abb. 3.

Die Schaufel gemäß Abb. 1 besteht aus dem vollen, vorzugsweise als Lavalfuß ausgebildeten Fuß 1 und dem sich daran anschließenden Schaufelblatt 2, das mit dem Fuß zusammen nahtlos gezogen wird.

Die Wandstärke des Schaufelblattes verjüngt sich zum Rand hin. Abb. 2 zeigt einen Schnitt durch das Schaufelprofil und seine Lage zum Schaufelfuß. Die in der Abbildung rechts liegende Stirnseite des Schaufelfußes wird durch die Austrittskante des Schaufelblattes verdeckt.

Bei der innengekühlten Schaufel -gemäß Abb. 3 sind im Schaufelfuß 1 Öffnungen für den Durchtritt des Kühlmittels, vorzugsweise Luft, vorgesehen. Diese öffnungen, von denen vorzugsweise zwei vorgesehen sind — und zwar eine für die Eintrittsund eine für die Austrittskante —■ sind als Bohrungen 3 und 4 ausgebildet und leicht geneigt in Richtung auf die jeweils zugehörige Kante angeordnet, damit die letzteren gut von Kühlluft bespült werden können. Die Bohrungen 3 und 4 besitzen verschiedene Durchmesser. Die größere Bohrung 3 ist der im allgemeinen wärmeren Eintrittskante und die kleinere Bohrung 4 der kühleren Aus trittskante zugeordnet. Durch diese Anordnung soll eine geeignete Aufteilung der Kühlluftmengen erzielt werden.

Da die Kühlluft jeder Schaufel vorzugsweise durch eine einzige Bohrung im Schaufelträger zugeführt wird, hat man auf der Unterseite des Schaufelfußes 1 eine Ausnehmung 5 vorgesehen, um eine Verbindung zwischen den beiden Bohrungen 3 und 4 herzustellen (vgl. Abb. 3 und 4). Von dieser Ausnehmung werden jedoch die äußeren Enden des Schaufelfußes nicht erfaßt, so daß also die Abdichtung in bezug auf den Schaufelträger gewährleistet bleibt.

Abb. 3 zeigt außerdem zwischen den Bohrungen 3 und 4 eine öffnung 6, die im Schnitt als sich nach dem Schaufelblatt hin verjüngender Spalt (Abb. 4) erscheint. Dieser Spalt könnte jedoch auch aus parallelen Seitenwänden gebildet werden. Der Spalt wird nur vorgesehen, wenn ein an sich bekannter, in der Zeichnung nicht dargestellter Kühleinsatz verwendet wird, um die Aufteilung der Kühlluft zu verbessern.' Dieser Kühleinsatz wird in den Spalt 6 mit einem an seiner Unterseite vorgesehenen Fuß befestigt. Die Befestigung dieses Fußes erfolgt durch Keile und Verschweißen. Die Schweißnaht wird hierbei in die Ausnehmung 5 gelegt und tritt nicht über das Fußprofil hinaus. Der Querschnitt dieser Ausnehmung wird derart bemessen, daß die Luftströmung nicht behindert wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Hohlschaufel für Strömungsmaschinen, insbesondere für Gasturbinen, z. B. für Luftfahrzeugtriebwerke, die als Topf mit dickem Boden und verhältnismäßig dünner Wand ausgebildet ist, die sich gegen den Rand hin verjüngt und das Schaufelblatt bildet, während der volle Boden als Schaufelfuß, vorzugsweise als »Lavalfuß«, ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Fuß für den Durchtritt eines zur Innenkühlung des Schaufelblattes dienenden Mittels, z. B. Luft, mit zwei in der Nähe der beiden Schaufelkanten angeordneten Bohrungen versehen ist, die schräg nach den Schaufelkanten gerichtet sind und vorzugsweise verschieden große Durchmesser aufweisen.

2. Hohlschaufel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die größere Bohrung im Bereich der im allgemeinen wärmeren Eintrittskante und die kleinere im Bereich der kühleren Austrittskante mündet, wobei diesen beiden Bohrungen eine oder mehrere im Schaufelträger vorgesehene öffnungen entsprechen und die Bohrungen gegebenenfalls über eine auf der Unterseite des Schaufelfußes vorgesehene Ausnehmung mit den öffnungen in Verbindung stehen.

Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 625 799, 604 732, rÖ5-

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen