DE938691C

DE938691C - Aufbau und Befestigung von Einsaetzen fuer die Kuehlmittelfuehrung innengekuehlter Hohlschaufeln fuer Stroemungsmaschinen

Info

Publication number: DE938691C
Application number: DEO1674A
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: 1956-02-02
Also published as: GB737166A; DE938280C; BE504383A; CH325966A; GB737167A; US2801072A; FR1262551A

Description

Bekanntlich ordnet man. in Hohlschaufeln zwecks besserer Ausnutzung des Kühlmittels, vorzugsweise Luft, Einsätze an, die das Kühlmittel längs der Innenwand des Schaufelblattes führen, und die außerdem noch als Schwingungsdämpfer dienen können.

Für den Aufbau und die Befestigung derartiger Einsätze muß, wie bei der Schaufel selbst, gegensätzlichen Anforderungen Rechnung getragen werden.

Neben der hohen Festigkeit, die für solche Einsätze verlangt wird, müssen diese sowohl leicht als auch, steif sein, um einerseits die eigene und die Zentrifugalbelastung ihres Trägers und andererseits die Deformationen, die von anderen, z. B. thermischen und aerodynamischen; Belastungen herrühren, in zulässigen Grenzen zu halten. Aus diesem Grunde ist es üblich, die Einsätze durch eine Öffnung des Schaufelfußes hindurchzuführen und am bzw. im Schaufelfuß zu befestigen.

Erfindungsgemäß wird ein. solcher Einsatz aus zwei oder mehreren, vorzugsweise unsymmetrischen Teilen aufgebaut, die durch Pressen dünner Bleche erzeugt und an. ihrem Rand beispielsweise durch Schweißung miteinander verbunden werden. Anstatt aus einem Stück, können diese Teile auch durch Zusammenfügen von zwei oder mehreren Blechstücken hergestellt werden. Die unteren Enden der beiden Schalen bilden jeweils das Halbprofil eines Fußes, der zur Befestigung dient. Das Gesamtprofil dieses Fußes hat rechteckigen, kreisförmigen oder ähnlichen Querschnitt.

Eine andere Aufbaumöglichkeit ergibt sich beispielsweise durch Verwendung einer Art nahtloser

Hülse, die an ihrem einen Ende verschlossen sein kann und deren Querschnitt dem Innenprofil der Schaufel angepaßt wird.

In beiden Fällen kann die Verbindung des Ein,-satzes mit der Schaufel auf verschiedene Art und Weise vorgenommen werden, entweder direkt am Schaufelfuß mittels eines am unteren Ende des Einsatzes vorgesehenen Fußes, oder durch Verschweißen des Blattes des Einsatzes mit dem Blatt ίο der Schaufel, oder indirekt dadurch, daß sich der Einsatz mit seinem oberen Ende gegen ein am Schaufelblatt befestigtes, kragenförmiges Element abstützt, wobei dieses kragenartige Stück eine oder mehrere Öffnungen für den Austritt des Kühlmittels aufweist. Die Befestigung mittels Fußes hat den Vorteil, daß das Schaufelblatt von der durch den Einsatz hervorgerufenen Zentrifugalbelastung entlastet wird. Die Befestigung am Schaufelblatt ist dagegen einfacher im Hinblick auf die-für die Herstellung anzuwendenden Verfahren,

Es wurde schon vorgeschlagen, bei Hohlschaufeln, die aus einem tragenden Kern mit übergeschobener, die Schaufelform bildender Blechhülse bestehen, die Blechhülse· mittels in Fußaussparungen, eingreifender Blechlappen und Verschweißung zu befestigen. Es wurde auch schon vorgeschlagen, einen im Innern der Hohlschaufel angeordneten Verdrängungskern zweiteilig auszubilden. Dieser Kern ist jedoch nicht am Schaufelfuß, sondern unmittelbar am Läufer befestigt.

Es ist außerdem schon vorgeschlagen worden, einen Einsäte für die Kühlmittelführung in Hohlschaufeln für Gasturbinen im Schaufelfuß zu befestigen. Der Einsatz stützt sich zusätzlich zu seiner Befestigung im Fuß auch noch innen, am Schaufelmantel ab. Der Einsatz ist jedoch im Gegensatz zum Gegenstand der Erfindung einteilig ausgebildet.

Einzelheiten eines Kühleinsatzes und seiner Befestigung nach der Erfindung sind der nachstehenden Beschreibung zu entnehmen, die lediglich beispielsweise ohne Einschränkung und in bezug auf die Zeichnungen zu verstehen ist.

In diesen Zeichnungen zeigt

Abb. ι den unteren Teil eines erfindungsgemäßen Kühleinsatzes und seine Befestigung in einer an sich bekannten Hohlschaufel, teilweise geschnitten, Abb. 2 einenSchnittnachderLinieyi-yider Abb. 1, Abb. 3 eine Schnittdarstellung einer Abwandlung der Abb. 1, wobei der Schnitt nach der LinieB-B geführt ist; die Abbildung zeigt außerdem die Befestigung eines Fußes, der den Querschnitt eines flachen Rechteckes hat (in bezug· auf die Höhe des Fußes), und der mittels eines Keiles und einer Schweißnaht befestigt ist;

Abb. 4 zeigt die Abwicklung übereinandergelegter Blechzuschnitte, die das Blatt und den Fuß des Einsatzes bilden gemäß einer der möglichen Ausführungsformen;

Abb. 5 ist eine der Abb¹. 1 ähnliche Ausführung und zeigt den unteren Teil und den Fuß eines Einsatzes, der aus Blechen gemäß Abb. 4 zusammengesetzt ist; in den

Abb. 6 bis 10 sind Schnitte nach der Linie D-D der Abb. 5 wiedergegeben, die sich auf verschiedene Befestigungsarten des Fußes des Einsatzes im Fuß der Schaufel beziehen.

In Abb. ι hat der Fuß 1 des Einsatzes die Form eines Zapfens von beispielsweise quadratischem oder kreisförmigem Querschnitt. Der Zapfen ist mit dem Blatt 2 des genannten. Einsatzes aus einem Stück hergestellt. Falls das Blatt 2 durch Zusammenfügen zweier Schalen gebildet. wird, wird der Fuß ebenfalls durch das Zusammenfügen zweier vorzugsweise symmetrischer Profile gebildet, welche den vollen Querschnitt des Fußes ergeben. Das Blatt 2 hat z. B. einen Querschnitt, wie er in der Abb. 2 wiedergegeben ist. Man erkennt hierin deutlich die Stellen 6 und 7, an denen die beiden Schalen zusammengefügt sind, wobei die Stelle 7 durch Falten zusätzlich verstärkt ist. Um den mit Rücksicht auf Zentrifugalbelastung erforderlichen Querschnitt zu erhalten, nimmt die Wandstärke der Schalen in Richtung auf den Fuß 1 zu, und zwar in dem Verhältnis, in dem die Breite abnimmt, wie es aus Abb. 1 zu ersehen ist. Der Fuß ι wird in die entsprechende Öffnung 3 des Schaufelfußes 4 eingesetzt, und sein unteres Ende mündet in die Ausnehmung 5 auf der Unterseite des Schaufelfußes 4, in der der Fuß 1 vorzugsweise durch Schweißen befestigt wird. Die auftretende Zentrifugalbelastung wird hierbei also über den Schaufelfuß in den Schaufelträger eingeleitet, ohne das Schaufelblatt zu belasten.

Anstatt den Fuß 1 des Einsatzes als Zapfen auszubilden, kann er auch den Querschnitt eines Rechteckes geringer Breite erhalten. Diese Gestaltung erleichtert gegebenenfalls die Herstellung. Die Öffnung für das Einfügen des Fußes des Kühleinsatzes kann im Falle der Schaufelherstellung durch Pressen statt als Bohrung als Spalt ausgebildet werden. In diesen Spalt können ein oder mehrere Öffnungen für den. Durchtritt des aus dem Schaufelträger austretenden Kühlmittels eingearbeitet werden. "

Der flache Fuß des Einsatzes bietet außerdem den Vorteil einer haltbaren Befestigung dadurch, daß der Querschnitt des Fußes sich in Richtung zum Blatt hin verjüngt und der Spalt eine entsprechende Form aufweist. Der Fuß 8 gemäß Abb. 3 .110 wird zunächst mittels eines oder mehrerer Keile 9 und anschließend durch Schweißen befestigt. In diesem Falle dient die Schweißnaht 10 vorzugsweise dazu, die Anfangsspannung aufrechtzuerhalten, die von dem oder den Keilen 9 herrührt, und ist also weniger belastet als im Falle einer .Befestigung gemäß Abb. 1.

Die Aufrechterhaltung des obenerwähnten erforderlichen tragenden. Querschnittes kann nicht allein durch die beschriebene Formgebung erzielt werden, sondern auch dadurch, daß seine Stärke auf geeignete Art und Weise verdoppelt wird durch Aufeinanderlegen oder entsprechendes Falten der Blechstücke, welche die beiden Schalen bilden. Die Form und das Übereinanderlegen derartiger Blechstücke 11 ist aus Abb. 4 ersichtlich. Durch Falten

um die Linie C-C wird der auf Grund der Beanspruchungen notwendige Querschnitt nicht nur erhalten, sondern kann sogar noch verstärkt werden, obwohl seine Breite abnimmt. In eingebautem Zustand hat die Unterseite eines derartigen Einsatzes die in Abb. 5 wiedergegebene Gestalt.

Die Befestigung eines derartigen, durch Falten erzeugten Fußes kann entweder gemäß Abb. 3 oder gemäß Abb. 6 vorgenommen werden. In Abb. 6 ist der Keil 9 der Abb. 3 durch zwei beiderseits des Fußes angeordnete Keile ersetzt. Durch Einfügen eines Stiftes 12 in eine derartige, durch ein oder mehrere Keile gebildete Befestigung mit anschließendem Verschweißen entsprechend den Abb. 7 und 8 wird die Zuverlässigkeit der Befestigung noch erhöht.

Anstatt mit Querschnittsverjüngung, wie sie den vorgenannten Beispielen zu entnehmen ist, kann der Spalt auch mit konstant bleibendem rechteckigem Querschnitt ausgebildet sein, was mit Rücksicht auf die Herstellung gewisse Vorteile haben kann. In diesem Fall kann die erforderliche Schräge von mindestens einer der Wände des Spaltes durch einen Hilfskeil 13 erreicht werden, der von der Unterseite her eingeführt und mittels eines Anschlages in seiner Stellung gehalten wird, wie es in den Abb. 9 und 10 dargestellt ist. In Abb. 10 besteht der eigentliche Befestigungskeil 9 wie in den Abb. 6 und 8 aus zwei Teilen, die beiderseits des Fußes eingeklemmt werden. Es können auch andere Anordnungen für die Keile vorgesehen werden.

Es entsteht eine Abwandlung der oben beschriebenen Ausführungsform, wenn man die zwei, die beiden Schalenteile bildenden Blechen nach der Linie C-C in Abb. 4 trennt, um vier einzelne Teile zu erhalten. Der Einbau ist hierbei in groben Zügen ähnlich dem, wie er bei dem Einsatz durchgeführt wird, der durch Falten zweier Stücke um die Linie C-C erzeugt wird.

Selbstverständlich können Abwandlungen der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden, insbesondere durch Verwendung äquivalenter technischer Mittel, ohne dadurch vom Wesen der Erfindung abzuweichen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Einsatz für die Kühlmittelführung in Hohlschaufeln für Strömungsmaschinen, der durch eine öffnung des Schaufelfußes hindurchgeführt und am bzw. im Schaufelfuß befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz aus zwei oder mehreren, vorzugsweise unsymmetrischen, miteinander verbundenen Schalen besteht, deren unteres Ende jeweils das Halbprofil eines Fußes bildet, der zur Befestigung dient, und dessen ganzes Profil rechteckigen, kreisförmigen oder ähnlichen Querschnitt aufweist.
2. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der Schalen etwa im gleichen Verhältnis zunimmt, wie ihre Breite, besonders im Bereich des Fußes, abnimmt.
3. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz aus zwei kreuzförmig übereinandergelegten Blechstücken besteht, die fest miteinander verbunden sind,
4. Einsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Blechstücke die beiden Schalen und den Fuß bilden, wobei der auf Grund der Zentrifugalbelastung erforderliche Querschnitt dadurch erhalten wird, daß die Bleche sich vorzugsweise im Bereich der Abschnitte, die den Fuß bilden, überlagern.
5. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz aus vier kreuzförmig übereinandergelegten und miteinander verbundenen Blechstücken besteht, welche die Schalen und den Fuß bilden, wobei der auf Grund der Zentrifugalbelastung notwendige Querschnitt dadurch erhalten wird, daß die Bleche im Bereich der Abschnitte, welche den Fuß bilden, übereinanderliegen.
6. Einsatz nach den Ansprüchen 3 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß der Fuß des Einsatzes für die Aufnahme eines in seiner Längsrichtung verlaufenden Bolzens oder Stiftes entsprechend gestaltet ist, um eine Art Lamlfuß zu bilden.
7. Einsatz nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der volle Schaufelfuß in seinem Boden eine Öffnung für die Aufnähme des unteren Endes des Einsatzes besitzt, wobei dieses Ende des Einsatzes bis auf die Unterseite des Schaufelfußes hindurchgeführt wird und gegebenenfalls mit einem oder mehreren Keilen befestigt wird.
8. Einsatz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des Einsatzes vorzugsweise mittels Schweißen mit dem oder den Keilen und/oder gegebenenfalls mit dem Schaufelfuß verbunden ist.
9. Einsatz nach Anspruch 7,. dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung im Schaufelfuß, die zur Befestigung des Einsatzes dient, in der Fußmitte angeordnet ist und mit einer oder mehreren anderen Öffnungen des Schaufelfußes verbunden werden kann, welche für den Durchtritt der aus dem Schaufelträger austretenden Kühlluft dienen, wobei erstgenannte Öffnung ein dem Fuß querschnitt des Einsatzes entsprechendes Profil besitzt und sich gegebenenfalls zum Schaufelblatt hin verjüngt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

I 509637 1.56