DE941292C - Beschaufelung an axial durchstroemten Turbomaschinen - Google Patents

Beschaufelung an axial durchstroemten Turbomaschinen

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Publication number
DE941292C
DE941292C DEE6573A DEE0006573A DE941292C DE 941292 C DE941292 C DE 941292C DE E6573 A DEE6573 A DE E6573A DE E0006573 A DEE0006573 A DE E0006573A DE 941292 C DE941292 C DE 941292C
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DE
Germany
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blade
sheet metal
area
filler
blading
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Expired
Application number
DEE6573A
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Ing Dr Herwig Kress
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sulzer Escher Wyss GmbH
Original Assignee
Escher Wyss GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Escher Wyss GmbH filed Critical Escher Wyss GmbH
Application granted granted Critical
Publication of DE941292C publication Critical patent/DE941292C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  • Beschaufelung an axial durchströmten Turbomaschinen Die Erfindung betrifft eine Beschaufelung an axial durchströmten Turbomaschinen, wie Dampf-, Gas- und, Luft-Turbinen., Axialverdichtern, Lüftern, Luftschrauben u. dgl.
  • Um die teure mechanische Bearbeitung der kompliziert geformten Leit- und: Laufschaufeln solcher Turbomaschinen zu vermeiden, bat man schon vorgeschlagen, den Profilteil der Schaufeln, das so, genannte Schaufelblatt, als Hohlkörper aus Blech zu biegen. Man kann damit leicht die Fertigung des Schaufelblattes wesentlich vereinfachen. Es muB jedoch auch eine haltbare Verbindung zwischen der nach aerodynamischem. Gesichtspunkten geformten Schaufel und dem aus Festigkeitsgründen meist ziemlich starkem Schaufelträger hergestellt werden, um die zu übertragenden Kräfte aufzunehmen. Diese Kräfte können, insbesondere wenn es sich um die Laufschaufelung einer mit hoher Drehzahl laufenden Maschine handelt, infolge der Fliehkräfte der Schaufeln eine beträchtliche Höhe erreichen, und es sind schon vielerlei Vorschläge gemacht worden, um eine zuverlässige und doch einfache Verbindung herzustellen. So wurden beispielsweise Zwischenglieder vorgesehen, deren Herstellung ihrerseits wieder einen erheblichen Arbeitsaufwand erfordert, oder es wurden am Radkörper als Schaufelträger Zapfen ausgefräst, an denen die Blechprofile z. B. durch Punktschweißung befestigt wurden. Um solche Konstruktionen zu ermöglichen, wurden für das Schaufelblatt meist nicht die besten, dem heutigen Stand der Erkenntnisse in strömungstechnischer Hinsicht entsprechenden Profilformen. gewählt, so däß im Interesse einer einfachen Herstellung dauernd Betriebsverluste in Kauf genommen werden mußten, Bei einer Beschaufelung gemäß der vorliegenden Erfindung ergibt sich nun eine einfache, aber dennoch gut haltbare und steife Verbündung zwischen den, aus Blech gebogenen Hohlschaufeln und dem Schaufelträger dadurch., daß die die Saugseite und die Druckseite des Schaufelprofils einer Schaufel bildenden Blechteile in denn in einer Nut des Schaufelträgers eingesetzten Bereich unter Zwischenlage von mindestens einem Füllstück zusammengepreßt und durch Verbindungsglieder, welche die Schaufeln und den Schaufelträger durchdringen, festgehalten sind.
  • Bei niedriger Beanspruchung kann auf eine, besondere Verbindung zwischen den Füllstücken und dem Schaufelblech, verzichtet werden. Wird dagegen hohe Festigkeit gefordert, so ist es zweckmäßig, mindestens ein Füllstück mit mindestens einem der beiden die Saugseite: und die Druckseite des Schaufelprofils einer Schaufel bildenden Blechteile durch Schweißung zu verbinden. Unter Schweißung ist hierbei eine Schweißoperiation irgendwelcher Art, insbesondere auch mit Einschluß von Punktschweißung oder Lötschweißung, verstanden.
  • In der Zeichnung sind verschiedene beispielhafte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. r die Ansicht eines Teiles der Beschaufelüng eines Axialverdichters, in der Achsrichtung der Maschine gesehen, Fig. 2 einen Schnitt durch die Beschaufelung nach der Linie II-II der Fig.i. Fig. 3 eine Schaufel mit zwei Füllstücken, von denen das einte sich bis in den. von der Strömung beaufschlagten Bereich der Schaufel erstreckt, Fig. q., einen waagerechten Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3, Fig.5 einen senkrechten Schnitt nach -der Linie V-V der Fig. 3, und Fig. 6 einen Schnitt durch die Längsachse eiiner veränderten Ausführungsform einer Schäufel mit zwei Füllstücken.
  • Von der Beschäufelung eines Laufrades nach den Fig. z und 2 sind die aus Blech gebogenem Hohlschaufeln je in eine Nut 2 des Schaufelträgers 3, der in diesem Falle von der Laufradscheibe gebildet wird, eingesetzt. In den Figuren ist nur eine mit den Bezugszeichen z belegte Hohlschaufel gezeigt. Entsprechend dem gewünschten Schaufelanstellwinkel sind die Nuten 2 schräg in die Radscheibe 3 eingearbeitet. Dabei ist die Druckseite des Schaufelprofils dem Beschauer zugewendet und die Saugseite vom Beschauer abger wendet. Die die Saugseite und die Druckseite der Schaufel bildenden Blechteile können aus einem Stück bestehen, das längs der Eintrittskante der Schaufel umgebogen und längs der Austrittskante zusammengeschweißt ist. In dem in die Nut 2 eingesetzten Bereich sind der die Druckseite des Schaufelprofils bildende Blechteil q. und dein die Saugseite des Schaufelprofils bildende Blechteil s unter Zwischenlage eines Füllstückes 6 zusammen gepreßt, so daß ein parallelogrammartiger Querschnitt entsteht, der die Nut praktisch ganz ausfüllt. Ferner ist die Schaufel in der Nut durch zwei die Schaufel und den Schaufelträger 3 durchdringende, als Stifte? ausgebildete Verbindungsglieder festgehalten.
  • Die Fig. 3 biis 5 zeigen als weiteres Ausführungsbeispiel wiederum eine Axialverdichterschaufel8, wobei zwei Füllstückeg und io zwischen die beiden die Saug- bzw. Druckseite der Schaufel bildenden Blechteile i i und 12 zwischengelegt sind. Die Füllstücke g und io können selbst aus Blech bestehen, und. sie sind mit den anliegenden. Schaufelblechteilen ir und 12 durch Punktschweißung verbunden. Die betreffenden Schweißpunkte 13 werden erzeugt,. solange die Schaufelbleche r r und 12 noch nicht um die Eintrittskante umgebogen sind' und jedes Füllstück daher für sich mit dem benachbarten Schaufelblech verbunden werden kann.
  • Wie ersichtlich, erstreckt sich das Füllstück io im Innern der Schaufel bis in deren von der Strömung beaufschlagten Bereich und ist auch in diesem Bereich niiit dem Blechteil 12, der Schaufel durch Schweißung verbunden. Damit ergibt sich der Vorteil einer besseren Übertragung der Schaufelfliehleräfte nach der Befestigungsstelle und außerdem einer Versteifung der Schaufel. Im weiiteren nimmt der (Querschnitt des Füllstückes. io, das sich in den von der Strömung beaufschlagten Bereich der Schaufel erstreckt, mit der Entfernung vom Schaufelträger 1q. ab-. Dies ist zulässig, da die zu übertragenden Kräfte nach außen abnehmen, und ferner ergibt sich noch der Vorteil, daß sich dann die Eigenfliehkraft des Füllstückes so, niedrig wie möglich halten läßt.
  • Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, auch das zweite Füllstück bis in den Beaufschlagungsberetich der Schaufel zu verlängern und ähnlich dem Füllstück io mit dem Schaufelblech zu verbinden. Auf eine Verbindung der Füllstücke untereinander kann, wie es bei der Ausführung nach den Fig: 3 und q. der Fäll ist, häufig verzichtet werden.
  • Aus dem in Fig.4 dargestellten Schnitt nach der Linie IV-IV geht hervor, daß die Füllstücke g und io gegeneinander versetzt angeordnet sind, wodurch die Berührungsfläche zwischen den Schaufelblechteilen i z und 12 und den Füllstücken g bzw. io gegenüber der Ausführung mit nur einem Füllstück etwas vergrößert und die Verbindung zwischen beiden verbessert werden kann.
  • In Fig. 6 'ist eine wai,tere Ausführungsform der Verschweißung der Füllstücke mit dem Schaufelblech dargestellt. Von den bcidlen Füllstücken. t7 und 18 erstreckt sich nur das Füllstück i8 bis in den von der Strömung heaufschlagten Bereich der aus den Blechteilen i9, 2o bestehenden Schaufel, von denen das eine die Saugseite und das andere die Druckseite des Schaufelprofils bildet. Das Füllstück 18 ist hierbei in dem in die Nut des (nicht gezeichneten) Schaufelträgers eingesetzten Bereich 2i der Schaufel mit dem Blechteil 2u und. in dem von der Strömung beaufschlagten Bereich 22 der Schaufel milt dem Blechteil i9 durch Schweißung verbunden. Damit ergibt sich ein nahezu geradliniger Kraftsfluß von den Schaufelblechen i9 und 2o über die Füllstücke 17, 18 zum (nicht gezeichneten) Schaufelträger. Die Füllstücke 17 und 18 sind ebenfalls durch Schweißung miteinander verbunden. Der Herstellungsvorgang kann dabei etwa so verlaufen, daß das Füllstück 18 mit dem Schaufelblechteil i9 vor dem Fertigbiegen der Schaufel durch Punktschweißung verbunden wird', während die Verbindung beider Füllstücke 17, 18 miteinander und mit den Blechteilen i9; 2o nach dem Fertighiegen erfolgt. Man kann. jedoch auch die erstgenannte Verbindung nach dem Fertigbiegen herstellen, wobei dann beide Seiten des Schaufelprofils in dem von der Strömung beau.fschlagten Bereich mit dem Füllstück i8 verbunden werden.
  • Die beschriebenen Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele für die konstruktiven Möglichkeilen dar, die je nach den vorliegenden Verhältnissen vielfältig variiert werden, können. So, kann z. B. ein einziger Scherstift als Verbindungsglied zwischen Schaufel und Schaufelträger ausreichend sein, oder es können gegebenenfalls mehr als zwei Stifte vorgesehen werden. Ferner können die Stifte parallel zur Drehachse der Turbomaschine odler auch dazu geneigt verlaufen. Die in den. Schaufelträger eingefräste oder auf andere Weise eingearbeitete Nut kann in an sich bekannter Weise im Nutengrund oder in den Seitenflanken gekrümmt ausgeführt sein. Der Schaufelfuß muß dann eine entsprechende Form erhalten. Zweckmäßigerweise können. in dem in den Schaufelträger eingesetzten Bereich zwischen Schaufel und Schaufelträger auch Beilagen zum Zwecke des Formausgleichs oder der Befestigung vorgesehen werden. Es ist auch möglich, die Radscheibe zwei- oder mehrteilig auszuführen und die Nuten in den Radteilen entsprechend der Krümmung des Schaufelprofils unter verschiedenen Winkeln einzuarbeiten. Um keine unerwünschte Unterbrechung in der Füllung der Nuten im Radkörper zu bekommen, können die Füllstücke in dem gegen die Achsrichtung stärker geneigten Teil der Fußpartie entsprechend schwächer gehalten werden, oder es kann. an dem Schaufelteil, der weniger Neigung gegen die Achsrichtung aufweist, auf der Außenseite der Schaufel eine Beilage angebracht werden.
  • Wie in Fig. q. gezeigt, können zwischen den Füllstückeng und io und; den das Schaufelprofil bdldenden Blechteilen i i und 12 Zwischenräume i5, i6, die dein Durchtritt eines Strömungsmittels erlauben., vorgesehen werden. Eine solche Ausführungsform kann beispielsweise in Frage kommen, wenn; eine hohle Schaufel durch ein Kühlmittel gekühlt werden soll oder wenn durch Öffnungen im Blech des Schaufelprofils von. dem die Schaufel beaufschlagenden Strömungsmittel Grenzschicht nach dem Innern abgesaugt werden soll.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Beschau.felung an axial durchströmten Turbomaschinen, die aus Blech gebogene und in einen Schaufelträger eingesetzte Hohlschaufeln aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die die Saugseite und die Druckseite des Schaufelprofils einer Schaufel bildenden Blechteile in dem in einer Nut des Schaufelträgers eingesetzten Bereich unter Zwischenlage mindestens eines Füllstückes zusammengepreßt und durch Verbindungsglieder, welche die Schaufel und den Schaufelträger durchdringen, festgehalten sind. z.
  2. Beschaufelung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Füllstück mit mindestens einem der beiden die Saugseite und die Druckseite des Schaufelprofils einer Schaufel bildenden Blechteile durch Schweißung verbunden ist.
  3. 3. Beschaufelung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Schaufel zwei aus Blech bestehende Füllstücke zusammengepreßt sind. q..
  4. Beschaufelung nach dien Ansprüchen i, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Füllstücke sich im Innern der Schaufel bis in deren von der Strömung beaufschlagten Bereich erstreckt und in diesem Bereich mit der Schaufel durch Schweißung verbunden ist.
  5. 5. Beschaufelung nach den Ansprüchen i, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich nur eines der Füllstücke eainer Schaufel bis in deren von der Strömung beaufschlagten Bereich erstreckt und daß' dieses Füllstück in dem in, die. Nut des Schaufelträgers eingesetzten Bereich der Schaufel mit dem einen und, in dem von der Strömung beaufschlagten Bereich der Schaufel mit dem andern, der beiden. die, Saugseite und die Druckseite des Schaufelprofils bildenden Blechteile durch Schweißung verbunden ist.
  6. 6. Beschaufelung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, d:aß mindestens ein Füllstück sich in den von der Strömung beaufschlagten Bereich der Schaufel erstreckt und einen mit der Entfernung vom Schaufelträger abnehmen..-den Querschnitt aufweist.
  7. 7. Beschaufelumg nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Schaufel minder stens zwei gegeneinander versetzte Füllstücke zusammengepreßt sind. B. Beschaufelung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, d.aß außerhalb der das Schaufelprofil bildenden Blechteile im. dem in: den Schaufelträger eingesetzten Bereich zwischen Schau.-fel und Schaufelträger Beilagen zum Zwecke des Foemausgleiches und/oder der Befestigung angebracht sind. g. Beschaufelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den, Füllstücken und den das Schaufelprofil bildendem. Blechteilen Zwischenräume vorhanden sind, die dien Durchtritt eines Strämungsm.ittels erlauben. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 137 126, 178 627, 196 565, 197 075, 630 954, 634 039, 880 975.
DEE6573A 1952-01-19 1953-01-08 Beschaufelung an axial durchstroemten Turbomaschinen Expired DE941292C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2503976B (en) * 2012-05-14 2018-11-14 Snecma A device for attaching blades to a turbine engine rotor disk

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DE137126C (de) *
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DE630954C (de) * 1930-09-16 1936-06-09 Spontan Ab Schaufelkranz fuer radial beaufschlagte Dampf- oder Gasturbinen
DE634039C (de) * 1934-05-04 1936-08-15 Spontan Ab Aus Blech bestehende Laufschaufel fuer Dampf- oder Gasturbinen
DE880975C (de) * 1940-07-25 1953-06-25 Messerschmitt Boelkow Blohm Hohlschaufel fuer Laufraeder axial durchstroemter Kreiselmaschinen, insbesondere Gasturbinen

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