DE942236C - Einrichtung zur Schaufelbefestigung an axial durchstroemten Turbomaschinen, insbesondere Gasturbinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung an axial durchströmten Turbomaschinen, insbesondere Gasturbinen, zur Befestigung von Schaufeln, die in in Längsrichtung des Schaufelprofils verlaufenden Nuten des Schaufelträgers eingesetzt sind, auf ihrer ganzen Länge ein unveränderliches Querschnittsprofil aufweisen und in dem in den Schaufelträger eingesetzten Bereich durch einen Ergänzungskörper zu einem Parallelepiped ergänzt

ίο sind.

Die Profilform der Schaufeln für solche Turbomaschinen ist den aerodynamischen Erfordernissen angepaßt und besitzt dementsprechend meist Begrenzungslinien mit sich änderndem Krümmungsradius. Diese Formen lassen sich nicht auf einfache Weise in den Schaufelträger einarbeiten, weshalb die Befestigung der Schaufeln im Schaufelträger erschwert wird. Man hat daher vielfach einen sogenannten Schaufelfuß zwischengeschaltet, dem die Aufgabe zukommt, einen Übergang zwischen der Profilform und dem Schaufelträger herzustellen und gleichzeitig, beispielsweise bei einem Laufrad, die Fliehkräfte in geeigneter Weise auf den Schaufelträger, also das Rad, zu übertragen. Häufig wurde auch der Weg beschriften, die Profilform der Schaufel in dem in den Schaufelträger eingesetzten Bereich in eine geometrisch einfachere und auch im Schaufelträger mechanisch herstellbare Form übergehen zu lassen. Das Profil ist daher am freien Schaufelteil und bei dem in den Schaufelträger eingesetzten Bereich verschieden. In beiden Fällen können somit keine gezogenen

oder etwa in Längsrichtung mit Profilfräsern bearbeitete Profile verwendet werden. Die Herstellung wird daher teuer.

Bei Verwendung von aus Blech· geformten hohlen Schaufeln fällt zwar die infolge Veränderung des Profils im. Fußbereich bedingte Erhöhung der Fertigungszeit weniger ins Gewicht; es wird aber die mechanische Festigkeit ungunstig beeinflußt. Durch die Formänderung im Fußbereich erfährt ίο nämlich der Kraftfluß eine wenn auch geringe Richtungsänderung, und die Kraftkomponenten senkrecht zur Blechoberfläche führen zu zusätzlicher Biegungsbeanspruchung des Bleches.

Um Schaufeln verwenden zu können, welche auf ihrer ganzen Länge ein unveränderliches Querschnittsprofil aufweisen, ist es bereits bekannt, diese Schaufeln in dem in den Schaufelträger eingesetzten Bereich durch einen Ergänzungskörper zu einem Parallelepiped zu ergänzen. Dieser Ergänzungskörper weist hierbei eine öffnung auf. welche dem Profil des Schaufelblattes entspricht und in welche das Schaufelblatt zwecks Befestigung eingefügt ist.

Da die Profilbegrenzung des Schaufelblattes im allgemeinen eine Kurve mit sich ständig ändernder Krümmung ist, so ist es verhältnismäßig schwierig, eine entsprechende öffnung aus dem Ergänzungskörper herauszuarbeiten. Es ist daher ebenfalls bekannt, solche Ergänzungskörper als Gußkörper herzustellen.

Die Erfindung bezweckt nun, eine einfach herstellbare Befestigungseinrichtung mit hinreichender Festigkeit zu erhalten, die die erwähnten Nachteile vermeidet. Bei einer Einrichtung an axial durchströmten Turbomaschinen zur Befestigung von Schaufeln, die in in Längsrichtung des 'Schaufelprofils verlaufenden Nuten eingesetzt sind, auf ihrer ganzen Länge ein unveränderliches Querschnittsprofil aufweisen und in dem in den Schaufelträger eingesetzten Bereich durch einen Ergänzungskörper zu einem Parallelepiped ergänzt sind, werden nun erfindungsgemäß ein oder mehrere das Schaufelprofil nicht voll umschließende Ergänzungskörper verwendet. Die Befestigung im Schaufelträger erfolgt dabei ferner durch an sich bekannte Verbindungsglieder, welche die Schaufel, den oder die Ergänzungskörper und den Schaufelträger durchdringen. Als solche Verbindungsglieder können beispielsweise quer durch den Schaufelträger und die Schaufel hindurchgehende Stifte verwendet werden, wie sie schon für die Befestigung von Schaufeln, welche in längs des Umfanges eines Turbinenrades verlaufenden Nuten eingesetzt sind, vorgeschlagen wurden. Da die Ergänzungskörper die Schaufel nicht voll umschließen, können sie im Fußbereich der Schaufel seitlich angefügt werden. Die Ergänzungskörper können dabei ' selbst aus profiliertem Stangenmaterial hergestellt werden. Aus dem Ergänzungskörper braucht daher keine öffnung herausgearbeitet zu werden, oder es ist auch nicht eine Herstellung durch Gießen erforderlich. Je nach der Form des Schaufelblattes genügt ein einziger Ergänzungskörper, oder man muß sich unter Umständen zweier Ergänzungskörper bedienen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Schaufelbefestigung gestattet somit, verschiedene Vorteile zu vereinigen, nämlich eine einfache Herstellbarkeit der Schaufeln und des oder der Ergänzungskörper und auch eine einfache Herstellung der Nuten im Schaufelträger, welche nur als Vertiefungen mit parallelen,. ebenen .Flanken auszuführen- sind. Auch die Befestigung erfordert nur einfache Operationen, wie das Bohren von Löchern und Durchstecken von Bolzen.

Die erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung ist in der Zeichnung in vier beispielsweisen Ausführungsformen dargestellt, und zwar zeigt

Fig. ι eine in eine Nut eines Schaufelträgers eingesetzte Schaufel, die im Fußteil durch zwei Ergänzungskörper ergänzt ist,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. i,

Fig. 3 eine Ausführungsform mit nur einem Ergänzungskörper,

Fig. 4 eine aus Blech gebildete Hohlschaufel mit zwei Ergänzungskörpern und

Fig. 5 eine aus Blech gebildete Hohlschaufel mit zwei Ergänzungskörpern, die im Innern eine Zwischenlage besitzt.

In Fig. ι ist von der ganzen Beschaufelung eines Schaufelträgers, nämlich eines Laufrades 1, nur eine in eine Nut 2 eingesetzte Schaufel 3 in einer Ansicht in axialer Richtung gezeigt. Wie aus dem in Fig. 2 dargestellten Schnitt H-II der Fig. 1 hervorgeht, ist die Nut 2 planparallel in den Schaufelträger 1 eingearbeitet. Die Schaufel 3 weist auf ihrer ganzen Länge ein unveränderliches Querschnittsprofil auf und ist in dem in den Schaufelträger eingesetzten Bereich durch zwei Ergänzungskörper 4 und 5 zu einem Schaufelfuß von der Form eines Parallelepipedes ergänzt. Die Schaufel 3 ist durch zwei diese Schaufel sowie die Ergänzungskörper 4 und 5 und den Schaufelträger ι durchdringende Stifte 6 im Schaufelträger 1 befestigt. .

Da zur Aufnahme der Stifte Bohrungen angebracht werden müssen, wird der Schaufelquerschnitt an diesen Stellen geschwächt. Es ist daher bei hoher Belastung der Schaufel durch Fliehkräfte zweckmäßig, die Ergänzungskörper 4 und 5 mit der Schaufel 3 durch eine Schweißoperation zu verbinden.

In Fig. 3 ist ein Schnitt durch eine in den Schaufelträger 1 eingesetzte Schaufel 7 dargestellt, deren Querschnittsprofil auf der einen Seite geradlinig verläuft. Um einen Schaufelfuß von der Form eines Parallelepipedes zu erhalten, genügt es daher, einen einzigen Ergänzungskörper 8 an die gewölbte Seite der Schaufel anzufügen.

■Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform besteht die Schaufel 9 aus einem aus Blech gebildeten Profilkörper. In dem in den Schaufelträger eingesetzten Bereich sind zwei zweckmäßigerweise mit der Schaufel durch eine Schweißoperation verbundene Ergänzungskörper 10 und 11 ange-

fügt. Um trotz des im Innern der Schaufel vorhandenen Hohlraumes eine genügende Formfestigkeit zu erhalten, stützen sich die beiden Ergänzungskörper io und Ii längs der Flächen 12 und 13 aufeinander ab. Diese Ausführungsform ist besonders geeignet in jenen Fällen, wo etwa zum Zweck der Durchführung eines Kühlmittels ein Freibleiben des Hohlraumes in der Schaufel erwünscht ist.

Andernfalls kann die Beschaufelung in der in Fig. 5 dargestellten Weise ausgebildet werden. Hier ist wieder eine aus einem aus Blech gebildeten Profilkörper bestehende Schaufel 14 in den Schaufelträger 1 eingesetzt, wobei zwei Ergänzungskörper 15 und 16 beigefügt sind, welche sich nicht mehr gegenseitig aufeinander abstützen. Zur Erhöhung der Formfestigkeit besitzt aber der Profilkörper der Schaufel 14 in dem in den Schaufelträger eingesetzten Bereich im Innern eine in Querrichtung des Profils den Hohlraum vollständig ausfüllende Zwischenlage 17, die mit dem Profilkörper in nicht dargestellter Weise durch eine Schweißoperation verbunden ist.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung an axial durchströmten Turbomaschine^ insbesondere Gasturbinen, zur Befestigung von Schaufeln, die in in Längsrichtung des Schaufelprofils verlaufenden Nuten des S chaufel träger s eingesetzt sind, auf ihrer ganzen Länge ein unveränderliches Querschnittsprofil aufweisen und in dem in den Schaufelträger eingesetzten Bereich durch einen Ergänzungskörper zu einem Parallelepiped ergänzt sind, gekennzeichnet durch die Verwendung eines oder mehrerer das Schaufelprofil nicht voll umschließender Ergänzungskörper und an sich bekannter, die Schaufel, den odier die Ergänzungskörper und den Schaufelträger durchdringender Verbindungsglieder.

   ■2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gegekennzeichnet, daß der aus Blech gebildete hohle Profilkö.rper in dem in den Schaufelträger eingesetzten. Bereich im Innern eine in Querrichtung des Profils den Hohlraum vollständig ausfüllende, mindestens einteilige Zwischenlage besitzt.

   Angezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschriften Nr. 829685, 391 880; belgische Patentschrift Nr. 498 667;
   französische Patentschriften Nr. 989 043,

   ^§i 133» 970S78;
   britische Patentschriften Nf. 582 152, 619 913.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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