EP0707136B1 - Trommelrotor für eine axial durchströmte Turbomaschine - Google Patents

Trommelrotor für eine axial durchströmte Turbomaschine Download PDF

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EP0707136B1
EP0707136B1 EP95810615A EP95810615A EP0707136B1 EP 0707136 B1 EP0707136 B1 EP 0707136B1 EP 95810615 A EP95810615 A EP 95810615A EP 95810615 A EP95810615 A EP 95810615A EP 0707136 B1 EP0707136 B1 EP 0707136B1
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EP
European Patent Office
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groove
blade
radii
blade groove
drum rotor
Prior art date
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Application number
EP95810615A
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English (en)
French (fr)
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EP0707136A1 (de
Inventor
Flemming Christensen
Uy-Liem Dr. Nguyen
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.)
ABB AG Germany
Original Assignee
ABB Asea Brown Boveri Ltd
Asea Brown Boveri AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/3023—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of radial insertion type, e.g. in individual recesses
    • F01D5/303—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of radial insertion type, e.g. in individual recesses in a circumferential slot
    • F01D5/3038—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of radial insertion type, e.g. in individual recesses in a circumferential slot the slot having inwardly directed abutment faces on both sides

Definitions

  • the invention relates to a drum rotor for an axial flowed through turbomachine, in which the blades with their feet in rows in circumferential blade grooves lateral tines are attached.
  • Such drum rotors are known from EP 0 520 260 B1.
  • the rotating ones change Blade grooves have their axial dimension with every rotor revolution. Due to the resulting changing voltages, damage to the rotor turns.
  • damage to the rotor turns.
  • at Temperature changes for example in operational Fluctuations in the first blade groove are strong asymmetrical Shifts occur.
  • To avoid damage usually becomes one before the first blade groove empty, circumferential pre-groove arranged. This pre-groove however, weakens the drum rotor and disrupts the flow of the Work equipment.
  • the lead groove is therefore mostly with Lock segments equipped. The Vornut and the Closure segments create additional work production and assembly, as well as an additional one Material consumption.
  • the invention is based, with one Drum rotor of the type mentioned at the outset and asymmetrical deformations of the first blade groove one calculated using the finite element method Avoid geometrical shaping of the blade groove.
  • the advantages of the invention are among them see that the rotor properties remain unchanged.
  • the Flow of the work equipment is not affected.
  • the Blade groove can be manufactured and without significant additional effort all conventional parts, such as blades, can be used without Adjustments are used.
  • Blade grooves corresponding to the first blade groove be shaped asymmetrically to include in them Axial shifts and asymmetrical deformations too avoid.
  • FIG. 1 shows the first three rows of a high-pressure rotor 1.
  • the individual blades consisting of blade 2 and Blade root 3, are in circumferential blade grooves 10, 11 and 12 used.
  • the blade groove 10 is there on the steam inlet side, the blade groove 12 on the steam outlet side.
  • the flow-limiting contour 4 of the not shown Cylinder is shown in dash-dot lines.
  • Fig. 2 shows the hammer head shape of the blade root 3 in Detail. The forces occurring during operation are over Carrying teeth 5 of the blade groove 10 are introduced into the rotor 1.
  • the previous groove contour 6 is shown in dashed lines on the steam inlet side.
  • the previous groove contour is retained on the steam outlet side.
  • the asymmetrical shape of the blade groove 10 is described by a plurality of successive radii R1, R2, R3 and R4.
  • the radius R1 is larger than R2, R2 is larger than R3 and R3 is larger than R4.
  • Points A, B, C, D and E are defined on the contour of the part of the blade groove 10 which is described by the radii R1 to R4. These points divide the contour on the steam inlet side into circular arcs 21, 22, 23 and 24 described by the radii R1 to R4.
  • Circular arc 21 goes from point A to point B
  • circular arc 22 goes from point B to point C, and so on.
  • the points AE are locations of common tangents of the partial curves touching each other there.
  • a straight line T through the point C is a tangent to the circular arc 22 described by the radius R2
  • the straight line T is also a tangent to the circular arc 23 described by the radius R3.
  • the centers of the circular arcs 22 and 23 are perpendicular to the tangent T through point C. The same applies to the centers of the other arcs.
  • the groove is returned to the previous groove contour by an essentially arbitrarily shaped curve 25 at point F.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Trommelrotor für eine axial durchströmte Turbomaschine, in welchem die Schaufeln mit ihren Füssen reihenweise in umlaufenden Schaufelnuten mit seitlichen Tragzacken befestigt sind.
Stand der Technik
Derartige Trommelrotoren sind bekannt aus EP 0 520 260 B1. Infolge der Rotordurchbiegung verändern die umlaufenden Schaufelnuten bei jeder Rotorumdrehung ihre axiale Dimension. Durch die dabei entstehenden wechselnden Spannungen können an den Rotoreindrehungen Schäden entstehen. Daneben können bei Temperaturänderungen, beispielsweise bei betrieblichen Schwankungen in der ersten Schaufelnut starke asymmetrische Verschiebungen auftreten. Um Beschädigungen zu vermeiden, wird üblicherweise vor der ersten Schaufelnut eine unbestückte, umlaufende Vornut angeordnet. Diese Vornut schwächt jedoch den Trommelrotor und stört den Fluss des Arbeitsmittels. Die Vornut wird deshalb meistens mit Verschlusssegmenten bestückt. Die Vornut und die Verschlusssegmente erzeugen einen Mehraufwand an Arbeit bei der Produktion und der Montage, sowie einen zusätzlichen Materialverbrauch.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Trommelrotor der eingangs genannten Art Axialverschiebungen und asymmetrische Deformationen der ersten Schaufelnut durch eine mit Hilfe der Methode der finiten Elemente berechnete geometrische Ausformung der Schaufelnut zu vermeiden.
Erfindungsgemäss wird dies durch den kennzeichnenden Teil des Patentanspruches erreicht.
Die Vorteile der Erfindung sind unter anderem darin zu sehen, dass die Rotoreigenschaften unverändert bleiben. Die Strömung des Arbeitsmittels wird nicht beeinflusst. Die Schaufelnut kann ohne wesentlichen Mehraufwand gefertigt und alle herkömmlichen Teile, wie Laufschaufeln können ohne Anpassungen verwendet werden.
Es ist besonders zweckmässig, wenn die weiteren Schaufelnuten entsprechend der ersten Schaufelnut asymmetrisch ausgeformt werden, um auch in ihnen Axialverschiebungen und asymmetrische Deformationen zu vermeiden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer axial durchströmten Dampfturbine schematisch dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1
einen Teillängsschnitt eines beschaufelten Trommelrotors;
Fig. 2
einen vergrösserten Ausschnitt des Details II aus Fig.1.
Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Nicht dargestellt sind von der Anlage beispielsweise sämtliche nichtrotierenden Teile. Die Strömungsrichtung des Arbeitsmittels ist mit einem Pfeil bezeichnet.
Weg zur Ausführung der Erfindung
Fig. 1 zeigt die ersten drei Laufreihen eines Hochdruckrotors 1. Die einzelnen Schaufeln, bestehend aus Schaufelblatt 2 und Schaufelfuss 3, sind in umlaufenden Schaufelnuten 10, 11 und 12 eingesetzt. Die Schaufelnut 10 liegt dabei dampfeintrittseitig, die Schaufelnut 12 dampfaustrittseitig. Die strömungsbegrenzende Kontur 4 des nicht dargestellten Zylinders ist strichpunktiert angegeben.
Fig. 2 zeigt die Hammerkopfform des Schaufelfusses 3 im Detail. Die beim Betrieb auftretenden Kräfte werden über Tragezacken 5 der Schaufelnut 10 in den Rotor 1 eingeleitet.
Dampfeintrittseitig ist die bisherige Nutkontur 6 gestrichelt dargestellt. Dampfaustrittseitig wird die bisherige Nutkontur beibehalten.
Die asymmetrische Form der Schaufelnut 10 wird durch mehrere, aufeinanderfolgende Radien R1, R2, R3 und R4 beschrieben. Der Radius R1 ist grösser als R2, R2 ist grösser als R3 und R3 ist grösser als R4. Auf der Kontur des Teiles der Schaufelnut 10, der durch die Radien R1 bis R4 beschrieben wird, sind Punkte A, B, C, D und E definiert. Diese Punkte unterteilen die dampfeintrittseitige Kontur in durch die Radien R1 bis R4 beschriebene Kreisbögen 21, 22, 23 und 24. Kreisbogen 21 geht dabei von Punkt A zu Punkt B, Kreisbogen 22 geht von Punkt B zu Punkt C, und so weiter. Die Punkte A-E sind jeweils Orte von gemeinsamen Tangenten der sich dort berührenden Teilkurven. So sei eine Gerade T durch den Punkt C eine Tangente des durch den Radius R2 beschriebenen Kreisbogens 22, dann ist die Gerade T auch Tangente des durch den Radius R3 beschriebenen Kreisbogens 23. Daraus folgt, dass die Mittelpunkte der Kreisbögen 22 und 23 auf einer senkrechten zur Tangenten T durch den Punkt C liegen. Entsprechendes gilt für die Mittelpunkte der weiteren Kreisbögen. Vom Punkt E aus wird die Nut durch eine im wesentlichen beliebig geformte Kurve 25 im Punkt F in die bisherige Nutkontur zurückgeführt.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das gezeigte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Die Anzahl und Grösse der zur Beschreibung der asymmetrischen Nut verwendeten Radien muss den jeweiligen Erfordernissen angepasst werden.
Bezugszeichenliste
1
Rotor
2
Schaufelblatt
3
Schaufelfuss
4
Zylinderkontur
5
Tragezacken
6
bisherige Nutkontur
10
erste Schaufelnut
11
zweite Schaufelnut
12
dritte Schaufelnut
21
Kreisbogen A-B
22
Kreisbogen B-C
23
Kreisbogen C-D
24
Kreisbogen D-E
25
Teilkurve E-F
R1, R2, R3, R4
Radien der Kreisbögen
A-F
Punkte auf der Nutkontur

Claims (1)

  1. Trommelrotor (1) für eine axial durchströmte Turbomaschine, in welchem die Schaufeln mit ihren Füssen (3) reihenweise in umlaufenden Schaufelnuten (10, 11, 12) mit seitlichen Tragzacken befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass
    mindestens die arbeitsmitteleintrittseitig erste Schaufelnut (10) asymmetrisch ausgebildet ist und dass die arbeitsmitteleintrittseitige Kontur der Schaufelnut (10) durch mehrere Radien (R1-R4) ausgeformt ist, wobei ausgehend vom Nutgrund der Schaufelnut (10) die Radien der aufeinanderfolgenden Kreisbögen der Reihe noch abnehmen und die durch die Radien (R1-R4) gebildeten Kreisbögen (21-24) an ihren Berührungspunkten eine gemeinsame Tangente (T) besitzen.
EP95810615A 1994-10-14 1995-10-03 Trommelrotor für eine axial durchströmte Turbomaschine Expired - Lifetime EP0707136B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4436727 1994-10-14
DE4436727A DE4436727A1 (de) 1994-10-14 1994-10-14 Trommelrotor für eine axial durchströmte Turbomaschine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0707136A1 EP0707136A1 (de) 1996-04-17
EP0707136B1 true EP0707136B1 (de) 1998-11-25

Family

ID=6530754

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP95810615A Expired - Lifetime EP0707136B1 (de) 1994-10-14 1995-10-03 Trommelrotor für eine axial durchströmte Turbomaschine

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US (1) US5575623A (de)
EP (1) EP0707136B1 (de)
JP (1) JP3665394B2 (de)
DE (2) DE4436727A1 (de)

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JP3665394B2 (ja) 2005-06-29
US5575623A (en) 1996-11-19
DE59504324D1 (de) 1999-01-07
JPH08200006A (ja) 1996-08-06
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