EP1712740A1 - Blade for a turbo machine and turbo machine with a number of blades - Google Patents

Blade for a turbo machine and turbo machine with a number of blades Download PDF

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Publication number
EP1712740A1
EP1712740A1 EP05007414A EP05007414A EP1712740A1 EP 1712740 A1 EP1712740 A1 EP 1712740A1 EP 05007414 A EP05007414 A EP 05007414A EP 05007414 A EP05007414 A EP 05007414A EP 1712740 A1 EP1712740 A1 EP 1712740A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
blade
cover plate
blades
speed range
offset
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05007414A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jörn Bettentrup
Jürgen Dr. Hermeler
Christoph Dr. Richter
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP05007414A priority Critical patent/EP1712740A1/en
Publication of EP1712740A1 publication Critical patent/EP1712740A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/22Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations
    • F01D5/225Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations by shrouding

Definitions

  • the invention relates to a blade for a turbomachine, z. B. for a steam turbine.
  • the blade has a blade root connectable to a turbine shaft carrying a profiled airfoil provided with a cover plate. It further relates to a blade row with a number of blades and a turbomachine with a number of each combined into blade rows, arranged on a turbine shaft blades.
  • Turbomachines As gas turbines, steam turbines are used in many areas for driving generators or work machines.
  • a turbomachine for example, the energy content of a fuel is used to generate a rotational movement of a turbine shaft.
  • the produced by the combustion of the fuel, under high pressure and high temperature working medium is passed through a turbine unit, where it relaxes work.
  • a number of rotor blades which are usually combined into blade groups or blade rows and which drive the turbine shaft via a momentum transfer from the working medium, are arranged thereon.
  • the rotor blades usually have a profiled airfoil extending along a blade axis for suitable guidance of the working medium, which blade is supported by a blade root that can be connected to the turbine shaft.
  • To guide the working fluid in the turbine unit also usually connected between adjacent blade rows are connected to the turbine housing Leitschaufelsch
  • the blade has at the opposite end of the blade root an optionally slightly curved cover plate on which, for example, a sealing web is arranged as a sealing element, in particular welded or milled from the plate.
  • a sealing web is arranged as a sealing element, in particular welded or milled from the plate.
  • the cover plates of the blades form an annular shroud and the substantially circumferentially directed sealing elements forming a circular sealing strip in a plane perpendicular to the main axis of the turbine shaft with circular cross-section.
  • the sealing tape provides increased flow resistance and thus reduces leakage currents between the blades, both vanes and blades, and an inner shell or turbine shaft (also called a turbine runner or rotor). By improving the gap seal, the efficiency losses of the turbomachine can be reduced.
  • cover plate surfaces can be placed in the water drop stream, resulting in increased erosion of these surfaces.
  • the blade to reduce the misalignment of the cover plate on a very rigid airfoil construction This can lead to aerodynamically unfavorable blade blade contours and blade numbers.
  • an adapted cover plate mass distribution can reduce skewing in the operating speed range.
  • this is of limited use because significant mass redistributions are required to achieve the desired effect.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a blade for a turbomachine in which an unfavorable skewing in the working speed range is reduced with a comparatively simple construction. Furthermore, a blade row and a turbomachine with such a blade are to be specified.
  • the stated object is achieved according to the invention by providing a cover plate whose production contour is shaped such that the cover plate occupies a predetermined position in the working rotational speed range.
  • the invention is based on the consideration that an aerodynamic and simultaneously sealing position in the working or operating speed range should be made possible, especially for a blade that is comparatively highly loaded by centrifugal forces.
  • the idea consists in the utilization of centrifugal forces for a variable-speed positioning of the cover plate, in particular mounted on the cover plate sealing elements to realize a sufficiently good tightness of the cover plate in stationary operation, especially in the working speed range.
  • the manufacturing contour of the cover plate is shaped such that the changed manufacturing contour of the cover plate in the working speed range compensates for the centrifugal forces caused deformation of the cover plate and the cover plate assumes a predetermined position, in particular a sufficiently tight position.
  • each blade is made individually based on given specific requirements, wherein the cover plate has a predetermined manufacturing contour and manufacturing position.
  • the production contour and production position is designed such that the cover plate occupies a working or target contour, in particular a desired position and correct position in the working speed range due to the centrifugal force and the gas power by unwinding or deformation of the airfoil.
  • outer contour Production structure features described in more detail, which cause the employment of a working contour for the cover plate in the working speed range under the action of centrifugal and gas forces, which largely corresponds to a predetermined target contour.
  • the cover plate is formed asymmetrically to the blade axis.
  • the cover plate by a misalignment of the cover plate in production, the cover plate, until the rated speed is reached, brought by the centrifugal force in the desired position.
  • the production-relevant misalignment is set depending on the strain state of the blade, in particular of the blade and the cover plate.
  • Under an asymmetrical arrangement or misalignment of the cover plate to the blade axis in the production is understood in particular an eccentric arrangement of the cover plate, wherein the cover plate has an offset to the blade axis or blade center line.
  • the manufacturing contour of the cover plate on a rest or standstill centerline which is offset by a predetermined offset to the blade axis and / or the turbine axis.
  • the cover plate is offset tangentially to the blade axis.
  • the cover plate is offset in the circumferential direction and thus in the direction of adjacent blades.
  • the cover plate has a tangential offset, which is up to 30 mm depending on the associated strain state.
  • cover plate may be offset radially to the turbine axis.
  • the cover plate has a radial offset, which is up to 10 mm, depending on the associated strain state.
  • the inner radius of the cover plate on a relation to the outer radius of the cover plate greater radial offset relative to the turbine axis.
  • the outer contour of the cover plate and the associated outer radius along the circumferential direction of the cover plate only a small radial offset relative to the turbine axis of up to 10 mm.
  • This allows a substantially homogeneous alignment of the cover plate along the outer contour of the blades, so that they form an annular shroud.
  • the outer contour of the cover plate forms a cylinder section in the working speed range.
  • the outer contour of the cover plate in the working speed range to ensure the sealing function sufficiently well.
  • the inner contour and the associated inner radius along the circumferential direction of the cover plate may have a greater radial offset with respect to the turbine axis of up to 10 mm.
  • the inner contour in the working speed range of the cover plate is shaped such that their inner side edges cause a shield.
  • the cover plate on the underside or inner contour with respect to the undersides of adjacent cover plates a jump, in particular along the circumferential direction of the cover plate on a sloping SAge leopardsprung on. This allows shading or shielding of erosion prone areas on the inside of the trailing neighbor blade.
  • the degree of skewing or the tangential and possibly the radial offset over- or undercompensation on the inner and on the outer contour can be effected.
  • the blade is preferably a blade for a steam turbine, in particular for a medium-pressure and / or low-pressure turbine part.
  • the task directed to the blade row is achieved in that the cover plates of the individual blades are shaped such that they occupy a predetermined position in the working speed range.
  • the outer contours of the cover plates are shaped such that the outer contours of all blades of a row of blades form a cylinder in the working speed range.
  • the cover plate with its outer contour and inner contour protrudes at least partially beyond the annular shroud of the associated blade row or into it.
  • the cover plate With acting on the blade centrifugal and gas forces the cover plate is speed-dependent brought into a position which leads to a compensation of over- and / or undercoverage and thus to a compensation of the predetermined misalignment of the cover plate, so that the sealing function of the cover plate to the outside and the erosion protection of lagging neighboring blades is fulfilled inside.
  • an over- and / or undercompensation of the predetermined misalignment can be effected by the individual cover plates in the manufacturing state more tangential and optionally radially offset or moved.
  • Such overcompensation or, if appropriate, also an undercompensation can be used for shadowing erosion-prone areas on the inside and also on the outside of lagging neighboring blades.
  • the flow medium for. As drops of water, strike this at a very shallow angle to the inner or outer contour of the cover plate and erode these weak due to the flat angle.
  • the task directed to the turbomachine is achieved in that the cover plates of adjacent blades of a single row of blades and / or of adjacent blades of adjacent blade rows have a production contour which occupies a predetermined position in the working speed range.
  • Each blade has an associated production contour and / or production position of the cover plate.
  • the working medium flowing through the turbomachine continuously relaxes along its flow path as it flows through the turbomachine.
  • the operating pressure of the working medium is thus dependent on the position along the longitudinal axis of the turbomachine.
  • the blades are designed differently sized depending on the position within the turbomachine, so that different strong centrifugal forces act. This leads to an individual manufacturing contour of the cover plates and blades in order to absorb or reduce the respective positionally acting mechanical forces.
  • the advantages achieved by the invention are in particular that by a predetermined misalignment of the cover plates of individual blades for one or more rows of blades in the production as homogeneous as possible outer shape, in particular a cylindrical shape of the cover plates for the best possible sealing function and a reduction of Blatttitzenüberströmungen be effected.
  • the inner contour of the cover plates has a serrated, in particular sawtooth-like shape, so that there is a shielding of trailing adjacent blades against impacting water droplets or solid particles.
  • turbomachine 1 shows a section of a longitudinal section of a turbomachine 1, in particular a steam turbine with an inner housing 2 and a rotor 4 disposed within the inner housing 2.
  • the inner housing 2 and the rotor 4 are directed along a turbine axis 6 and have at their circular inner circumference or outer circumference annular in the circumferential direction extending recesses 8a and 8b.
  • a plurality of blades 10 are arranged, wherein here for the sake of clarity, only one fixed in the inner housing 2 guide vane 10a and connected to the rotor 4 blade 10b are shown.
  • Each blade 10 has a blade root 12 with which it is anchored in the inner housing 2 or in the rotor 4.
  • the blade 10 is directed along a longitudinal or blade axis 14.
  • a profiled blade 16 connects to the blade root 12 for deflecting the working medium, in particular a steam flow 18.
  • the airfoil 16 has an end 20 opposite the blade root 12, on which a cover plate 22 is provided.
  • a sealing web 26 is provided in the direction of the blade axis 14, which extends on the cover plate 22 along the circumferential direction.
  • the sealing web 26 protrudes into the associated recess 8a or 8b without contact.
  • a respective cover plate 22 opposite sealing tips 28 are provided on the outer circumference of the rotor 4 and on the inner circumference of the inner housing 2 also in the direction of the longitudinal or blade axis 14 directed a respective cover plate 22 opposite sealing tips 28 are provided.
  • the cover plate 22 Due to the forces acting on the blades 10 centrifugal forces, the cover plate 22 is in operation of the turbomachine 1 askew. To compensate for the misalignment the blades 10 in the working speed range, the manufacturing contour of the cover plate 22 of each blade 10, in particular the blade 10b is carried out such that the cover plate 22 occupies a predetermined position or position in the working speed range.
  • the vanes 10 secured in the circumferential direction on the rotor 4 or the inner housing 2 each form an annular blade row 30, wherein the cover plates 22 form an annular shroud.
  • 2 shows a detail of a plan view of the cover plates 22 of a row of blades 30 with a number of blades 10.
  • the blades 10b are annularly arranged on the turbine shaft, not shown, and thus form a number of blade rows.
  • the turbomachine 1 comprises a number of fixed guide vanes 10 a, which are likewise fixed in a ring shape to the inner housing 2 with the formation of rows of guide vanes.
  • the blades 10b serve to drive the turbine shaft by momentum transfer from the streaming machine 1 flowing through the steam flow 18.
  • vanes 10a serve to guide the flow of the working medium 18 between two seen in the flow direction of the steam flow 18 successive blade rows or blade rings.
  • a successive pair of a ring of vanes 10a or a row of vanes and a ring of blades 10b or a blade row is also referred to as a turbine stage.
  • FIG. 3 shows the offset V T , V R of the coordinate systems KS2, KS3 for the production contour of a cover plate 22 offset from the blade axis 14 to the coordinate system KS1 of the blade 10.
  • the coordinate system KS1 shows a conventional blade 10 without a changed production contour of the cover plate 22, ie , the cover plate 22 is arranged symmetrically to the blade axis 14.
  • the turbomachine 1 has an outer radius r a and an inner radius r i for the blade 10.
  • the outer radius r a extends from the turbine axis 6 to the outer contour 22a of the cover plate 22; the inner radius r i extends from the turbine axis 6 to the inner contour 22b.
  • the manufacturing contour and manufacturing position of the cover plate 22 is designed such that the cover plate 22 is arranged asymmetrically to the blade axis 14 and the blade coordinate system KS1.
  • the coordinate systems KS2 and KS3 show possible embodiments for a staggered cover plate 22.
  • the cover plate 22 is tangentially offset from the blade axis 14.
  • the tangential offset V T is the offset of the cover plate 22 in the circumferential direction.
  • the cover plate 22 may have a radial offset V R. When the radial offset V R , the cover plate 22 is offset radially to the turbine axis 6.
  • the coordinate system KS2 shows by way of example the tangential and radial offset V T , V R of the inner radius r i ; the coordinate system KS3 shows an example of the tangential and radial offset V T , V R of the outer radius r a .
  • the size of the tangential and the radial offset V T , V R is determined as a function of the strain state and the position of the blade 10 in the turbomachine 1. That is, each blade 10 is manufactured individually as a result of the respective positionally acting mechanical forces.
  • the tangential offset V T can be up to 30 mm, for example.
  • the radial offset V R can be, for example, up to 10 mm.
  • each cover plate 22 forms a cylindrical portion of the annular shroud of all cover plates 22 of a row of blades 30.
  • the cover plates 22 offset in relation to each other in the outer contour 22a as well as in the inner contour 22b to form a step along the blade axis 14.
  • the inner contour 22b of the cover plates 22 Due to a relative to the outer radius r a of the cover plate 22 larger radial displacement of the inner radius r i , the inner contour 22b of the cover plates 22 has a larger heel or a larger step S1 in the transition region B from the pressure side DS of a first blade 10 to the suction side SS of the trailing adjacent Blade 10 as the outer contour 22a, as shown in more detail in FIG 5 in a larger section of FIG 4.
  • the misalignment of the individual cover plates 22 takes place such that the center of the outer cylinder is tangentially and optionally radially offset.
  • the outer steps S2 formed by the tangential and optionally radial offset V T and V R in the transition regions B of adjacent cover plates 22 are shaped such that the outer contour 22a forms a homogeneous shape, in particular approximately a cylinder. As a result, a sufficiently good tightness is given.
  • the inner steps S1 are shaped such that the inner side edges 22c cause shielding.
  • the inner contour 22b has a sawtooth shape. As a result, the erosion-prone area can be shaded by trailing neighboring blades.
  • a stronger stage S1 and S2 may be formed, ie, the inclination of the cover plates 22 is not only compensated, but overcompensated and undercompensated.
  • Such an overcompensation or possibly undercompensation can be used to shadow the erosion-prone area on the inside and also outside of the trailing blade 10. Beat the drops of water As a result, at a very shallow angle to the inner contour 22b and the outer contour 22a and erode this only weakly.

Landscapes

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

Abstract

The blade has a base (12) that is connectable with a turbine shaft, where the base carries a profiled blade sheet. The profiled blade sheet is provided with a cover plate whose contour is formed such that the plate takes up a given position in an operating region. The cover plate is displaced tangentially and radially to a blade axis and turbine axis, respectively, where an inner housing and a rotor are arranged along the turbine axis.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaufel für eine Strömungsmaschine, z. B. für eine Dampfturbine. Die Schaufel weist einen mit einer Turbinenwelle verbindbaren Schaufelfuß auf, der ein profiliertes Schaufelblatt trägt, das mit einer Deckplatte versehen ist. Sie betrifft weiterhin eine Schaufelreihe mit einer Anzahl von Schaufeln und eine Strömungsmaschine mit einer Anzahl von jeweils zu Schaufelreihen zusammengefassten, an einer Turbinenwelle angeordneten Laufschaufeln.The invention relates to a blade for a turbomachine, z. B. for a steam turbine. The blade has a blade root connectable to a turbine shaft carrying a profiled airfoil provided with a cover plate. It further relates to a blade row with a number of blades and a turbomachine with a number of each combined into blade rows, arranged on a turbine shaft blades.

Strömungsmaschinen, z. B. Gasturbinen, Dampfturbinen, werden in vielen Bereichen zum Antrieb von Generatoren oder von Arbeitsmaschinen eingesetzt. Bei einer Strömungsmaschine wird beispielsweise der Energieinhalt eines Brennstoffs zur Erzeugung einer Rotationsbewegung einer Turbinenwelle genutzt. Das durch die Verbrennung des Brennstoffs erzeugte, unter hohem Druck und unter hoher Temperatur stehende Arbeitsmedium wird über eine Turbineneinheit geführt, wo es sich arbeitsleistend entspannt.Turbomachines, z. As gas turbines, steam turbines are used in many areas for driving generators or work machines. In a turbomachine, for example, the energy content of a fuel is used to generate a rotational movement of a turbine shaft. The produced by the combustion of the fuel, under high pressure and high temperature working medium is passed through a turbine unit, where it relaxes work.

Zur Erzeugung der Rotationsbewegung der Turbinenwelle ist an dieser eine Anzahl von üblicherweise in Schaufelgruppen oder Schaufelreihen zusammengefassten Laufschaufeln angeordnet, die über einen Impulsübertrag aus dem Arbeitsmedium die Turbinenwelle antreiben. Die Laufschaufeln weisen dabei üblicherweise zur geeigneten Führung des Arbeitsmediums ein profiliertes, entlang einer Schaufelachse erstrecktes Schaufelblatt auf, das von einem mit der Turbinenwelle verbindbaren Schaufelfuß getragen ist. Zur Führung des Arbeitsmediums in der Turbineneinheit sind zudem üblicherweise zwischen benachbarten Laufschaufelreihen mit dem Turbinengehäuse verbundene Leitschaufelreihen angeordnet.In order to generate the rotational movement of the turbine shaft, a number of rotor blades, which are usually combined into blade groups or blade rows and which drive the turbine shaft via a momentum transfer from the working medium, are arranged thereon. In this case, the rotor blades usually have a profiled airfoil extending along a blade axis for suitable guidance of the working medium, which blade is supported by a blade root that can be connected to the turbine shaft. To guide the working fluid in the turbine unit also usually connected between adjacent blade rows are connected to the turbine housing Leitschaufelreihen.

Die Schaufel weist an dem ihrem Schaufelfuß gegenüberliegenden Ende eine gegebenenfalls leicht gebogene Deckplatte auf, auf der beispielsweise als Dichtelement ein Dichtsteg angeordnet ist, insbesondere verschweißt oder aus der Platte herausgefräst ist. Bei in einem Rotor einer Strömungsmaschine, insbesondere einer Dampfturbine, in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Schaufeln bilden die Deckplatten der Schaufeln ein kreisringförmiges Deckband sowie die im wesentlichen in Umfangsrichtung gerichteten Dichtelemente ein einen Kreisring bildendes Dichtungsband in einer Ebene senkrecht zur Hauptachse der Turbinenwelle mit Kreisquerschnitt. Das Dichtungsband bewirkt einen erhöhten Strömungswiderstand und verringert so Leckströme zwischen den Schaufeln, sowohl Leitschaufeln als auch Laufschaufeln, und einem Innengehäuse bzw. der Turbinenwelle (auch Turbinenläufer oder Rotor genannt). Durch eine Verbesserung der Spaltabdichtung lassen sich die Wirkungsgradverluste der Strömungsmaschine verringern.The blade has at the opposite end of the blade root an optionally slightly curved cover plate on which, for example, a sealing web is arranged as a sealing element, in particular welded or milled from the plate. When in a rotor of a turbomachine, in particular a steam turbine, circumferentially juxtaposed blades, the cover plates of the blades form an annular shroud and the substantially circumferentially directed sealing elements forming a circular sealing strip in a plane perpendicular to the main axis of the turbine shaft with circular cross-section. The sealing tape provides increased flow resistance and thus reduces leakage currents between the blades, both vanes and blades, and an inner shell or turbine shaft (also called a turbine runner or rotor). By improving the gap seal, the efficiency losses of the turbomachine can be reduced.

Im Betrieb der Strömungsmaschine kommt es häufig bei Schaufeln mit Deckplatte in Folge der Fliehkraft zu einer Verformung des Schaufelblattes und einer Schiefstellung der Deckplatte. Dies kann zu einer Falschausrichtung und Falschpositionierung des auf der Deckplatte befindlichen Dichtelements oder der gegen die statorseitig angebrachten Dichtspitzen laufenden Deckplattenflächen führen. Zudem können sich Deckplattenflächen in den Wassertropfenstrom stellen, was zu einer verstärkten Erosion dieser Flächen führt.During operation of the turbomachine, it often happens with blades with cover plate as a result of centrifugal force to a deformation of the airfoil and a misalignment of the cover plate. This can lead to a misalignment and incorrect positioning of the sealing element located on the cover plate or the cover plate surfaces running against the stator-mounted sealing tips. In addition, cover plate surfaces can be placed in the water drop stream, resulting in increased erosion of these surfaces.

Üblicherweise weist die Schaufel zur Reduzierung der Schiefstellung der Deckplatte eine sehr steife Schaufelblattkonstruktion auf. Dies kann zu aerodynamisch ungünstigen Schaufelblattkonturen und Schaufelzahlen führen. Auch kann eine angepasste Deckplattenmassenverteilung eine Schiefstellung im Betriebsdrehzahlbereich reduzieren. Jedoch ist dies nur begrenzt anwendbar, da erhebliche Massenumverteilungen erforderlich sind, um den gewünschten Effekt zu erzielen.Usually, the blade to reduce the misalignment of the cover plate on a very rigid airfoil construction. This can lead to aerodynamically unfavorable blade blade contours and blade numbers. Also, an adapted cover plate mass distribution can reduce skewing in the operating speed range. However, this is of limited use because significant mass redistributions are required to achieve the desired effect.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaufel für eine Strömungsmaschine anzugeben, bei der bei vergleichsweise einfacher Bauweise eine ungünstige Schiefstellung im Arbeitsdrehzahlbereich reduziert wird. Des Weiteren soll eine Schaufelreihe und eine Strömungsmaschine mit einer derartigen Schaufel angegeben werden.The invention is therefore based on the object of specifying a blade for a turbomachine in which an unfavorable skewing in the working speed range is reduced with a comparatively simple construction. Furthermore, a blade row and a turbomachine with such a blade are to be specified.

Bezüglich der Schaufel wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst, indem eine Deckplatte vorgesehen ist, deren Fertigungskontur derart geformt ist, dass die Deckplatte im Arbeitsdrehzahlbereich eine vorgegebene Lage einnimmt.With regard to the blade, the stated object is achieved according to the invention by providing a cover plate whose production contour is shaped such that the cover plate occupies a predetermined position in the working rotational speed range.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass gerade für eine durch Fliehkräfte vergleichsweise hoch belastete Schaufel eine aerodynamische und gleichzeitig dichtende Stellung im Arbeits- oder Betriebsdrehzahlbereich ermöglicht sein sollte. Die Idee besteht in der Ausnutzung von Fliehkräften für eine drehzahlvariable Positionierung der Deckplatte, insbesondere von auf der Deckplatte angebrachten Dichtelementen zur Realisierung einer hinreichend guten Dichtheit der Deckplatte im stationären Betrieb, insbesondere im Arbeitsdrehzahlbereich. Hierzu ist die Fertigungskontur der Deckplatte derart geformt, dass die geänderte Fertigungskontur der Deckplatte im Arbeitsdrehzahlbereich die durch die Fliehkräfte bewirkte Verformung der Deckplatte kompensiert und die Deckplatte eine vorgegebene Lage, insbesondere eine hinreichend dichtende Position einnimmt. Für eine besonders dicht abschließende Positionierung der Schaufeln entlang des Strömungsweges des Arbeitsmediums im Arbeitsdrehzahlbereich ist jede Schaufel anhand von vorgegebenen spezifischen Erfordernissen individuell gefertigt, wobei die Deckplatte eine vorgegebene Fertigungskontur und Fertigungsstellung aufweist. Die Fertigungskontur und Fertigungsstellung ist derart ausgelegt, dass die Deckplatte im Arbeitsdrehzahlbereich infolge der Fliehkraft und der Gaskraft durch Entwindung oder Verformung des Schaufelblattes eine Betriebs- oder Zielkontur, insbesondere eine gewünschte Lage und korrekte Position einnimmt. Im Nachfolgenden werden für die Deckplattenaußenkontur Fertigungsstrukturmerkmale näher beschrieben, welche im Arbeitsdrehzahlbereich unter Einwirkung von Flieh- und Gaskräften die Einnahme einer Betriebskontur für die Deckplatte bewirken, die weitgehend einer vorgegebenen Zielkontur entspricht.The invention is based on the consideration that an aerodynamic and simultaneously sealing position in the working or operating speed range should be made possible, especially for a blade that is comparatively highly loaded by centrifugal forces. The idea consists in the utilization of centrifugal forces for a variable-speed positioning of the cover plate, in particular mounted on the cover plate sealing elements to realize a sufficiently good tightness of the cover plate in stationary operation, especially in the working speed range. For this purpose, the manufacturing contour of the cover plate is shaped such that the changed manufacturing contour of the cover plate in the working speed range compensates for the centrifugal forces caused deformation of the cover plate and the cover plate assumes a predetermined position, in particular a sufficiently tight position. For a particularly tight final positioning of the blades along the flow path of the working fluid in the working speed range, each blade is made individually based on given specific requirements, wherein the cover plate has a predetermined manufacturing contour and manufacturing position. The production contour and production position is designed such that the cover plate occupies a working or target contour, in particular a desired position and correct position in the working speed range due to the centrifugal force and the gas power by unwinding or deformation of the airfoil. In the following, for the cover plates outer contour Production structure features described in more detail, which cause the employment of a working contour for the cover plate in the working speed range under the action of centrifugal and gas forces, which largely corresponds to a predetermined target contour.

In einer möglichen Ausführungsform ist die Deckplatte asymmetrisch zur Schaufelachse ausgebildet. Beispielsweise wird durch eine Schiefstellung der Deckplatte in der Fertigung die Deckplatte, bis die Nenndrehzahl erreicht ist, durch die Fliehkraft in die gewünschte Position gebracht. Die fertigungsrelevante Schiefstellung ist in Abhängigkeit vom Dehnungszustand der Schaufel, insbesondere des Schaufelblatts und der Deckplatte einzustellen. Unter einer asymmetrischen Anordnung oder Schiefstellung der Deckplatte zur Schaufelachse in der Fertigung wird insbesondere eine exzentrische Anordnung der Deckplatte verstanden, bei der die Deckplatte einen Versatz zur Schaufelachse oder Schaufelmittellinie aufweist. Beispielsweise weist die Fertigungskontur der Deckplatte eine Ruhe- oder Stillstandsmittellinie auf, die um einen vorgegebenen Versatz zum Schaufelachse und/oder zur Turbinenachse versetzt ist.In one possible embodiment, the cover plate is formed asymmetrically to the blade axis. For example, by a misalignment of the cover plate in production, the cover plate, until the rated speed is reached, brought by the centrifugal force in the desired position. The production-relevant misalignment is set depending on the strain state of the blade, in particular of the blade and the cover plate. Under an asymmetrical arrangement or misalignment of the cover plate to the blade axis in the production is understood in particular an eccentric arrangement of the cover plate, wherein the cover plate has an offset to the blade axis or blade center line. For example, the manufacturing contour of the cover plate on a rest or standstill centerline, which is offset by a predetermined offset to the blade axis and / or the turbine axis.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Deckplatte tangential zur Schaufelachse versetzt. Bei einem tangentialen Versatz wird die Deckplatte in Umfangsrichtung und somit in Richtung von benachbarten Schaufeln versetzt. Beispielsweise weist die Deckplatte einen tangentialen Versatz auf, der in Abhängigkeit vom zugehörigen Dehnungszustand bis zu 30 mm beträgt.In a preferred embodiment, the cover plate is offset tangentially to the blade axis. With a tangential offset, the cover plate is offset in the circumferential direction and thus in the direction of adjacent blades. For example, the cover plate has a tangential offset, which is up to 30 mm depending on the associated strain state.

Zusätzlich kann die Deckplatte radial zur Turbinenachse versetzt sein. Beispielsweise weist die Deckplatte einen radialen Versatz auf, der in Abhängigkeit vom zugehörigen Dehnungszustand bis zu 10 mm beträgt.In addition, the cover plate may be offset radially to the turbine axis. For example, the cover plate has a radial offset, which is up to 10 mm, depending on the associated strain state.

Für eine möglichst gute Abschirmung von nacheilenden benachbarten Schaufeln gegenüber Tropfenschlagerosion an der Innenkontur der Deckplatte und eine möglichst homogene Außenkontur der Deckplatte weist der Innenradius der Deckplatte einen gegenüber dem Außenradius der Deckplatte größeren radialen Versatz gegenüber der Turbinenachse auf.For best possible shielding of trailing neighboring blades against drop impact erosion on the inner contour the cover plate and the most homogeneous outer contour of the cover plate, the inner radius of the cover plate on a relation to the outer radius of the cover plate greater radial offset relative to the turbine axis.

Beispielsweise weist die Außenkontur der Deckplatte und der zugehörige Außenradius entlang der Umfangsrichtung der Deckplatte nur einen geringen radialen Versatz gegenüber der Turbinenachse von bis zu 10 mm auf. Dies ermöglicht eine weitgehend homogene Ausrichtung der Deckplatte entlang der Außenkontur der Schaufeln, so dass diese ein kreisringförmiges Deckband bilden. Vorzugsweise bildet die Außenkontur der Deckplatte im Arbeitsdrehzahlbereich einen Zylinderabschnitt. Somit kann die Außenkontur der Deckplatte im Arbeitsdrehzahlbereich die Dichtfunktion hinreichend gut sicherstellen.For example, the outer contour of the cover plate and the associated outer radius along the circumferential direction of the cover plate only a small radial offset relative to the turbine axis of up to 10 mm. This allows a substantially homogeneous alignment of the cover plate along the outer contour of the blades, so that they form an annular shroud. Preferably, the outer contour of the cover plate forms a cylinder section in the working speed range. Thus, the outer contour of the cover plate in the working speed range to ensure the sealing function sufficiently well.

Demgegenüber können die Innenkontur und der zugehörige Innenradius entlang der Umfangsrichtung der Deckplatte einen größeren radialen Versatz gegenüber der Turbinenachse von bis zu 10 mm aufweisen. Zweckmäßigerweise ist die Innenkontur im Arbeitsdrehzahlbereich der Deckplatte derart geformt, dass deren Innenseitenkanten eine Abschirmung bewirken. Beispielsweise weist die Deckplatte an der Unterseite oder Innenkontur gegenüber den Unterseiten benachbarter Deckplatten einen Sprung, insbesondere entlang der Umfangsrichtung der Deckplatte einen schräg verlaufenden Sägezahnsprung auf. Dies ermöglicht eine Abschattung oder Abschirmung von erosionsgefährdeten Bereichen an der Innenseite der nacheilenden Nachbarschaufel. Auch kann je nach Grad der Schiefstellung oder des tangentialen und gegebenenfalls des radialen Versatzes eine Über- oder eine Unterkompensation an der Innen- und auch an der Außenkontur bewirkt werden.In contrast, the inner contour and the associated inner radius along the circumferential direction of the cover plate may have a greater radial offset with respect to the turbine axis of up to 10 mm. Conveniently, the inner contour in the working speed range of the cover plate is shaped such that their inner side edges cause a shield. For example, the cover plate on the underside or inner contour with respect to the undersides of adjacent cover plates a jump, in particular along the circumferential direction of the cover plate on a sloping Sägezahnsprung on. This allows shading or shielding of erosion prone areas on the inside of the trailing neighbor blade. Also, depending on the degree of skewing or the tangential and possibly the radial offset over- or undercompensation on the inner and on the outer contour can be effected.

Die Schaufel ist vorzugsweise eine Laufschaufel für eine Dampfturbine, insbesondere für eine Mitteldruck- und/oder Niederdruck-Teilturbine. Durch eine Verwendung von Laufschaufeln mit einer vorgegebenen schief gestellten oder exzentrisch angeordneten Deckplatte ist eine Reduzierung von Dampfleckageströmen in einer Dampfturbine erreicht, wodurch insbesondere bei einer Niederdruck-Teilturbine eine Wirkungsgradsteigerung erzielt wird.The blade is preferably a blade for a steam turbine, in particular for a medium-pressure and / or low-pressure turbine part. By using blades with a predetermined obliquely or eccentrically arranged cover plate is a reduction of Steam leakage flows achieved in a steam turbine, whereby an efficiency increase is achieved in particular in a low-pressure turbine section.

Die auf die Schaufelreihe gerichtete Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Deckplatten der einzelnen Schaufeln derart geformt sind, dass diese im Arbeitsdrehzahlbereich eine vorgegebene Lage einnehmen. Vorzugsweise sind die Außenkonturen der Deckplatten derart geformt, dass die Außenkonturen aller Schaufeln einer Schaufelreihe im Arbeitsdrehzahlbereich einen Zylinder bilden. Hierzu weist die jeweilige Deckplatte von benachbarten Schaufeln eine Fertigungskontur und Fertigungsstellung mit einem vorgegebenen tangentialen und/oder einem radialen Versatz auf. Bei einem tangentialen Versatz ragt die Außenkontur der Deckplatte über das Deckband möglichst gering hinaus oder hinein. Dies ermöglicht im Arbeitsdrehzahlbereich infolge der Fliehkraft eine möglichst homogene Außenkontur, so dass eine hinreichend gute Ausrichtung der Deckplatte gegen statorseitig angebrachte Dichtspitzen oder von auf der Deckplatte selbst befindlichen Dichtspitzen gegen den Stator ermöglicht ist. Durch eine derartige Schiefstellung der Au-βenkontur der einzelnen Deckplatten wird ein hoher Strömungswiderstand für das in der Strömungsmaschine geführte Arbeitsmedium, z. B. Dampf, erzielt, wodurch eine Leckdampfrate deutlich vermindert ist.The task directed to the blade row is achieved in that the cover plates of the individual blades are shaped such that they occupy a predetermined position in the working speed range. Preferably, the outer contours of the cover plates are shaped such that the outer contours of all blades of a row of blades form a cylinder in the working speed range. For this purpose, the respective cover plate of adjacent blades on a production contour and manufacturing position with a predetermined tangential and / or a radial offset. In the case of a tangential offset, the outer contour of the cover plate protrudes as little as possible beyond the shroud. This allows in the working speed range due to the centrifugal force as homogeneous as possible outer contour, so that a sufficiently good orientation of the cover plate against stator-mounted sealing tips or located on the cover plate itself sealing points is made possible against the stator. Such a misalignment of the Au-βenkontur the individual cover plates is a high flow resistance for the guided in the turbomachine working medium, eg. As steam achieved, whereby a Leckdampfrate is significantly reduced.

Bei einem radialen Versatz ragt die Deckplatte mit deren Außenkontur und Innenkontur zumindest teilweise über das ringförmige Deckband der zugehörigen Schaufelreihe hinaus bzw. hinein. Mit auf die Schaufel einwirkenden Flieh- und Gaskräften wird die Deckplatte drehzahlabhängig in eine Position gebracht, die zu einer Kompensation der Über- und/oder Unterdeckung und somit zu einer Kompensation der vorgegebenen Schiefstellung der Deckplatte führt, so dass die Dichtfunktion der Deckplatte nach außen und der Erosionsschutz von nacheilenden Nachbarschaufeln nach innen erfüllt wird.In the case of a radial offset, the cover plate with its outer contour and inner contour protrudes at least partially beyond the annular shroud of the associated blade row or into it. With acting on the blade centrifugal and gas forces the cover plate is speed-dependent brought into a position which leads to a compensation of over- and / or undercoverage and thus to a compensation of the predetermined misalignment of the cover plate, so that the sealing function of the cover plate to the outside and the erosion protection of lagging neighboring blades is fulfilled inside.

Auch kann eine Über- und/oder Unterkompensation der vorgegebenen Schiefstellung bewirkt werden, indem die einzelnen Deckplatten im Fertigungszustand stärker tangential und gegebenenfalls radial versetzt oder verschoben werden. Eine derartige Überkompensation oder gegebenenfalls auch eine Unterkompensation kann für eine Abschattung von erosionsgefährdeten Bereichen an der Innen- und auch der Außenseite von nacheilenden Nachbarschaufeln genutzt werden. Das Strömungsmedium, z. B. Wassertropfen, schlagen hierbei in einem sehr flachen Winkel auf die Innen- oder Außenkontur der Deckplatte auf und erodieren diese aufgrund des flachen Winkels nur schwach.Also, an over- and / or undercompensation of the predetermined misalignment can be effected by the individual cover plates in the manufacturing state more tangential and optionally radially offset or moved. Such overcompensation or, if appropriate, also an undercompensation can be used for shadowing erosion-prone areas on the inside and also on the outside of lagging neighboring blades. The flow medium, for. As drops of water, strike this at a very shallow angle to the inner or outer contour of the cover plate and erode these weak due to the flat angle.

Die auf die Strömungsmaschine gerichtete Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Deckplatten von benachbarten Schaufeln einer einzelnen Schaufelreihe und/oder von benachbarten Schaufeln benachbarter Schaufelreihen eine Fertigungskontur aufweisen, die im Arbeitsdrehzahlbereich eine vorgegebene Lage einnimmt. Dabei weist jede Schaufel eine zugehörige Fertigungskontur und/oder Fertigungsstellung der Deckplatte auf. Das die Strömungsmaschine durchströmende Arbeitsmedium entspannt sich nämlich beim Durchströmen der Strömungsmaschine kontinuierlich entlang seines Strömungswegs. Der Betriebsdruck des Arbeitsmediums ist somit abhängig von der Position entlang der Längsachse der Strömungsmaschine. Hierzu sind die Schaufeln abhängig von der Position innerhalb der Strömungsmaschine unterschiedlich groß ausgebildet, so dass unterschiedlich starke Fliehkräfte wirken. Dies führt zu einer individuellen Fertigungskontur der Deckplatten und Schaufeln, um die jeweiligen positionsbedingt einwirkenden mechanischen Kräften aufzunehmen bzw. zu verringern.The task directed to the turbomachine is achieved in that the cover plates of adjacent blades of a single row of blades and / or of adjacent blades of adjacent blade rows have a production contour which occupies a predetermined position in the working speed range. Each blade has an associated production contour and / or production position of the cover plate. Namely, the working medium flowing through the turbomachine continuously relaxes along its flow path as it flows through the turbomachine. The operating pressure of the working medium is thus dependent on the position along the longitudinal axis of the turbomachine. For this purpose, the blades are designed differently sized depending on the position within the turbomachine, so that different strong centrifugal forces act. This leads to an individual manufacturing contour of the cover plates and blades in order to absorb or reduce the respective positionally acting mechanical forces.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch eine vorgegebene Schiefstellung der Deckplatten einzelner Schaufeln für ein oder mehrere Schaufelreihen in der Fertigung eine möglichst homogene Außenform, insbesondere eine Zylinderform der Deckplatten für eine möglichst gute Dichtfunktion und eine Reduzierung von Blattspitzenüberströmungen bewirkt werden. Die Innenkontur der Deckplatten weist eine gezackte, insbesondere sägezahnsprungartige Form auf, so dass eine Abschirmung von nacheilenden Nachbarschaufeln gegenüber aufschlagenden Wassertropfen oder festen Partikeln gegeben ist.The advantages achieved by the invention are in particular that by a predetermined misalignment of the cover plates of individual blades for one or more rows of blades in the production as homogeneous as possible outer shape, in particular a cylindrical shape of the cover plates for the best possible sealing function and a reduction of Blatttitzenüberströmungen be effected. The inner contour of the cover plates has a serrated, in particular sawtooth-like shape, so that there is a shielding of trailing adjacent blades against impacting water droplets or solid particles.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

FIG 1
einen Ausschnitt eines Längsschnitts durch eine Strömungsmaschine, insbesondere eine Dampfturbine,
FIG 2
einen Ausschnitt einer Draufsicht auf eine Schaufelreihe mit einer Anzahl von Schaufeln,
FIG 3
den Versatz der Koordinatensysteme für eine Schaufel mit einer schief gestellten Deckplatte, und
FIG 4
einen Ausschnitt eines Querschnitts durch schief gestellte Deckplatten von Schaufeln einer Schaufelreihe, und
FIG 5
einen vergrößerten Ausschnitt an einem Übergangsbereich von Deckplatten benachbarter Schaufeln gemäß FIG 4.
An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Show:
FIG. 1
a detail of a longitudinal section through a turbomachine, in particular a steam turbine,
FIG. 2
4 a section of a plan view of a row of blades with a number of blades,
FIG. 3
the offset of the coordinate systems for a blade with a slanted cover plate, and
FIG. 4
a section of a cross section through oblique cover plates of blades of a row of blades, and
FIG. 5
an enlarged section at a transition region of cover plates of adjacent blades according to FIG. 4

Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Identical parts are provided with the same reference numerals in all figures.

FIG 1 zeigt einen Ausschnitt eines Längsschnittes einer Strömungsmaschine 1, insbesondere einer Dampfturbine mit einem Innengehäuse 2 und einem innerhalb des Innengehäuses 2 angeordneten Rotor 4. Das Innengehäuse 2 und der Rotor 4 sind entlang einer Turbinenachse 6 gerichtet und weisen an ihrem kreisförmigen Innenumfang beziehungsweise Außenumfang ringförmige in Umfangsrichtung verlaufende Vertiefungen 8a bzw. 8b auf.1 shows a section of a longitudinal section of a turbomachine 1, in particular a steam turbine with an inner housing 2 and a rotor 4 disposed within the inner housing 2. The inner housing 2 and the rotor 4 are directed along a turbine axis 6 and have at their circular inner circumference or outer circumference annular in the circumferential direction extending recesses 8a and 8b.

In der Dampfturbine sind eine Mehrzahl von Schaufeln 10 angeordnet, wobei hier der Übersichtlichkeit halber lediglich eine in dem Innengehäuse 2 befestigte Leitschaufel 10a und eine mit dem Rotor 4 verbundene Laufschaufel 10b dargestellt sind.In the steam turbine, a plurality of blades 10 are arranged, wherein here for the sake of clarity, only one fixed in the inner housing 2 guide vane 10a and connected to the rotor 4 blade 10b are shown.

Jede Schaufel 10 weist einen Schaufelfuß 12 auf, mit dem sie in dem Innengehäuse 2 bzw. im Rotor 4 verankert ist. Die Schaufel 10 ist entlang einer Längs- oder Schaufelachse 14 gerichtet. In Richtung der Schaufelachse 14 schließt sich an den Schaufelfuß 12 ein profiliertes Schaufelblatt 16 zur Umlenkung des Arbeitsmediums, insbesondere einer Dampfströmung 18 an. Das Schaufelblatt 16 weist ein dem Schaufelfuß 12 gegenüberliegendes Ende 20 auf, an dem eine Deckplatte 22 vorgesehen ist.Each blade 10 has a blade root 12 with which it is anchored in the inner housing 2 or in the rotor 4. The blade 10 is directed along a longitudinal or blade axis 14. In the direction of the blade axis 14, a profiled blade 16 connects to the blade root 12 for deflecting the working medium, in particular a steam flow 18. The airfoil 16 has an end 20 opposite the blade root 12, on which a cover plate 22 is provided.

An dem Ende 20 einer jeden Schaufel 10 ist in Richtung der Schaufelachse 14 ein Dichtsteg 26 vorgesehen, der sich auf der Deckplatte 22 entlang der Umfangsrichtung erstreckt. Der Dichtsteg 26 ragt berührungsfrei in die zugeordnete Vertiefung 8a bzw. 8b hinein. Darüber hinaus sind am Außenumfang des Rotors 4 und am Innenumfang des Innengehäuses 2 ebenfalls in Richtung der Längs- oder Schaufelachse 14 gerichtete einer jeweiligen Deckplatte 22 gegenüberliegende Dichtspitzen 28 vorgesehen. Durch ein Hineinragen des Dichtstegs 26 in die Vertiefung 8b des Rotors 4 und die Vertiefung 8a des Innengehäuses 2 ist zwischen der Laufschaufel 10b und dem Innengehäuse 2 bzw. zwischen der Leitschaufel 10a und dem Rotor 4 ein direkter radialer Spalt für eine Durchströmung von Leckdampf aus der Dampfströmung 18 vermieden. Für einen möglichst guten Strömungswiderstand und eine hohe Dichtheit und somit zur Verminderung der Leckdampfströmung auch im Arbeitsdrehzahlbereich der Strömungsmaschine 1 ist eine hinreichend genaue Positionierung der Schaufeln 10 erforderlich.At the end 20 of each blade 10, a sealing web 26 is provided in the direction of the blade axis 14, which extends on the cover plate 22 along the circumferential direction. The sealing web 26 protrudes into the associated recess 8a or 8b without contact. In addition, on the outer circumference of the rotor 4 and on the inner circumference of the inner housing 2 also in the direction of the longitudinal or blade axis 14 directed a respective cover plate 22 opposite sealing tips 28 are provided. By a protrude of the sealing ridge 26 in the recess 8b of the rotor 4 and the recess 8a of the inner housing 2 is between the blade 10b and the inner housing 2 or between the vane 10a and the rotor 4, a direct radial gap for a flow of leakage steam from the Steam flow 18 avoided. For the best possible flow resistance and a high tightness and thus to reduce the leakage steam flow in the working speed range of the turbomachine 1, a sufficiently accurate positioning of the blades 10 is required.

Bedingt durch die auf die Schaufeln 10 einwirkenden Fliehkräfte stellt sich die Deckplatte 22 im Betrieb der Strömungsmaschine 1 schief. Zur Kompensation der Schiefstellung der Schaufeln 10 im Arbeitsdrehzahlbereich wird die Fertigungskontur der Deckplatte 22 einer jeden Schaufel 10, insbesondere der Laufschaufel 10b derart ausgeführt, dass die Deckplatte 22 eine vorgegebene Lage oder Position im Arbeitsdrehzahlbereich einnimmt.Due to the forces acting on the blades 10 centrifugal forces, the cover plate 22 is in operation of the turbomachine 1 askew. To compensate for the misalignment the blades 10 in the working speed range, the manufacturing contour of the cover plate 22 of each blade 10, in particular the blade 10b is carried out such that the cover plate 22 occupies a predetermined position or position in the working speed range.

Die in Umfangsrichtung an dem Rotor 4 oder dem Innengehäuse 2 befestigten Schaufeln 10 bilden jeweils eine kreisringförmige Schaufelreihe 30, worin die Deckplatten 22 ein kreisringförmiges Deckband bilden. In FIG 2 ist ein Ausschnitt einer Draufsicht auf die Deckplatten 22 einer Schaufelreihe 30 mit einer Anzahl von Schaufeln 10 dargestellt. Die Laufschaufeln 10b sind kranzförmig an der nicht dargestellten Turbinenwelle angeordnet und bilden somit eine Anzahl von Laufschaufelreihen. Weiterhin umfasst die Strömungsmaschine 1 eine Anzahl von feststehenden Leitschaufeln 10a, die ebenfalls kranzförmig unter der Bildung von Leitschaufelreihen an dem Innengehäuse 2 befestigt sind. Die Laufschaufeln 10b dienen dabei zum Antrieb der Turbinenwelle durch Impulsübertrag von der die Strömungsmaschine 1 durchströmenden Dampfströmung 18. Die Leitschaufeln 10a dienen hingegen zur Strömungsführung des Arbeitsmediums 18 zwischen zwei in Strömungsrichtung der Dampfströmung 18 gesehen aufeinander folgenden Laufschaufelreihen oder Laufschaufelkränzen. Ein aufeinander folgendes Paar aus einem Kranz von Leitschaufeln 10a oder einer Leitschaufelreihe und aus einem Kranz von Laufschaufeln 10b oder einer Laufschaufelreihe wird dabei auch als Turbinenstufe bezeichnet.The vanes 10 secured in the circumferential direction on the rotor 4 or the inner housing 2 each form an annular blade row 30, wherein the cover plates 22 form an annular shroud. 2 shows a detail of a plan view of the cover plates 22 of a row of blades 30 with a number of blades 10. The blades 10b are annularly arranged on the turbine shaft, not shown, and thus form a number of blade rows. Furthermore, the turbomachine 1 comprises a number of fixed guide vanes 10 a, which are likewise fixed in a ring shape to the inner housing 2 with the formation of rows of guide vanes. The blades 10b serve to drive the turbine shaft by momentum transfer from the streaming machine 1 flowing through the steam flow 18. The vanes 10a, however, serve to guide the flow of the working medium 18 between two seen in the flow direction of the steam flow 18 successive blade rows or blade rings. A successive pair of a ring of vanes 10a or a row of vanes and a ring of blades 10b or a blade row is also referred to as a turbine stage.

FIG 3 zeigt den Versatz VT, VR der Koordinatensysteme KS2, KS3 für die Fertigungskontur einer zu der Schaufelachse 14 versetzten Deckplatte 22 zum Koordinatensystem KS1 der Schaufel 10. Das Koordinatensystem KS1 zeigt eine herkömmliche Schaufel 10 ohne eine geänderte Fertigungskontur der Deckplatte 22, d. h., die Deckplatte 22 ist symmetrisch zur Schaufelachse 14 angeordnet. Die Strömungsmaschine 1 weist einen Außenradius ra und einen Innenradius ri für die Schaufel 10 auf. Der Außenradius ra verläuft von der Turbinenachse 6 bis zur Außenkontur 22a der Deckplatte 22; der Innenradius ri verläuft von der Turbinenachse 6 bis zur Innenkontur 22b. Zur Kompensation der durch Fliehkräfte bewirkten Schiefstellung der Deckplatte 22 im Arbeitsdrehzahlbereich ist die Fertigungskontur und Fertigungsstellung der Deckplatte 22 derart ausgeführt, dass die Deckplatte 22 asymmetrisch zur Schaufelachse 14 und zum Schaufelkoordinatensystem KS1 angeordnet ist.FIG. 3 shows the offset V T , V R of the coordinate systems KS2, KS3 for the production contour of a cover plate 22 offset from the blade axis 14 to the coordinate system KS1 of the blade 10. The coordinate system KS1 shows a conventional blade 10 without a changed production contour of the cover plate 22, ie , the cover plate 22 is arranged symmetrically to the blade axis 14. The turbomachine 1 has an outer radius r a and an inner radius r i for the blade 10. The outer radius r a extends from the turbine axis 6 to the outer contour 22a of the cover plate 22; the inner radius r i extends from the turbine axis 6 to the inner contour 22b. To compensate for the centrifugal forces caused by misalignment of the cover plate 22 in the working speed range, the manufacturing contour and manufacturing position of the cover plate 22 is designed such that the cover plate 22 is arranged asymmetrically to the blade axis 14 and the blade coordinate system KS1.

Die Koordinatensysteme KS2 und KS3 zeigen mögliche Ausführungsformen für eine versetzt angeordnete Deckplatte 22. In einer möglichen Ausführungsform ist die Deckplatte 22 tangential versetzt zur Schaufelachse 14. Der tangentiale Versatz VT ist der Versatz der Deckplatte 22 in Umfangsrichtung. Gegebenenfalls kann zusätzlich zum tangentialen Versatz VT die Deckplatte 22 einen radialen Versatz VR aufweisen. Beim radialen Versatz VR wird die Deckplatte 22 radial zur Turbinenachse 6 versetzt.The coordinate systems KS2 and KS3 show possible embodiments for a staggered cover plate 22. In one possible embodiment, the cover plate 22 is tangentially offset from the blade axis 14. The tangential offset V T is the offset of the cover plate 22 in the circumferential direction. Optionally, in addition to the tangential offset V T, the cover plate 22 may have a radial offset V R. When the radial offset V R , the cover plate 22 is offset radially to the turbine axis 6.

Das Koordinatensystem KS2 zeigt beispielhaft den tangentialen und radialen Versatz VT, VR des Innenradius ri; das Koordinatensystem KS3 zeigt beispielhaft den tangentialen und radialen Versatz VT, VR des Außenradius ra. Die Größe des tangentialen und des radialen Versatzes VT, VR wird in Abhängigkeit vom Dehnungszustand und der Position der Schaufel 10 in der Strömungsmaschine 1 bestimmt. Das heißt, jede Schaufel 10 wird individuell infolge der jeweils positionsbedingt einwirkenden mechanischen Kräfte gefertigt. Dabei kann der tangentiale Versatz VT beispielsweise bis zu 30 mm betragen. Der radiale Versatz VR kann beispielsweise bis zu 10 mm betragen.The coordinate system KS2 shows by way of example the tangential and radial offset V T , V R of the inner radius r i ; the coordinate system KS3 shows an example of the tangential and radial offset V T , V R of the outer radius r a . The size of the tangential and the radial offset V T , V R is determined as a function of the strain state and the position of the blade 10 in the turbomachine 1. That is, each blade 10 is manufactured individually as a result of the respective positionally acting mechanical forces. In this case, the tangential offset V T can be up to 30 mm, for example. The radial offset V R can be, for example, up to 10 mm.

FIG 4 zeigt einen Ausschnitt eines Querschnitts durch die Deckplatten 22 von benachbarten Schaufeln 10 einer Schaufelreihe 30 während des Betriebs im Arbeitsdrehzahlbereich ohne Dehnungen und Verformungen. Dabei bildet jede Deckplatte 22 einen Zylinderabschnitt des kreisringförmigen Deckbandes aller Deckplatten 22 einer Schaufelreihe 30. Am Übergangsbereich B zweier benachbarter Deckplatten 22 sind die Deckplatten 22 sowohl in der Außenkontur 22a als auch in der Innenkontur 22b unter Bildung einer Stufe entlang der Schaufelachse 14 versetzt zueinander angeordnet. Bedingt durch einen gegenüber dem Außenradius ra der Deckplatte 22 größeren radialen Versatz des Innenradius ri weist die Innenkontur 22b der Deckplatten 22 einen größeren Absatz oder eine größere Stufe S1 im Übergangsbereich B von der Druckseite DS einer ersten Schaufel 10 zur Saugseite SS der nacheilenden benachbarten Schaufel 10 als die Außenkontur 22a auf, wie dies in der FIG 5 in einem größeren Ausschnitt der FIG 4 näher dargestellt ist.4 shows a section of a cross section through the cover plates 22 of adjacent blades 10 of a blade row 30 during operation in the working speed range without strains and deformations. Each cover plate 22 forms a cylindrical portion of the annular shroud of all cover plates 22 of a row of blades 30. At the transition region B of two adjacent cover plates 22, the cover plates 22 offset in relation to each other in the outer contour 22a as well as in the inner contour 22b to form a step along the blade axis 14. Due to a relative to the outer radius r a of the cover plate 22 larger radial displacement of the inner radius r i , the inner contour 22b of the cover plates 22 has a larger heel or a larger step S1 in the transition region B from the pressure side DS of a first blade 10 to the suction side SS of the trailing adjacent Blade 10 as the outer contour 22a, as shown in more detail in FIG 5 in a larger section of FIG 4.

Hinsichtlich der kreisringförmigen Schaufelreihe 30 mit den einen Außenzylinder bildenden Deckplatten 22 erfolgt die Schiefstellung der einzelnen Deckplatten 22 derart, dass das Zentrum des Außenzylinders tangential und gegebenenfalls radial versetzt wird.With regard to the annular blade row 30 with the outer plates forming a cover plates 22, the misalignment of the individual cover plates 22 takes place such that the center of the outer cylinder is tangentially and optionally radially offset.

Die bedingt durch den tangentialen und gegebenenfalls radialen Versatz VT und VR gebildeten äußeren Stufen S2 in den Übergangsbereichen B von benachbarten Deckplatten 22 sind derart geformt, dass die Außenkontur 22a eine homogene Form, insbesondere annähernd einen Zylinder bildet. Hierdurch ist eine hinreichend gute Dichtheit gegeben. Demgegenüber sind die inneren Stufen S1 derart geformt, dass die Innenseitenkanten 22c eine Abschirmung bewirken. Beispielsweise weist die Innenkontur 22b eine Sägezahnform auf. Hierdurch kann der erosionsgefährdete Bereich von nacheilenden Nachbarschaufeln abgeschattet werden.The outer steps S2 formed by the tangential and optionally radial offset V T and V R in the transition regions B of adjacent cover plates 22 are shaped such that the outer contour 22a forms a homogeneous shape, in particular approximately a cylinder. As a result, a sufficiently good tightness is given. On the other hand, the inner steps S1 are shaped such that the inner side edges 22c cause shielding. For example, the inner contour 22b has a sawtooth shape. As a result, the erosion-prone area can be shaded by trailing neighboring blades.

Je nach Grad der Schiefstellung, z. B. einer stärkeren Verschiebung der Deckplatte 22, kann eine stärkere Stufe S1 und S2 gebildet sein, d. h., die Schiefstellung der Deckplatten 22 wird nicht nur kompensiert, sondern über- und unterkompensiert. Eine derartige Über- oder gegebenenfalls Unterkompensation kann dazu genutzt werden, dass der erosionsgefährdete Bereich an der Innen- und auch Außenseite der nacheilenden Schaufel 10 abgeschattet wird. Die Wassertropfen schlagen hierdurch in einem sehr flachen Winkel auf die Innenkontur 22b bzw. die Außenkontur 22a auf und erodieren diese nur schwach.Depending on the degree of skew, z. B. a stronger displacement of the cover plate 22, a stronger stage S1 and S2 may be formed, ie, the inclination of the cover plates 22 is not only compensated, but overcompensated and undercompensated. Such an overcompensation or possibly undercompensation can be used to shadow the erosion-prone area on the inside and also outside of the trailing blade 10. Beat the drops of water As a result, at a very shallow angle to the inner contour 22b and the outer contour 22a and erode this only weakly.

Claims (15)

Schaufel (10) für eine Strömungsmaschine (1) mit einem mit einer Turbinenwelle verbindbaren Schaufelfuß (12), der ein profiliertes Schaufelblatt (16) trägt, das mit einer Deckplatte (22) versehen ist, deren Fertigungskontur derart geformt ist, dass diese im Arbeitsdrehzahlbereich eine vorgegebene Lage einnimmt.A blade (10) for a turbomachine (1) having a turbine shaft connectable blade root (12) carrying a profiled airfoil (16) provided with a cover plate (22) whose manufacturing contour is shaped to be in the working speed range assumes a predetermined position. Schaufel nach Anspruch 1, wobei die Deckplatte (22) asymmetrisch zur Schaufelachse (14) ausgebildet ist.A blade according to claim 1, wherein the cover plate (22) is formed asymmetrically to the blade axis (14). Schaufel nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Deckplatte (22) tangential zur Schaufelachse (14) versetzt ist.A blade according to claim 1 or 2, wherein the cover plate (22) is offset tangentially to the blade axis (14). Schaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Deckplatte (22) einen tangentialen Versatz (VT) aufweist, der in Abhängigkeit vom zugehörigen Dehnungszustand bis zu 30 mm beträgt.Blade according to one of claims 1 to 3, wherein the cover plate (22) has a tangential offset (V T ), which is up to 30 mm, depending on the associated strain state. Schaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Deckplatte (22) radial zur Turbinenachse (6) versetzt ist.Blade according to one of claims 1 to 3, wherein the cover plate (22) is offset radially to the turbine axis (6). Schaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Deckplatte (22) einen radialen Versatz (VR) aufweist, der in Abhängigkeit vom zugehörigen Dehnungszustand bis zu 10 mm beträgt.Blade according to one of claims 1 to 5, wherein the cover plate (22) has a radial offset (V R ), which is up to 10 mm, depending on the associated strain state. Schaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der Innenradius (ri) der Deckplatte (22) einen gegenüber dem Außenradius (ra) der Deckplatte (22) größeren radialen Versatz (VR) gegenüber der Turbinenachse (6) aufweist.Bucket according to one of claims 1 to 6, wherein the inner radius (r i ) of the cover plate (22) relative to the outer radius (r a ) of the cover plate (22) greater radial offset (V R ) relative to the turbine axis (6). Schaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei im Arbeitsdrehzahlbereich die Außenkontur (22a) der Deckplatte (22) einen Zylinderabschnitt bildet.Blade according to one of claims 1 to 7, wherein in the working speed range, the outer contour (22a) of the cover plate (22) forms a cylinder portion. Schaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei im Arbeitsdrehzahlbereich die Innenkontur (22b) der Deckplatten (22) derart geformt ist, dass die Innenseitenkanten (22c) eine Abschirmung bewirken.Blade according to one of claims 1 to 8, wherein in the working speed range, the inner contour (22b) of the cover plates (22) is shaped such that the inner side edges (22c) effect a shield. Verwendung der Schaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 9 als Laufschaufel (10b) für eine Strömungsmaschine (1), insbesondere in der Niederdruckendstufe einer Dampfturbine.Use of the blade according to one of claims 1 to 9 as a moving blade (10b) for a turbomachine (1), in particular in the low pressure end stage of a steam turbine. Schaufelreihe (30) mit einer Anzahl von Schaufeln (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.A blade row (30) having a number of blades (10) according to any one of claims 1 to 10. Schaufelreihe nach Anspruch 11, wobei die Außenkonturen (22a) der Deckplatten (22) im Arbeitsdrehzahlbereich einen Zylinder bilden.A blade row according to claim 11, wherein the outer contours (22a) of the cover plates (22) form a cylinder in the working speed range. Schaufelreihe nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Innenkonturen (22b) der Deckplatten (22) von benachbarten Schaufeln (10) im Arbeitsdrehzahlbereich eine Stufenform bilden.Blade row according to claim 11 or 12, wherein the inner contours (22b) of the cover plates (22) of adjacent blades (10) form a step shape in the working speed range. Strömungsmaschine (1) mit einer Anzahl von jeweils zu Schaufelreihen (30) zusammengefassten Schaufeln (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.Turbomachine (1) with a number of each combined into rows of blades (30) blades (10) according to one of claims 1 to 10. Strömungsmaschine nach Anspruch 14, bei der eine oder mehrere Schaufelreihen (30) als Laufschaufelreihen ausgebildet sind, deren Laufschaufeln (10b) an einer Turbinenwelle angeordnet sind.Turbomachine according to claim 14, wherein one or more rows of blades (30) are formed as blade rows, the rotor blades (10b) are arranged on a turbine shaft.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE20023475U1 (en) * 1999-08-18 2004-05-06 Kabushiki Kaisha Toshiba, Kawasaki Steam turbine bucket for power generating plant, has fin with large thickness in one side and small thickness in other side being formed in periphery of snubber cover
DE102004021195A1 (en) * 2003-05-07 2004-12-02 General Electric Co. Turbine rotor blade for gas turbine stage with nominal blade profile defined within 10%to90% of its height, with shape variations dependent upon load and temperature
EP1507066A2 (en) * 2003-08-12 2005-02-16 General Electric Company Center-located cutter teeth on shrouded turbine blades

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE20023475U1 (en) * 1999-08-18 2004-05-06 Kabushiki Kaisha Toshiba, Kawasaki Steam turbine bucket for power generating plant, has fin with large thickness in one side and small thickness in other side being formed in periphery of snubber cover
DE102004021195A1 (en) * 2003-05-07 2004-12-02 General Electric Co. Turbine rotor blade for gas turbine stage with nominal blade profile defined within 10%to90% of its height, with shape variations dependent upon load and temperature
EP1507066A2 (en) * 2003-08-12 2005-02-16 General Electric Company Center-located cutter teeth on shrouded turbine blades

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