SE443184B - Rotorblad, rotorskiva samt rotorbladenhet - Google Patents

Description

781296146 "Z" fotgeometrier har föreslagits för överföring av centripetalinspän- ningsbelastningar från skivan till varje blad. En mycket använd geometri är "granträdsfl-fästet (firtree attachment). Ett dylikt fäste visas i fig. l och uppfinningen beskrives nedan med hänvisning till detta.

En faktor som begränsar rotorbladens och -skivornas livslängd är Eäkykel-utmattningslivslängden hos materialet för dessa kompo- nenter. Varje driftcykel belastar komponenterna till en viss spän- ningsnivå. Då detta upprepats flera gånger, utvecklas utmattnings- sprickor i varje komponent som genomgått cyklerna. På mycket låga spänningsnivåer är antalet cykler innan sprickbildning nästan oänd- ligt. Vid höga spänningsnivåer begränsas antalet cykler starkt. Ut- mattningslivslängden för respektive del benämnes delens LCF-livslängd (LCF-life).

Fästets utformning i de flesta moderna maskiner visas i fig. 3 (känd teknik), som visar en del av ett "granträd"-fäste. Tänderna på bladfoten står i ingrepp med motsvarande fördjupningar i fäst- spåret i skivan. Varje fördjupning uppvisar samma radie. Motsvarande står tänderna i skivspåret i ingrepp med motsvarande fördjupningar i bladfoten, vilka fördjupningar har en radie. Föreliggande uppfinning skiljer sig från känd teknik enligt nedanstående.

Uppfinningen avser att medge tillräckligt låg cykellivslängd för turbinbladfötter och dessæsfästspår i skivan. Ett bisyfte är att minimera djupet för varje fot och dess fästspår. Vidare åsyftas re- duktion av nivån av kombinerad böj- och skärspänning samt att medge ökad radie i områden där såväl böj- som skärbelastningarna bringar materialet vid omkretsen i sträckning.

Enligt uppfinningen är rotorbladets fotparti utformat med ett antal tänder, som står i ingrepp med motsvarande fördjupningar i fästspåret i den bärande skivan. Varje spår är utformat i ett radiellt yttre område med en första radie, och i ett radiellt inre område med en andra radie, varvid den första radien är större än den andra radien.

Motsvarande har fästspâret i rotorskivan ett antal tänder, som står i ingrepp med motsvarande fördjupningar i rotorbladet. Varje spår är i ett radiellt inre område utformat med en första radie och i ett radiellt yttre område med en andra radie, varvid den första radien är större än den andra radien.

Ett huvuddrag i uppfinningen är skivfördjupningarnas och motsva- rande rotorbladfördjupningars sammansatta profil. Varje fördjupning ”i” l 7812961-6 har en första och en andra radie. Den första radien är större än den andra radien och täcker området där böj- och skärbelastningar verkar samman så att bladet utsättes för stor sträckning. Den andra radien täcker det område av foten där böj- och skärbelastningarna verkar mot varandra.

En huvudfördel vid ett utförande av uppfinningen är förbättrad lågcykel-utmattningslivslängd (LCF) vid ekvivalent fotdjup. ökning av den första radien och minskning av den andra radien medger enligt uppfinningen reduktion av maximispänningen utan motsvarande ökning av fotdjupet. I andra utföranden kan skivvikten reduceras utan motsva- rande reduktion av LCF. Reduktion av fotdjupet minskar mängden ma- terial i skivan över dennas ledkant.

Uppfinningen skall nedan närmare förklaras med hänvisning till bifogade ritningar, i vilka fig. 1 är en förenklad vy av en del av en rotorbladenhet, fig. 2 är en förstorad vy av en del av fästet för bladfoten i fig. l utformat enligt uppfinningen, fig. 3 motsvarar fig. 2 och visar ett känt, konventionellt fäste och fig. 4 är en för- storad vy av en del av "granträd"-fästet, visande de två kröknings- radierna i rotorbladet enligt uppfinningen.

Fig. l visar en del av en turbinhjulenhet 10. Hjulenheten om- fattar en rotorskiva 12 och ett antal rotorblad 14 som skjuter ut från skivan. Varje blad har ett fotparti 16 och ett bäryteparti 18.

Varje fotparti är av "granträd"-typen. Fotpartiet på varje blad står i ingrepp med ett motsvarande format spår 20 i skivans omkrets. Varje spår i skivan sträcker sig nedanför bladets fotparti och bildar ett fothålrum 22 mellan bladet och skivan. Minst en sidoplatta 24 ligger an mot skivan för upptagning av bladen i spåren i skivan. Ett antal nitar 26 som löper genom motsvarande fothâlrum, fäster varje sido- platta vid skivan.

"Granträd"~fästet visas mez.detaljerat i fig. 2 och 4. Bladets fotparti 16 är försett med ett antal tänder 28 som ingriper i skivan.

Skivans fästspår är motsvarande utformat med ett antal tänder 30 som ingriper i bladets fotparti. En motsvarande fördjupning 32 i skiv- spåret upptager varje bladtand. Varje skivtand upptages i en motsva- rande fördjupning 34 i bladet. Varje fördjupning i skivan är utfor- mad med ett övre eller radiellt yttre område 36 med en första radie Rl och med ett nedre eller radiellt inre område 38 med en andra ra- die R2. Varje bladfördjupning är utformad med ett nedre eller radiellt inre område 40 med en första radie Rl ooh med ett övre eller radiellt

Claims (3)

7812961-6 yttre område 42 och med en andra radie R2. Radierna Rl är större än radierna R2. Fig. 4 visar förhållandet mellan radierna Rl och R2 som bildar omkretsen till en skiv- och en bladfördjupning. Under hjulenhetens rotation tvingar centrifugalkrafter bladet ra- diellt utåt från skivan. Centripetalkrafter utövas av skivan via "granträd"-fästet på bladet. Tänderna på bladet och skivan utsättes för kombinerade skär- och böjkrafter. I skivfördjupningarnas 32 övre . områden 36 och bladfördjupningarnas 34 nedre områden 40 är skär- och böjspänningarna additiva. I skivfördjupningarnas nedre områden 38 och i bladfördjupningarnas övre områden 42 är böj- och skärspänningarna motsatta. Som resultat uppträder maximala, kombinerade spänningar i områdena 36 och 40, närmare bestämt nära punkterna S. "Granträd"-fästet enligt uppfinningen visas för jämförelse med ett dylikt känt fäste i fig. 2 och 3. Maximal spänning vid blad- och vid skivmaterialet i områdena med störst koncentration S är nästan lika. Uppfinningen visas därför i ett utförande som medger reducerat fotdjup D. Reducerat fotdjup medges vid användning av de kombinerade radier som bildar skiv- respektive bladfördjupningarna 32, 34. För- djupningarna bildas med större radie Rl i områdena med hög spännings- koncentration S. De mindre radierna användes i områdena med lägre spänningskoncentration. Mängden dött material över skivans ledkant är direkt proper- tionellt mot fotens djup D. Reducering av fotdjupet medger konstruk- tion av en skiva med lägre vikt och ökad bladbelastning i skivan vid utföranden som kräver ett stort antal blad på en skiva med förhållan- devis liten diameter. Bladen kan vara anordnade närmare varandra, medan tillräckligt med material likväl bibehålles vid plattans peri- feri. I andra utföringsformer medger uppfinningen reducerade maximi- spänningar vid samma bladdjup D. I ett dylikt utförande ökas radierna Rl jämfört med fig. 2, medan radierna R2 hålles konstanta. Patentkrav.

1. l. Rotorblad uppvisande ett fotparti (16) vari är utformat ett antal fördjupningar (34) för ingrepp med en rotorskiva, k ä n n e t e c k - n a t a v att fördjupningarna (34) är utformade med en första krök- ningsradie (Rl) i ett nedre område (40) av varje fördjupning och med en andra krökningsradie (R2) i ett övre omrâde (42) av varje fördjup- ning, varvid den första krökningsradien är större än den andra krök- ' 5 " 7812961-6 ningsradien. r

2. Rotorskiva uppvisande minst ett rotorbladfästspår (20) som är utformat med ett antal fördjupningar (32) för ingrepp med ett an- tal rotorblad, k ä n n e t e c k n a d a v att fördjupningarna (32) är utformade med en första krökningsradie (Rl) i ett radiellt yttre omrâde (36) av varje fördjupning och med en andra kröknings- radie (R2) i ett radiellt inre område (38) av varje fördjupning var- vid den första krökningsradien är större än den andra krökningsradien.

3. Rotorbladenhet, innefattande ett antal rotorblad som skjuter ut radiellt från en rotorskiva, varvid respektive rotorblad (14) upp- visar ett fotparti (16) med ett antal tänder (28) och ett antal för- djupningar (34), och varvid rotorskivan (12) vid sin omkrets är ut- formad med rotorbladfästspår (20), vilka respektive uppvisar ett an- tal tänder (30) som står i ingrepp med motsvarande fördjupningar i rotorbladens fotpartier och ett antal fördjupningar (32) för att upptaga motsvarande tänder i rotorbladens fotpartier, k ä n n e ~ t e c k n a d a v att varje fördjupning (34) i respektive rotor- blads (14) fotparti (16) är utformad med en första krökningsradie (Rl) i ett radiellt inre område (40) av fördjupningen och med en andra krökningsradie (R2) i ett radiellt yttre område (42) av för- djupningen och att varje fördjupning (32) i skivans (12) rotorblad- fästspår (20) är utformad med en första krökningsradie (Rl) i ett radiellt yttre område (36) av fördjupningen och med en andra krök- ningsradie (H2) i ett radiellt inre område (38) av fördjupningen, varvid nämnda första krökningsradie är större än nämnda andra krök- ningsradie.