CH281549A - Blade element on a turbomachine. - Google Patents

Blade element on a turbomachine.

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Publication number
CH281549A
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Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
blade
shaft
platform
axis
section
Prior art date
Application number
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German (de)
Inventor
Limited Rolls-Royce
Original Assignee
Rolls Royce
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Publication date
Application filed by Rolls Royce filed Critical Rolls Royce
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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
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/16Form or construction for counteracting blade vibration

Landscapes

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

Description

  

      Schaufelungselement    an einer     Strömungsmasehine.       Die vorliegende     Erfindung    betrifft ein       Schaufelungselement    an einer Strömungs  maschine, z. B. Axial- oder     Radialturbine    oder  Kompressor, wie sie z. B. in     Gasturbinen-          anlagen    verwendet werden.

   Beim Betrieb sind  die einzelnen Elemente der     Scha.ufelung    einer       ändernden        aerodynamisehen    Belastung     unter-          worfen,    was     Torsionsschwingungen    um     Axen     zur Folge hat., die in Längsrichtung durch  den     Sehaufelteil    eines solchen Elementes, das  heisst. vom Fuss     zur    Spitze der Schaufeln füh  ren. Diese     Torsionssehwingungen    führen oft  zum Bruch solcher     Schaufelungseleinente.     



  Die vorliegende Erfindung bezweckt, die       Schaufelungselemente    derart zu     verbessern,     dass die Gefahr eines zufolge solcher     Torsions-          schwingungen    auftretenden Bruches vermin  dert ist.  



  Gemäss der vorliegenden Erfindung ist  das     Sehaufelungselement,    das eine an einem  Schaft. angebrachte Schaufel     besitzt,    welcher       Schaft.    an seinem von der Schaufel entfern  ten Ende eine     Befestigungswurzel    aufweist,  dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt  des Schaftes so ausgebildet ist und bezüglich  des     Sehaufelquersehnittes    eine solche Lage  einnimmt, dass die im Betrieb auftretenden       aerodynamischen    Belastungen an -der Schau  fel ein im einen Sinne     drehendes    Moment  und am Schaft ein im entgegengesetzten Sinne  drehendes Moment erzeugen.

   Dadurch wird  erreicht, dass der resultierende     Schwingungs-          aussehla-    kleiner wird.    Das ergibt kleinere dynamische Beanspru  chungen im Schaufelfuss, wodurch auch die  Gefahr eines Bruches verringert wird.  



  Bei einem     Schaufelungsselement    eines       Axialkompressors    oder einer     Axialturbine     z. B.     liegt    die     Verdrillachse    der Schaufel auf  der einen Seite einer Ebene, die rechtwinklig  zur Kompressor- oder Turbinenachse steht  und in welcher die     aerodynamische    Achse der  Schaufel liegt.

   Die     aerodynamische    Achse  kann als der geometrische Ort aller aerodyna  mischen Druckmittelpunkte der einzelnen  Schaufelquerschnitte definiert werden, wobei  sich diese Achse in     Längsrichtung    der Schau  fel erstreckt, und     zwar        zwischen    der Verdrill  achse und der Vorderkante der Schaufel.  



  An Hand der beiliegenden Zeichnung soll  der     Erfindungsgegenstand    beispielsweise näher  erläutert werden. Es zeigen:       Fig.    1 einen     Axialschnitt    durch einen Teil  eines     Axialkompressors,          Fig.    2 in grösserem Massstab einen Schnitt  nach der Linie 2-2 in     Fig.    1,       Fig.    3 eine Variante der Befestigungsmit  tel der     Schaufelungselemente    am Rotor,       Fig.    4 schematisch einen Schnitt.

   nach der  Linie     4-4    in     Fig.    1,       Fig.    5, 6, 7 und S Varianten des in     Fig.    4       olezeigten        Sehaufelungselementes,          Fig.    9 und 10 eine Front- bzw. Seitenan  sicht einer Variante des     Schaufelungselemen-          tes    und           Fig.   <B>1.1</B> und 1'2 eine Front- bzw. Seitenan  sicht. einer weiteren Variante des     Sehaufelungs-          elementes.     



  Gemäss     Fig.    1 und 2, in welchen ein Teil  eines     Axialkompressors    im     Axialschnitt    darge  stellt ist, besitzt dieser Kompressor eine zen  trale     Rotorwelle    20, die eine Anzahl von :

  Schei  bengliedern trägt, von welchen zwei     Scheiben-          0        o#        ieder    21 und 22 gezeigt sind.     Diese    Schei  benglieder sind mittels Zähnen 23 mit der  Welle 20     torsionsverbunden.    Diese Zähne 23  sind an den freien Enden von Teilen 24 ge  bildet, welche Teile die Form von axialen Hül  sen aufweisen und von den Mittelteilen der  Scheiben 2.1 und 22     wegragen.    Diese Scheiben  21 und     2'2    sind mittels Teilen 25 auf der Welle  20     zentriert,

      welche Teile ebenfalls die Form  von axialen     Hülsen        aufweisen    und von den  Mittelteilen der Scheiben     wegragen,    und zwar  entgegengesetzt den Teilen 24, und welche  Teile 25 an ihren verdickten Enden über ein  geschobene Schulterringe 26 mit der Welle 20  im Eingriff sind.  



  Die Scheiben 21 und 22 besitzen einen ver  dickten Rand 27, auf welchem die     Schaufe-          lungselemente    des Kompressors in bekannter  Weise angebracht sind. Wie in     Fig.    1 und 2  gezeigt, sind die     Rotor-Schaufelungselemente     34 mit sogenannten  Tannenbaumwurzeln  28  versehen, die mit entsprechend ausgebildeten,  axial verlaufenden     Aussparungen    im Randteil  27 im Eingriff sind.

   Anderseits können, wie  in     Fig.    3 gezeigt, die     Schaufelungselemente          mittels    Ösen und Stiften     befestigt    sein, wobei  diese Elemente an ihrem Fussende mit Ösen 29  versehen sind, die auf beiden Seiten eines       Radialflansches    30 des Scheibenrandes 27 an  gebracht sind, wobei durch die Ösen 29 und  den     Flansch    30 ragende Drehzapfen 31 vor  gesehen sind,     zwecks    Fixierung der     Schaufe-          lungselemente    in ihrer Lage bezüglich des  Randes 27, und zwar mit. begrenzter Dre  hungsfreiheit.  



  Die den Rotor des Kompressors bildenden  Scheiben sind durch Distanzringe 32 axial  voneinander getrennt und festgehalten, welche       Distanzringe    an ihren -Stirnseiten mit Um  fangsnuten versehen sind, in welche axial ge-    richtete Rippen 33     eingreifen,    die am Schei  benrand 27 angebracht sind,     um    die Distanz  ringe koaxial in bezug auf die Scheiben fest  zuhalten.  



  Jede Scheibe, z. B. die Scheiben 21 und 22  tragen einen Kranz von     'Schaufehingselemen-          ten,    wobei je eine Scheibe für eine Stufe der       Rotorschaufelungdes        Kompressors    vorgesehen  ist.

   Zwischen jedem Kranz von     Sehaufelungs-          element.en    34 ist ein Kranz von     Statorschau-          feln    35 angeordnet, die am nicht gezeichneten       Statorgehäuse    befestigt sind, wobei die     .Sta-          torsehaufeln    35 gemäss     Fig.    1 an ihren radia  len, innern Enden Plattformen 36 aufweisen,  welche zusammen einen Teil der Ring     vand     des     Arbeitskanals    des Kompressors bilden.

    Die Plattformen 36 sind an ihren von den  Schaufeln 3,5 entfernteren Enden mit radialen  Flanschen 37 versehen, die sieh bis dicht an  die Aussenflächen der Distanzringe 32 hin er  strecken. Die     Schaufelungselemente    34 des  Rotors besitzen Schaufeln 34a, die auf das  durch den     Axialkompressor    strömende Flui  dum einwirken; die Schaufeln     34a    sitzen an  ihrem Fussende auf Plattformen 34b, die zu  sammen einen Teil der Ringwand des     Arbeits-          fluidumkanals    des     Kompressors    und glatte  Verlängerungen des von den Plattformen 36  gebildeten Wandteils bilden.

   Die Plattformen  34b sind mittels Schäften 34e, deren Form  und Zweck nachfolgend beschrieben wird, mit  den Wurzeln der     Sehaufelungselemente    34  verbunden.  



  Beim Betrieb eines     Axialkompressors    sind  die     Schaufelüngselemente    34 einer wechseln  den aerodynamischen Belastung unterworfen,  welche Belastungen in ihnen     Torsionsschwin-          gungen    erzeugen, die     häufig,    zum Bruch der       Sehaufelungselemente    führen.     L:

      m das Aus  mass der     Torsionsschwingungen,    denen die  Schaufeln     34a    der     Schaufelungselemente    34  bezüglich der Wurzeln 28     unterworfen    sind,  zu verringern, sind die Querschnitte der  Schäfte 34c derart ausgebildet und bezüglich  der Querschnitte der Schaufeln     34a    derart  angeordnet, dass die     Verdrillachsen    der     Schau-          fenn    34a, und der Schäfte 34e auf einander  gegenüberliegenden Seiten einer Ebene liegen,

        die rechtwinklig zur     Iiompressorachse    liegt  und welche die     aerodynainischen    Achsen der  Schaufeln     34a    enthält. Die Schäfte 34c kön  nen die verschiedensten Formen besitzen;  einige davon sind in den     Fig.    4 bis 8 darge  stellt. Gemäss     Fig.    4 ist der Schaft als     T-Trä-          ger    ausgebildet, dessen     Quersteg    nahe der       Leitkante    der Schaufelplattform     34b    angeord  net ist.

   Der     Druekkraft-Angriffspunkt    der  Schaufel 34a.     ist    mit X bezeichnet und die       Verdrillachse    der Schaufel     34a    ist. bei Y ange  deutet. Die     Verdrillaehse    des Schaftes 34e,  deren Lage     reclineriseh    gefunden wurde, ver  läuft.

   längs der Verbindung der Schaftstege  und ist mit Z bezeichnet, wobei ersichtlich ist,  dass die     Verdrillachsen    Y und Z auf     entgegen-          (Y          esetzten        Seiten    einer Ebene liegen, die recht  winklig zur     Kompressoraehse    steht und die       1)riiekkraftaclise    der Schaufel enthält, welche  der geometrische Ort der Punkte X eines  jeden     Sehaufelquersehnittes    ist.

   Bei einer  solchen Anordnung ist die als Folge der       Druckkraftbelastungen    auftretende     Verdril-          hlng    der     Sellaufel        34a    derjenigen des Schaftes  34c entgegengesetzt, so dass die resultierende       Verdrillung    der Schaufel 34a in bezug auf  die     Wurzel    des     Schaufelungselementes    ver  mindert ist und damit auch der     Schwingungs-          ausschlag.     



       Fig.    5 zeigt ein     Schaufelungselement,          dessen    Schaft als     V-Träger    ausgebildet ist,       dessen        Stege    nahe der Leitkante der 'Schaufel  plattform     34b    miteinander verbunden sind.  Es ist ersichtlich, dass die     Verdrillachsen    Y  und Z der Schaufel     34a    bzw. des Schaftes     34-c     (wobei die letztere rechnerisch gefunden  wurde) in bezug auf die aerodynamische  Achse X der Schaufel 34a gleich wie im vor  angehend beschriebenen     Beisspiel    gemäss     Fig.    4  angeordnet. sind.  



       Fig.    6 zeigt. eine andere     Ausführung,    bei  welcher der Schaft. 34c [:-Querschnitt besitzt,  wobei der     Verbindungssteg    nahe der Leitkante  der     Schaufelpluttform        34b    angeordnet ist. Die       Verdrillaehse    des Schaftes, die in bekannter   'eise rechnerisch gefunden werden kann, er  streckt sieh längs der     Mitte,des    Steges, so dass  die     Ailordnting    der     Verdrillaehsen    Y und Z    und der aerodynamischen Achse X die gleiche  ist. wie in den beiden vorangehend beschriebe  nen Beispielen gemäss     Fig.    4 und 5.  



       Fig.    7 zeigt ein     Schaufelungselement    im  Schnitt, bei welchem der Schaft 34c Kreis  ringquerschnitt aufweist und längs der einen  Schaftseite gespalten     ist.    Dieser Spalt     ist    auf  der von der Leitkante der Plattform 34b ent  fernteren Seite des Schaftes angebracht.

   Bei  dieser Ausbildung des Schaftes     liegt    die     Ver-          drillachse    Z des Schaftes 34e, wie dies rech  nerisch gefunden würde, ausserhalb des Schaf  tes und .der Plattform auf der dem Spalt ent  gegengesetzten Seite des Schaftes, so dass bei  diesem Beispiel die     Verdrillachse    Z des Schaf  tes 34e ausserhalb der Leitkante der Schaufel  plattform 34b, und     zwar    auf der von der  Schaufel 34a entfernteren Seite dieser Platt  form, liegt.

   Die     Verdrillachsen    Y und Z der  Schaufel     34a    bzw. des Schaftes 34e liegen je  doch ebenfalls auf einander     entgegengesetzten     Seiten einer die     1)riickkraftachse    X enthalten  den Ebene, so dass das Ausmass der     Torsions-          sehwingungen    der Schaufel     34a        bezüglich    der  Wurzel des Schaufelelementes vermindert ist..  



  Gemäss     Fig.    8 besitzt der Schaft 34c einen  Winkelquerschnitt, dessen Schenkel nahe der  Leitkante der Schaufelplattform miteinander  verbunden sind, wobei der eine Schenkel sieh  nahe der     Leitkante    der Plattform quer über  die letztere erstreckt. Die     Verdrillachse    Z des  Schaftes erstreckt. sich bei dieser     Ausführung,     wie die     Rechnung    ergibt, längs des Schaftes  nahe der Verbindungslinie der beiden Schen  kel, so dass auch hier wie in den vorangehen  den Beispielen die     Verdrillachsen    Y     imd    Z  auf entgegengesetzten Seiten einer die Druck- ,       kraftachse    X enthaltenden Ebene liegen.  



  Zusätzlich zu einer solchen Ausbildung  und Anordnung des Schaftes, dass seine     Ver-          drillaehse    und diejenige der Schaufel auf ent  gegengesetzten Seiten einer die     aerodynami-     < .  sehe Achse der Schaufel enthaltenden Ebene  liegen, können Mittel vorgesehen sein zur Rei  bungsdämpfung der Schwingungen der  Schaufel oder der ihr zugeordneten Platt.  form. Eine solche Vorrichtung ist in     Fig.    9  und 7.0 dargestellt, wobei eine Schaufel mit      einem     iSchaft    gemäss     Fig.    4 versehen ist     undeine     Wurzel aufweist,     wie    sie in     Fig.    3 dargestellt  ist.

   Der Schaft 34c ist an seinem von der  Schaufelplattform 34b entfernt liegenden  Ende und an der Hinterkante (entfernt von  der     Verdrillachse)    mit einem Flansch 38 ver  sehen, an welchem eine Blattfeder 39 ange  bracht ist, die sich in radialer Richtung nach  aussen erstreckt und mit ihrem freien Ende  auf der Rückfläche der     Schaufelplattform    34b       anfliegt.    Demzufolge werden Schwingungen  der Schaufelplattform 34b, die eine Folge der       Torsionsschwingungen    der Schaufel     34a    sind,  gedämpft, und zwar durch die Reibwirkung  der auf der Rückfläche der Plattform auflie  genden Blattfeder.  



  Ein weiteres Beispiel dieser Art ist in den       Fig.    11 und 12 dargestellt. Bei dieser Ausfüh  rung sind Ösen 40 vorgesehen, und zwar auf  der Unterseite der Schaufelplattform, welche  Ösen Verlängerungen der Hinterkante des  Schaftes bilden und mit Öffnungen versehen  sind. Nach dem Zusammenbau der Schaufel  kränze wird ein Draht 41 durch diese     Off-          nimgen    rund um den Schaufelkranz gezogen,  der dämpfend auf die     Schwingungen    der  Plattformen     34a    relativ zu den Wurzeln der       Schaufelungselemente    wirkt, welche Schwin  gungen eine Folge von     Torsionsschwingungen     der Schaufel sind.  



  Es ist zu bemerken, dass in allen darge  stellten Beispielen die Plattformen     34b    vonein  ander durch einen Zwischenraum getrennt  sind. Der Umfangszwischenraum zwischen an  grenzenden Plattformen kann derart sein,     da.ss     durch gegenseitiges Berühren der Plattformen  eine mechanische Dämpfung auftritt, wodurch  übermässige Biege- oder Drehmomente des  Schaftes um seine Wurzelbefestigung ausge  schaltet werden.



      Blade element on a flow machine. The present invention relates to a blade element on a flow machine, for. B. axial or radial turbine or compressor, as z. B. be used in gas turbine plants.

   During operation, the individual elements of the buckling are subjected to changing aerodynamic loading, which results in torsional vibrations around axes, which are caused in the longitudinal direction by the blade part of such an element, that is. from the root to the tip of the blades. These torsional vibrations often lead to the breakage of such blade elements.



  The present invention aims to improve the blade elements in such a way that the risk of a breakage occurring as a result of such torsional vibrations is reduced.



  According to the present invention, the viewing element is one on a shaft. attached shovel owns which shaft. has a fastening root at its end distant from the blade, characterized in that the cross-section of the shaft is designed and is in such a position with respect to the blade cross-section that the aerodynamic loads on the blade during operation are a rotating moment in one sense and generate a moment rotating in the opposite direction on the shaft.

   This means that the resulting vibration appearance is smaller. This results in smaller dynamic stresses in the blade root, which also reduces the risk of breakage.



  With a blade element of an axial compressor or an axial turbine z. B. is the twist axis of the blade on one side of a plane which is perpendicular to the compressor or turbine axis and in which the aerodynamic axis of the blade lies.

   The aerodynamic axis can be defined as the geometric location of all aerodynamic pressure centers of the individual blade cross-sections, this axis extending in the longitudinal direction of the blade, namely between the twisting axis and the leading edge of the blade.



  The subject matter of the invention is to be explained in more detail, for example, with the aid of the accompanying drawing. 1 shows an axial section through part of an axial compressor, FIG. 2 shows a larger-scale section along line 2-2 in FIG. 1, FIG. 3 shows a variant of the fastening means of the blade elements on the rotor, FIG. 4 schematically a cut.

   according to the line 4-4 in FIG. 1, FIG. 5, 6, 7 and 5 variants of the visual blading element shown in FIG. 4, FIGS. 9 and 10 show a front and side view of a variant of the blading element and FIG. <B> 1.1 </B> and 1'2 a front or side view. another variant of the Sehaufelungs- element.



  1 and 2, in which a part of an axial compressor in axial section is Darge, this compressor has a zen tral rotor shaft 20, which has a number of:

  Disk members carries, of which two disk 0 o # ieder 21 and 22 are shown. These disc members are torsionally connected to the shaft 20 by means of teeth 23. These teeth 23 are ge at the free ends of parts 24 forms, which parts have the form of axial Hül sen and protrude from the central parts of the discs 2.1 and 22. These disks 21 and 2'2 are centered on the shaft 20 by means of parts 25,

      which parts also have the form of axial sleeves and protrude from the central parts of the disks, namely opposite the parts 24, and which parts 25 are in engagement with the shaft 20 at their thickened ends via a pushed shoulder rings 26.



  The discs 21 and 22 have a thickened edge 27 on which the blade elements of the compressor are attached in a known manner. As shown in FIGS. 1 and 2, the rotor blade elements 34 are provided with so-called fir tree roots 28, which are in engagement with appropriately designed, axially extending recesses in the edge part 27.

   On the other hand, as shown in Fig. 3, the blade elements can be attached by means of eyelets and pins, these elements being provided at their foot end with eyelets 29 which are placed on both sides of a radial flange 30 of the disc rim 27, through the eyelets 29 and pivot pins 31 protruding from the flange 30 are provided for the purpose of fixing the blade elements in their position with respect to the edge 27, namely with. limited freedom of rotation.



  The disks forming the rotor of the compressor are axially separated from one another by spacer rings 32 and held in place, which spacer rings are provided with circumferential grooves on their end faces, in which axially directed ribs 33 engage, which are attached to the disk edge 27, by the distance to hold rings coaxially with respect to the discs.



  Each slice, e.g. B. the disks 21 and 22 carry a ring of 'vane ring elements, one disc each being provided for one stage of the rotor blades of the compressor.

   Between each ring of saw blade elements 34 is a ring of stator blades 35 which are fastened to the stator housing (not shown), the stator blades 35 according to FIG. 1 having platforms 36 at their radial inner ends, which together form part of the ring vand of the working duct of the compressor.

    The platforms 36 are provided at their ends remote from the blades 3.5 with radial flanges 37, which look up close to the outer surfaces of the spacer rings 32 he stretch. The blade elements 34 of the rotor have blades 34a which act on the fluid flowing through the axial compressor; The blades 34a sit at their foot end on platforms 34b, which together form part of the annular wall of the working fluid duct of the compressor and smooth extensions of the wall part formed by the platforms 36.

   The platforms 34b are connected to the roots of the blade elements 34 by means of shafts 34e, the shape and purpose of which will be described below.



  When an axial compressor is operated, the blade elements 34 are subjected to alternating aerodynamic loads, which loads generate torsional oscillations in them, which frequently lead to the breakage of the blade elements. L:

      In order to reduce the extent of the torsional vibrations to which the blades 34a of the blade elements 34 are subjected with respect to the roots 28, the cross-sections of the shafts 34c are designed and arranged with respect to the cross-sections of the blades 34a in such a way that the torsion axes of the blades 34a , and the shafts 34e lie on opposite sides of a plane,

        which is perpendicular to the compressor axis and which contains the aerodynamic axes of the blades 34a. The shafts 34c can have a wide variety of shapes; some of them are shown in FIGS. 4 to 8 Darge provides. According to FIG. 4, the shaft is designed as a T-beam, the transverse web of which is arranged near the leading edge of the blade platform 34b.

   The pressure point of application of the blade 34a. is denoted by X and is the axis of twist of the blade 34a. indicated at Y. The torsion axis of the shaft 34e, the position of which has been found reclineriseh, runs ver.

   along the connection of the shaft webs and is denoted by Z, whereby it can be seen that the twisting axes Y and Z lie on opposite sides of a plane which is at right angles to the compressor axle and which contains the 1) riiekkraftaclise of the blade, which contains the geometric Is the location of the points X of each Sehaufel cross section.

   In such an arrangement, the twisting of the blade 34a that occurs as a result of the compressive force loads is opposite to that of the shaft 34c, so that the resulting twisting of the blade 34a with respect to the root of the blade element is reduced, and thus also the oscillation amplitude.



       Fig. 5 shows a blade element, the shaft of which is designed as a V-beam, the webs of which are connected to one another near the leading edge of the 'blade platform 34b. It can be seen that the torsion axes Y and Z of the blade 34a and of the shaft 34-c (the latter being found by calculation) with respect to the aerodynamic axis X of the blade 34a are arranged in the same way as in the example according to FIG. 4 described above . are.



       Fig. 6 shows. another version in which the shaft. 34c [: -cross-section, the connecting web being arranged near the leading edge of the blade split form 34b. The torsion axis of the shaft, which can be found mathematically in a known way, it stretches along the middle of the web, so that the alignment of the torsion axes Y and Z and the aerodynamic axis X is the same. as in the two examples described above according to FIGS. 4 and 5.



       7 shows a section of a blade element in which the shaft 34c has a circular cross-section and is split along one side of the shaft. This gap is provided on the side of the shaft which is further away from the leading edge of the platform 34b.

   With this design of the shaft, the twisting axis Z of the shaft 34e lies, as would be mathematically found, outside the shaft and the platform on the side of the shaft opposite the gap, so that in this example the twisting axis Z of the sheep tes 34e outside the leading edge of the blade platform 34b, namely on the side of this platform which is remote from the blade 34a.

   The torsion axes Y and Z of the blade 34a and of the shaft 34e, however, also lie on opposite sides of a plane containing the 1) return force axis X, so that the extent of the torsional vibrations of the blade 34a with respect to the root of the blade element is reduced. .



  According to FIG. 8, the shaft 34c has an angular cross-section, the legs of which are connected to one another near the leading edge of the vane platform, the one leg extending across the latter near the leading edge of the platform. The twist axis Z of the shaft extends. In this embodiment, as the calculation shows, along the shaft near the connecting line of the two legs, so that here, as in the previous examples, the torsion axes Y and Z lie on opposite sides of a plane containing the pressure and force axis X.



  In addition to such a design and arrangement of the shaft that its twisting axis and that of the blade on opposite sides of one the aerodynamic <. see the axis of the plane containing the blade, means can be provided for friction damping of the vibrations of the blade or its associated plate. form. Such a device is shown in FIGS. 9 and 7.0, a blade being provided with a shaft according to FIG. 4 and having a root as shown in FIG.

   The shaft 34c is seen at its end remote from the blade platform 34b and at the rear edge (remote from the twist axis) with a flange 38 on which a leaf spring 39 is attached, which extends in the radial direction outward and with her free end flies on the rear surface of the blade platform 34b. As a result, vibrations of the blade platform 34b, which are a consequence of the torsional vibrations of the blade 34a, are dampened by the frictional action of the leaf spring resting on the rear surface of the platform.



  Another example of this type is shown in FIGS. In this Ausfüh tion eyelets 40 are provided, on the underside of the blade platform, which eyelets form extensions of the rear edge of the shaft and are provided with openings. After the assembly of the blade rings, a wire 41 is drawn through this opening around the blade ring, which has a damping effect on the vibrations of the platforms 34a relative to the roots of the blade elements, which vibrations are a consequence of torsional vibrations of the blade.



  It should be noted that in all of the examples shown, the platforms 34b are separated from one another by a space. The circumferential gap between adjoining platforms can be such that mechanical damping occurs through mutual contact between the platforms, whereby excessive bending or torques of the shaft around its root attachment are switched off.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Schaufelungselement an einer Strömungs maschine, das eine auf einem Schaft befestigte Schaufel besitzt, welcher Schaft an seinem von der Schaufel entfernten Ende eine Be- festigungswurzel aufweist, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung des Schaftquer- schnittes und eine solche Anordnung dessel ben bezüglich des Schaufelquerschnittes, dass die im Betrieb auftretenden aerodynamischen Belastungen an der Schaufel ein im einen Sinne drehendes Moment und am Schaft ein im entgegengesetzten Sinne drehendes Moment. erzeugen. PATENT CLAIM A blade element on a fluid flow machine which has a blade attached to a shaft, which shaft has a fastening root at its end remote from the blade, characterized by such a design of the shaft cross-section and such an arrangement of the same with respect to the blade cross-section, that the aerodynamic loads occurring during operation on the blade produce a moment rotating in one sense and on the shaft a moment rotating in the opposite direction. produce. UNTERANSPRÜCHE: 1. Schaufelungselement nach Patentan spruch, an einer Axial-Turbomasehine, da durch gekennzeichnet, dass der Schaft derart. ausgebildet und bezüglich der Schaufel so an geordnet ist, dass,die Verdrillachse des Schaf tes und die Verdrillachse der Schaufel auf entgegengesetzten Seiten einer Ebene liegen, die rechtwinklig zur Maschinenachse liegt und welche die aerodynamische Achse der Schaufel enthält. SUBClaims: 1. Blading element according to patent claim, on an axial turbo machine, characterized in that the shaft such. is designed and arranged with respect to the blade so that the twist axis of the Schaf tes and the twist axis of the blade are on opposite sides of a plane which is perpendicular to the machine axis and which contains the aerodynamic axis of the blade. 2. Schaufelungselement nach Unteran spruch 1, das eine die Schaufel mit dem Schaft verbindende Plattform aufweist, da durch gekennzeichnet, dass die Verdrillachse des Schaftes zwischen der aerodynamischen Achse der Schaufel und der Vorderkante der Plattform, und zwar näher bei der letzteren, liegt. 3. Schaufelungselement nach Unteran spruch 2, dadurch gekennzeichnet, da.ss der Schaft einen T-Querschnitt aufweist, wobei die Stegverbindung des Querschnittes zwi- sehen der aerodynamischen Achse der Schau fel und der Vorderkante der Plattform, und zwar näher der letzteren, verläuft. 2. Blade element according to claim 1, which has a platform connecting the blade to the shaft, characterized in that the axis of twist of the shaft between the aerodynamic axis of the blade and the leading edge of the platform, closer to the latter, is. 3. The blade element according to claim 2, characterized in that the shaft has a T-cross section, the web connection of the cross section between the aerodynamic axis of the blade and the front edge of the platform, closer to the latter, runs. 4. Schaufelungselement nach Unteran spruch 2, dadurch gekennzeichnet., dass der Schaft einen V-Querschnitt aufweist, wobei die Steg verbindung des Querschnittes zwischen der aerodynamischen Achse der Schaufel und der Vorderkante der Plattform, und zwar näher der letzteren, verläuft. 4. Blade element according to claim 2, characterized in that the shaft has a V-cross section, the web connection of the cross section between the aerodynamic axis of the blade and the leading edge of the platform, closer to the latter, runs. 5. Schaufelungselement nach Unteran spruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft einen Winkelquerschnitt aufweist, wo bei die Stegverbindung des Querschnittes zwi- sehen der aerodynamischen Achse der Schau fel und der Vorderkante der Plattform, und zwar näher der letzteren, verläuft. 5. Shovel element according to claim 2, characterized in that the shaft has an angular cross-section where the web connection of the cross-section between see the aerodynamic axis of the blade and the front edge of the platform, closer to the latter, runs. 6. Schaufelungselement nach Unteran- sprnch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft einen -Querschnitt aufweist, wobei der Verbindungssteg des Schaftes parallel zur Vorderkante der Plattform und zwischen der aerodynamischen Achse der Schaufel und der Vorderkante der Plattform, und zwar näher der 'letzteren, liegt. 6. Blade element according to sub-claim 2, characterized in that the shaft has a cross-section, the connecting web of the shaft parallel to the front edge of the platform and between the aerodynamic axis of the blade and the front edge of the platform, closer to the 'latter, lies. 7. Schaufelungselement nach Unteran spruch 1, das eine die Schaufel mit. dem Schaft verbindende Plattform aufweist, da- (liircii gel@eniizeichnet, dass der Schaft einen kreisringförmigen Querschnitt aufweist. und längs einer Schaftseite gespalten ist, wobei der Schaft derart mit der Plattform verbunden ist, dass seine Verdrillachse ausserhalb des Schaftes und der Plattform auf der dem Spalt entgegengesetzten Seite liegt. B. Sehaufelungselement nach Patentan spruch, gekennzeichnet durch Mittel zum Dämpfen der Torsionsschwingungen der Schaufel. 7. Blade element according to claim 1, one with the blade. the platform connecting the shaft, da- (liircii gel @ eniizeichnet that the shaft has an annular cross-section and is split along one side of the shaft, the shaft being connected to the platform in such a way that its axis of twist is outside the shaft and the platform on the B. A blade element according to the patent claim, characterized by means for damping the torsional vibrations of the blade. 9. Schaufelungselement nach Unteran sprüchen 2 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsmittel zum Einwirken auf die Plattform ausgebildet sind. 10. Sehaufelungselement nach Unteran spruch 9, gekennzeichnet durch eine Blatt feder, die an einer Stelle am Schaft befestigt ist, die einerseits von der Schaufel entfernt ist und anderseits in bezug auf den Schaft querschnitt von der Verdrillachse des Schaf tes- entfernt ist, wobei diese Feder mit ihrem freien Ende auf der Rüekfläche der Plattform aufliegt. 9. blade element according to Unteran claims 2 and 8, characterized in that the damping means are designed to act on the platform. 10. Sehaufelungselement according to claim 9, characterized by a leaf spring which is attached to a point on the shaft, which is on the one hand removed from the blade and on the other hand with respect to the shaft cross-section from the twist axis of the sheep tes- removed, this Spring rests with its free end on the back surface of the platform. 11. Schaufelungselement nach Unteran spruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Unterseite der Schaufelplattform eine eine Verlängerung der Hinterkante der Platt form bildende öse angebracht ist, die eine, Öffnung aufweist, durch welche nach dem Zusammenbau der Schaufelungselemente eines Kranzes ein Dämpfungsdraht gezogen werden kann. 11. Shoveling element according to claim 9, characterized in that on the underside of the shovel platform an extension of the trailing edge of the platform forming eyelet is attached, which has an opening through which a damping wire can be pulled after the assembly of the blade elements of a ring .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3527122A1 (en) * 1984-07-30 1986-01-30 General Electric Co., Schenectady, N.Y. SHOVEL AND BLADED DISC ASSEMBLY FOR A GAS TURBINE ENGINE

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US4595340A (en) * 1984-07-30 1986-06-17 General Electric Company Gas turbine bladed disk assembly

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