In Sohaufelkranumfangsrichtung w$rksame
Abetüt$ung von Tubbinenachaufeln
Die 'Kapazität von Kondensationsturbinen wird weitgßiiend
von der
Sohluckfrhi;keit der ND-Fluten bestimmt. Das fuhrt zum Entwurf
sehr
lanüer verwundener ND-Schaufeln, Aas in junerer Zeit durch
die
Verwendung von Titan als Schaufelmaterial auch von der material-
technischen Seite her gefördert wird, so dass Radienverhältnisse
.
Ra%Ri m 2 (Ra = Radius am Schaufelende, R1 m Radius
am Sohaufelfuas)
und grösser und Umfangsgeschwindigkeiten an der Schaufelspitze,
die reit über der Schallgeschwindigkeit liefen, entstehen.
Tie daraus
resultierenden dronsen Fliehkräfte erfordern eine extreme.Mntortal-
auenüt$ung und damit vor allem auch eine sorgfältige Schwingungo-
ab®tieung oder doch wirksame Bedämpfung aufgetretener Schwingungen,
um zusätzliche Spannungen möglichst klein zu halten.
Bei Turbinen oder Kompressoren, die mit stark veränderlicher
Dreh-
zahl laufen, ist es bekannt, Sohaufelschwineungen durch
Reibungs-
dämpfung zu bekämpfen. Im allgemeinen von der Pliehkraft
herrtihrende:
Reibungskräfte von durch die Sohaufdlblütter mit Spiel hindurohgeführtel#
Drähten oder auch sich überlappender, von einem Schaufelblatt
zum
.benachbarten ftlhrender abatiitzblatten (US Pat. Schrift
2 772 854)
dienen dazu,-die Amplitude. nicht 2u vermeiAdender
SohwinganLran zu
dämpfen. Nach einem weiteren bekannten Vorschlag (DAS 1
159 965)
werden Reibungskräfte zwischen benachbarten Schaufeln zugeordneten
Deckplatten, die nicht durch Fliehkraft,:, sondern Uber
eine, den
SOhaliXeln beim Einbau, erteilte Torstonavorepannung
hervorgerufen
werden, zur Schwingungsdämpfung herahgezogen. .
Hei Dampfturbinen mit fixer Metriebedrehzahl und bei denen
man im
allgemeinen auch voraussetzen kann, dann das Durohfabren
der
=lesonanzbereiche etwa beim Anfahren so rasch erfolgt, dass-elne
--'- _
Gefährdung hiebei nicht zu befürchten ist, ist man eher bestrebt.,
_
die Schaufeln in ihrer Eigenfrequenz so abzustimmenp dass äie
bei
der Nenndrehzahl im resonanzfreien Bereich arbeiten. Ein solche'
Abstimmung ist jedoch bei freiä tehenc3en Schaufeln sehr schwierig,
.
,-
9a die einzelnen Schaufelquerschnitte primär den strömungstechnischen
Anforderungen angepasst werden müssen., - Um eine gewollte
Abstimmung
zu erzielen, ist es bekannt, BindedrUhte, meist mehrere-mit
versahie- -
dener Stärke, vorzusehen, die durch.Zöcher in den Schaufeln
ein- .
gezo>on und durch Löten mit dem Schaufelblatt verbunden sind.
ha
aber solche durch Bindedrähte verbundene- und damit aneinander
abge--
sttitzte Schaufeln alle gleichzeitig ausschwingen, ist eine
ver-
steifende 'Virkung eines Bindedrahtes nur dann gegeben, vienn
dieser
nit dert Schaufelblatt hinreichend biegungssteif verbunden
ist. Letzteres
lässt sich nun bei den üblichen Bindedrähten nicht in hinreichendem
lusmass erreichen. Es-Ist auch .bekannt, an das Schaufelblatt
sage- . .
aehniadete Ansätze vorzusehen, die dann zu einem geschlossenen
@..
Sing verschweisst werden. .Bei allen diesen bisher bekannten.
Z:3sungen
Ist es jedoch nachteilig, dass sich ZLagenünderungen der Bindedrähte
oder des dzwch Zusnmmenechweiszpn der Sehuufelbldttunsätze
encotehenden
@inZes durch Wärmedehnung und auch durch Fliehkraftwirkung
und, damit
lerbieungen der Schaufelblätter nicht-vermeiden lassen. Hier
ibhilfe zu schaffen und die Abstimmung von Turbinenschaufeln
sicherer
:u gestalten, ist das Ziel der vorliegenden-Erfindung. ..
legenstand der rrfindune ist eine in Schaufelkranzumfangrichtung
-
e#rIiQ8Di0 Abstiitzung von. Turbinenschaufeln zur Erhöhung
der Schaufel-'
sigonfraquenzen über mit dem Schaufelblatt aus einem Strick
bestehende
..bstützblatten, die ein geschlossenes Band in Umfangsrichtung
den
3ohanfelkränzes ergebene wobei:- in erfindungsgemässer g,'else
:Cis
3toastelle zweier Abstiltzplatten in der Mitte -der Schaufelteilung
fliegt, und derart, x.B. in Form einer Nut- sind Federverbindung
.usgebIldet ist, dose sie in der Teilungsebene nur QuerkrUfte
auf .
:unehmen vormag. . -
-.n Hand der beiliegenden". Zechnungen soll dar erfindungsgemässe
'oreohia. näher erläutert* .werden. Fig.. 1 zeigt einen Sohnitt
durch
-wei Stuten den ND-Teileä erin'er; Dampfturbine, Fis: 2 zwei
Schaufelt
der zweiten ND-Stufe der Fig. ß , Fig.
3 dient zur näheren Erläuterung der dem erfindungsgemässen Vorschlug zugrundeliegenden
Kräfteverhältnisse und die Fis. 4-6 zeigen einige Ausbildungen für
die " erfindungegemässe Aueftihrung der 2tosatelle zweier Ab$tUtzplatten. Effective in the circumferential direction of the bucket crane
Removal of tubbine scoops
The capacity of condensing turbines is widely varied from that of the
The flow rate of the low-pressure floods is determined. That leads to the draft very much
Long twisted ND-blades, carrion in recent times by the
Use of titanium as a blade material also depends on the material
technical side is promoted, so that radius ratios .
Ra% Ri m 2 (Ra = radius at the end of the bucket, R1 m radius at the Sohaufelfuas)
and greater and peripheral speeds at the blade tip,
that ran above the speed of sound arise. Tie out of it
resulting drone centrifugal forces require extreme.
cleaning of the exterior and thus above all a careful vibration
reduction or at least effective damping of vibrations that have occurred,
to keep additional stresses as small as possible.
In the case of turbines or compressors that operate with highly variable rotational
run number , it is known to prevent bucket oscillations from frictional
combat attenuation. In general, due to the pulling force:
Frictional forces from l #
Wires or overlapping, from a blade to the
Adjacent leading abatiitz leaves (US Pat. Specification 2,772,854 )
serve to -the amplitude. SohwinganLran cannot be avoided
dampen. According to another well-known proposal (DAS 1 159 965)
are associated with frictional forces between adjacent blades
Cover plates, not by centrifugal force,:, but about one, the
Sohali X eln during installation, caused Torstonavorepension
are used to dampen vibrations. .
Hei steam turbines with a fixed gear speed and in which one im
can also generally assume, then the Durohfabren
= readingsonance ranges, for example when starting up, occurs so quickly that -'- _
Endangerment is not to be feared, one is rather striving., _
to tune the blades in their natural frequency so that aie at
the nominal speed work in the resonance-free range. Such a '
However, coordination is very difficult with free-standing blades.
, -
9a, the individual blade cross-sections primarily the aerodynamic ones
Requirements must be adjusted., - To achieve a desired vote
to achieve, it is known to use binding lines, usually several - with provided - -
the strength to provide the through.holes in the blades.
are pulled> on and connected to the airfoil by soldering. Ha
but those connected by binding wires and thus separated from one another
If the blades are supported all swing out at the same time, this is a
The stiffening effect of a binding wire is only given if it is used
nit the blade is connected to be sufficiently rigid. The latter
can now not be sufficient with the usual binding wires
achieve lusmass. It is also known to say on the shovel blade. .
to provide similar approaches, which then lead to a closed @ ..
Sing to be welded. .At all of these previously known. Z: 3 solutions
It is, however, disadvantageous that there are z-layers of the binding wires
or of the dzwch joining together of the relevant statements
@inZes through thermal expansion and also through the effect of centrifugal force and, with it
Do not allow deflections of the blades to be avoided. here
ibhelp to create and the tuning of turbine blades safer
: u design is the aim of the present invention. ..
the position of the rrfindune is one in the direction of the circumference of the shovel rim -
e # rIiQ8Di0 support of. Turbine blades to increase the blade '
sigonfraquenzen over existing with the shovel blade from a rope
..bstützblatten which a closed band in the circumferential direction
3ohanfelkränzes resulting where: - in g according to the invention, 'else: Cis
3toastelle of two support plates in the middle of the shovel division
flies, and such, xB in the form of a tongue and groove are tongue connection
.is formed, it only doses transverse forces in the division plane.
: unehmen vormag. . -
-.n hand of the enclosed ". drawings should represent the invention
'oreohia. will be explained in more detail *. Fig. 1 shows a child through
-Two mares the ND-Teilä erin'er; Steam turbine, Fis: 2 two blades
the second ND stage of FIG. 6 , FIG. 3 serves for a more detailed explanation of the force relationships on which the proposal according to the invention is based and the Fis. 4-6 show some designs for the "inventive implementation of the 2tosatelle of two support plates.
In EIS. i bedeutet 1 und 2.die Leitschaufeln zwb'ier. . ND-Stufen,
3 und 4 die zugehörigen Laufschaufeln. Bei der:Zaüfschaufel 4 ist die erfindungsgemässe
AbetUtzung 5 angedeutet. Wie Fig. 2 erkennen lässt, erfolgt die Abstützung benachbarter
Schaufelblätter über an sich bekannte] mit dem Schaufelblatt aus einem Stück bestehende..
. Platten, die jedoch abweichend von bisher bekannten Abstätzplatten in der Mitte
der Schaufelteilung aneinanderstossen und eine in Form! einer Nut- und 7ederverbifduns
ausgebildete Stosstelle 6 besitzen.. Wie aua ?ig. 1 ersichtlich, besitzen die Abstützplatten
5 etwa gleiche axiale Breite wie das Scha4felblätt und sind der Dampfströmung entsprechend
leicht nach aussen geneigt. In Fig. 3 sind schematisch zwei benachbarte Schaufeln
angedeutet, die in an sich bekannter Weine über einen Bindedraht miteinander verbunden
sind. Um eine Schaufelauslenkung, wie sie strichliert arogedeutet ist, hintanzuhalten,
mUgsen an den Verbindungsstellen der Bindedrahtenden mit den Schaufelblättern die
Momente 110 der Schaufelausbiegung entgegenwirken. Die Schaufelteilung ist mit 1
bezeichnet., Verbindet man die Schaufelblätter Uber einen starren Träger, so wird'
dieser wie aus den darunteratehenden Krdfte- bzw. Momentendiagrammen ersichtlich
begnapruoht. Man erkennt daraus, dass ein solches Ver-
bindungsglied in der
Mitte der Schaufelteilung (1/2) nur eine Querkraft Q, jedoch kein Biegemoment zu
übertragen hat.In EIS. i means 1 and 2, the guide vanes between two. . LP stages, 3 and 4 the associated rotor blades. In the case of the Zaüfschaufel 4, the cover 5 according to the invention is indicated. As can be seen from FIG. 2, the support of adjacent blades takes place via a... Existing in one piece with the blade. Plates that, however, differ from previously known Abstätzplatten in the middle of the blade division and one in the form! a groove and 7ederverbifduns have formed joint 6 .. How obvious. 1, the support plates 5 have approximately the same axial width as the Scha4felblätt and are slightly inclined outwards in accordance with the steam flow. In Fig. 3, two adjacent blades are indicated schematically, which are connected to each other in wines known per se via a binding wire. In order to prevent a blade deflection, as indicated by dashed lines, the moments 110 of the blade deflection must counteract at the connection points of the binding wire ends with the blade blades. The blade division is denoted by 1. If the blade blades are connected via a rigid support, this is started, as can be seen from the force and moment diagrams below. It can be seen from the fact that such a conjunction link in the middle of the blade pitch (1/2) only a transverse force Q, but no bending moment is transferred to.
A.us dieser Erkenntnis resultieren die in den Fig. 4- 6 dargestellten
Verbindungen der mit..dem Schaufelblatt aue einem Stück bestehenden Abst'itzplatten
g, die also, wie dies zur Stützung der Schaufeln er-forderlich ist, wohl die
Querkraft von einer Abetützplatte auf die
anschliessende übertragen, jedoch
keine Längskräfte augnehmen können, sodass die Dehnung in Umfansarichtung, sei e®
verursacht durch Wärmedehnungen oder durch Pliehkraftwitkang, nicht behindert wird
und somit einer aus nicht freier Dehnung in Umfangsrichtung resultierende; zustZtzliöhen
Schaufelbeanspruchung vorgebeugt ist.
Zn weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es zweokmässeig,
die
AbstUtzplatten dort vorzusehen, wo in Richtung des läuforeadius
Seeehen der ''bergeng von der Untersschalletömung zur ffberechall-
stömung erfolgt. .Auf diese Weise erzielt man nicht nur die
enge-
strebte ScnsufelabstUtzung zur Erhöhung der Schaufeleigenfrequenzeni
äandern auch eine aus strömungstechnischen Gründen zweekmäsoige
Trennung der beiden eutrnmun-srfUume. Eine saubere $vennung
der."ber---,
Schall- und der Unterochallsströmg verringert die Strömungsver-
.
luste.
Dar erfindunegemässe Vorschlag ist besonders bei aus-Titan
gefer-
tigten Schaufeln aktuetlp da diese in Folge des geringeren
spez.
Gewichtes wesentlich länger ausgeführt worden können, also
dies-bei
Stahlschaufeln bisher m'iglich war, .Damit wird jedoch. aus
strömunge-
techninahen Granden eine wesentlich atdrkere Verwindung des
@ehaufel-
blattess erforderlich. Die besondere Formgebung und die &röszare
Zdnge einer Titanachaufel maohen es nicht mehr möglich,
mit den -
bisher bekannten Mitteln eine freistehende Schaufel *entsspreenend
abzustimmen, und in. eolehen Fällen wird man-dann mit Vorteil
eine
Schufe7,@betCtU@1@ In der v@rg@@rölal@anon . wsoß.@!
varw:nd@no -
This knowledge results in the connections shown in FIGS. 4-6 of the support plates g existing in one piece with the blade blade, which, as is necessary to support the blades , probably the transverse force of one Transfer the support plate to the subsequent one, but cannot absorb any longitudinal forces, so that the expansion in the circumferential direction, be it caused by thermal expansion or by Pliehkraftwitkang, is not hindered and thus a result from non-free expansion in the circumferential direction; additional shovel stress is prevented . In a further embodiment of the invention, it is two-fold which
Provide support plates where in the direction of the runner radius
Seeehen the '' bergeng from the subsonic flow to the ffberechall-
flow occurs. In this way you not only achieve the close
strived for scuff support to increase the natural frequencies of the blades
also change one which is two-dimensional for fluidic reasons
Separation of the two eutrnmun-srfUume. A clean use of the. "About ---,
Sonic and Unterochallsströmg reduces the flow damage.
losses.
The proposal according to the invention is particularly useful in the case of titanium
activated blades as they are due to the lower spec.
Weight can be carried out much longer, so this-with
Steel shovels was previously possible, but with this it becomes. from flowing
technology-oriented grandees a much more powerful twisting of the @ ehaufel-
Blattess required. The special shape and the & röszare
Tongues of a titanium shovel make it no longer possible to use the -
previously known means despreening a free-standing shovel *
to vote, and in eoleh cases one will - then with advantage one
Schufe7, @ betCtU @ 1 @ In the v @ rg @@ rölal @ anon. wsoß. @! varw: nd @ no -