DE2944987B2 - Laufschaufel für Dampfturbinen - Google Patents
Laufschaufel für DampfturbinenInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
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- F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
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Description
Die Erfindung betrifft eine Laufschaufel für Dampfturbinen mit einem Turbinenrotor, an dem eine
Mehrzahl Laufschaufeln befestigt ist, die nach radial außen verlaufen, wobei jede Laufschaufel an der
Vorderkante ihres radial äußeren Endes eine erosionsfeste Platte trägt, und zur Verminderung der mechanischen
Spannungen am Fußteil der erosionsfesten Platte eine Auswölbung vorgesehen ist.
Eine derartige Laufschaufel zeigt die DE-OS 04 724.
Durch die Anordnung dieser Auswölbung am Fußteil der erosionsfesten Platte, die von der Vorderkante der
Laufschaufel zur Dampfeintrittsseite vorsteht, wird die Laufschaufelbreite vergrößert und die am Fußteil der
erosionsfesten Platte erzeugten mechanischen Spannungen werden vermindert. Das hat seine Ursache
darin, daß normalerweise die erosionsfeste Platte aus Co-W-Legierungsstahl besteht, der ein spezifisches
Gewicht von 8 — 8,5 hat, das etwa zweimal so hoch ist wie das des Werkstoffs (Ti-Legierungsstahl) der
Laufschaufeln. Deshalb werden am Fußteil der erosionsfesten Platte durch rlie Fliehkraftbelastung sehr hohe
mechanische Spannungen erzeugt.
Um eine drastische Steigerung der Spannungen am Fußteil der erosionsfesten Platte gleichmäßig zu
beseitigen, muß jedoch die genannte Auswölbung relativ groß sein, damit die Schaufelbreite ausreichend
groß wird. Dies bringt aber eine siarke Verminderung des Turbinen-Wirkungsgrads infolge von Profilverlusten
mit sich. Ferner wird die Erosion an der an der Vorderkante der Laufschaufel gebildeten Auswölbung
stärker. Außerdem tritt eine stärkere Verformung der Laufschaufel beim Schweißen auf aufgrund der größeren
Schweißstellenlänge zwischen der erosionsfesten Platte und der aus Ti-Legierungsstahl bestehenden
Laufschaufel.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, unter
Vermeidung dieser Nachteile eine Dampfturbinen-Laufschaufel zu schaffen, bei der die in der Laufschaufel nahe
dem Fußteil der erosionsfesten Platte auftretenden mechanischen Spannungen vermindert werden und
durch Vermeidung von Profilverlusten ein hoher Turbinen-Wirkungsgrad erzielt wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale.
Infolge der erfindungsgemäßen Maßnahmen hat die Laufschaufel eine solche radiale Querschnittsbereichs-Verteilung,
daß der Querschnittsbereich an dem die
2) Auswölbungen aufweisenden Teil größer a!s an
anderen, diesem Laufschaufelteil in radialer Richtung benachbarten Teilen ist Dadurch werden die an dem
Laufschaufelteil nahe dem Fuß der erosionslesten Platte auftretenden mechanischen Spannungen vermindert.
j» Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise
näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der Laufschaufel aus Ti-Legierungsstahl;
F i g. 2 eine Schnittansicht H-Il nach F i g. 1; und
r> F i g. 3 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der
Länge der Laufschaufel nach der Erfindung und der in ihr auftretenden mechanischen Spannung zeigt.
F i g. 1 zeigt die Form der Dampfturbinen-Laufschaufel. Dabei weist die Laufschaufel 2 aus Ti-Legierungs-
•lii stahl wie im Fall der herkömmlichen Laufschaufel an
der Vorderkante des radial äußeren Schaufelteils eine erosionsfeste Platte 1 auf, die aus Co-W-Legierungsstahl
besteht und mittels einer Schweißverbindung 4 an der Schaufel befestigt ist.
π Nahe dem Fuß la der erosionsfesten Platte 1, wo die
Platte 1 an dem dem Turbinenrotor näheren Ende an der Laufschaufel 2 befestigt ist, weist die Laufschaufel 2
Auswölbungen 7 auf, die von beiden Seiten der Laufschaufel 2 in deren Dickenrichtunc vorstehen. Jede
ίο Auswölbung 7 hat eine gewölbte Oberfläche und Bogenquerschnitt. Die Form der Auswölbungen 7 ist
insbesondere aus F i g. 1 und 2 ersichtlich.
Die Dicke der erosionsfesten Platte ist im wesentlichen gleich derjenigen der Laufschaufel 2 aus
ή Ti-Legierungsstahl, und zwar über die Länge der Platte
1 zwischen einem Punkt radial außerhalb des Fußes la und dem radial äußersten Ende der Platte 1. Die
Laufschaufel 2 ist mit den Auswölbungen 7 versehen, die von beiden Schaufelseiten nahe dem Fuß la der
wi erosionsfesten Platte in Dickenrichtung der Laufschaufel
2 vorstehen. Infolgedessen ist die größte Dicke h des Teils der Laufschaufel 2, an dem die Auswölbungen 7
gebildet sind, größer als die größte Dicke (i der erosionsfesten Platte 1. Durch Ausbilden der Auswöl-
i>"> bungen 7 mit Bogenquerschnitt hat die Laufschaufel 2
an dem Teil nahe dem Fuß lader Platte 1 eine größere
Querschnittsfläche als an ihren anderen Teilen. Infolge dieses vergrößerten Querschnittsbereichs wird die
unerwünschte starke Erhöhung der mechanischen Spannungen nahe dem Fußteil la der Platte 1 praktisch
vermieden.
Die optimale Laufschaufeldicke ist durch die folgende Gleichung gegeben:
1,1 fi<f2</i · (γ,/γτ)
mit
mit
t2 = größte Dicke der Laufschaufel an dem die
Auswölbungen 7 aufweisenden Teil,
ii = größte Dicke der erosionsfesten Platte 1,
γs = spezifisches Gewicht der Platte 1, und
γτ = spezifisches Gewicht der Laufschaufel 2 aus Ti-LegierungsstahL
ii = größte Dicke der erosionsfesten Platte 1,
γs = spezifisches Gewicht der Platte 1, und
γτ = spezifisches Gewicht der Laufschaufel 2 aus Ti-LegierungsstahL
Fig. 3 zeigt dii Spannungsverteilung in der die
Auswölbungen 7 aufweisenden Laufschaufel.
Daraus ist ersichtlich, daß die mechanischen Spannungen in der Laufschaufel nahe dem Fuß la der
erosionsfesten Platte 1 durch die Ausbild'ing der in Dickenrichtung vorgesehenen Auswölbungen 7 stark
vermindert werden im Gegensatz zu herkömmlichen Laufschaufeln, deren mechanische Spannungen durch
die Strichlinienkurve bezeichnet sind.
Es ist also möglich, eine vorteilhafte Verteilung der
j mechanischen Spannungen in der Laufschaufel durch Vorsehen der in Dickenrichtung vorstehenden Auswölbungtn
zu erhalten. Außerdem wird durch die geringe Vergrößerung der Schaufeldicke infolge der Bildung der
Auswölbungen kein schlechterer Wirkungsgrad erhal-
iü ten. Durch die größere Laufschaufeldicke wird ferner
die durch das Anschweißen der Platte 3 auftretende wärmebedingte Formänderung der Laufschaufel vermindert.
Auch ist es möglich, eine erosionsfeste Platte mit im wesentlichen geradliniger Form zu verwenden,
wodurch wiederum eine einfache Herstellung der erosionsfesten Platte sowie eine Verminderung der
Anzahl Arbeitsschritte bei der Herstellung der Laufschaufel möglich ist, so daß eine Turbinen-Laufschaufel
mit verbesserter Betriebssicherheit und erhöhter Zuverlässigkeit geschaffen wird.
Hierzu 2 Bliilt Zeichnungen
Claims (2)
1. Laufschaufel für Dampfturbinen mit einem Turbinenrotor, an dem eine Mehrzahl Laufschaufeln
befestigt ist, die nach radial außen verlaufen, wobei
jede Laufschaufel an der Vorderkante ihres radial äußeren Endes eine erosionsfeste Platte trägt, und
zur Verminderung der mechanischen Spannungen am Fußteil der erosionsfesten Platte eine Auswölbung
vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Auswölbungen (7) in Dickenrichtung der Laufschaufel (2) auf beiden Seiten eines Laufschaufelteils
nahe dem Fuß.(la) der erosionsfesten Platte (1), wo diese an dem dem Turbinenrotor näheren
Ende der Laufschaufel (2) befestigt ist, angebracht sind,
daß die Laufschaufel (2) rine solche radiale Verteilung des Querschnittsbereichs aufweist, daß
der Querschnittsbereich an dem Laufschaufelteil, an dem die Auswölbungen (7) in Dickenrichtung
gebildet sind, größer als an anderen Laufschaufelteilen ist, die diesem Laufschaufelteil in radialer
Richtung benachbart sind, und
daß die größte Dicke (t2) der Laufschaufel (2) an dem Teil, der die Auswölbungen (7) aufweist, der folgenden Bedingung genügt:
daß die größte Dicke (t2) der Laufschaufel (2) an dem Teil, der die Auswölbungen (7) aufweist, der folgenden Bedingung genügt:
1,1 f,<i2<fi -(γJn)
mit
mit
ti = größte Dicke der erosionsfesten Platte (1),
Ys = spezifisches Gewicht der erosionsfesten Platte
Ys = spezifisches Gewicht der erosionsfesten Platte
(l),und
γτ = spezifisches Gewicht der Laufschaufel (2).
γτ = spezifisches Gewicht der Laufschaufel (2).
2. Laufschaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede in Dickenrichtung gebildete
Auswölbung (7) durch eine gewölbte Oberfläche mit Bogenquerschnitt profilier! ist.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP13791178A JPS5564104A (en) | 1978-11-10 | 1978-11-10 | Rotor blade of turbine |
Publications (3)
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DE2944987C3 DE2944987C3 (de) | 1982-02-11 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (4)
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JP (1) | JPS5564104A (de) |
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-
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- 1979-11-01 US US06/090,435 patent/US4342542A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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