DE532308C

DE532308C - Turbinenschaufelung

Info

Publication number: DE532308C
Application number: DEW80327D
Authority: DE
Original assignee: Westinghouse Electric and Manufacturing Co
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1927-09-14
Filing date: 1928-09-08
Publication date: 1931-08-27
Also published as: FR660302A; US1719415A; GB297090A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Turbinenschaufeln, und zwar eine Schaufelung, bei der die Schaufeln am Läufer mit verstärkten Fußteilen seitlich in unterschnittene Nuten des Läufers eingeschoben sind, welche quer zum Schaufelring verlaufen.

Die Erfindung will eine Befestigung schaffen, die sehr widerstandsfähig ist, die gestattet, die Schaufeln leicht und einzeln anzubringen, und die es gestattet, eine enge Schaufelteilung anzuwenden.

Die Befestigung von Schaufeln mit verstärkten Fußteilen durch Einschieben in axial zu den Läuferscheiben verlaufende Nuten mit hiriterschnittenen Aussparungen ist seit langem bekannt. Bei dieser Art der Befestigung ergeben sich aber Schwierigkeiten, insbesondere bei etwas stärker gewölbten Schaufein und insbesondere dann, wenn die Schaufeln in der Axialprojektion einander überlappen. Es sind auch Schaufelbefestigungen bekannt, bei denen die gekrümmten Seitenflächen des verstärkten Schaufelfußes durch Eindrehen in eine hinterschnittene Umfangsnut des Radkranzes eingesetzt wurden. Diese Schaufelbefestigung nötigt dazu, den Fuß mit seitlichen Einschnitten zu versehen und der Scheibe größere Breite zu geben als dem Schaufelfuß. Überdies bestehen Schwierigkeiten für die Einbringung und Auswechslung der Schaufeln, insbesondere einzelner Schaufeln.

Gemäß der Erfindung werden die verstärkten Fußteile der Schaufeln in derselben allgemeinen Richtung gekrümmt wie die eigentliehen Schaufelteile selbst, und die unterschnittenen Nuten im Läufer werden entsprechend geformt. Hierdurch fallen Schwierigkeiten für die Einbringung der einzelnen Schaufeln weg, und es wird ohne weiteres möglich, in der Seitenprojektion einander übergreifende Schaufeln mit enger Teilung und unter günstigster Baustoffausnutzung zu befestigen.

Es sind aus Blech gefertigte Schaufeln für Turbinen bekannt geworden, die über die ganze Länge einheitlich gekrümmt waren und mit den unteren Enden in bogenförmige Schlitze eingeschoben wurden, die in seitlich der Läuferscheibe angebrachte Flanschen eingeschnitten waren. Die Schaufeln wurden an diesen Flanschen mittels eines unter die Unter- · seite des Flansches greifenden verstärkten Kopfes festgehalten. DieseSchaufelbefestigungwar nur für Räder geringer Umdrehungsgeschwindigkeit ausführbar. Die Fliehkräfte der Schaufeln wurde nicht unmittelbar in radialer Richtung auf die Scheibe selbst übertragen,

sondern sie wirkten auf die erwähnten, seitlich an der Scheibe angebrachten Flanschen und erst über diese auf die Scheibe. Im Turbinenbau hat diese Bauart keine Beachtung gefunden.

Zwei die Erfindung verkörpernde Ausführungsformen sind in der Zeichnung veranschaulicht, und zwar ist

Fig. ι eine schaubildliche Darstellung

ίο (unter Wegbrechung von Teilen), zum Teil im Schnitt, einer Turbinenscheibe mit gemäß der Erfindung daran befestigten Schaufeln,

Fig. 2 ein Grundriß des Läufers mit daran befestigten Schaufeln,

Fig. 3 eine schaubildliche Wiedergabe einer zweiten Verkörperung der Erfindung und

Fig. 4 eine schematische Grundriß darstellung der zweiten Ausführungsform, die die Krümmungsmittelpunkte zeigt.

Der Turbinenläufer ist als Scheibe io dargestellt; die Erfindung ist besonders anwendbar, wenn auch nicht beschränkt, auf Scheibenläufer. Die Scheibe io trägt eine Reihe von gekrümmten Schaufeln ii.

Jede Schaufel besitzt einen Wurzelteil 12. Die Begrenzung des Wurzelteiles im Grundriß gemäß Fig. 2 ist bogenförmig. Ihre Krümmung entspricht annähernd der des gekrümmten Teils der Schaufeln. Beide Seiten des Wurzelteiles sind nach Bögen- oder Bogenflächen gebildet, deren Mittelpunkte auf der angenäherten Mittelpunktslinie der Schaufelkrümmung liegen, wie dies bei 13 in Fig. 2 angedeutet ist. Diese Mittelpunktslinie erstreckt sich radial oder annähernd radial zum Läufer.

Es sind zwar die Seitenflächen des Wurzelteiles und der Nut dargestellt und beschrieben als nach Kreisbögen um einen gemeinsamen Mittelpunkt gestaltet; sie können aber verschiedene Mittelpunkte haben, oder sie können irgendwelche Kurvenform annehmen, die es gestattet, die gekrümmten Schaufeln in richtiger Weise zusammenzufügen. Allgemein gesagt, ist der Wurzelteil auf der Hohlseite der Schaufeln hohl und auf der Wölbseite der Schaufeln gewölbt ausgeführt.

Jeder Wurzelteil besitzt einspringende und lagensichernde Vorsprünge 14 und 15 und ist in einer Nut 16 befestigt, die in ihrer Gestalt dem Wurzelteil entspricht und in der äußeren zylindrischen oder Umfangsfläche der Scheibe 10 angebracht ist. Die Nut 16, die mit hinterschnittenen Aussparungen 17, 18 versehen ist, um die eingreifenden Vorsprünge 14, 15 der Schaufelwurzel aufzunehmen, kann durch einen Fräser eingeschnitten sein, der auf einem um den Mittelpunkt 13 schwingenden Arm angebracht ist. Die Schaufeln werden auf die Scheibe in der Weise aufmontiert, daß man den einen Wurzelteil in das eine Nutende auf der einen Scheibenseite einführt und sie in die Nut in Richtung eines Kreisbogens um den Mittelpunkt 13 gleiten läßt. Ersichtlich sind die Seiten der Nuten und 5s Wurzelteile der Umdrehungsflächen, und es sind die Begrenzungsflächen der Wurzelteilflächen der Nut gleichartig zugeordnet. .

Im Wurzelteil und im Nutboden sind Lagensicherungsnuten 19 und 21 angebracht, die von beiden Enden aus zu dem Schnittpunkt 22 laufen (s. Fig. 2). In dem so geschaffenen Raum sind Stemmstücke 23 eingefügt und so verstemmt, daß sie die Schaufeln starr in ihrer Lage halten. Es kann auch ein Stemmstreifen 24 (Fig. 1) in eine Aussparung zu einer Seite des Wurzel teils an der Außenfläche der Scheibe eingebracht werden, um den Würzelteil seitlich festzuhalten.

Es ist klar, daß die sonstigen gleichwertigen Verstemmungseinrichtungen benutzt werden können.

In Fig. 3 und 4 ist eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei der ein verbreiterter Teil 26 zwischen Wurzelteil und eigentlicher Schaufel vorgesehen ist. Diese Verbreiterung dient zwei Zwecken:

1. schafft sie ein Mittel zur Führung und Verteilung der Beanspruchungen von Schaufel auf Wurzelteil und

2. stützt sie den verbreiterten Teil der Nachbarschaufeln, so daß die Schaufeln gegeneinander abgesteift werden und ein starres einheitliches Gebilde entsteht.

Bei dieser Ausführung· sind, wie vorher die Seiten, nach Kreisbogenflächen mit gemeinsamem Mittelpunkt gestaltet, und zwar ist der Mittelpunkt für die Schaufel 27 in Fig. 4 bei 28 angedeutet, der Mittelpunkt für die Schaufel 29 bei 30 und der Mittelpunkt für die nicht dargestellte nächste Schaufel bei 31. Die hohle Seite des verbreiterten Teiles 26 ist nach einer Bogenfläche geformt, dessen Mittelpunkt vorzugsweise der Mittelpunkt für die Hohlseite des Wurzelteiles ist oder im Falle des Beispiels ein Mittelpunkt für beide Seiten. Für die Schaufel 27 ist dies der Mittelpunkt 28. Die gewölbte Seite aber muß die Hohlseite der nächsten Schaufel 29 abstützen; infolgedessen ist sie längs einer Bogenfläche geformt, deren Mittelpunkt im Mittelpunkt 30 liegt, der vom Mittelpunkt 28 um eine Strecke gleich der Schaufelteilung entfernt ist, d. h. gleich dem Abstande von einem Punkt einer Schaufel zum gleichen Punkt der nächstfolgenden Schaufel.

Diese Gestaltung verursacht einen verbreiterten Teil, der, wie aus Fig. 4 erkennbar ist, an der linken Seite etwas schmaler ist, und infolgedessen müssen die Schaufeln von der rechten Seite eingeschoben werden. Sie können getrennt ohne gegenseitige Störung ein-

gebracht werden. Steinmaterial kann zwischen Fuß der Nut und Wurzelteil in der bei 33 (Pig· 3) angedeuteten Weise eingebracht werden.

Aus den Zeichnungen erkennt man, daß ein Wurzelteil für im wesentlichen die volle Erstreckung des Schaufelquerschnitts in Umfangsrichtung des Läufers vorhanden ist. Die Krümmung des Wurzelteils und der Nut verursacht eine erhöhte Festigkeit gegen Biegungsbeanspruchungen aus der auf die Schaufel wirkenden Kraft des Treibmittels. Indem man den Wurzelteil mit einer Umrißform ausstattet, die sich stärker dem Schaufelquerschnitt anpaßt, wird eine Mindestmenge von Werkstoff zum Stützen der Schaufel notwendig, und es wird auf diese Weise möglich, die Schaufeln so dicht wie erforderlich an^ einanderzurücken, um dem Treibmittel, das

ao in der Schaufelung wirkt, die Energie auf wirksamste Weise zu entziehen. Gleichzeitig können die Schaufeln in Umfangs richtung einander überlappen. Diese Wurzelform gestattet aber, auch, den Schwerpunkt derWurzel leichter in einer radialen Linie mit dem Schwerpunkt der Schaufel anzuordnen.

Dadurch, daß man die Nuten in bekannter Weise quer zur Scheibe legt, wird auch eine Mindestmenge von Werkstoff in der Scheibe notwendig, um die Wurzelteile zu halten. Die Fliehkraft, die bestrebt ist, jede Schaufel aus der Nut herauszuziehen, ist groß und sucht die Scheibenteile 25 an gegenüberliegenden Seiten der Wurzel auseinanderzuspreizen.

Der Wirkung einer Schaufel auf einen Teil 25 wirkt aber die gleiche Wirkung der Schaufel an der gegenüberliegenden Seite entgegen. Infolgedessen ist; es nicht notwendig, zusätzliches Material an den gegenüberliegenden Nutseiten vorzusehen, um diese Seitenkräfte aufzunehmen.

Nach diesem Verfahren lassen sich die Schaufeln leicht einbauen. Sie sind auch getrennt eingebaut, wodurch die Entfernung und der Ersatz bei Beschädigung einer oder mehrerer Schaufeln sehr leicht gemacht wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Turbinenschaufelung, bei der Schaufeln am Läufer mit verstärkten Fußteilen in unterschnittene, quer zum Schaufelring' verlaufende Nuten des Läufers seitlich eingeschoben sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufelfüße und Nuten in derselben allgemeinen Richtung gekrümmt sind wie die eigentlichen Schaufeln.

2. Schaufelbefestigung nachAnspruchi, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmten Schaufelfußteile (26) dort, wo sie über die Nuten hinaustreten, weiter verstärkt und so geformt sind, daß sie in gegenseitige Anlage mit den Nachbarflächen der anstoßenden Schaufeln gelangen, wobei der Krümmungsmittelpunkt der hohlen Anlagefläche jeder Schaufel mit dem Krümmungsmittelpunkt der die Schaufel haltenden Nut zusammenfällt, während der Krümmungsmittelpunkt der gewölbten Anlagefläche jeder Schaufel mit dem Krümmungsmittelpunkt der nächstfolgenden Nut zusammenfällt.

3. Turbinenschaufelung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmten Seiten der verstärkten Wurzelteile (12) und der Nuten (16) Umdrehungsflächen sind, deren Umdrehungsachsen (37, 30, 28) im wesentlichen radial zum Läufer, und zwar in einer Ebene liegen, die annähernd mit einer Stirnfläche der seitlich kurvenförmig begrenzten Wurzelteile zusammenfällt (Abb. 4).

4. Turbinenschaufelung nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln in den Nuten durch gerade Stemmstreifen (23) gegen Axialbewegung gesichert sind, welche zwischen Schaufeln und Bodenfläche der Nuten (16) eingebracht sind.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen