DE632001C - Einrichtung zur Befestigung von Turbinenschaufeln - Google Patents

Description

Im Hauptpatent ist eine für Dampf- oder Gasturbinen bestimmte, aus Blechstreifen gebildete Turbinenschaufel unter Schutz gestellt, deren Enden in schräg gerichteten Schlitzen oder Nuten von Schaufelträgern (Ringen) festgehalten werden, in die sie eingeschoben sind. Die Schaufeln nach dem Hauptpatent können, da sie nur Zugbeanspruchungen unterworfen sind, aus so dünnem Blech bestehen, daß sie sich erst unter dem Einfluß der Fliehkraft beim Umlauf in ihre richtige Arbeitslage einstellen. Die Breite derartiger Schaufeln kann je nach der Größe der Turbine recht beträchtlich sein, und nur beispielsweise hierfür seien etwa 3 bis 30 cm genannt. Die Schaufeldicke dagegen kann gering sein und unter Umständen bis an die Befestigungsstelle 1 mm unterschreiten, aber auch mehr betragen.

Bei derartigen Schaufeln ist es von besonderer Wichtigkeit, daß sich die Zugspannungen gleichmäßig über den ganzen Baustoff verteilen.

Werden nun derartige Schaufeln mit ihren

»5 beispielsweise schwalbenschwanzförmig verdickten Enden in entsprechend ausgebildete Nuten der als Schaufelträger dienenden Ringe eingeschoben, so ist dafür Sorge zu tragen, daß sich die verdickten Schaufelenden auf ihrer ganzen Breite gleichmäßig gegen die entsprechenden Flächen der Haltenuten anlegen, da sonst einzelne Teile dieser Flächen mehr, andere dagegen weniger beansprucht werden. Diese Ungleichmäßigkeiten in der Beanspruchung der Anlageflächen pflanzen sich bis in die Schaufeln selbst hinein fort, wobei der Schaufelbaustoff bestrebt ist, durch elastische Verformung den ungleichmäßigen Flächendrücken an den Anliegeflächen Rechnung zu tragen. Die Folge davon ist aber eine ungleichmäßige Verteilung der Zugspannungen im Baustoff der Schaufeln, die vermieden werden soll.

Die Herstellung der erwähnten gleichmäßigen Anlageflächen ist zwar praktisch möglich, erfordert aber eine sorgfältige und daher kostspielige Bearbeitung. Die vorliegende Erfindung gibt eine Ausbildung der Schaufelfüße oder der sie festhaltenden Nuten an, deren Herstellung bedeutend einfacher und billiger wird und volle Sicherheit dafür gewährt, daß sich die Spannungen in der Schaufel gleichmäßig verteilen. Es wird dies gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Berührungsflächen zwischen jedem Schaufelfuß und der ihn aufnehmenden Haltenut so klein sind, daß beim Auftreten der betriebsmäßigen Schaufelspannungen der Werkstoff von Schaufel oder Haltenut in den Berührungsflächen selbst so lange fließend um-

geformt wird, bis die Berührungsflächen die zur Aufnahme der auftretenden Spannungen ausreichende Größe erreicht haben. , ;_si".

Dieser Gedanke läßt sich in verschiedenen Weise ausführen. Z. B. können sich Schau$p-₍ fuß und die ihn festhaltende Nut vor der e'fi^ tretenden Verformung in Linien berühren." Die seitlichen Flächen der Haltenut können gerade ausgebildet sein und mit konvexen ίο Flächen des verdickten Schaufelfußes zusammenarbeiten oder aber umgekehrt, der Schaufelfuß kann gerade und die ihn haltenden Flächen der Haltenut gewölbt ausgebildet werden.

Es sind Schaufelbefestigungen bekannt, bei denen die Auflageflächen in einer Anzahl von hintereinander zur Wirkung kommenden Einzelflächen unterteilt sind, derart, daß die Schaufel zunächst nur an einem Flächenpaar aufliegt, bei stärkeren Beanspruchungen an zwei FläjChenpaaren und so fort'. Diese Bauart verlangt eine ganz- besonders sorgfältige Ausbildung der hintereinander in Wirksamkeit zu setzenden Flächenpaare, da diese an sich theoretisch brauchbar erscheinende Bauart an dem Mangel einer besonders kostspieligen Herstellungsweise leidet.

Die vorliegende Erfindung, gemäß welcher die Schaufelpassung sich sozusagen unter dem Einfluß der Fliehkraft selber bildet, macht etwaige Fehler in der Genauigkeit unwirksam.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen.

Die Abb. 1 der Zeichnung zeigt eine Schaufel 17 der eingangs erwähnten Art, deren Enden in Nuten zweier in bekannter Weise angeordneten Tragringe 11 eingeschoben sind, welche Ringe in an sich bekannter Weise durch Verstrebungen 15 auseinandergehalten werden können. Die Abb. 2, die eine Seitenansicht auf die Schaufel der Abb. ι darstellt, läßt die Befestigung der Schaufelenden in den Nuten 21 der Schaufelringträger 11 erkennen.

Die Abb. 3 zeigt im gleichen Maßstab die in eine Ebene ausgebreitete Schaufel der Abb. i, die aus einem ebenen Streifen dünnen Bleches ausgestanzt oder ausgeschnitten sein kann. Die zu Abb. 3 gehörende Abb. 4 zeigt einen Schnitt durch das Ende dieser Schaufel senkrecht zur Papierebene, welche Schnittdarstellung das verdickte, in eine der Nuten 21 einzuführende Schaufelende 27 erkennen läßt.

In den Abb. 5, 6 und 7 sind in vergrößertem Maßstab einige Ausführungsbeispiele für die Ausbildung der verdickten Schaufelenden oder Ausbildung der sie aufnehmenden Nuten dargetan. ■·■-..-

Bei der Ausführungsform nach Abb. 5 zeigt der Schaufelfuß 27 eine abgerundete \iVerdickung, während die ihn aufnehmende ■iHut eine schwalbenschwanzförmige Aus-"-.gestaltung zeigt, deren Ecken allseitig abgerundet sein¹ können. Der verdickte Schaufel-' fuß 27 berührt die seitlichen Innenflächen der Nut 28 theoretisch nur in zwei sich über die Länge der Nut erstreckenden Linien. Treten nun in dieser Schaufel beim Umlauf erhebliche Zugkräfte auf, so werden diese Berührungsflächen durch diese Kräfte so hoch belastet, daß eine Verformung entweder des verdickten Schaufelendes oder der Seitenflächen der Nut oder auch im Baustoff beider Teile auftritt, durch die sich die Anlageflächen selbsttätig vergrößern, bis genügend Auflagefläche zur Aufnahme der Schaufelzugkraft vorhanden ist. An den Stellen, an denen infolge Unvollkommenheiten in der Ausführung stärkere Flächendrücke auftreten, tritt naturgemäß auch eine vergrößerte Verformung ein.

Die in Abb. 6 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich gegenüber derjenigen nach Abb. 5 nur dadurch, daß die ersten schmalen Anlageflächen in die Nähe derjenigen Stellen des Schaufelfußes verlegt sind, an denen die Fußverdickung beginnt, go und die in Abb. 7 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich den beiden vorbeschriebenen gegenüber dadurch, daß die ersten Anlageflächen an die Stelle der größten Verdickung des Schaufelfußes verlegt sind.

Da sich erfindungsgemäß der Flächendruck unter dem Einfluß der in den Schaufeln beim Umlauf eintretenden Fliehkräfte selbsttätig und regelmäßig über die Schaufelbreite verteilt, so ist klar, daß diese Art der Schaufelbefestigung allen praktischen Bedürfnissen nach Möglichkeit gerecht wird. Es sei noch bemerkt, daß, wie. auch die Abb. 5 bis 7 erkennen lassen, die Schaufeln nach ihren Enden zu auch schon vor ihrem Eintritt in ihre Haltenuten an Dicke etwas zunehmen kön- nen, um auch über die ganze Schaufellänge möglichst gleichmäßige Zugbeanspruchungen pro Flächeneinheit zu erhalten.

Selbstverständlich läßt der Erfindungsgedanke noch viele andere Möglichkeiten sowohl in der Ausbildung der verdickten Enden der Schaufeln als auch in der Ausbildung der sie aufnehmenden Nuten zu. Wesentlich ist nur, daß die Anlageflächen zunächst bei gegebener Schaufelbreite möglichst klein und so ausgebildet sind, daß sie sich unter dem Einfluß des Schaufelzuges so verformen können, daß ungleichmäßige Zug- iao spannungen im Baustoff der Schaufeln möglichst- vermieden, werden.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   ι. Einrichtung zur Befestigung von Turbinenschaufeln nach Patent 630954, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsflächen zwischen jedem Schaufelfuß und der ihn aufnehmenden Haltenut so klein sind, daß beim Auftreten der betriebsmäßigen Schaufelspannungen der Werkstoff von Schaufel oder Haltenut oder beider gleichzeitig in den Berührungsflächen selbst so lange fließend umgeformt wird, bis die Berührungsflächen die zur Aufnahme der auftretenden Spannungen ausreichende Größe erreicht haben.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Schaufelfuß und die ihn festhaltende Nut vor eintretender Verformung in Linien berühren.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Flächen der Haltenut gerade ausgebildet sind und mit gewölbten Flächen des verdickten Schaufelfußes zusammenarbeiten oder umgekehrt die Haltenut mit gewölbten Flächen und der Schaufelfuß mit geraden Flächen versehen sind.
4. 4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1,

   2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsflächen zwischen dem Schaufelfuß und der ihn aufnehmenden Nut in die Ebene verlegt sind, in der die der Befestigung des Schaufelfußes dienende Verdickung ansetzt.
5. 5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen des Schaufelfußes in der Nut an Stellen verlegt sind, in denen der Schaufelfuß seine größte Stärke besitzt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen