DE1070446B - Hollow turbine or compressor blade - Google Patents
Hollow turbine or compressor bladeInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Die Erfindung betrifft eine hohle Turbinen- öder Kompressorschaufel mit einem Einsatz, der mit den Wänden des Schaufelblattes eine Mehrzahl von Innenkanälen zur Durchleitung eines Kühlmittels bildet.The invention relates to a hollow turbine litter Compressor blade with an insert that forms a plurality of interior channels with the walls of the airfoil forms for the passage of a coolant.
Es ist bereits eine Anordnung bekannt, die hohle Turbinenschäufeln aufweist, in die sich Teile des Rotors, die mit Kühlluftkanälen versehen sind, erstrecken. Die in die hohlen Schaufeln hineinragenden Teile sind gleichzeitig so ausgebildet, daß sie den Innenraum der Schaufeln unterteilen. ίοAn arrangement is already known which has hollow turbine blades into which parts of the rotor, which are provided with cooling air ducts, extend. The parts protruding into the hollow blades are at the same time designed so that they subdivide the interior of the blades. ίο
Es ist auch eine Anordnung bekannt, bei welcher der Einsatz für die hohle Schaufel und der' Yerteilerblock für die Kühlluft aus einem einzigen Stück hergestellt sind. ■ Es ist außerdem eine Anordnung bekannt, bei welcher die hohlen, mit Einsätzen versehenen Schaufeln mit einem Fußstück verbunden sind, das seinerseits im eigentlichen Rotorkörper verkeilt ist. Das Fußstück dient nicht zur Verteilung der Kühlluft, es muß die gesamten Kräfte zwischen Schaufelblatt und Rotorkörper übertragen.An arrangement is also known in which the insert for the hollow blade and the divider block for the cooling air are made from a single piece. There is also an arrangement known in which the hollow, inset blades are connected to a foot piece, which in turn is wedged in the actual rotor body. The foot piece is not used to distribute the cooling air, it must transfer all of the forces between the blade and the rotor body.
Es ist auch eine ähnliche Anordnung bekannt, bei welcher das Fußstück, das die Hohlschaufel mit dem Rotorkörper verbindet, von einer Reihe von Yerteilerkanälen durchsetzt wird. Auch hier ist das Schaufelblatt an diesem Fußstück befestigt, das daher die gesamten, auf· die Schaufel wirkenden Kräfte übertragen muß. ,' .There is also a similar arrangement is known in which the foot piece that the hollow blade with the Rotor body connects, is penetrated by a series of Y dividing channels. Here, too, is the shovel blade attached to this foot piece, which therefore transmits all of the forces acting on the blade got to. , '.
Die bekannten Anordnungen sind entweder schwierig herzustellen, oder ihre Festigkeitseigenschaften lassen zu wünschen übrig.The known arrangements are either difficult to manufacture or their strength properties leave a lot to be desired.
Durch die Erfindung sollen diese Nachteile vermieden werden. Bei der hohlen Turbinen- oder Kompressorschaufel gemäß der Erfindung übt der Verteilerblock drei getrennte Funktionen aus, nämlich erstens das Kühlmedium zu verteilen, zweitens mindestens teilweise den Einsatz im Schaufelblatt zu haltern und drittens die Befestigung des Schaufelblattes im Rotorkörper zu bewirken.The invention is intended to avoid these disadvantages will. In the hollow turbine or compressor blade according to the invention, the manifold block exercises three separate functions, namely firstly to distribute the cooling medium, secondly at least partially to hold the insert in the shovel blade and thirdly, to fix the airfoil in the rotor body.
Eine hohle Turbinen- oder Kompressorschaufel mit einem Einsatz, der mit den-Wänden.des Schaufelblattes eine Mehrzahl von Innenkanälen zur Durchleitung eines Kühlmittels bildet und mit einem Yerteilerblock im Schaufelfuß-, der zur Verteilung des Kühlmittels eine Mehrzahl von Durchbrüchen aufweist, die einerseits mit den Innenkanälen des Schaufelblattes und andererseits mit einer gemeinsamen Kammer in einem getrennten Tragteil für die Schaufel, durch welche Kammer das Kühlmittel zugeführt wird, in Yerbin-.dung stehen, wird gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der in an sich bekannter Weise noch mindestens zur teilweisen Halterung des Einsatzes, dienende Verteilerblock mit der Stirnseite in eine unterschneidehde Nut in dem Tragteil für die Schau- '.A hollow turbine or compressor blade with an insert that is connected to the walls of the airfoil forms a plurality of inner channels for the passage of a coolant and with a divider block in the blade root, which has a plurality of openings for distributing the coolant, on the one hand with the inner channels of the airfoil and on the other hand with a common chamber in one separate support part for the blade, through which chamber the coolant is supplied, in yerbin-.dung stand, is characterized according to the invention, that in a manner known per se, at least to partially hold the insert, serving distribution block with the front side in an undercut groove in the support part for the show '.
Hohle Turbinen- oder KompressorschaufelHollow turbine or compressor blade
Anmelder:Applicant:
The de Havilland Engine Company Limited, Leavesden, Hertfordshire (Großbritannien)The de Havilland Engine Company Limited, Leavesden, Hertfordshire (Great Britain)
Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt, München 23, Dunantstr. 6Representative: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, patent attorney, Munich 23, Dunantstr. 6th
Beanspruchte Priorität: Großbritannien vom 1. November 1956Claimed Priority: Great Britain November 1, 1956
Fred Perkins, South Ruislip, MiddlesexFred Perkins, South Ruislip, Middlesex
(Großbritannien), ist als Erfinder genannt worden(Great Britain), has been named as the inventor
fein eingesetzt ist und zwischen sich und die Wände der Nut Zungen aufnimmt, die sich von der Seite des Schaufelblattes nach unten in die Nut erstrecken und zur Halterung der Schaufeln in dem Tragteil dienen. 'is finely set and between itself and the walls of the groove receives tongues extending from the side of the The airfoil extend down into the groove and serve to hold the blades in the support part. '
Um das strömende Medium in geeigneter Weise auf die inneren Kanäle des frei stehenden Schaufelblattes zu verteilen, kann der Querschnitt mindestens eines Kanals im Verteilerblock von dem Querschnitt eines anderen Kanals abweichen. Dadurch, daß die Kanäle im Verteilerblock verschieden bemessene Querschnitte besitzen, werden verschiedene Mengen des strömenden Mediums in die entsprechenden Kanäle des Schaufelblattes geleitet. Dies ist wünschenswert, da die verschiedenen Teile des Schaufelblattes unter Umständen verschieden stark gekühlt werden müssen. So muß ■z.B.,-bei einer Turbinenschaufel die vordere und die hintere Kante stärker gekühlt werden als die anderen Teile der Schaufel, ferner benötigt die konkave Fläche mehr Kühlung als die'konvexe.Around the flowing medium in a suitable manner on the inner channels of the free-standing airfoil To distribute, the cross-section of at least one channel in the manifold block can differ from the cross-section of a different channel. Because the channels in the manifold block have different cross-sections have different amounts of the flowing medium in the corresponding channels of the airfoil directed. This is desirable because the various parts of the airfoil may be have to be cooled to different degrees. For example, - for a turbine blade, the front and the The rear edge needs to be cooled more than the other parts of the blade, furthermore the concave surface more cooling than the 'convex.
Bei einer Richtungssteuerung der Strömung des Mediums können die verschiedenen Kanäle im Verteilerblock auf verschiedene innere Kanäle im Schaufelblatt gerichtet ,sein. ■■■■■-."·'.With a directional control of the flow of the medium, the various channels in the distributor block can be directed to different inner channels in the blade directed, be. ■■■■■ -. "· '.
Gewünschtenfalls kann sowohl· eine Mengensteuerung als auch eine Richtungssteuerung des Mediums ■vorgesehen werden. .If desired, both quantity control and direction control of the medium can be used ■ be provided. .
Die Kanäle im Schaufelblatt können teilweise durch einen oder mehrere Einsätze innerhalb des Schaufelblattes gebildet werden, wobei der genannte Einsatz oder die Einsätze, zumindest teilweise, vom Verteilerblock getragen werden. Bei einer möglichen Anord-The channels in the airfoil can be partially formed by one or more inserts within the airfoil, said insert or the inserts, at least partially, are carried by the manifold block. In the event of a possible
, 909 687/122, 909 687/122
■■■■/■'■'■■ .■ ' ■; ·:' 3'.' \' ■. '·■'■. ■ ■ ' ■. ' ■ ■■ ■ ■'·. ■■■ v" 4 .'■ ■ '-: ' v ■ nung greift der Fuß mindestens eines Einsatzes in eine digen Metallröhre, deren Wandstärke verlaufen oder am Ende offene Rille im Verteilerblock, wobei in das anderweitig ungleichmäßig sein kann und die so bearoff ene Ende der Rille ein Sicherungsstück eingesetzt beitet ist, daß ein Schaufelblatt 11 und ein Fuß 12 entwird, um den oder die Einsätze am Verteilerblock zu stehen. Das Schaufelblatt ist an beiden Enden offen, befestigen. Bei einer anderen Anordnung wird der 5 der Fuß besteht aus zwei Zungen 13 und 14, die von (oder alle) Einsatz am Verteilerblock durch Schweißen, den Flanken des Schaufelblattes 11 vorstehen. Die Löten od. dgl. befestigt. v Zungen sind in Querrichtung gewellt und bilden ■■■■ / ■ '■' ■■. ■ '■; ·: ' 3 '. ' \ '■. '· ■' ■. ■ ■ '■. '■ ■■ ■ ■' ·. ■■■ v " 4. '■ ■' - : ' v ■ nung, the foot of at least one insert engages in a long metal tube, the wall thickness of which runs or at the end of an open groove in the manifold block, which may otherwise be uneven and the so bearoff At one end of the groove a locking piece is inserted so that an airfoil 11 and a foot 12 are disengaged to support the insert (s) on the manifold block. The airfoil is open at both ends, attach . the soldering od of two tongues 13 and 14 which project from (or all) applications on the manifold by welding the edges of the airfoil. 11 or the like. secured. v tongues are corrugated in cross direction and form
Der Verteilerblock ist ferner aber auch noch zur jeweils eine Seite des Schaufelfußes. In das hohle Halterung der Schaufel in ihrem Träger, beispiels- Innere des Schaufelblattes ist lose ein Einsatz 15 einweise am Umfang eines Turbinenrotors, vorgesehen. io gesetzt, der aus einem hohlen Körper aus Metallblech Zu diesem Zweck ist in dem Träger eine mindestens an mit in Längsrichtung gerippten Seiten (s. Fig. 5) beeinem Ende offene Nut vorgesehen, die an ihren Sei- steht. Der gerippte Einsatz oder die Einsätze können 1 ten unterschnitten ist. Die Turbinenschaufel wird mit eine verlaufende oder wechselnde Wanddicke besitzen, zwei vorstehenden Zungen versehen, die in die Nut Die Kämme 16 der Rippen berühren die Innenfläche eingesetzt werden und an deren Seiten anliegen, schließ- 15 des Schaufelblattes und begrenzen dadurch eine Anlich wird der Verteilerblock vom Ende her in die Nut zahl von longitudinalen Kühlkanälen 17a bis 17 d an zwischen die Zungen eingesetzt, so daß die Zungen fest der Innenfläche. Der Einsatz ist am unteren Ende gezwischen den Seitenflächen der Nut und dem Verteiler- schlossen (s. Fig. 2), dadurch, daß die beiden Seiten des block liegen. Die Zungen der Schaufel werden bei einer Einsatzes zusammengeführt sind, wodurch ein flacher Ausführungsform vorzugsweise vorgeformt, so daß sie 20 Schaft 18 gebildet wird, der in eine Öse 19 ausläuft, der Form der Seiten der:Nut, entsprechen, und beim wobei diese wiederum von einem verstärkenden Me-Einsetzen des Verteilerblockes das Metall möglichst tallblechstreifen 20 umschlossen ist. wenig verformt werden muß. Bei einem anderen Aus- Im Rotor oder einem anderen Träger der SchaufelThe distributor block is also on either side of the blade root. In the hollow holder of the blade in its carrier, for example inside the blade, an insert 15 is loosely provided on the circumference of a turbine rotor. io set, which consists of a hollow body made of sheet metal. For this purpose, a groove which is open at one end and which is at least one end with ribbed sides in the longitudinal direction (see FIG. 5) is provided in the carrier, which is at its side. The ribbed insert or inserts can be 1 th undercut. The turbine blade will have a running or changing wall thickness, two protruding tongues that are inserted into the groove End ago in the groove number of longitudinal cooling channels 17 a to 17 d inserted between the tongues, so that the tongues firmly the inner surface. The insert is closed at the lower end between the side surfaces of the groove and the distributor (see Fig. 2), in that the two sides of the block are located. The tongues of the blade are brought together in an insert, whereby a flat embodiment is preferably preformed so that it is formed 20 shaft 18 which terminates in an eye 19 corresponding to the shape of the sides of the: groove, and with this in turn from a reinforcing metal insertion of the manifold block, the metal as possible tall metal strips 20 is enclosed. little has to be deformed. In the event of a different rotor or another carrier of the blade
führungsbeispiel werden die Zungen noch durch Löten, befindet sich eine am Ende offene Nut 21 (Fig. 2) mit Schweißen od. dgl. mit dem Verteilerblock verbunden. 25 einem gleichförmigen Querschnitt, die SeitenflächenManagement example, the tongues are still by soldering, there is an open groove 21 (Fig. 2) at the end Welding od. The like. Connected to the manifold block. 25 a uniform cross-section, the side surfaces
Der Verteilerblock kann eine verlaufende Form be- 22 und 23 sind gewellt und entsprechen in ihrer Form sitzen, so daß er auf die Zungen der Schaufel eine den Zungen 13 und 14, so daß die Schaufel von der Keilwirkung ausübt. einen oder anderen Seite in die Nut 21 eingesetzt wer-The distributor block can have a running shape. 22 and 23 are corrugated and correspond in their shape sit so that he is on the tongues of the shovel one of the tongues 13 and 14, so that the shovel from the Wedge effect. one or the other side can be inserted into the groove 21
Wenn die Schaufel in einer geraden Nut im Träger ■: den kann und die Zungen 13 und 14 eng an den gewellgelagert ist, besitzt der Verteilerblock normalerweise 30 ten Seitenflächen 22 bzw. 23 anliegen. in einer Ebene senkrecht zur Längserstreckung der Um die Schaufel sicher zu befestigen, wird dann inIf the blade is in a straight groove in the carrier ■: den can and the tongues 13 and 14 close to the shaft bearing is, the manifold block normally has 30 th side surfaces 22 and 23, respectively. in a plane perpendicular to the longitudinal extension of the To securely attach the shovel, then in
Schaufel einen rechteckigen oder mindestens von paral- den Zwischenraum der Zungen 13 und 14 ein Verteilerlelen Linien begrenzten Querschnitt, je nachdem, ob block 24 eingesetzt, dessen Querschnitt dem Raum die Nut parallel zur Achse der Turbine oder des Korn- zwischen den Zungen entspricht. Der Verteilerblock pressors liegt oder eine Neigung in bezug auf diese 35 ist mit Kanälen 25 bis 28 zur Verteilung des Kühl-Achse besitzt. Bei einer anderen Ausführungsform der mittels versehen, die individuelleZuführungskanäle für Erfindung, bei welcher die Nut eine gebogene Form das Kühlmittel von einer gemeinsamen Kammer 31 am besitzt, erhalten die Seiten des Verteilerblocks in Flä- Boden der Nut 21 im Schaufelträger zu den bereits chen senkrecht zur Länge der Schaufel ebenso eine genannten longitudinalen Kanälen 17a bis 17d zwigewölbte Form. , 40 sehen dem Einsatz 15 und der Innenfläche des Schau-Shovel a rectangular space or at least a parallel space between the tongues 13 and 14 is a distributor Lines limited cross-section, depending on whether block 24 is used, the cross-section of which corresponds to the space the groove parallel to the axis of the turbine or the grain between the tongues corresponds. The distribution block pressors lies or an inclination with respect to this 35 is with channels 25 to 28 for the distribution of the cooling axis owns. In another embodiment of the means provided, the individual feed channels for Invention, in which the groove has a curved shape, the coolant from a common chamber 31 on owns, get the sides of the manifold block in the bottom of the groove 21 in the blade carrier to the already chen vertically to the length of the blade likewise a named longitudinal channels 17a to 17d between arched Shape. , 40 see the insert 15 and the inner surface of the
. Die'Wände der Schaufel können verlaufen oder in felblattes 10 bilden. Die gemeinsame Kammer 31 wird anderer Weise wechselnde Dicke besitzen, so können mit einem Kühlmittel gespeist, das durch die Verteilersie z. B. in der Nähe des Schaufelfußes dicker sein als kanäle25 und 26 nach oben in die Kanälel7a bzw. an der Schaufelspitze, so daß sie den Beanspruchungen ±7b fließt, ferner über die Verteilerkanäle 27 und 28-in durch die Zentrifugalkräfte besser gewachsen sind. In 45 die Kanäle 17c bzw. 17d an der vorderen bzw. hintegleicher Weise können die Wände des hohlen Einsatzes ren Kante der Schaufel. Die Verteilerkanäle 25 bis 28 oder gegebenenfalls der hohlen Einsätze verlaufen oder regeln den Fluß des Kühlmittels sowohl in bezug auf in anderer Weise eine von Ort zu Ort wechselnde die Menge, als auch in bezug auf die Richtung. Um die Dicke besitzen. Richtung zu steuern, sind die Kanäle geneigt, so daß. The walls of the shovel can run or form in a blade 10. The common chamber 31 will have other ways changing thickness so can w ith a coolant fed, the z by the Verteilersie. B. be thicker in the vicinity of the blade root than channels 25 and 26 upwards in the Kanälel7a or at the blade tip, so that it flows through the stresses ± 7b , furthermore through the distribution channels 27 and 28-in have grown better due to the centrifugal forces. In Figure 45, the channels 17c and 17d, respectively, in the front and back fashion, the walls of the hollow insert can ren edge of the blade. The distribution channels 25 to 28 or, if applicable, the hollow inserts run or regulate the flow of the coolant both with regard to the amount, which changes from place to place in some other way, as well as with regard to the direction. To own the thickness. To control direction, the channels are inclined so that
Der Verteilerblock' besteht vorzugsweise aus zwei 5o der Fluß des Kühlmittels auf die Eingangs-Öffnungen ; oder mehr Stücken, um die Herstellung zu erleichtern, der entsprechenden Kanäle 17a bis 17d gerichtet ist da er normalerweise eine verhältnismäßig unregel- und das aus einem Verteilerkanal austretende Kühl-' mäßige Form besitzt. mittel in keinen anderen Kanal eintreten kann als den-The manifold block 'preferably consists of two 5 o the flow of coolant to the inlet openings; or more pieces, in order to facilitate manufacture, the corresponding channels 17a to 17d are directed, since they normally have a relatively irregular shape and the cooling-like shape emerging from a distribution channel. agent cannot enter any other channel than the
Der Erfindungsgedanke kann in verschiedener jenigen, der diesem speziellen Kanal zugeordnet ist.The idea of the invention can be in different ones that is assigned to this particular channel.
Weise in die Praxis umgesetzt werden. Ein spezielles 55 Die Verteilerkanäle 25 bis 28 besitzen verschiedenen Ausführungsbeispiel einer gemäß der Erfindung auf- Querschnitt. Dadurch fließt mehr Kühlmittel durchWay to be put into practice. A special 55. The distribution channels 25 to 28 have different exemplary embodiments of a cross-section according to the invention. This means that more coolant flows through
gebauten Turbinenschaufel soll in Verbindung mit den den Kanal 25 in den longitudinalen Kanal 17a an der Zeichnungen näher beschrieben werden, dabei bedeutet konkaven Flanke der Schaufel als durch den Vertei-Fig. 1 eine perspektivische Vorderansicht der lerkanal 26 zum longitudinalen Kanal b an. der'kon-built turbine blade should be in connection with the channel 25 in the longitudinal channel 17a at the Drawings are described in more detail, it means concave flank of the blade than by the Vertei-Fig. 1 shows a perspective front view of the master channel 26 to the longitudinal channel b. der'kon-
Schaufel, 60 vexen Flanke, da die erstgenannte Flanke normaler-Blade, 60 vexen flank, since the first-mentioned flank is normally
Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht im Schnitt ent- weise heißer ist und eine stärkere Kühlung erfordertFIG. 2 is an enlarged partial view in section which is hotter and requires more cooling
lang der Linie II-II in Fig. 3, ;^ wie die letztgenannte, außerdem wird mehr Kühlmittellong the line II-II in Fig. 3; ^ like the last one, plus it gets more coolant
Fig. 3 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der durch den Kanal 27 und 28 zu den longitudinalen Ka-3 shows an enlarged sectional view along the line through the channel 27 and 28 to the longitudinal channels
'■ LinieΙΙΙ-ΪΠ in Fig.-2, nälen 17c und 17d an der Vorder- bzw. Hinterkante'■ LinieΙΙΙ-ΪΠ in Fig.-2, nälen 17c and 17 d at the leading and trailing edges
Fig. ,4 einen vergrößerten Grundriß des in Fig. 2 65 des Schaufelblattes fließen, wo die intensivste KühlungFig. 4 is an enlarged plan view of the flow in Fig. 2 65 of the airfoil, where the most intensive cooling
und 3 dargestellten Einsatzes, ' erforderlich ist.and 3 insert shown, 'is required.
Fig. 5 einen vergrößerten Querschnitt durch das Entlang der Oberseite des Verteilerblockes verBlatt der Turbinenschaufel. läuft eine unterschnittene Nut 29, die am einen Ende5 shows an enlarged cross-section through the leaf along the top of the distributor block the turbine blade. runs an undercut groove 29 at one end
Die in Fig. 1 gezeigte Turbinenschaufel besteht aus offen ist und deren Querschnitt dem des unteren Endes einem Mantel 10 aus einer verhältnismäßig dünnwan- 70 ,18, 19, 20 des Einsatzes 15 entspricht, so daß beimThe turbine blade shown in Fig. 1 consists of an open and whose cross-section is that of the lower end a jacket 10 from a relatively thin wall 70, 18, 19, 20 of the insert 15 corresponds, so that when
Claims (1)
Deutsche Patentschrift Nr. 906636; Y'' Considered publications:
German Patent No. 906636; Y
britische Patentschriften Nr. 740597, 738 213,
052,723 393,694 240. ·French Patent No. 1,120,483;
British Patent Nos. 740597, 738 213,
052,723 393,694 240. ·
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