DE1112993B

DE1112993B - Verspannung von in Axialnuten des Laeufers befestigten Turbomaschinen-Laufschaufeln gegen Schwingungen in Schaufelkranzebene

Info

Publication number: DE1112993B
Application number: DEV12072A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Holm; Paul RENNER
Original assignee: TURBINEN U GENERATOREN ZEK BER
Current assignee: TURBINEN U GENERATOREN ZEK BER
Priority date: 1957-03-04
Filing date: 1957-03-04
Publication date: 1961-08-24

Description

Verspannung von in Axialnuten des Läufers befestigten Turbomaschinen-Laufschaufeln gegen Schwingungen in Schaufelkranzebene Die Erfindung betrifft eine Verspannung von m' Axialnuten des Läufers befestigten Turbomaschinen-Laufschaufeln gegen Schwingungen in Schaufelkranzebene.
Bekannt ist, solche Verspannung bei einer Schaufel trapezförmig profilierten Schaufelfußes durch einen im Nutgrund, also radial innerhalb des Schaufelfußes angeordneten Keil zu erzeugen; sie soll die Einspannung der Schaufel und daher die freie Schaufellänge, also die Schwingungszahl der Schaufel von den durch-, Erwärmung und durch Fhehkraft unvermeidlich- bewirkten Verformungen des Laufrades unabhängig machen. Bei dieser Bauart ist jedoch, da der Schaufelfuß um guten Abrundungsradius willen seine Trapezflanken, also seine Anlageflächen nicht ganz bis zum Nutrand erstrecken darf, die Einspannlänge verhältnismäßig nur klein, nämlich nur gleich einem Teil der Nuttiefe; dort ist also die freie Schaufellänge noch unerwünscht groß. Bei Schaufeln mit Tannenbaum-oder Hammerkopf-Fußprofil würde solch am Nutgrund liegender Keil sogar nutzlos sein, da diese Profile Spiel zwischen Fuß und Nutflanken erfordern.
Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, den Spannkeil möglichst dicht am Schaufelblatt, nämlich radial zwischen Schaufelblatt und Schaufelfuß, also radial außerhalb der Laufradscheibe anzuordnen, so daß die freie Schaufellänge möglichst kurz, also die Eigenschwingungszahl der Schaufel möglichst hoch wird.
Es ist freilich eine Schwingungsdämpfungseinrichtung mittels solcher radial zwischen Schaufelblatt und Schaufelfuß angeordneten Keile bekannt. Doch bei ihr - ihre Schaufeln sitzen nicht in axialen Nuten, sondern in einer Umfangsnut - liegen die Keile nur an den Schaufeln, nicht auch am Laufrad an; die Schaufeln sind also im radialen Bereich der Keile nicht festgespannt; ihre Schwingungslänge und ihre Schwingungszahl ist also nicht festgelegt.
Die Erfindung sieht daher vor, zwischen jeder Schaufel und jeder ihrer Nachbarschaufeln, und zwar im Radialbereich zwischen dem Schaufelblatt und dem Läufer, wo in an sich bekannter Weise die Schaufel in Umfangsrichtung des Läufers stärker als an der nächstliegenden Schaufelfußeinschnürung ist, eine sich sowohl radial auswärts als auch in ihrer Längsrichtung verjüngende Lücke anzuordnen und diese mit einem Keil auszufüllen, der mit seiner radial inneren Fläche am Laufrad und mit seinen Seitenflächen an den beiden Schaufeln anliegt und der in Achsrichtung selbsthemmend und so stark eingetrieben ist, daß er trotz der im Lauf durch die Fliehkraft bewirkten Dehnung der Schaufeln und des Läufers an die Schaufeln und an das Laufrad angepreßt bleibt.
Wie stark der Keil eingetrieben werden muß, läßt sich ohne weitere erimderische Tätigkeit errechnen. Freilich entsteht durch das Eintreiben der Keile und durch ihre Fliehkraft eine zusätzliche Zugbeanspruchung in den Schaufelfüßen; aber diese erscheint weniger gefährlich als die höhere Wechselbeanspruchung in den Füßen der bekannten Schaufeln.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in zwei Zeichnungen 1 und II gezeigt, in denen das Laufrad mit 1, die axial eingesetzten Laufschaufelfüße mit 2 und der Keil mit 3 bezeichnet sind. Die Laufschaufeln 2 haben - wie aus der Zeichnung ersichtlich - vorzugsweise einen Tannenbaumfuß und sind axial in das Laufrad 1 eingesetzt. Der Keil 3 zwischen den Laufschaufeln ist in seiner Breite konisch ausgeführt und mit seitlichen Abschrägungen 4 versehen, die mit entsprechenden Abschrägungen 5 oberhalb des Schaufelfußes, der sogenannten überhöhung, zusammenwirken. Die Fliehkraft des Keiles wird dadurch direkt von den Schaufeln aufgenommen. Der Keil 3 muß nicht unbedingt in seiner Breite zu seiner Achse 7 symmetrisch verjüngt sein, sondern er kann auch so ausgebildet sein, daß er in seiner Breite nur auf einer Seite zu seiner Achse verjüngt ist, die andere Seite also parallel zu seiner Achse 7 verläuft. Kommen Keile nach der letztgenannten Ausführung zur Verwendung, so müssen die entsprechenden Seiten der Schaufelüberhöhungen senkrecht zur Radkopfwange 8 ausgeführt werden.
Im Betriebszustand vergrößert sich infolge der Raddehnung der Außenumfang der Radscheibe 1. Hierdurch vergrößert sich auch die Schaufelteilung, und der Schaufelfuß verändert seine Lage minimal in radialer Richtung.- Der Keil muß so eingepreßt werden, daß eine Verspannung im Schaufelfuß bzw. in der überhöhung erreicht wird, die größer ist als die Betriebsspannung. Hierdurch wird ein Lockem der Keile trotz ]Radscheibendehnung verhindert. Damit ist die Lage der Einspannstelle ausreichend genau festgelegt, so daß sie bei Schwingungsberechnungen mit Sicherheit eingesetzt werden kann und die gefährlichen Beanspruchungen an den Einschnürungsstellen vermieden werden. -Außerdem ermöglicht die erfindungsgemäße Anordnung der Keile eine Verkürzung der schwingenden Schaufellänge und damit eine erwünschte Erhöhung der Eigenfrequenz. Die Erfindung ist nicht an die Verwendung bei Endstufenschaufeln mit axial eingesetztem Tannenbaumfuß gebunden, sie kann auch bei Endstufenschaufeln mit dem sogenannten Laval-Fuß oder mit Stiftbefestigung Verwendung finden.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verspannung von in Axialnuten des Läufers befestigten Turbomaschinen-Laufschaufeln gegen Schwingungen -in Schaufelkranzebene, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeder Schaufel (2) und jeder ihrer Nachbarschaufeln, und zwar im Radialbereich zwischen dem Schaufelblatt und dem Läufer (1), wo in an sich bekannter Weise die Schaufel in Umfangsrichtung des Läufers stärker als an der nächstliegenden Schaufelfußeinschnürung ist, eine sich sowohl radial auswärts als auch in ihrer Längsrichtung verjüngende Lücke angeordnet ist, daß ferner die Lücke von einem Keil (3) ausgefüllt ist, der mit seiner radial inneren Fläche am Laufrad und mit seinen Seitenflächen an den beiden Schaufeln anliegt, und daß der Keil in Achsrichtung selbsthemmend und so stark eingetrieben ist, daß er trotz der im Lauf durch die Fliehkraft bewirkten Dehnung der Schaufeln und des Läufers an die Schaufeln und an das Laufrad angepreßt bleibt. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 671512; USA.-Patentschrift Nr. 2 310 412; deutsche PatentanTneldung S273711a/14c (bekanntgemacht am 3.2.1955).