-
Hohlschaufel für Laufräder axial durchströmter Kreiselmaschinen, insbesondere
Gasturbinen Die Erfindung bezieht sich auf frei tragende Hohlschaufeln für Kreiselmaschinen,
deren Profil aus Blechen ,zusammengesetzt und mit dem Schaufelfuß durch Schweißung
verbunden ist.
-
Es ist bekannt, Hohlschaufeln. aus zwei Profilblechen zusammenzusetzen
und mit einem massiven Fuß zu verschweißen, welcher ein schwalbenschwanzförmiges
Profil hat und in einer entsprechenden Nut am Umfang des Schaufelträgers aufgereiht
ist.
-
Der Nachteil einer solchen Schaufel besteht darin, daß der Schaufelfuß
nur durch spanabhebende Bearbeitung, wie Fräsen, Hobeln, usw., sowohl dem inneren
und äußeren Schaufelprofil als auch der Schwalbenschwanznut im Schaufelträger an.gepaßt
werden .muß. Außer dieser Schwierigkeit der Herstellung besitzt eine solche Schaufel
noch den Nachteil großen Eigengewichtes, das wegen der hohen Drehzahlen neuzeitlicher
Kreiselmaschinen, beispielsweise Flugmotorenladegebläse und Abgasturbinen, die Zentrifugalkraft
und mit dieser die Schwierigkeit einer betriebssicheren Festlegung der Schaufel
am Schaufelträger außerordentlich steigert.
-
Es sind auch Hohlschaufeln bekannt, die aus nahtlosem Rohr gedrückt
werden, derart, daß der Umfan der Schaufeln in allen Querschnitten vier gleiche
ist, wobei Kopf und Fuß rechteckigen Querschnitt erhalten, welcher in eine entsprechende
Nut des Schaufelträgers eingesetzt wird.
Der Nachteil einer solchen
Schaufel liegt darin, daß der Kanalquerschnitt an den Übergangsstellen vom Kopf
zum Schaufelprofil und vom Schaufelprofil zum Fuß unrichtig wird, so daß dort Wirbelungen
auftreten, welche den Wirkungsgrad der Kreiselmaschinen verschlechtern, und ferner
in der Schwierigkeit einer solidenBefestigung des ausdem Rohr gedrückten Schaufelfußes
am Schaufelträger.
-
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung,; für schnelllaufende Kreiselmaschinen
eine frei tragende Hohlschaufel mit .außerordentlich leichtem Eigeng; zu schaffen,
welche eine sichere Festlegung am Schaufelträger gewährleistet und welche ahne spanabhebende
Arbeitsmethoden, wie Fräsen, Hobeln und Drehen:, hergestellt werden kann.
-
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei frei tragenden Hohlschaufeln,
deren Profil aus Blechen iz:usammengesetzt ist und mit dem'Schaufelfuß @durch Schweißung
verbunden ist, dadurch erzielt, daß der Schaufelfuß aus einem mit dem Profil nicht
aus einem Stück bestehenden Blech gebildet ist und:die Sicherung der Lage gegenüber
der Laufradscheibe und den Nachbarschaufeln durch Einlegen in glatte Nuten erfolgt,
während die Befestigung :des Schaufelfußes außen am Schaufelträger vorzugsweise
durch Punktschweißung erfolgt.
-
Es ist zwar bei aus dem vollen gearbeiteten Türbinenschaufelnbekannt,
den Schaufelfuß mit einem zylindrischen Fortsatz zu versehen, der in entsprechende
Aussparungen des Schaufelträgers eingesetzt und dort verschweCt wird. Derartige
Schaufeln aber sind zur Lösung der Erfindungsaufgabe nicht geeignet, :da ihr Baugewicht
zu-höch ist und sie nur @durch spanabhebende Bearbeitung hergestellt werden können.
-
Durch hie Erfindung wird der Vorteil erreicht, daß sowohl das Profil
als auch der' Fuß der Schaufel aus Blechen bestehen, so daß das denkbar geringste
Baugewicht erzielt wird, d.aß ferner die gesamte Schaufel (also Profil und Fuß)
unter Vermeidung ,spanabhebender Bearbeitung durch einfache Arbeitsgänge, wie Blechschneiden;
Blech-,biegen und und Punktschweißen, hergestellt werden kann, daß im Gegensatz
zu aus nahtlosem Rohr gedrückten Schaufelnein strömungstechnisch richtiges Profil
über die gesamte Erstreckung der wirksamen Schaufeln erzielt wird, :daß ferner auch
die Festlegung :der Schaufeln am Schaufelträger und -untereinander in: glatten Nuten
am Umfang des Schaufelträgers geschieht, so daß keinerlei schwalbenschwanzähnliche
oder sonstige hinterdrehte Querschnitte benötigt werden, und schließlich daß !die-außen
an :der Radscheibe liegenden Schweißstellen während :der Herstellung in bester Weise
zugänglich sind, während des Betriebes einwandfrei gekühlt und nach :dem Betrieb
gut kontrolliert werden können.
-
Bei einer besonderen Ausgestaltungsform der Erfindung besteht der
Schaufelfuß: aus in den durch .die Profilbleche gebildeten: Schaufelhöhlräumen mit
ihrem einen Ende teilweise hineinragenden Fußblechen, die an :den Schaufelprofilblechen
innen angeschweißt und mit ihrem anderen aus :dem Profil herausragenden Ende in
eine Nut -des Laufrades efngepaßt sind und die in einer etwa der Tiefe der Nut entsprechenden
Erstreckung seitliche Verlängerungen besitzen, die nach Art von Winkelflanschen
an den Seiten des Läufers anliegen und mit diesen zweckmäßig durch Punkt-.schweißungen
verbunden sind. Dabei wird noch vorgeschlagen, daß: die Nut dem Schaufelprofil angepaßt
ist und daß ein Profilblech oder beide je einen in der Breite dem. Laufrad angepaßten,
an sich bekannten aus Blechbestehenden Fortsatz besitzen, der-oder die gemeinsam
mit .den an ihnen, befestigten Teilen der Fußbleche in der Nut des Schaufelträgers
angepäßt sind. Bei besonders starken Hohlprofilen ist es erfindungsgemäß vorteilhaft,
im Schaufelhohlraum ein Zwischenblech anzuordnen, das in der Höhe dem in den Hohlraum
hineinragen-.den-Teil :des Fußbleches entspricht und: das einerseits an das Fußblech
und andererseits an die Innenseite des freien Profilbleches festgelegt ist. Auch
das Zwischenblech kann einen in seiner Breite dem Schaufelträger angepaßten Fortsatz
besitzen, der "zusammen mit dem Fußblech in di° Nut :des Laufrades eingepaßt ist.
-
Es sind Schleuderverdichter mit radial beaufschlagten Schaufeln bekannt,
bei denen die Schaufeln zwischen zwei Stirnwänden angeordnet und durch angenietete
Lappen mit diesen verbunden sind. Diese Art der Befestigung ist nur dann verwendbar,
wenn die Schaufeln beiderseitig festgelegt sind; bei frei tragenden Schaufeln würden
sie durch die Fliehkräfte zerstört werden.
-
" -Iri-:der Zeichnung sind die Ausführungsbeispiele des Gegenstandes
der Erfindung dargestellt. Es zeigt Abb. i :den Längsschnitt einer geraden Hohlschaufel
nach den Linien I-I der Abb. 2, Abb. 2 den Querschnitt durch die- gleiche Hohlschaufel
nach den Linien II-II der Abb. i, Abb. 3 den Längsschnitt einer gebogenen Hohl=
schaufel nach den Linien III-III, Abb. q. den Querschnitt :der gleichen. Hohlschaufel
nach den Linien IV-IV, Abb. 5 den Längsschnitt einer besonderen Ausführungsform
einer gebogenen Hohlsch.aufd :gemäß den Linien V-V und Abb. 6 den Querschnitt der
gleichen Ausführungsform nach den Linien VI-VI.
-
- Die.gerade Hohlschaufel i ist aus den Profilblechen 2 und 3 zusammengesetzt,
die den S:chaufelhohlraum4. einschließen. In den Schaufelhohlraum 4 ragen zum Teil
die Fußbleche 5 und 6 hinein, die durch Punktschweißung 7 mit :den Schaufelblechen
2 und 3 verbunden sind. Jedes Profilblech 2 und 3 hat einen in der Breite :dem Laufrad
8 angepaßten Fortsatz g und io; diese beiden Fortsätze sind gemeinsam mit den an
ihnen befestigten. Teilen der Fußbleche 5 und 6 in der Nut ii des Schaufelträgers
8 eingepaßt. In einer Erstreckung, die etwa der Tiefe der Nut i i entspricht, besitzen
die Fußbleche 5, 6 seitliche Verlängerungen, die nach Art von Winkelflanschen 12,
13, 1q., 15 an den Seiten des Läufers 8 anliegen und mit diesen zweckmäßig durch
Punktschweißungen 22 verbunden sind.
Die Abb. 3 und 4. zeigen eine
gebogene Hohlschaufel. Gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugzeichen wie die
in den Abb. i und 2 gebrauchten versehen. Der Unterschied gegenüber der Ausführungsform
nach den Abb. i und 2 besteht darin, daß die Profilbleche 2 und 3 nur bis an den
Umfang des Läufers 8 reichen, also keine Fortsätze haben, die in die Nut i i hineinragen.
Die Nut i i, die hier ebenfalls gerade ausgeführt ist, ist lediglich so breit, daß
die beiden Fußbleche 5 und 6 darin untergebracht werden können: Die Nut i i kann
aber auch, wie Abb. 6 zeigt, dem Schaufelprofil angepaßt sein. Der Vorteil einer
solchen Ausführungsform besteht darin, daß es möglich ist, auch bei gebogenen Hohlschaufeln
wenigstens das eine Profilblech 2 mit dem Fortsatz 9 zu versehen, der bis in die
Nut i i hineinragt und an dem das (in diesem Beispiel) nur einfach ausgebildete
Fußblech 16 durch Punktschwei.ßungen befestigt ist. Die Winkelflansche 17 und 18
sind in diesem Falle zweckmäßig nach entgegengesetzten Richtungen abgebogen. Zur
sicheren Festlegung des freien Profilbleches 3 dient ein Zwischenblech i9, das durch
Punktschweißungen 2o einmal an das Fußblech 16 und durch Punktschweißungen 21 an
das freie Profilblech 3 festgelegt ist. Das Zwischenblech i9 kann entweder, wie
in Abb. 5 dargestellt, nur bis an den Umfang des Läufers 8 reichen oder, wie in
Abb. 5 punktiert eingezeichnet, bis in den Grund der Nut i i festgesetzt sein.