DE1503260C - Befestigung einer Pelton Turbinen beschaufelung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigung einer Pelton-Turbinenbeschaufelung an einem Schaufelrad durch zwei symmetrische Radscheiben, die mit axial aufeinander zu gerichteten Ringsitzflächen auf beidseitig axial nach außen gerichtete Ringschultern eines Schaufelkranzes aufgeschrumpft und durch Axialschrauben miteinander verbunden werden.

Eine Befestigungsweise dieser Art ist bereits bekannt (französische Patentschrift 1 167 610), bei der ein in einem Stück gegossener Schaufelkranz durch Schrumpfung eingespannt ist. Sie weist die Vorteile auf, daß einerseits die bei der Schaufelraddrehung an den Schaufelkranz angreifenden Zentrifugalkräfte von den aufgeschrumpften Radscheiben symmetrisch aufgenommen werden und daß andererseits die in Umfangsrichtung auf die Beschaufelung wirkenden Kraftstöße der Antriebsstrahlen nicht zu Schwingungen der einzelnen Schaufeln des einstückigen Schaufelkranzes führen können; Weiterhin weist sie den Vorteil auf, daß die am Schaufelkranz angreifenden Antriebskräfte im wesentlichen allein durch die hohen Haftreibungskräfte am Schrumpfungsumfang auf die Radscheibe übertragen werden können.

Jedoch besteht ein wesentlicher Nachteil· der bekannten Befestigungsweise darin, daß ein in einem Stück gegossener und mit axialen Ringschultern ver-. seheiier Schaufelkranz einen hohen Aufwand bei der Herstellung erfordert.

Bei einer anderen bekannten Befestigung ist die Anordnung so getroffen, daß die Schaufeln der Beschaufelung einzeln mjt ihren Schaufelfüßen zwischen zwei axial zusammengehaltene Radscheiben eingesetzt sind. Dabei werden während des Zusammenbaus des Schaufelrades die Schaufelfüße, die sich mittels äußerer Axialflansche radial nach innen auf den Radscheibenumfängen abstützen, mit radial weiter innen gelegenen axialen Vorsprüngen jeweils einzeln gegen entsprechend hinterdrehte Nuten der einen Radscheibe radial nach außen vorgespannt und dann erst wird die andere Radscheibe an die bereits beschaufelte Radscheibe ■* angesetzt und gegenüber dieser axial verspannt. Die einzelnen Schaufelfüße werden somit in Umfangsrichtung und sowohl radial auswärts als auch radial einwärts von den beiden Radscheiben gehalten.

Diese bekannte Befestigungsweise bietet zwar auch den Vorteil, daß die an der Beschaufelung angreifenden Zentrifugalkräfte von den Radscheiben aufgenommen werden können. Jedoch können Schaufelschwingungen, die durch die in Umfangsrichtung auf die Beschaufelung wirkenden Kraftstöße der Antriebsstrahlen hervorgerufen werden, insbesondere in hochdrehenden Mehrstrahlturbinen bei den einzelnen Schaufeln vor allem in Dauerbetrieb schwerlich unterdrückt werden, da die radial nach außen vorgespannten Schaufelfüße praktisch unabhängig voneinander die Kraftstöße in Umfangsrichtung aufnehmen müssen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Beschaufelungsbefestigung der eingangs genannten Gattung, die unter Beibehaltung der bei Verwendung eines einstückigen Schaufelkranzes gegebenen Vorteile auf einfache Weise mit weniger aufwendigen Teilen ausgeführt werden kann.

Zu diesem Zweck sieht die Erfindung vor, daß die mehreren den Schaufelkranz bildenden, jeweils zumindest eine Laufschaufel tragenden Schaufelfüße

.-. mit ihren radial verlaufenden Stoßflachen gegenein-

andergelegt, sorgfältig ausgerichtet und justiert werden und daß dann die beiden Radscheiben über die beiden Schultern jeden Schaufelfußes symmetrisch zueinander aufgeschrumpft werden. Da die Schaufelfüße radial nach innen keine Abstützung aufweisen, werden die von den aufgeschrumpften Radscheiben auf die Schultern des Schaufelkranzes aufgebrachte Einspannkräfte von diesem ausschließlich als in Umfangsrichtung wirkende Kompressionskraft aufgenommen, die die einzelnen Schaufelfüße an ihren radial verlaufenden Stoßflächen in der Weise zusammendrückt, daß sich der Schaufelkranz im eingespannten Zustand wie ein aus einem Stück gefertigtes Organ verhält.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Schaufelfüße radial außerhalb ihrer Schultern rechteckförmig verlängerte Öffnungen auf, durch die die Axialschrauben hindurchgeführt sind. Vorteilhafterweise können dann die Axialschrauben die beiden Radscheiben möglichst nahe an deren Außenumfang axial miteinander verspannen, ohne daß sie auf die Schaufelfüße in radialer Richtung die Kräfte aufbringen.

Bevorzugt beträgt die durch die Schrumpfung der Radscheiben in Umfangsrichtung zwischen den Schaufelfüßen hervorgerufene Kompressionskraft ein Mehrfaches der bei der Synchrondrehzahl der Turbine in Umfangsrichtung an der Beschaufelung angreifenden maximalen Kraft der Antriebsstrahlen, so daß die Starrheit des aus einzelnen Schaufelblöcken zusammengesetzten Schaufelkranzes selbst bei den dicht aufeinanderfolgenden Kraftstößen in hochdrehenden Mehrstrahlturbinen ausreicht.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt

Fig. 1 eine Teilansicht, teilweise weggeschnitten, eines Pelton-Turbinenrades gemäß der Erfindung in Achsrichtung gesehen und

Fig. 2 einen Schnitt entlang Linie II—II in Fig. 1 durch die Achse der Turbine.

Jede Laufschaufel wird durch die eigentliche Beschaufelung 1 durch den Stiel 2 und durch den Befestigungsfuß 3 gebildet, der aus zwei Schultern 4 und S besteht.

Die fertig bearbeiteten Laufschaufeln werden in Form eines Kranzes angeordnet und mit den radialen Tragflächen 6 und 7 gegeneinandergelegt, sorgfältig ausgerichtet und justiert. ...

Auf den so gebildeten Beschaufelungskranz werden beiderseits der Mittelebene des Kranzes die beiden Scheiben 8 und 9 um die beiden Schultern 4 und 5 jeder Schaufel symmetrisch zueinander aufgeschrumpft. ..'■..

Die beiden Scheiben 8 und 9 sind auf der Welle durch Bolzen 11 befestigt.

Bolzen 12 und Muttern 13 haben die Aufgabe, die Scheiben 8 und 9 verbinden und den durch die wirkenden Fliehkräfte hervorgerufenen Deformationen der äußeren Ringe 14 und 15 entgegenzuwirken. Die Bolzen gehen durch große rechteckförmige öffnungen 16 der Stiele der Laufschaufeln hindurch und nehmen keine der auf die Schaufeln wirkenden Radial- oder Umfangskräfte auf.

Aus der Fig. l· geht deutlich hervor, daß die Laufschaufeln 1 keine radiale Abstützung haben, und daß die von den Scheiben 8 und 9 auf die Schultern 4 und 5 der Schaufeln I ausgeübten Scliruinpfkräfte ausschließlich in Druckkräfte umgewandelt werden,

die auf die radialen Flächen 6 und 7 der Schaufeln wirken, wodurch die Schaufeln starr gegeneinander eingespannt werden.

Beispielsweise kann man für den Bau eines Rades gemäß der Erfindung nicht nur Einzelschaufeln benutzen, sondern auch aus einem Block bestehende, zwei, drei, vier oder noch mehr Schaufeln umfassende Guß-Stücke.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Befestigung einer Pelton-Turbinenbeschaufelung an einem Schaufelrad durch zwei symmetrische Radscheiben, die mit axial aufeinander zu gerichteten Ringsitzflächen auf beidseitig axial nach· außen gerichtete Ringschultern eines Schaufelkranzes aufgeschrumpft und durch Axialschrauben miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet,, daß die mehreren den Schaufelkranz bildenden, jeweils zumindest eine Laufschaufel (1) tragenden Schaufelfüße (2, 3) mit ihren radial verlaufenden Stoßflächen (6, 7) gegeneinandergelegt, sorgfältig ausgerichtet und justiert werden und daß dann die beiden Radscheiben (8, 9, 14, 15) über die beiden Schultern (4, 5) jeden Schaufelfußes (2, 3) symmetrisch zueinander aufgeschrumpft werden.

2. Befestigung einer Pelton-Turbinenbeschaufelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufelfüße (2, 3) radial außerhalb ihrer Schultern (4, 5) rechteckförmig verlängerte Öffnungen (16) aufweisen, durch die die Axialschrauben (12) hindurchgeführt sind.

3.. Befestigung einer Pelton-Turbinenbeschaufelung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Schrumpfung der Radscheiben in Umfangsrichtung zwischen den Schaufelfüßen hervorgerufene Kompressionskraft ein Mehrfaches der bei der Synchrondrehzahl der Turbine in Umfangsrichtung an der Beschaufelung angreifenden maximalen Kraft der Antriebsstrahlen beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen