DE424169C

DE424169C - Tapered blade for steam or gas turbines

Info

Publication number: DE424169C
Application number: DEA39441D
Authority: DE
Inventors: Walter Kieser
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1923-02-22
Filing date: 1923-02-22
Publication date: 1926-01-18

Description

Es hat sich herausgestellt, daß d,^:e Beanspruchung von Laufschaufeln am Fuß lange nicht in dem Verhältnis abnimmt wie das Verjüngungsverh ltnis bei am oberen Ende in bekannter Weise dünner werdenden Schaufeln. Will man daher bei langen, schweren Schaufeln die infolgedessen auftretenden großen Beanspruchungen am Fuße wesentlich herabsetzen, so ist eine sehr starke Verjüngung der Schaufeln nach dem oberen Ende zu notwendig. Dies ist aber bei den bisherigen Schaufeln nicht möglich, da dann am oberen Ende Ein- und Austrittswinkel entständen, die infolge ihrer zu großen Verschiedenheit ■ 15 zu den Winkeln am Fuß ungeeignete Querschnittsverhältnisse für den Dampfdurchfluß ergeben würden. Gemäß der Erfindung wird daher für derartige Schaufeln ein Grund- ^! It has been found that d, ^e stress of blades at the foot long does not decrease in the ratio as the Verjüngungsverh ltnis at the upper end in a known manner, thinner blades. Therefore, if one wants to significantly reduce the consequent high stresses on the base of long, heavy blades, a very strong tapering of the blades towards the upper end is necessary. However, this is not possible with the previous blades, since entry and exit angles would then arise at the upper end, which would result in unsuitable cross-sectional ratios for the steam flow due to their too great difference to the angles at the foot. According to the invention, therefore, a basic for such blades ^!

profil gewählt, bei welchem infolge Bildung der Eintritts- oder Äustrittskante oder beider durch divergierende Ebenen der Eintrittsund Austrittswinkel auf der ganzen Länge der Schaufel trotz der starken Verjüngung unverändert bleibt.profile selected, in which as a result of the formation of the leading or trailing edge or both due to diverging planes of the entry and exit angles along the entire length the blade remains unchanged despite the strong taper.

Naturgemäß wird man hierbei in an sich bekannter Weise den betreffe-den Winkel so wählen, daß er der mittleren Richtung der am Fuß und am Kopf. ein- und austretenden Dampf strahlen entspricht.Naturally, the angle in question is set in this way in a manner known per se choose that he be of the middle direction of the on the foot and on the head. entering and exiting Emitting steam corresponds to.

In der Zeichnung ist in Abb. 1 eine S~haufei bekannter Ausführung dargestellt, während die Abb. 2 bis 4 verschiedene Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes zeigen. In the drawing, Fig. 1 shows a S ~ haufei known embodiment, while Figs. 2 to 4 show different embodiments of the subject invention.

Bei der bekannten Schaufelform nach Abb. ι sind Ein- und Austrittskante durch krumme Flächen c, d, e, f begrenzt. EineIn the known blade shape according to Fig. 1, the inlet and outlet edges are delimited by curved surfaces c, d, e, f. One

*J- Von dem Patent sucher ist als der Erfinder angegeben worden:* J- The patent seeker stated that the inventor was:

Walter Kieser' in Charlottenburg.Walter Kieser 'in Charlottenburg.

Verjüngung der Schaufel ist hier durch Bearbeitung der Rückenfläche dadurch hervorgerufen, daß der Fräser oder das Hobelwerk. • zeug etwas schräg zur Längsrichtung bewegt wurde. Es ergeben sich, wie aus der Abb. ι ersichtlich, für das Schaufelprofil b am Kopf flacher werdende Winkel als für das untere Schaufelfußende a, was aber gerade vermieden werden soll. Schaufelprofil α und b habenTapering of the shovel is caused here by machining the back surface by the milling cutter or the planing mill. • the tool was moved slightly obliquely to the longitudinal direction. As can be seen from Fig. Ι, the result for the blade profile b at the head is flatter angles than for the lower blade root end a, but this is precisely what is to be avoided. Have blade profile α and b

ίο hierbei eine gemeinsame Vorderfläche g. Auch bei der Verwendung einer anderen bekannten Schaufelform, bei welcher an den Ein- und Austrittskanten die Rückenfläche .gerade, die Vorderfläche jedoch gekrümmt verläuft, würde eine solche Bearbeitung der Rückenfläche ebenfalls zu einer ungesetzm ßige ^ Veränderung der Ein- und Austrittswinkel längs der Schaufel führen. Eine Gleichhaltung der Ein- und Austrittswinkel auf der ganzen Länge der Schaufel wird nun gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die beiden Schaufelflächen an den Stellen, wo sie die Ein- und Austrittskante bilden, in ebene Flächenstücke übergehen, derart, daß die Quer-ίο here a common front surface g. Even when using another known blade shape, in which the back surface is straight at the inlet and outlet edges, but the front surface is curved, such machining of the back surface would likewise lead to an unlawful change in the angle of entry and exit along the blade . An equalization of the entry and exit angles along the entire length of the blade is now achieved according to the invention in that the two blade surfaces at the points where they form the inlet and outlet edges merge into flat surface pieces, in such a way that the transverse

a₅ schnittsprofile an den Kanten trotz Verjüngung der Schaufel ihren Winkel beibehalten. Zu diesem Zweck sind bei der Ausführung nach Abb. 2 an der Ein- und Austrittskante die Vorder- und die Rückenseite der Schaufein als divergente, tangential zum äußeren und inneren Krümmungskreis der Schaufel gerichtete Ebenen h, i, k, I ausgebildet. Durch die Bearbeitung wird der Mittelpunkt des Krümmungskreises geradlinig in der Vorrückrichtung des Werkzeuges verschoben, so daß die gekrümmte Rückenkante m des Kopfprofils b gegenüber der Rückenkante η des Grundprofils ti überall den gleichen Abstand besitzt. Bei dieser Ausführungsform wird ebenfalls wie bei dem bekannten Verfahren durch Schrägverschiebung des Bearbeitungswerkzeuges zur Längsrichtung der Schaufel deren Verjüngung erzielt, wobei Kopf- und Fußprofil ebenfalls eine gemeinsame Vorderfläche g besitzen.a ₅ sectional profiles at the edges maintain their angle despite the tapering of the blade. For this purpose, in the embodiment according to Fig. 2, the front and rear sides of the blades are designed as divergent planes h, i, k, I directed tangentially to the outer and inner circle of curvature of the blade at the inlet and outlet edges. As a result of the machining, the center of the circle of curvature is shifted in a straight line in the advancing direction of the tool, so that the curved back edge m of the head profile b has the same distance everywhere from the back edge η of the basic profile ti. In this embodiment, as in the known method, the tapering of the processing tool is achieved by obliquely displacing the processing tool in relation to the longitudinal direction of the blade, the head and foot profiles likewise having a common front surface g .

Gemäß Abb. 3 bilden die Vorder- und Rückenseite der Schaufel nur an der Eintrittsseite divergente Ebenen h, i, während sie an der Austrittsseite parallele oder annähernd parallele Ebenen k, I besitzen. Die gekrümmte Rückenfläche m des Kopfprofils besitzt hier aus dem gleichen Grunde wie bei der Ausführung gemäß Abb. 2 ebenfalls überall den gleichen Abstand von der Rükkenkante « des Grundprofils. Eine Bearbeitung der Rückenfläche der Schaufel erfolgt durch Verschiebung des Fräsers in der Projektion parallel zur Austrittsrichtung der Schaufel. Die in Abb. 4 dargestellte Ausfuhrungsform unterscheidet sich insofern von der Ausführungsform gemäß Abb. 3, als hier die Vorder- und Rückenflächen der Schaufel am Schaufelaustritt divergente Ebenen k, I bilden, während dieselben am Schaufeleintritt parallel oder annähernd parallel verlaufende Ebenen h, i zeigen. Die Bearbeitung der Schaufel erfolgt durch Verschiebung des Fräsers in der Projektion parallel zur Eintrittsrichtung der Schaufel. Die Ausführungsformen gemäß Abb. 3 und 4 bieten gegenüber derjenigen nach Abb. 2 den Vorteil, daß bei ihnen eine Abnahme der Schaufelbreite von innen nach außen vermieden werden kann. Ein gemeinsamer Vorteil der im Erfindungssinne ausgeführten Schaufein besteht darin, daß durch die divergenten Ebenen die Schaufel an Dicke trotz Beibehaltung des bisherigen einfachen Herstellungsverfahrens wesentlich mehr abnimmt als bisher, so daß die Beanspruchung des Schaufelfußes geringer wird.According to Fig. 3, the front and rear sides of the blade only form divergent planes h, i on the inlet side, while they have parallel or approximately parallel planes k, I on the outlet side. The curved back surface m of the head profile here has the same distance from the back edge "of the base profile everywhere for the same reason as in the embodiment according to FIG. 2. The rear surface of the blade is machined by shifting the milling cutter in the projection parallel to the exit direction of the blade. The embodiment shown in Fig. 4 differs from the embodiment according to Fig. 3 in that the front and back surfaces of the blade at the blade outlet form divergent planes k, I , while the same show parallel or approximately parallel planes h, i at the blade inlet . The blade is machined by moving the cutter in the projection parallel to the direction in which the blade enters. The embodiments according to FIGS. 3 and 4 offer the advantage over those according to FIG. 2 that with them a decrease in the blade width from the inside to the outside can be avoided. A common advantage of the blades designed in the sense of the invention is that, due to the divergent planes, the blade decreases in thickness significantly more than before, despite maintaining the previous simple manufacturing process, so that the stress on the blade root is lower.

Der Eintrittswinkel wird zweckmäßig, wie bereits erwähnt, der mittleren Neigung des eintretenden Dampfstrahles angepaßt.As already mentioned, the entry angle is expediently the mean slope adapted to the entering steam jet.

Claims

85 patent claims:

1. Tapered blade for gas and steam turbines with a constant back curvature from the foot to the head, characterized in that the two blade surfaces at the points where they form the inlet and outlet edges, in flat surface pieces (A, i, k, I) pass over in such a way that the cross-sectional profiles at the edges maintain their angle despite the tapering of the blade.

2. Tapered blade according to claim i, characterized in that the flat surface pieces of the two blade surfaces diverge from one another on the inlet or on the outlet side or on both sides in the longitudinal direction.

3. Tapered blade according to claim ι and 2, characterized in that that when using diverging flat surface pieces on one of the two blade edges the flat surface pieces are parallel or nearly parallel at the other edge,

For this purpose ι sheet of drawings.