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EP1724442A1 - Turbine blade root - Google Patents

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Publication number
EP1724442A1
EP1724442A1 EP05010793A EP05010793A EP1724442A1 EP 1724442 A1 EP1724442 A1 EP 1724442A1 EP 05010793 A EP05010793 A EP 05010793A EP 05010793 A EP05010793 A EP 05010793A EP 1724442 A1 EP1724442 A1 EP 1724442A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
blade
blade root
turbine blade
root
recess
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05010793A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jan Dr. Walkenhorst
Armin Dr. De Lazzer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP05010793A priority Critical patent/EP1724442A1/en
Publication of EP1724442A1 publication Critical patent/EP1724442A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/3023—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of radial insertion type, e.g. in individual recesses
    • F01D5/303—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of radial insertion type, e.g. in individual recesses in a circumferential slot
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/20—Rotors
    • F05D2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor

Definitions

  • the invention relates to a turbine blade comprising a blade root, wherein the blade root has at least one dividing surface, which is designed to rest against a dividing surface of an adjacent blade root. Furthermore, the invention relates to a use of a turbine blade.
  • the blade profiles of the turbine blades are formed as long as possible in order to achieve a better utilization of the flowing past fluid flow.
  • this length of the blade profile is limited by several parameters. Hydraulic turbines, steam and gas turbines, wind turbines, centrifugal pumps and centrifugal compressors as well as propellers are summarized under the collective term turbomachine. All of these machines have in common that they serve the purpose of extracting energy from one fluid in order to drive another machine, or vice versa, to supply energy to a fluid in order to increase its pressure.
  • the attachment of the blades is designed such that the centrifugal forces occurring during operation are suitably transmitted to the blade.
  • a circumferential groove with a suitable shape is introduced into the shaft.
  • the blade feet have a suitable cross-section, which is insertable into this groove and ensures the power transmission.
  • the object of the present invention is to provide a turbine blade that allows extension of the blade profiles over conventional profiles.
  • a turbine blade having a blade root, wherein the blade root has at least one parting surface, which is designed to rest against a dividing surface of an adjacent blade root and the blade root has a recess with a recess opening, wherein the recess opening comprises a closed edge, which lies in the division area.
  • the mass of the blade root is reduced overall.
  • the centrifugal forces that occur during operation, which act on the blade root, are thereby lower than in the case of a blade root without a recess.
  • the turbine blade is fixed by a suitable groove in a rotor.
  • the holding force of the rotor on the turbine blade during operation must be dimensioned such that the turbine blade remains stably coupled to the rotor due to the centrifugal forces occurring.
  • An essential parameter which has to be considered here is the mass of the turbine blades as a whole and the mass of the blade root in particular. This parameter significantly influences the invention.
  • the mass of the turbine blade and in particular of the blade root is reduced. In the simplest case, the mass which is removed through the recess in the blade root can be added to the airfoil profile. As a result, longer airfoil profiles with constant mass, ie possible in operation with equal centrifugal forces.
  • the depth and width of the recess should be designed such that a region of the stress concentrations occurring in the blade root is not unfavorably distributed.
  • the blade root is T-shaped, double-T-shaped or generally designed such that the turbine blade can be installed in a circumferential groove of a shaft. This makes it possible to produce turbine blades, which are particularly suitable for use in steam turbines by the design of the blade roots.
  • the recess has a depth C which projects substantially to the middle of the blade root.
  • the blade root has two opposite dividing surfaces, wherein the recesses are formed such that an inner wall remains.
  • the wall could also be called a jetty.
  • the three-dimensional stress state in the blade root is taken into account.
  • the remaining web or the inner wall must be designed such that the centrifugal forces occurring during operation and the resulting stresses in the blade root are taken into account.
  • the closed edge is substantially rectangular with a height A. and a width B formed.
  • the edge may also be formed substantially circular.
  • an advantage of the invention is the use of the turbine blade according to the invention for installation in a circumferential groove of a rotor.
  • FIG. 1 shows a perspective view of two turbine blades 1.
  • the turbine blade 1 comprises an airfoil profile 2 and a blade root 3.
  • the blade root 3 is usually solid to ensure stability and has a large Ouerrough compared to the other dimensions of the turbine blade 1
  • the blade root 3 shown in Figure 1 is formed double-T-shaped and has laterally arranged support flanks 4, which can be arranged in a groove of a rotor, not shown, part of the occurring during rotation of a rotor centrifugal force loading of the holding device for the blade ,
  • the blade root 3 further has a dividing surface 5, which is designed such that it can be applied to a dividing surface 5 of an adjacent blade root 3.
  • the division surface 5 is in this case formed substantially planar.
  • the turbine blade 1 can be used in a turbomachine.
  • the turbine blade 1 can be used in a steam turbine, gas turbine or a compressor.
  • the application of the turbine blade 1 is not limited to these three aforementioned flow machines, but the turbine blade 1 can also be used in other turbomachines.
  • the rotor In operation, the rotor, not shown, rotates about an axis of rotation 6 in a direction of rotation 7 at a certain rotational speed. The rotation creates a radially directed centrifugal force 8, which acts on the entire turbine blade 1.
  • the blade root 3 To reduce the centrifugal force acting on the turbine blade 1, the blade root 3 has a recess 9.
  • the recess 9 has a recess opening 10, which has a closed edge 10.
  • the closed edge 10 lies in the division area 5.
  • the blade root 3 may be T-shaped or double T-shaped. Furthermore, the blade root is designed such that the turbine blade 1 can be installed in a circumferential groove of the rotor, not shown.
  • FIG. 2 shows a side view of a blade root 3.
  • the recess 9 is represented by the edge 10 and is formed substantially rectangular.
  • the closed edge 10 has a height A and a width B.
  • a double-T-shaped blade root 3 is shown.
  • the airfoil profile 2 is not shown in detail.
  • the recess 9 shown in Figure 3 also has a rectangular configuration with a height A and a width B.
  • Other Ausappelungsformen such as a substantially circular design are possible.
  • FIG. 4 shows a sectional view of the blade root along the line AA of FIG. 3.
  • the depth C of the recess 9 is clearly visible.
  • the depth C in this case projects substantially to the middle of the blade root 3.
  • the blade root 3 has two opposite dividing surfaces 5 with recesses 9, wherein the recesses 9 are formed such that an inner wall 11 is formed.
  • the inner wall 11 could also be referred to as a bridge.
  • the depth C of a recess 9 need not necessarily have the same length as the recess 9 of the opposite division surface 5.
  • the depths of the recesses 9 may be different depending on the configuration of the blade root 3.
  • the three-dimensional stress state calculation requires that a web or inner wall 11, at least arranged in large-sized recesses.
  • the recess 9 may be formed as a continuous bore through the blade root 3. There are also several holes possible.
  • FIG. 5 shows a plan view of three turbine blades 1 of a blade ring. The remaining turbine blades, which form a complete blade ring, are not shown in detail.
  • the turbine blades 1 rotate about the axis of rotation 6.
  • the recesses 9 are shown in dashed lines.
  • the division surfaces 5 of two blade roots 3 are accurately arranged. In operation, a flow medium flows toward the turbine blade 1 in an axial direction 12.
  • an intermediate piece can be arranged between two adjacent blade feet.
  • the dividing surfaces 5 of two blade feet would consequently not touch directly (not shown in detail in FIG. 5).
  • the intermediate piece lies between the dividing face 5 of a first blade root 3 and a second dividing face 5 of a second blade root 3.
  • the intermediate piece which may also be referred to as a compensating piece, is usually inserted into the grooves during installation of the blade feet 3. Such intermediate or compensation pieces are required now and then, since the blade roots 3 need more space in the circumferential direction when inserted into the grooves than during normal operation.
  • the turbine blade 1 finds use, for example, for mounting in a circumferential groove of a rotor.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

The blade (1) root (3) includes a recess (9) with an opening (10) having a closed edge lying in the partition surface (5). The root is T-shaped or double-T-shaped. It can be assembled into a shaft groove. The depth of the recess extends to the center of the root. The root has two opposite partition surfaces (5) with recesses constructed in them, leaving an internal wall. The closed edge of a recess is essentially rectangular with height A and width B. The closed edge is alternatively generally-circular.

Description

Die Erfindung betrifft eine Turbinenschaufel umfassend einen Schaufelfuß, wobei der Schaufelfuß zumindest eine Teilungsfläche aufweist, die zum Anliegen an einer Teilungsfläche eines benachbarten Schaufelfußes ausgebildet ist.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Verwendung einer Turbinenschaufel.The invention relates to a turbine blade comprising a blade root, wherein the blade root has at least one dividing surface, which is designed to rest against a dividing surface of an adjacent blade root.
Furthermore, the invention relates to a use of a turbine blade.

Zur Erhöhung des Wirkungsgrades bzw. Wirkungsquerschnittes von Strömungsmaschinen werden die Schaufelprofile der Turbinenlaufschaufeln möglichst lang ausgebildet, um hierdurch eine bessere Ausnutzung des vorbeiströmenden Strömungsfluids zu erreichen. Diese Länge des Schaufelprofils ist jedoch durch mehrere Parameter begrenzt. Unter der Sammelbezeichnung Strömungsmaschine werden Wasserturbinen, Dampf- und Gasturbinen, Windräder, Kreiselpumpen und Kreiselverdichter sowie Propeller zusammengefasst. Allen diesen Maschinen ist gemeinsam, dass sie dem Zweck dienen, einem Fluid Energie zu entziehen, um damit eine andere Maschine anzutreiben oder umgekehrt, einem Fluid Energie zuzuführen, um dessen Druck zu erhöhen.To increase the efficiency or cross section of flow machines, the blade profiles of the turbine blades are formed as long as possible in order to achieve a better utilization of the flowing past fluid flow. However, this length of the blade profile is limited by several parameters. Hydraulic turbines, steam and gas turbines, wind turbines, centrifugal pumps and centrifugal compressors as well as propellers are summarized under the collective term turbomachine. All of these machines have in common that they serve the purpose of extracting energy from one fluid in order to drive another machine, or vice versa, to supply energy to a fluid in order to increase its pressure.

Durch die verlängerten Schaufelprofile und die hierdurch vergrößerte bewegte Masse wird beispielsweise ein Nabenbereich durch die eingreifende Fliehkraft stark belastet. Dem wird üblicherweise durch Erhöhung der tragenden Fläche im Nabenbereich mittels axialer Verlängerung des Rotors zu begegnen versucht.Due to the extended blade profiles and the mass moved thereby, for example, a hub area is heavily loaded by the engaging centrifugal force. This is usually tried to counter by increasing the supporting surface in the hub area by means of axial extension of the rotor.

Die Befestigung der Laufschaufeln wird derart ausgebildet, dass die während des Betriebes auftretenden Fliehkräfte geeignet auf die Laufschaufel übertragen werden. Dazu wird in die Welle eine Umfangsnut mit geeigneter Form eingebracht.The attachment of the blades is designed such that the centrifugal forces occurring during operation are suitably transmitted to the blade. For this purpose, a circumferential groove with a suitable shape is introduced into the shaft.

Die Schaufelfüße haben einen geeigneten Querschnitt, der in diese Nut einführbar ist und die Kraftübertragung gewährleistet.The blade feet have a suitable cross-section, which is insertable into this groove and ensures the power transmission.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Turbinenlaufschaufel zu schaffen, die eine Verlängerung der Laufschaufelprofile gegenüber herkömmlichen Profilen ermöglicht.The object of the present invention is to provide a turbine blade that allows extension of the blade profiles over conventional profiles.

Die Aufgabe wird mit einer Turbinenschaufel gelöst, die einen Schaufelfuß aufweist, wobei der Schaufelfuß zumindest eine Teilungsfläche aufweist, die zum Anliegen an einer Teilungsfläche eines benachbarten Schaufelfußes ausgebildet ist und der Schaufelfuß eine Ausnehmung mit einer Ausnehmungsöffnung aufweist, wobei die Ausnehmungsöffnung einen geschlossenen Rand umfasst, der in der Teilungsfläche liegt.The object is achieved with a turbine blade having a blade root, wherein the blade root has at least one parting surface, which is designed to rest against a dividing surface of an adjacent blade root and the blade root has a recess with a recess opening, wherein the recess opening comprises a closed edge, which lies in the division area.

Durch die Ausnehmung in dem Schaufelfuß wird die Masse des Schaufelfußes insgesamt verringert. Die im Betrieb auftauchenden Fliehkräfte, die am Schaufelfuß angreifen, sind dadurch geringer als bei einem Schaufelfuß ohne Ausnehmung. Die Turbinenschaufel wird durch eine geeignete Nut in einem Rotor fest angeordnet. Die Haltekraft des Rotors auf die Turbinenschaufel während des Betriebes muss derart dimensioniert sein, dass die Turbinenschaufel aufgrund der auftretenden Fliehkräfte stabil am Rotor angekoppelt bleibt. Ein wesentlicher Parameter der hier berücksichtigt werden muss, ist die Masse der Turbinenschaufeln insgesamt und die Masse des Schaufelfußes insbesondere. Dieser Parameter beeinflusst die Erfindung maßgeblich. Durch die Ausnehmung wird die Masse der Turbinenschaufel und insbesondere des Schaufelfußes reduziert. Im einfachsten Fall kann die Masse, die durch die Ausnehmung im Schaufelfuß entnommen wird, dem Schaufelblattprofil hinzuaddiert werden. Dadurch sind längere Schaufelblattprofile bei gleich bleibender Masse, d. h. im Betrieb bei gleich großen Fliehkräften möglich.Through the recess in the blade root, the mass of the blade root is reduced overall. The centrifugal forces that occur during operation, which act on the blade root, are thereby lower than in the case of a blade root without a recess. The turbine blade is fixed by a suitable groove in a rotor. The holding force of the rotor on the turbine blade during operation must be dimensioned such that the turbine blade remains stably coupled to the rotor due to the centrifugal forces occurring. An essential parameter which has to be considered here is the mass of the turbine blades as a whole and the mass of the blade root in particular. This parameter significantly influences the invention. Through the recess, the mass of the turbine blade and in particular of the blade root is reduced. In the simplest case, the mass which is removed through the recess in the blade root can be added to the airfoil profile. As a result, longer airfoil profiles with constant mass, ie possible in operation with equal centrifugal forces.

Die Tiefe und Breite der Ausnehmung sollte derart ausgebildet sein, dass ein Bereich der im Schaufelfuß auftretenden Spannungskonzentrationen nicht ungünstig verteilt wird.The depth and width of the recess should be designed such that a region of the stress concentrations occurring in the blade root is not unfavorably distributed.

In demjenigen Teil der Turbomaschine, die durch Fliehkräfte besonders beeinflusst wird, können erfindungsgemäß größere Laufschaufeln auf ein und demselben Fußquerschnitt realisiert werden. Dies führt zu dem Vorteil, dass der Wirkungsgrad der Turbomaschine erhöht wird.In that part of the turbomachine, which is particularly influenced by centrifugal forces, according to the invention larger blades can be realized on one and the same cross-section of the foot. This leads to the advantage that the efficiency of the turbomachine is increased.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Schaufelfuß T-förmig, Doppel-T-förmig oder allgemein derart ausgebildet, dass die Turbinenschaufel in einer Umfangsnut einer Welle einbaubar ist. Dadurch ist es möglich, Turbinenschaufeln herzustellen, die durch die Ausgestaltung der Schaufelfüße besonders für den Einsatz in Dampfturbinen geeignet sind.In an advantageous embodiment, the blade root is T-shaped, double-T-shaped or generally designed such that the turbine blade can be installed in a circumferential groove of a shaft. This makes it possible to produce turbine blades, which are particularly suitable for use in steam turbines by the design of the blade roots.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Ausnehmung eine Tiefe C auf, die im Wesentlichen bis zur Mitte des Schaufelfußes ragt. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Spannungsverteilung im Schaufelfuß an die im Betrieb auftretenden Fliehkräfte angepasst wird.In a further advantageous embodiment, the recess has a depth C which projects substantially to the middle of the blade root. As a result, the advantage is achieved that the stress distribution in the blade root is adapted to the centrifugal forces occurring during operation.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Schaufelfuß zwei gegenüberliegende Teilungsflächen auf, wobei die Ausnehmungen derart ausgebildet sind, dass eine innere Wand verbleibt. Die Wand könnte auch als Steg bezeichnet werden.In a further advantageous embodiment, the blade root has two opposite dividing surfaces, wherein the recesses are formed such that an inner wall remains. The wall could also be called a jetty.

Dadurch wird der dreidimensionale Spannungszustand im Schaufelfuß berücksichtigt. Der verbleibende Steg bzw. die innere Wand muss derart ausgebildet sein, dass die im Betrieb auftretenden Fliehkräfte und die dadurch entstehenden Spannungen im Schaufelfuß berücksichtigt werden.As a result, the three-dimensional stress state in the blade root is taken into account. The remaining web or the inner wall must be designed such that the centrifugal forces occurring during operation and the resulting stresses in the blade root are taken into account.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der geschlossene Rand im Wesentlichen rechteckig mit einer Höhe A und einer Breite B ausgebildet. Der Rand kann auch im wesentlichen kreisförmig ausgebildet sein.In a further advantageous embodiment, the closed edge is substantially rectangular with a height A. and a width B formed. The edge may also be formed substantially circular.

Je nach Materialwahl oder Schaufelfußgestaltung ist eine kreisförmig ausgebildete oder eine im Wesentlichen rechteckig ausgebildete Ausnehmung von Vorteil. Spannungsberechnungen müssen hierbei durchgeführt werden, um das geeignete Ausnehmungsprofil auszuwählen.Depending on the choice of material or Schaufelfußgestaltung a circular design or a substantially rectangular recess formed is advantageous. Stress calculations must be performed to select the appropriate recess profile.

Schließlich ist ein Vorteil der Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäßen Turbinenschaufel zum Einbau in einer Umfangsnut eines Rotors.Finally, an advantage of the invention is the use of the turbine blade according to the invention for installation in a circumferential groove of a rotor.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Dabei haben mit denselben Bezugszeichen versehene Komponenten die gleiche Funktionsweise.Embodiments of the invention are described below with reference to the drawings. In this case, provided with the same reference numerals components have the same operation.

Dabei zeigen

Figur 1
eine perspektivische Darstellung von zwei Turbinenschaufeln;
Figur 2
eine Seitenansicht eines Doppel-T-förmigen Schaufelfußes;
Figur 3
eine Seitenansicht eines Doppel-T-förmigen Schaufelfußes;
Figur 4
eine Querschnittsansicht eines Schaufelfußes;
Figur 5
eine Draufsicht auf drei Turbinenlaufschaufeln.
Show
FIG. 1
a perspective view of two turbine blades;
FIG. 2
a side view of a double-T-shaped blade root;
FIG. 3
a side view of a double-T-shaped blade root;
FIG. 4
a cross-sectional view of a blade root;
FIG. 5
a plan view of three turbine blades.

In der Figur 1 ist eine perspektivische Darstellung von zwei Turbinenschaufeln 1 zu sehen. Die Turbinenschaufel 1 umfasst ein Schaufelblattprofil 2 und einen Schaufelfuß 3 auf. Der Schaufelfuß 3 ist üblicherweise zur Sicherung der Stabilität massiv ausgebildet und weist im Vergleich zu den übrigen Abmessungen der Turbinenschaufel 1 einen großen Ouerschnitt teil an der bei einer Drehung eines Rotors auftretenden Fliehkraftbelastung der Haltevorrichtung für die Schaufel 1. Der in Figur 1 dargestellte Schaufelfuß 3 ist Doppel-T-förmig ausgebildet und weist seitlich angeordnete Tragflanken 4 auf, die in einer Nut eines nicht dargestellten Rotors angeordnet werden können. Der Schaufelfuß 3 weist des Weiteren eine Teilungsfläche 5 auf, die derart ausgebildet ist, dass sie an einer Teilungsfläche 5 eines benachbarten Schaufelfußes 3 angelegt werden kann. Die Teilungsfläche 5 ist hierbei im Wesentlichen planar ausgebildet.FIG. 1 shows a perspective view of two turbine blades 1. The turbine blade 1 comprises an airfoil profile 2 and a blade root 3. The blade root 3 is usually solid to ensure stability and has a large Ouerschnitt compared to the other dimensions of the turbine blade 1 The blade root 3 shown in Figure 1 is formed double-T-shaped and has laterally arranged support flanks 4, which can be arranged in a groove of a rotor, not shown, part of the occurring during rotation of a rotor centrifugal force loading of the holding device for the blade , The blade root 3 further has a dividing surface 5, which is designed such that it can be applied to a dividing surface 5 of an adjacent blade root 3. The division surface 5 is in this case formed substantially planar.

Die Turbinenschaufel 1 kann in einer Strömungsmaschine eingesetzt werden. Insbesondere kann die Turbinenschaufel 1 in einer Dampfturbine, Gasturbine oder einem Verdichter eingesetzt werden. Die Anwendung der Turbinenschaufel 1 ist nicht auf diese drei vorgenannten Strömungsmaschinen beschränkt, vielmehr kann die Turbinenschaufel 1 auch in anderen Strömungsmaschinen eingesetzt werden.The turbine blade 1 can be used in a turbomachine. In particular, the turbine blade 1 can be used in a steam turbine, gas turbine or a compressor. The application of the turbine blade 1 is not limited to these three aforementioned flow machines, but the turbine blade 1 can also be used in other turbomachines.

Im Betrieb rotiert der nicht näher dargestellte Rotor um eine Rotationsachse 6 in einer Umdrehungsrichtung 7 mit einer bestimmten Umdrehungsgeschwindigkeit. Durch die Rotation entsteht eine radial ausgerichtete Fliehkraft 8, die auf die gesamte Turbinenschaufel 1 wirkt. Zur Reduzierung der auf die Turbinenschaufel 1 wirkenden Fliehkraft weist der Schaufelfuß 3 eine Ausnehmung 9 auf. Die Ausnehmung 9 hat eine Ausnehmungsöffnung 10, die einen geschlossenen Rand 10 aufweist. Der geschlossene Rand 10 liegt hierbei in der Teilungsfläche 5.In operation, the rotor, not shown, rotates about an axis of rotation 6 in a direction of rotation 7 at a certain rotational speed. The rotation creates a radially directed centrifugal force 8, which acts on the entire turbine blade 1. To reduce the centrifugal force acting on the turbine blade 1, the blade root 3 has a recess 9. The recess 9 has a recess opening 10, which has a closed edge 10. The closed edge 10 lies in the division area 5.

Der Schaufelfuß 3 kann T-förmig beziehungsweise Doppel-T-förmig ausgebildet sein. Des Weiteren ist der Schaufelfuß derart ausgebildet, dass die Turbinenschaufel 1 in eine Umfangsnut des nicht näher dargestellten Rotors einbaubar ist.The blade root 3 may be T-shaped or double T-shaped. Furthermore, the blade root is designed such that the turbine blade 1 can be installed in a circumferential groove of the rotor, not shown.

In der Figur 2 ist eine Seitenansicht eines Schaufelfußes 3 dargestellt. Die Ausnehmung 9 wird durch den Rand 10 dargestellt und ist im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet. Der geschlossene Rand 10 weist dabei eine Höhe A und eine Breite B auf.FIG. 2 shows a side view of a blade root 3. The recess 9 is represented by the edge 10 and is formed substantially rectangular. The closed edge 10 has a height A and a width B.

In der Figur 3 ist ein Doppel-T-förmiger Schaufelfuß 3 dargestellt. Das Schaufelblattprofil 2 ist nicht näher dargestellt. Die in Figur 3 dargestellte Ausnehmung 9 weist ebenso eine rechteckförmige Ausgestaltung mit einer Höhe A und einer Breite B auf. Andere Ausnehmungsformen wie zum Beispiel eine im wesentlichen kreisförmige Ausbildung sind möglich.In the figure 3, a double-T-shaped blade root 3 is shown. The airfoil profile 2 is not shown in detail. The recess 9 shown in Figure 3 also has a rectangular configuration with a height A and a width B. Other Ausnehmungsformen such as a substantially circular design are possible.

In Figur 4 ist eine Schnittdarstellung des Schaufelfußes entlang der Linie AA der Figur 3 zu sehen. In dieser Darstellung ist die Tiefe C der Ausnehmung 9 deutlich zu sehen. Die Tiefe C ragt hierbei im Wesentlichen bis zur Mitte des Schaufelfußes 3. Der Schaufelfuß 3 weist zwei gegenüberliegende Teilungsflächen 5 mit Ausnehmungen 9 auf, wobei die Ausnehmungen 9 derart ausgebildet sind, dass eine innere Wand 11 entsteht. Die innere Wand 11 könnte auch als Steg bezeichnet werden.FIG. 4 shows a sectional view of the blade root along the line AA of FIG. 3. In this illustration, the depth C of the recess 9 is clearly visible. The depth C in this case projects substantially to the middle of the blade root 3. The blade root 3 has two opposite dividing surfaces 5 with recesses 9, wherein the recesses 9 are formed such that an inner wall 11 is formed. The inner wall 11 could also be referred to as a bridge.

Die Tiefe C der einen Ausnehmung 9 muss nicht zwingend dieselbe Länge aufweisen wie die Ausnehmung 9 der gegenüberliegenden Teilungsfläche 5. Die Tiefen der Ausnehmungen 9 können je nach Ausgestaltung des Schaufelfußes 3 unterschiedlich sein. Jedoch erfordert die dreidimensionale Spannungszustandsberechnung, dass ein Steg bzw. innere Wand 11, jedenfalls bei groß dimensionierten Ausnehmungen angeordnet bleibt. Im Extremfall kann die Ausnehmung 9 als durchgehende Bohrung durch den Schaufelfuß 3 ausgebildet sein. Es sind auch mehrere Bohrungen möglich.The depth C of a recess 9 need not necessarily have the same length as the recess 9 of the opposite division surface 5. The depths of the recesses 9 may be different depending on the configuration of the blade root 3. However, the three-dimensional stress state calculation requires that a web or inner wall 11, at least arranged in large-sized recesses. In extreme cases, the recess 9 may be formed as a continuous bore through the blade root 3. There are also several holes possible.

In Figur 5 ist eine Draufsicht auf drei Turbinenschaufeln 1 eines Schaufelkranzes dargestellt. Die restlichen Turbinenschaufeln, die einen kompletten Schaufelkranz bilden, sind nicht näher dargestellt. Die Turbinenschaufeln 1 rotieren um die Rotationsachse 6. Die Ausnehmungen 9 sind gestrichelt dargestellt. Die Teilungsflächen 5 zweier Schaufelfüße 3 sind passgenau angeordnet. Im Betrieb strömt ein Strömungsmedium in einer axialen Richtung 12 auf die Turbinenschaufel 1 zu.FIG. 5 shows a plan view of three turbine blades 1 of a blade ring. The remaining turbine blades, which form a complete blade ring, are not shown in detail. The turbine blades 1 rotate about the axis of rotation 6. The recesses 9 are shown in dashed lines. The division surfaces 5 of two blade roots 3 are accurately arranged. In operation, a flow medium flows toward the turbine blade 1 in an axial direction 12.

In einer alternativen Ausführungsform kann zwischen zwei benachbarten Schaufelfüßen ein Zwischenstück angeordnet werden. Die Teilungsflächen 5 zweier Schaufel füße würden sich folgerichtig nicht direkt berühren (In Figur 5 nicht näher dargestellt). Das Zwischenstück liegt zwischen der Teilungsfläche 5 eines ersten Schaufelfußes 3 und einer zweiten Teilungsfläche 5 eines zweiten Schaufelfußes 3. Das Zwischenstück, das man auch als Ausgleichsstück bezeichnen kann, wird üblicherweise während des Einbaus der Schaufelfüße 3 in die Nuten eingefügt. Solche Zwischen- bzw. Ausgleichsstücke werden hin und wieder benötigt, da die Schaufelfüße 3 beim Einführen in die Nuten mehr Platz in Umfangsrichtung benötigen als während des bestimmungsgemäßen Betriebes.In an alternative embodiment, an intermediate piece can be arranged between two adjacent blade feet. The dividing surfaces 5 of two blade feet would consequently not touch directly (not shown in detail in FIG. 5). The intermediate piece lies between the dividing face 5 of a first blade root 3 and a second dividing face 5 of a second blade root 3. The intermediate piece, which may also be referred to as a compensating piece, is usually inserted into the grooves during installation of the blade feet 3. Such intermediate or compensation pieces are required now and then, since the blade roots 3 need more space in the circumferential direction when inserted into the grooves than during normal operation.

Die Turbinenschaufel 1 findet Verwendung zum Beispiel zum Aufbau in einer Umfangsnut eines Rotors.The turbine blade 1 finds use, for example, for mounting in a circumferential groove of a rotor.

Claims (9)

Turbinenschaufel (1)
umfassend einen Schaufelfuß (3),
wobei der Schaufelfuß (3) zumindest eine Teilungsfläche (5) aufweist, die zum Anliegen an einer Teilungsfläche (5) eines benachbarten Schaufelfußes (3) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schaufelfuß (3) eine Ausnehmung (9) mit einer Ausnehmungsöffnung (10) aufweist, wobei die Ausnehmungsöffnung (10) einen geschlossenen Rand (10) umfasst, der in der Teilungsfläche (5) liegt.Turbine blade (1)
comprising a blade root (3),
wherein the blade root (3) has at least one dividing surface (5) which is designed to rest against a dividing surface (5) of an adjacent blade root (3),
characterized in that
the blade root (3) has a recess (9) with a recess opening (10), wherein the recess opening (10) comprises a closed edge (10) lying in the partition surface (5). Turbinenschaufel (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schaufelfuß (3) T-förmig ausgebildet ist.Turbine blade (1) according to claim 1,
characterized in that
the blade root (3) is T-shaped. Turbinenschaufel (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schaufelfuß (3) Doppel-T-förmig ausgebildet ist.Turbine blade (1) according to claim 1,
characterized in that
the blade root (3) is double T-shaped. Turbinenschaufel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schaufelfuß (3) derart ausgebildet ist, dass die Turbinenschaufel (1) in einer Umfangsnut einer Welle einbaubar ist.Turbine blade (1) according to one of the preceding claims,
characterized in that
the blade root (3) is designed such that the turbine blade (1) can be installed in a circumferential groove of a shaft. Turbinenschaufel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ausnehmung (9) eine Tiefe C aufweist, die im Wesentlichen bis zur Mitte des Schaufelfußes (3) ragt.Turbine blade (1) according to one of the preceding claims,
characterized in that
the recess (9) has a depth C which projects substantially to the middle of the blade root (3). Turbinenschaufel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schaufelfuß (3) zwei gegenüberliegende Teilungsflächen (5) mit Ausnehmungen (9) aufweist und
dass die Ausnehmungen (9) derart ausgebildet sind, dass eine innere Wand (11) verbleibt.Turbine blade (1) according to one of the preceding claims,
characterized in that
the blade root (3) has two opposite dividing surfaces (5) with recesses (9) and
in that the recesses (9) are designed such that an inner wall (11) remains. Turbinenschaufel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der geschlossene Rand (10) im wesentlichen rechteckig mit einer Höhe A und einer Breite B ausgebildet ist.Turbine blade (1) according to one of the preceding claims,
characterized in that
the closed edge (10) is formed substantially rectangular with a height A and a width B. Turbinenschaufel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der geschlossene Rand (10) im wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist.Turbine blade (1) according to one of claims 1 to 6,
characterized in that
the closed edge (10) is substantially circular. Verwendung einer Turbinenschaufel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Einbau in einer Umfangsnut eines Rotors.Use of a turbine blade (1) according to one of the preceding claims for installation in a circumferential groove of a rotor.
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