CH697913B8

CH697913B8 - Rotoranordnung mit austauschbarem Stemmeinsatz.

Info

Publication number: CH697913B8
Application number: CH01472/08A
Authority: CH
Inventors: Stephen Robert Prince; Stephen Paul Wassynger; Thomas R Tipton; Tushar S Desai; Michael E Friedman; Christopher Robert Kelly; James Purdue Masso; Paul L Kalmar
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2007-09-20
Filing date: 2008-09-16
Publication date: 2013-05-15
Also published as: CN101392752B; DE102008037366A1; JP2009074551A; CN101392752A; US20090077795A1; CH697913B1; JP5706600B2; CH697913A2; US8142161B2

Abstract

Rotoranordnung (100). Die Rotoranordnung (100) umfasst einen Rotor (105), eine Nut (120), welche auf dem Rotor (105) positioniert ist, wobei die Nut (120) eine Stemmausnehmung (180) aufweist, welche in derselben positioniert ist, einen Rotoranbau (220), welcher innerhalb der Nut (120) positioniert ist, und einen Stemmeinsatz (270), welcher innerhalb der Stemmausnehmung (180) positioniert ist. Die Stemmausnehmung (180) hält den Stemmeinsatz (270) axial fest, und der Rotoranbau (220) hält den Stemmeinsatz (270) radial fest.

Description

Technisches Gebiet

[0001] Die vorliegende Anmeldung betrifft im Allgemeinen eine Rotoranordnung mit austauschbarem Stemmeinsatz zum Festhalten eines Rotoranbaus.

Allgemeiner Stand der Technik

[0002] Gasturbinensysteme weisen im Allgemeinen einen Verdichterrotor auf, welcher eine Anzahl an Stufen aufweist. Luft, welche in den Verdichter strömt, wird an jeder Stufe verdichtet. Jede Stufe weist eine Anzahl an Rotorschaufeln oder Schaufelblättern auf, welche an einem Kranz eines Rotors oder einer Scheibe in einer beabstandeten Beziehung befestigt sind. Ein typischer Verdichterrotor weist Dutzende von Schaufelblättern auf, welche auf demselben befestigt sind.

[0003] Allgemein beschrieben, kann jedes Schaufelblatt einen schwalbenschwanzförmigen Abschnitt aufweisen, welcher mit einem Schwalbenschwanzbereich des Kranzes verriegelt ist, um das Schaufelblatt an dem Rotor zu sichern. Die Schwalbenschwänze der Schaufelblätter können mittels eines Vorgangs, welcher als «Verstemmen» bezeichnet wird, an dem Rotor befestigt werden. Konkret wird das Rotorschaufelblatt innerhalb der Kranznut angeordnet und danach an seinem Platz «verstemmt», indem das Metallmaterial um den Schwalbenschwanz des Schaufelblatts mit einem Werkzeug, ähnlich einem Nageltreiber, verformt wird. Dieser Vorgang wird danach für jedes Schaufelblatt für jede Stufe der Rotoranordnung wiederholt. Verstemmen bietet ein wirtschaftliches und mechanisch zuverlässiges Mittel zum Sichern eines Schaufelblatts oder eines anderen Anbauteils an dem Rotor oder an einem anderen Typ von Rotornut.

[0004] Bei einer Inspektion oder einem Überholungsvorgang können die Rotorschaufelblätter von dem Rotor entfernt und die ursprünglichen «Anstemmungen» ausgeschliffen werden. Es gibt eine endliche Anzahl an Anbauteilen auf Grund einer begrenzten Anzahl möglicher Stemmstellen entlang dem Rotor. Also muss der Rotor im Allgemeinen ausgetauscht werden, sobald diese Stemmstellen verbraucht sind, selbst wenn der Rotor ansonsten noch in betriebsfähigem Zustand ist.

[0005] Es besteht daher ein Wunsch nach verbesserten Verfahren und Vorrichtungen zum Sichern eines Schaufelblatts oder eines anderen Typs von Rotoranbau an einem Rotor (oder einem anderen Typ von Rad), ohne den Rotor (oder das Rad) zu zerstören oder dessen Lebensdauer zu limitieren. Diese verbesserten Verfahren und Vorrichtungen sollten einfaches, aber sicheres Anbauen des Schaufelblatts oder eines anderen Bauteils an dem Rotor auf eine rasche und effiziente Weise bieten.

Kurzdarstellung der Erfindung

[0006] Die Erfindung betrifft eine Rotoranordnung gemäss Anspruch 1.

[0007] Diese und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden in Durchschnittsfachkreisen deutlich werden, bei Durchsicht der folgenden ausführlichen Beschreibung, wenn diese im Zusammenhang mit den mehreren Zeichnungen und den beiliegenden Ansprüchen gesehen wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0008] <tb>Fig. 1<sep>zeigt eine perspektivische Ansicht eines Schaufelblatts, welches innerhalb einer Rotornut positioniert ist, mit einem austauschbaren Stemmeinsatz, wie er in dieser Schrift beschrieben ist. <tb>Fig. 2<sep>zeigt eine perspektivische Ansicht der fertig gestellten Rotoranordnung in Fig. 1. <tb>Fig. 3<sep>zeigt eine perspektivische Ansicht eines Stemmwerkzeugs, wie es hier verwendet werden kann. <tb>Fig. 4<sep>zeigt eine perspektivische Ansicht eines Stemmwerkzeugaufbaus, wie er in dieser Schrift beschrieben ist. <tb>Fig. 5<sep>zeigt eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform eines Stemmwerkzeugaufbaus, wie er in dieser Schrift beschrieben ist.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

[0009] Nun sei Bezug genommen auf die Zeichnungen, in welchen ähnliche Bezugszeichen, durch die mehreren Ansichten hindurch, ähnliche Elemente bezeichnen. So zeigt Fig. 1einen Abschnitt einer Rotoranordnung 100, wie sie in dieser Schrift beschrieben ist. Die Rotoranordnung 100 umfasst einen Rotor 105. Ein Kranz 110 des Rotors 105 kann eine Anzahl axialer Nuten 120 aufweisen, welche in demselben ausgebildet sind. Wie oben beschrieben, können die axialen Nuten 120 eine schwalbenschwanzartige Form aufweisen, mit einer Basis 130, einem Paar konkaver Seitenwände 140 und einer oberen Öffnung 150. Andere Formen können hier verwendet werden. Jede axiale Nut 120 weist auch ein erstes Ende 160 und ein zweites Ende 170 auf. Der Rotor 105 kann jegliche Anzahl axialer Nuten 120 aufweisen, welche entlang dem Kranz 110 positioniert sind.

[0010] Jedes Ende 160, 170 der axialen Nut 120 kann eine Einsatzausnehmung 180 aufweisen, welche in derselben ausgebildet ist. Die Einsatzausnehmung 180 kann eine Einsatzbasis 190 aufweisen, welche eine abgestufte Form aufweist, von der Basis 130 der axialen Nut 120 aus. Die Einsatzausnehmung 180 kann auch ein Paar konkave Einsatzseitenwände 200 aufweisen, die eine axiale Öffnung 210 definieren. Andere Formen können hier verwendet werden. Die Form und die Abmessungen der Einsatzausnehmung 180 können mit der Geometrie der axialen Nut 120 und der Rotoranordnung 100 im Ganzen variieren.

[0011] Die Rotoranordnung 100 weist auch eine Anzahl an Rotorschaufeln oder Schaufelblättern 220 auf. Jegliche Anzahl an Schaufelblättern 220 kann hier verwendet werden. Jede axiale Nut 120 kann ein Schaufelblatt 220 aufweisen, welches in derselben befestigt ist. Jedes Schaufelblatt 220 kann einen Fuss 230 aufweisen, wobei sich ein Flügel 240 von demselben aus erstreckt. Der Fuss 230 kann eine schwalbenschwanzartige Form aufweisen, welche der schwalbenschwanzartigen Form der axialen Nut 120 entspricht. Konkret kann der Fuss 230 eine Basis 250 und ein Paar konvexer Seitenwände 260 aufweisen. Der Fuss 230 kann sich über die Länge der axialen Nut 120, von dem ersten Ende 160 zu dem zweiten Ende 170 der Basis 130, erstrecken, oder der Fuss 230 kann sich über einen Abschnitt der Länge erstrecken, und ein oder mehrere Abstandhalter (nicht gezeigt) können ebenfalls verwendet werden, um die Länge der axialen Nut 120 aufzufüllen.

[0012] Die Rotoranordnung 100 kann ferner einen Stemmeinsatz 270 aufweisen. Der Stemmeinsatz 270 kann in jede der Einsatzausnehmungen 180 der axialen Nuten 120 eingefügt sein. Der Stemmeinsatz 270 kann dimensioniert sein, mit der Einsatzausnehmung 180 zusammenzuwirken, und er kann eine Stemmeinsatzbasis 280 und ein Paar konvexer Seitenwände 290 aufweisen. Andere Formen können hier verwendet werden. Der Stemmeinsatz 270 kann aus legiertem Stahl, Nickel oder anderen Typen von hitzebeständigen oder korrosionsbeständigen Materialien hergestellt sein. Der Stemmeinsatz 270 kann axial innerhalb der Seitenwände 200 der Einsatzausnehmung 180 festgehalten sein. Andere Typen von komplementärer Form und andere Festhaltemittel können hier verwendet werden.

[0013] In Verwendung können die Stemmeinsätze 270 innerhalb der Einsatzausnehmungen 180 der axialen Nut 120 eingefügt sein. Jede axiale Nut 120 kann zwei (2) Einsatzausnehmungen 180 aufweisen, derart, dass zwei (2) Stemmeinsätze 270 für jede Schaufel 220 verwendet werden können. Wie oben beschrieben, kann der Stemmeinsatz 270 mittels der Form der Einsatzausnehmung 180 axial festgehalten sein. Ein Schaufelblatt 220 kann danach in jede axiale Nut 120 geschoben werden. Der Fuss 230 des Schaufelblatts 220 hält den Stemmeinsatz 270 radial fest.

[0014] Wie in Fig. 2 gezeigt, können, nach losem Aufbau der Einsätze 270 und der Füsse 230 der Schaufelblätter 220, die Einsätze 270 verstemmt werden, um die Einsätze 270 und die Schaufelblätter 220 an dem Rotor 105 axial festzuhalten. In diesem Beispiel sind zwei (2) Stemmeindrücke 275 darin ausgebildet. Die Schaufelblätter 220 sind so innerhalb der axialen Nuten 120 des Rotors 105 mechanisch befestigt und gesichert. Anstemmen des Rotors 105 selbst ist so nicht erforderlich. Wenn das Schaufelblatt 220 ausgetauscht werden muss, kann ein Austauschstemmeinsatz 270 innerhalb der Einsatzausnehmung 180 positioniert und erneut verstemmt werden.

[0015] Fig. 3 bis 5 zeigen ein Beispiel eines Stemmwerkzeugaufbaus 300 und eines Stemmwerkzeugs 310. Allgemein beschrieben, weist das Stemmwerkzeug 310 einen langgestreckten Schaft 320 mit zwei Stemmkegeln 330 an einem Ende desselben auf. Die Stemmkegel 330 können entsprechend der Grösse des beabsichtigten Stemmeinsatzes 270 dimensioniert sein. Andere Konfigurationen können hier verwendet werden.

[0016] Der Stemmwerkzeugaufbau 300 kann eine Stemmwerkzeugführung 340 aufweisen. Wie in Fig. 4gezeigt, kann die Stemmwerkzeugführung 340 eine Stemmwerkzeugöffnung 350 aufweisen, welche entsprechend der Grösse des Stemmwerkzeugs 310 und des Stemmeinsatzes 270 dimensioniert ist. Die Stemmwerkzeugöffnung 350 kann innerhalb eines Elements 360 positioniert sein. Das Element 360 kann ein langgestreckter Arm oder ein anderer Typ eines langgestreckten Elements sein. Das Element 360 kann um die Einsatzausnehmung 180 positioniert sein, an der axialen Seite des Kranzes 110 des Rotors 105. Die Stemmwerkzeugöffnung 350 und das Element 360 können von einer Basis 370 getragen sein. Die Basis 370 kann derart dimensioniert sein, dass sie in eine benachbarte axiale Nut 120 passt. Sobald sie in derselben positioniert ist, kann die Basis 370 durch eine Anzahl an Stiften oder ähnlichen Vorrichtungen gesichert werden. Das Element 360 kann um die Basis 370 einstellbar sein, um so geeignetes Positionieren um den Einsatz 270 zu bieten.

[0017] Die Basis 370 kann auch verwendet werden, um andere Typen von Geräten um die axiale Nut 120 zu positionieren, oder auf andere Weise. Zum Beispiel kann eine Bohr-/Fräsvorrichtung an derselben befestigt werden, um sie für ein Bearbeiten der axialen Nut 120 vorzusehen, oder auf andere Weise. In diesem Fall können mehrere Basisteile 370 verwendet werden, derart, dass beide angrenzenden axialen Nuten 120 verwendet werden können. Andere Typen von Geräten können hier befestigt werden.

[0018] Fig. 5 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Stemmwerkzeugführung 400. In dieser Ausführungsform umfasst die Stemmwerkzeugführung 400 die Stemmwerkzeugöffnung 350, welche innerhalb eines Elements 360 oder eines ähnlichen Typs von Struktur positioniert ist. In dieser Ausführungsform weist die Stemmwerkzeugführung 400 eine magnetische Basis 410 auf. Die magnetische Basis 410 kann eine Anzahl an Magneten 420 in derselben aufweisen, um so die Stemmwerkzeugführung 400 um den Einsatz 270 zu befestigen. Die Stemmwerkzeugführung 400 dieser Ausführungsform kann an der letzten axialen Nut 120 des Rotors 105 verwendet werden, sobald alle Schaufelblätter 220 in denselben eingefügt worden sind, sodass die Basis 370 nicht verwendet werden kann.

[0019] Die Verwendung der Stemmwerkzeugführungen 340, 400 bietet so die geeignete Positionierung des Stemmwerkzeugs 310 für kontrollierte Stemmstellen und konsistent reproduzierbare Ergebnisse. Die Stemmeinsätze 270 können für effizientes Bauen oder Reparieren rasch eingefügt und verstemmt werden.

[0020] Wenngleich die Verwendung der Rotoranordnung 100 hier mit der Verwendung des Rotors 105 beschrieben worden ist, kann die vorliegende Erfindung auf jeglichen Typ von rotierendem Aufbau anwendbar sein. Andere potentielle Anwendungen umfassen rotierende Schaufeln von Gasturbinen, rotierende Schaufeln/Schaufelblätter von Dampfturbinen oder das Festhalten jeglicher Vorrichtung, welche mechanisch an einem rotierenden Rad oder einer Scheibe befestigt ist, mit einer axialen Nut oder einer Schwalbenschwanzanordnung.

Claims

1. Rotoranordnung (100), umfassend: einen Rotor (105); eine Nut (120), auf dem Rotor (105); wobei die Nut (120) eine Stemmausnehmung (180) umfasst, welche in derselben positioniert ist; einen Rotoranbau (220), welcher innerhalb der Nut (120) positioniert ist; und einen Stemmeinsatz (270), welcher innerhalb der Stemmausnehmung (180) positioniert ist.

2. Rotoranordnung (100) nach Anspruch 1, wobei der Rotoranbau (220) ein Schaufelblatt (220) umfasst.

3. Rotoranordnung (100) nach Anspruch 1, umfassend mehrere Nuten (120) und mehrere Rotoranbauten (220).

4. Rotoranordnung (100) nach Anspruch 1, wobei die Nut (120) eine oder mehrere Stemmausnehmungen (180) umfasst, und ein oder mehrere Stemmeinsätze (270) in denselben positioniert sind.

5. Rotoranordnung (100) nach Anspruch 1, wobei die Nut (120) eine schwalbenschwanzartige Form umfasst, und wobei der Rotoranbau (220) eine komplementäre Form umfasst.

6. Rotoranordnung (100) nach Anspruch 1, wobei die Stemmausnehmung (180) eine Basis (190) und ein Paar Seitenwände (200) umfasst, und wobei das Paar Seitenwände (200) den Stemmeinsatz (270) in derselben axial festhält.

7. Rotoranordnung (100) nach Anspruch 1, wobei der Rotoranbau (220) den Stemmeinsatz (270) innerhalb der Stemmausnehmung (180) radial festhält.

8. Rotoranordnung (100) nach Anspruch 1, wobei der Stemmeinsatz (270) legierten Stahl oder Nickel umfasst.

9. Rotoranordnung (100) nach Anspruch 1, wobei der Stemmeinsatz (270) Materialien umfasst, die eine legiertem Stahl oder Nickel entsprechende Hitzebeständigkeit oder Korrosionsbeständigkeit aufweisen.

10. Rotoranordnung (100) nach Anspruch 1, wobei mehrere axiale Nuten (120) entlang einem Kranz (110) des Rotors (105) positioniert sind.