CH702203A1 - Rotor für eine axial durchströmte turbomaschine sowie laufschaufel für einen solchen rotor. - Google Patents

Rotor für eine axial durchströmte turbomaschine sowie laufschaufel für einen solchen rotor. Download PDF

Info

Publication number
CH702203A1
CH702203A1 CH01723/09A CH17232009A CH702203A1 CH 702203 A1 CH702203 A1 CH 702203A1 CH 01723/09 A CH01723/09 A CH 01723/09A CH 17232009 A CH17232009 A CH 17232009A CH 702203 A1 CH702203 A1 CH 702203A1
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
hammer head
rotor
blade
extension bolt
radial direction
Prior art date
Application number
CH01723/09A
Other languages
English (en)
Inventor
Ericht Dr Kreiselmaier
Kurt Rubischon
Original Assignee
Alstom Technology Ltd
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 Alstom Technology Ltd filed Critical Alstom Technology Ltd
Priority to CH01723/09A priority Critical patent/CH702203A1/de
Priority to EP10189854A priority patent/EP2320030B1/de
Priority to US12/942,565 priority patent/US8770938B2/en
Priority to CN201010624485.3A priority patent/CN102121400B/zh
Priority to JP2010251639A priority patent/JP5765918B2/ja
Publication of CH702203A1 publication Critical patent/CH702203A1/de

Links

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
    • F01D5/3038—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of radial insertion type, e.g. in individual recesses in a circumferential slot the slot having inwardly directed abutment faces on both sides
    • 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
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F05D2230/23—Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together
    • F05D2230/232—Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together by welding
    • 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
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/10—Two-dimensional
    • F05D2250/14—Two-dimensional elliptical
    • 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
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/10—Two-dimensional
    • F05D2250/14—Two-dimensional elliptical
    • F05D2250/141—Two-dimensional elliptical circular
    • 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
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/70—Shape
    • 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
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/70—Shape
    • F05D2250/71—Shape curved
    • 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
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/94—Functionality given by mechanical stress related aspects such as low cycle fatigue [LCF] of high cycle fatigue [HCF]
    • F05D2260/941—Functionality given by mechanical stress related aspects such as low cycle fatigue [LCF] of high cycle fatigue [HCF] particularly aimed at mechanical or thermal stress reduction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Ein Rotor für eine axial durchströmte Turbomaschine trägt eine Mehrzahl von Laufschaufeln (26), die jeweils mit einem Schaufelfuss (27) in eine um die Achse umlaufende Rotornut eingeschoben sind und dort gehalten werden, wobei der Schaufelfuss (27) einen Hammerfuss mit einem Hammerkopf (32) umfasst und sich an in radialer Richtung weiter aussen liegenden radialen Anschlagflächen (25) der Rotornut gegen auf die Laufschaufel (26) wirkende Fliehkräfte abstützt und sich an in radialer Richtung weiter innen liegenden axialen Anschlagflächen (20) gegen auf die Laufschaufel (26) wirkende axiale Kräfte abstützt, wobei die Rotornut an ihrem Boden zur Reduzierung thermischer Spannungen einen in axialer und radialer Richtung erweiterten Bodenbereich (23) mit einer stetig gekrümmten Querschnittskontur aufweist. Bei einem solchen Rotor wird eine vorteilhafte Anpassung der Beschaufelung dadurch erreicht, dass der Schaufelfuss (27) der Laufschaufeln (26) in radialer Richtung an den erweiterten Bodenbereich (23) angepasst ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Technik von axial durchströmten Turbomaschinen. Sie betrifft einen Rotor für eine axial durchströmte Turbomaschine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Laufschaufel für einen solchen Rotor.
STAND DER TECHNIK
[0002] Stationäre Gasturbinen hoher Leistung sind seit längerer Zeit ein wesentlicher Bestandteil von Kraftwerken, speziell Kombikraftwerken. Fig. 1zeigt in perspektivischer, teilweise geschnittener Ansicht ein Beispiel für eine solche Gasturbine, die von der Anmelderin angeboten wird und unter der Typenbezeichnung GT26<®>bekannt ist.
[0003] Die Gasturbine 10 der Fig. 1ist mit einer sogenannten sequentiellen Verbrennung ausgestattet. Sie umfasst einen mehrstufigen Verdichter 12, der Luft über einen Lufteinlass 15 ansaugt und verdichtet. Die verdichtete Luft wird in einer nachfolgenden ersten ringförmigen Brennkammer 14a teilweise zur Verbrennung eines eingedüsten Brennstoffs benutzt. Das entstehende Heissgas durchströmt eine erste Turbine 13a und tritt dann in eine zweite Brennkammer 14b ein, wo die restliche Luft zur Verbrennung eines wiederum eingedüsten Brennstoffs eingesetzt wird. Der aus der zweiten Brennkammer 14b kommende Heissgasstrom wird in einer zweiten Turbine 13b unter Arbeitsleistung entspannt und tritt aus der Gasturbine 10 durch einen Abgasauslass 16 aus, um nach aussen abgegeben oder - in einem Kombikraftwerk - zur Erzeugung von Dampf eingesetzt zu werden.
[0004] Der Verdichter 12 und die beiden Turbinen 13a, 13b weisen Sätze von um die Achse 30 rotierenden Laufschaufeln auf, die zusammen mit am umgebenden Stator befestigten Leitschaufeln die Beschaufelung der Maschine bilden. Alle Laufschaufeln sind auf einem gemeinsamen, um die Achse drehbaren Rotor 11 angeordnet und an der Rotorwelle mittels dafür vorgesehener Rotornuten lösbar befestigt. Spezielle Aufmerksamkeit kommt dabei den letzten Stufen 12a des Verdichters 12 zu, in denen die verdichtete Luft Temperaturen von mehreren hundert Grad Celsius erreicht.
[0005] Aus dem Stand der Technik (siehe z.B. die WO-A1 -2005/054 682) ist es bekannt, gemäss Fig. 2die Laufschaufeln 17 der letzten Stufen 12a des Verdichters 12 mit einem als Hammerfuss ausgebildeten Schaufelfuss 18 zu versehen und mit dem Schaufelfuss 18 in eine um die Achse umlaufende Rotornut 19 einzuschieben und dort zu halten. Der Schaufelfuss 18 stützt sich an in radialer Richtung weiter aussen liegenden radialen Anschlagflächen 25 der Rotornut 19 gegen auf die Laufschaufel 17 wirkende Fliehkräfte ab. Desgleichen stützt er sich an in radialer Richtung weiter innen liegenden axialen Anschlagflächen 20 gegen auf die Laufschaufel 17 wirkende axiale Kräfte ab. Zwischen den radialen Anschlagflächen 25 und den axialen Anschlagflächen 20 ist dabei jeweils ein Freistich vorgesehen. Am Boden der Rotornut 19 ist eine Feder 22 vorgesehen, welche die Laufschaufel 17 während der Montage in radialer Richtung fixiert.
[0006] Im Zuge der fortlaufenden Energie- und Umweltdiskussionen besteht der anhaltende Wunsch, Leistung, Effizienz, Verbrennungstemperatur und/oder Massendurchfluss derartiger Maschinen zu erhöhen. Eine Erhöhung der abgegebenen Leistung kann unter anderem dadurch erreicht werden, dass der Verdichter verbessert wird.
[0007] Eine Leistungssteigerung der Gasturbine ist mit einer Erhöhung des Massendurchflusses durch den Verdichter verbunden, die zu einer höheren Gastemperatur in den letzten Verdichterstufen 12a führt. Die zeitgemässe, fortschrittliche aerodynamische Auslegung der Schaufelblätter des Verdichters erfordert grössere axiale Sehnenlängen, was zu einem grösseren Abstand zwischen den Rotornuten 19 führt.
[0008] Beides zusammen verursacht deutlich erhöhte thermische Spannungen in den Kerben am Boden der Rotornuten in den hinteren Verdichterstufen während des Starts der Maschine, weil sich das Zentrum des Rotorkörpers noch auf einer niedrigen Temperatur (T1 in Fig. 2) befindet, während der Aussenbereich bereits der hohen Volllasttemperatur (T2 in Fig. 2) ausgesetzt ist und so hohe thermische Spannungen im Material entstehen.
[0009] In einem anderen Zusammenhang, nämlich bei Laufschaufeln von Gasturbinen mit einem schwalbenschwanzförmigen Schaufelfuss, der an schräg stehenden Anschlagflächen in der Rotornut anliegt und aufgrund der Reibung Scherkräfte auf die Seitenwände der Nut ausübt, ist vorgeschlagen worden, zum Abbau der reibungsbedingten Spannungen unterhalb der Anschlagflächen Hohlkehlen in die Rotornut einzubringen (siehe die US-A-5 141 401). Thermische Spannungen spielen dabei allerdings keine Rolle.
[0010] In einer parallelen Anmeldung der Anmelderin wird nunmehr vorgeschlagen, in den letzten Stufen des Verdichters 12 eine Nutgeometrie vorzusehen, wie sie in Fig. 3bei der dort gezeigten Rotornut 21 zu sehen ist. Die Rotornut 21 der Fig. 3weist gegenüber der bisherigen Rotornut 19 aus Fig. 2 an ihrem Boden zur Reduzierung thermischer Spannungen einen in axialer und radialer Richtung erweiterten Bodenbereich 23 mit einer stetig gekrümmten Querschnittskontur auf, der sich durch einen grossen Krümmungsradius im Bereich der Mittelebene 33 auszeichnet und spiegelsymmetrisch zur Mittelebene 33 ausgebildet ist.
[0011] Wenn bei einer derart veränderten Rotornutgeometrie der Schaufelfuss 18 der Laufschaufel 17 in seinem Design beibehalten werden sollte, müsste der Hammerkopf des Schaufelfusses 18 gemäss Fig. 3 um das schraffiert dargestellte Zusatzvolumen 24 vergrössert werden, was zu einer deutlichen Erhöhung der Masse der Laufschaufel 17 und damit zur Vergrösserung der an der Rotornut 21 angreifenden Zentrifugalkräfte führen würde.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
[0012] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, den Rotor bzw. die am Rotor eingesetzten Laufschaufeln so auszubilden, dass die Vorteile der geänderten Rotornutgeometrie, vorzugsweise ohne anderweitige Nachteile, ausgeschöpft werden können.
[0013] Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale der Ansprüche 1 und 11 gelöst. Grundgedanke der Erfindung ist dabei, dass der Schaufelfuss der Laufschaufeln in radialer Richtung an den erweiterten Bodenbereich angepasst ist.
[0014] Insbesondere ist der Schaufelfuss unterhalb des Hammerkopfs zur Überbrückung der radialen Erweiterung des erweiterten Bodenbereichs in radialer Richtung verlängert.
[0015] Vorzugsweise ist zur Verlängerung des Schaufelfusses ein sich in radialer Richtung erstreckender Verlängerungsbolzen vorgesehen. Der vergleichsweise schlanke Verlängerungsbolzen überbrückt den Abstand, ohne unnötig Masse zur Laufschaufel hinzuzufügen.
[0016] Es ist dabei herstellungstechnisch von Vorteil, wenn der Verlängerungsbolzen am Hammerkopf angeformt ist.
[0017] Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn am Übergang zwischen dem Verlängerungsbolzen und dem Hammerkopf zur Sicherstellung eines stetigen Übergangs eine gekrümmte Übergangsfläche vorgesehen ist.
[0018] Alternativ kann vorgesehen sein, den Verlängerungsbolzen als separates Teil auszubilden und dieses mit dem Hammerkopf zu verbinden.
[0019] Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Verlängerungsbolzen mittels Verschrauben oder Verschweissen an dem Hammerkopf zu befestigen.
[0020] Die Masse der Laufschaufel kann darüber hinaus weiter verringert werden, wenn im Schaufelfuss massereduzierende Ausnehmungen vorgesehen sind.
[0021] Vorzugsweise erstrecken sich die Ausnehmungen über den Hammerkopf und den Verlängerungsbolzen.
[0022] Obgleich vorzugsweise in Umfangsrichtung verlaufend, können sich diese Ausnehmungen auch in anderer, beispielsweise radialer Richtung erstrecken.
[0023] Eine Ausgestaltung des Rotors nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem unteren Ende des Verlängerungsbolzens und dem Boden des erweiterten Bodenbereichs ein Zwischenraum frei bleibt, und dass in dem freien Zwischenraum eine Feder angeordnet ist, welche die Laufschaufel mit dem Schaufelfuss in radialer Richtung gegen die radialen Anschlagflächen drückt.
[0024] Eine andere Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hammerkopf eine vorgegebene Höhe hat, dass der Verlängerungsbolzen eine vorgegebene radiale Länge hat, und dass das Verhältnis von Höhe zu Länge zwischen 0,2 und 0,8 liegt, d.h. 0,2 < d2/d1 < 0,8.
[0025] Eine weitere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der Hammerkopf eine vorgegebene erste axiale Breite hat, dass der Verlängerungsbolzen eine vorgegebene zweite axiale Breite hat, und dass das Verhältnis von zweiter zu erster axialer Breite zwischen 0,2 und 0,6 liegt, d.h. 0,2 < d4/d3< 0,6.
[0026] Eine Ausgestaltung der erfindungsgemässen Laufschaufel ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Verlängerung des Schaufelfusses ein sich in radialer Richtung erstreckender Verlängerungsbolzen vorgesehen ist. Vorzugsweise ist der Verlängerungsbolzen am Hammerkopf angeformt. Insbesondere ist am Übergang zwischen dem Verlängerungsbolzen und dem Hammerkopf zur Sicherstellung eines stetigen Übergangs eine gekrümmte Übergangsfläche vorgesehen. Alternativ kann der Verlängerungsbolzen auch als ein separates Teil ausgebildet sein, welches an dem Hammerkopf mittels geeigneter Befestigungsmittel befestigt ist.
[0027] Weiterhin ist es im Hinblick auf dynamische Belastungen vorteilhaft, wenn im Schaufelfuss massereduzierende Ausnehmungen vorgesehen sind, die sich vorzugsweise über den Hammerkopf und den Verlängerungsbolzen erstrecken.
[0028] Eine Ausgestaltung der Laufschaufel nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hammerkopf eine vorgegebene Höhe hat, dass der Verlängerungsbolzen eine vorgegebene radiale Länge hat, und dass das Verhältnis von Höhe zu Länge zwischen 0,2 und 0,8 liegt, d.h. 0,2 < d2/d1< 0,8.
[0029] Eine andere Ausgestaltung der Laufschaufel nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hammerkopf eine vorgegebene erste axiale Breite hat, dass der Verlängerungsbolzen eine vorgegebene zweite axiale Breite hat, und dass das Verhältnis von zweiter zu erster axialer Breite zwischen 0,2 und 0,6 liegt, d.h. 0,2 < d4/d3 < 0,6.
KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
[0030] Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen <tb>Fig. 1<sep>in einer perspektivischen, teilweise geschnittenen Ansicht eine Gasturbine mit sequentieller Verbrennung, wie sie zur Realisierung der Erfindung geeignet ist; <tb>Fig. 2<sep>den Längsschnitt durch den Rotor einer bekannten Gasturbine im Bereich der letzten Stufen des Verdichters mit der zugehörigen Befestigung der Laufschaufeln; <tb>Fig. 3<sep>die in einer Parallelanmeldung vorgeschlagene Änderung der Rotornutgeometrie im Bereich der letzten Stufen des Verdichters einer Gasturbine sowie eine mögliche Anpassung des Schaufelfusses an die veränderte Rotornutgeometrie; <tb>Fig. 4<sep>die Darstellung einer angepassten Laufschaufel für die geänderte Rotornutgeometrie aus Fig. 3gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; <tb>Fig. 5<sep>die in die Rotornut aus Fig. 3eingesetzte angepasste Laufschaufel aus Fig. 4; und <tb>Fig. 6<sep>Darstellung einer angepassten Laufschaufel für die geänderte Rotornutgeometrie aus Fig. 3in einer zu Fig. 4alternativen Ausführungsart.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
[0031] Fig. 3 zeigt den zu Fig. 2 vergleichbaren Längsschnitt durch den Rotor 11 einer Gasturbine im Bereich der letzten Stufen des Verdichters gemäss der bereits erwähnten Parallelanmeldung. Ein Vergleich der Fig. 2 und 3zeigt, dass der obere Abschnitt der Rotornut 21 gegenüber der bekannten Rotornutgeometrie aus Fig. 2 unverändert bleibt. Entsprechend bleiben die radialen und axialen Anschlagflächen 25 und 20 praktisch unverändert. Damit kann in diesem Bereich nicht nur auf die bewährte Auslegung zurückgegriffen werden, sondern es Hessen sich grundsätzlich auch die bisherigen Laufschaufeln mit ihren Schaufelfüssen unverändert übernehmen und einsetzen. Allerdings müsste dann aufgrund des erweiterten Bodenbereichs 23 der Schaufelfuss 18 mit einem Zusatzvolumen 24 versehen werden, was zu unerwünschten Nebeneffekten führen würde.
[0032] Es wird daher eine Anpassung des Schaufelfusses an die veränderte Rotornutgeometrie bevorzugt, die beispielhaft in Fig. 4, 5und 6wiedergegeben ist. Die Laufschaufel 26 der Fig. 4 bis 6 weist einen Schaufelfuss 27 auf, der im oberen Abschnitt, der bis zu den axialen Anschlagsflächen reicht, im Wesentlichen genauso ausgebildet ist, wie der Schaufelfuss 18 aus Fig. 2. Neu ist dagegen die am Hammerkopf 32 ansetzende radiale Verlängerung nach unten mittels eines an den Hammerkopf 32 angeformten Verlängerungsbolzens 29, der schmaler ist (Breite d4) als der Hammerkopf 32 (Breite d3). Die radiale Länge (d1) des Verlängerungsbolzens 29 ist deutlich grösser als die Höhe (d2) des Hammerkopfs 32.
[0033] Ist der Verlängerungsbolzen 29 unmittelbar an dem Hammerkopf 32 angeformt, so ist am Übergang zwischen dem Verlängerungsbolzen 29 und dem Hammerkopf 32 zur Sicherstellung eines stetigen Übergangs vorzugsweise eine gekrümmte Übergangsfläche 28 vorgesehen.
[0034] Als eine kostengünstige Alternative für die axiale Verlängerung des Schaufelfusses 18 bietet es sich an, den Verlängerungsbolzen 29 als ein separates Teil auszubilden und jenes mit dem Hammerkopf 32 zu verbinden. Als den Anforderungen des praktischen Betriebs genügende Verbindungsverfahren haben sich dabei ein Anschrauben oder Anschweissen erwiesen. So kann der Hammerkopf 32 am Boden 34 im Bereich der Mittelebene 33 mit einer Gewindebohrung 35 ausgestattet sein. Mit Hilfe eines angeformten Gewindebolzens 36 ist der Verlängerungsbolzen 29 in den Schaufelfuss 18 eingeschraubt, wie dies in Fig. 6 beispielhaft skizziert ist.
[0035] Des Weiteren sind im Schaufelfuss 18, 27 eine oder mehrere massereduzierende Ausnehmungen 31 vorgesehen, die als kreisrundes, ellipsenförmiges oder anderweitig geformtes Loch oder Schlitz in einfacher oder mehrfacher Ausführung ausgeführt sein können. Die Ausnehmung(en) 31 erstreckt bzw. erstrecken sich in radialer Richtung vorzugsweise über den Hammerkopf 32 und den Verlängerungsbolzen 29. Dabei verläuft oder verlaufen diese Ausnehmung(en) 31 vorzugsweise, aber nicht zwingend, in Umfangsrichtung, wie in Fig. 4, 5 und 6 dargestellt. Andere geeignete Richtungsverläufe und Ausführungsformen massereduzierender Ausnehmungen 31 sind aber ebenfalls denkbar, so beispielsweise in Gestalt radial in den Schaufelfuss 27 eingebrachter Bohrungen.
[0036] Das Verhältnis von Höhe (d2) des Hammerkopfs 32 zu Länge (d1) des Verlängerungsbolzens 29 liegt vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,8, d.h. es gilt die Ungleichung 0,2 < d2/d1 < 0,8.
[0037] Das Verhältnis von axialer Breite (d4) des Verlängerungsbolzens 29 zu axialer Breite (d3) des Hammerkopfs 32 liegt vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,6, d.h. es gilt die Ungleichung 0,2 < d4/d3 < 0,6.
[0038] Insgesamt zeichnet sich die Erfindung durch folgende Merkmale und Vorteile aus: Der Schaufelfuss umfasst als radiale Verlängerung einen Verlängerungsbolzen mit den Abmessungen 0,2 < d2/d1< 0,8 und 0,2 < d4/d3< 0,6, um die Feder 22 für die Montage einsetzen zu können. Der Verlängerungsbolzen 29 kann an den Rändern gefast sein, um zusätzlich Gewicht einzusparen. Die Übergangsflächen zwischen Verlängerungsbolzen und Hammerkopf sind vorzugsweise gekrümmt, um mechanische Spannungen zu reduzieren. Im Bereich des Hammerkopfes und Verlängerungsbolzens sind Ausnehmungen, insbesondere Löcher oder Schlitze vorgesehen, um das Gewicht bzw. die Masse zu reduzieren.
BEZUGSZEICHENLISTE
[0039] <tb>10<sep>Gasturbine <tb>11<sep>Rotor <tb>12<sep>Verdichter <tb>12a<sep>letzte Verdichterstufen <tb>13a, 13b<sep>Turbine (HP, LP) <tb>14a, 14b<sep>Brennkammer <tb>15<sep>Lufteinlass <tb>16<sep>Abgasauslass <tb>17, 26<sep>Laufschaufel, Laufschaufelblatt <tb>18, 27<sep>Schaufelfuss <tb>19, 21<sep>Rotornut <tb>20<sep>Anschlagfläche (axial) <tb>22<sep>Feder <tb>23<sep>Bodenbereich (erweitert) <tb>24<sep>Zusatzvolumen <tb>25<sep>Anschlagfläche (radial) <tb>28<sep>Übergangsfläche (gekrümmt) <tb>29<sep>Verlängerungsbolzen <tb>30<sep>Rotorachse <tb>31<sep>Ausnehmung <tb>32<sep>Hammerkopf <tb>33<sep>Mittelebene <tb>34<sep>Schaufelfussboden <tb>35<sep>Gewindebohrung <tb>36<sep>Gewindebolzen <tb>d1,..,d4<sep>Abstand

Claims (28)

1. Rotor (11) für eine axial durchströmte Turbomaschine, welcher Rotor (11) eine Mehrzahl von Laufschaufeln (26) trägt, die jeweils mit einem Schaufelfuss (27) in eine um die Achse (30) umlaufende Rotornut (21) eingeschoben sind und dort gehalten werden, wobei der Schaufelfuss (27) einen Hammerfuss mit einem Hammerkopf (32) umfasst und sich an in radialer Richtung weiter aussen liegenden radialen Anschlagflächen (25) der Rotornut (21) gegen auf die Laufschaufel (26) wirkende Fliehkräfte abstützt und sich an in radialer Richtung weiter innen liegenden axialen Anschlagflächen (20) gegen auf die Laufschaufel (26) wirkende axiale Kräfte abstützt, wobei die Rotornut (21) an ihrem Boden zur Reduzierung thermischer Spannungen einen in axialer und radialer Richtung erweiterten Bodenbereich (23) mit einer stetig gekrümmten Querschnittskontur aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaufelfuss (27) der Laufschaufeln (26) in radialer Richtung an den erweiterten Bodenbereich (23) angepasst ist.
2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaufelfuss (27) unterhalb des Hammerkopfs (32) zur Überbrückung der radialen Erweiterung des erweiterten Bodenbereichs (23) in radialer Richtung verlängert ist.
3. Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verlängerung des Schaufelfusses (27) ein sich in radialer Richtung erstreckender Verlängerungsbolzen (29) vorgesehen ist.
4. Rotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlängerungsbolzen (29) am Hammerkopf (32) angeformt ist.
5. Rotor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Übergang zwischen dem Verlängerungsbolzen (29) und dem Hammerkopf (32) zur Sicherstellung eines stetigen Übergangs eine gekrümmte Übergangsfläche (28) vorgesehen ist.
6. Rotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlängerungsbolzen (29) als ein separates Teil ausgebildet ist und mit dem Hammerkopf (32) verbunden ist.
7. Rotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlängerungsbolzen (29) an den Hammerkopf (32) angeschraubt ist.
8. Rotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlängerungsbolzen (29) mit dem Hammerkopf (32) verschweisst ist.
9. Rotor nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Schaufelfuss (27) massereduzierende Ausnehmungen (31) vorgesehen sind.
10. Rotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausnehmungen (31) über den Hammerkopf (32) und den Verlängerungsbolzen (29) erstrecken.
11. Rotor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausnehmungen (31) in Umfangsrichtung erstrecken.
12. Rotor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausnehmungen (31) in radialer Richtung erstrecken.
13. Rotor nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem unteren Ende des Verlängerungsbolzens (29) und dem Boden des erweiterten Bodenbereichs (23) ein Zwischenraum frei bleibt, und dass in dem freien Zwischenraum eine Feder (22) angeordnet ist, welche die Laufschaufel (26) mit dem Schaufelfuss (27) in radialer Richtung gegen die radialen Anschlagflächen (25) drückt.
14. Rotor nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Hammerkopf (32) eine vorgegebene Höhe (d2) hat, dass der Verlängerungsbolzen (29) eine vorgegebene radiale Länge (d1) hat, und dass das Verhältnis von Höhe zu Länge (d2/d1) zwischen 0,2 und 0,8 liegt, d.h. 0,2 < d2/d1< 0,8.
15. Rotor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Hammerkopf (32) eine vorgegebene erste axiale Breite (d3) hat, dass der Verlängerungsbolzen (29) eine vorgegebene zweite axiale Breite (d4) hat, und dass das Verhältnis von zweiter zu erster axialer Breite (d4/d3) zwischen 0,2 und 0,6 liegt, d.h. 0,2 < d4/d3< 0,6.
16. Laufschaufel (26) für einen Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, welche Laufschaufel (26) einen als Hammerfuss ausgebildeten Schaufelfuss (27) mit einem Hammerkopf (32) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaufelfuss (27) unterhalb des Hammerkopfs (32) zur Überbrückung der radialen Erweiterung des erweiterten Bodenbereichs (23) der Rotornut (21) in radialer Richtung verlängert ist.
17. Laufschaufel nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verlängerung des Schaufelfusses (27) ein sich in radialer Richtung erstreckender Verlängerungsbolzen (29) vorgesehen ist.
18. Laufschaufel nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlängerungsbolzen (29) am Hammerkopf (32) angeformt ist.
19. Laufschaufel nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass am Übergang zwischen dem Verlängerungsbolzen (29) und dem Hammerkopf (32) zur Sicherstellung eines stetigen Übergangs eine gekrümmte Übergangsfläche (28) vorgesehen ist.
20. Laufschaufel nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlängerungsbolzen (29) als ein separates Teil ausgebildet ist und mit dem Hammerkopf (32) verbunden ist.
21. Laufschaufel nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlängerungsbolzen (29) an den Hammerkopf (32) angeschraubt ist.
22. Laufschaufel nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlängerungsbolzen (29) mit dem Hammerkopf (32) verschweisst ist.
23. Laufschaufel nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass im Schaufelfuss (27) massereduzierende Ausnehmungen (31) vorgesehen sind.
24. Laufschaufel nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausnehmungen (31) über den Hammerkopf (32) und den Verlängerungsbolzen (29) erstrecken.
25. Laufschaufel nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausnehmungen (31) in Umfangsrichtung erstrecken.
26. Laufschaufel nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausnehmungen (31) in radialer Richtung erstrecken.
27. Laufschaufel nach einem der Ansprüche 17 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Hammerkopf (32) eine vorgegebene Höhe (d2) hat, dass der Verlängerungsbolzen (29) eine vorgegebene radiale Länge (d1) hat, und dass das Verhältnis von Höhe zu Länge (d2/d1) zwischen 0,2 und 0,8 liegt, d.h. 0,2 < d2/d1< 0,8.
28. Laufschaufel nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Hammerkopf (32) eine vorgegebene erste axiale Breite (d3) hat, dass der Verlängerungsbolzen (29) eine vorgegebene zweite axiale Breite (d4) hat, und dass das Verhältnis von zweiter zu erster axialer Breite (d4/d3) zwischen 0,2 und 0,6 liegt, d.h. 0,2 < d4/d3 < 0,6.
CH01723/09A 2009-11-10 2009-11-10 Rotor für eine axial durchströmte turbomaschine sowie laufschaufel für einen solchen rotor. CH702203A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH01723/09A CH702203A1 (de) 2009-11-10 2009-11-10 Rotor für eine axial durchströmte turbomaschine sowie laufschaufel für einen solchen rotor.
EP10189854A EP2320030B1 (de) 2009-11-10 2010-11-03 Rotor mit Laufschaufel für eine axial durchströmte Turbomaschine
US12/942,565 US8770938B2 (en) 2009-11-10 2010-11-09 Rotor for an axial-throughflow turbomachine and moving blade for such a rotor
CN201010624485.3A CN102121400B (zh) 2009-11-10 2010-11-10 用于轴向通流式涡轮机的转子及用于这种转子的动叶片
JP2010251639A JP5765918B2 (ja) 2009-11-10 2010-11-10 軸流ターボ機械のためのロータ及びロータのための動翼

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH01723/09A CH702203A1 (de) 2009-11-10 2009-11-10 Rotor für eine axial durchströmte turbomaschine sowie laufschaufel für einen solchen rotor.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH702203A1 true CH702203A1 (de) 2011-05-13

Family

ID=42016463

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH01723/09A CH702203A1 (de) 2009-11-10 2009-11-10 Rotor für eine axial durchströmte turbomaschine sowie laufschaufel für einen solchen rotor.

Country Status (1)

Country Link
CH (1) CH702203A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2995343A1 (fr) * 2012-09-11 2014-03-14 Snecma Aube de turbine, turbine, et procede de fabrication
FR3100835A1 (fr) * 2019-09-17 2021-03-19 Safran Aircraft Engines Aube de rotor pour une turbomachine
WO2023138866A1 (de) * 2022-01-20 2023-07-27 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Turbinenschaufel und rotor
WO2023169725A1 (de) * 2022-03-10 2023-09-14 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Rotorscheibe, rotor und verfahren zur wartung einer rotorscheibe

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB614678A (en) * 1946-07-19 1948-12-20 Parsons C A & Co Ltd Improvements in or relating to turbine blading or the like
GB674543A (en) * 1949-05-25 1952-06-25 Ag Fuer Technische Studien Improvements in and relating to blade assemblies for turbines and rotary compressors
US3584971A (en) * 1969-05-28 1971-06-15 Westinghouse Electric Corp Bladed rotor structure for a turbine or a compressor
US4645425A (en) * 1984-12-19 1987-02-24 United Technologies Corporation Turbine or compressor blade mounting
EP1130217A1 (de) * 2000-03-01 2001-09-05 ABB Alstom Power N.V. Befestigung von Laufschaufeln in einer Turbomaschine
EP1253293A2 (de) * 2001-04-26 2002-10-30 ALSTOM (Switzerland) Ltd Befestigung einer Laufschaufel am Rotor einer Turbomaschine
WO2005054682A1 (de) * 2003-12-06 2005-06-16 Alstom Technology Ltd Rotor für einen verdichter
JP2005220825A (ja) * 2004-02-06 2005-08-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd タービン動翼
EP1703080A1 (de) * 2005-03-03 2006-09-20 ALSTOM Technology Ltd Rotierende Maschine
EP2045444A1 (de) * 2007-10-01 2009-04-08 ALSTOM Technology Ltd Laufschaufel, Verfahren zur Herstellung einer Laufschaufel, sowie Verdichter mit einer solchen Laufschaufel

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB614678A (en) * 1946-07-19 1948-12-20 Parsons C A & Co Ltd Improvements in or relating to turbine blading or the like
GB674543A (en) * 1949-05-25 1952-06-25 Ag Fuer Technische Studien Improvements in and relating to blade assemblies for turbines and rotary compressors
US3584971A (en) * 1969-05-28 1971-06-15 Westinghouse Electric Corp Bladed rotor structure for a turbine or a compressor
US4645425A (en) * 1984-12-19 1987-02-24 United Technologies Corporation Turbine or compressor blade mounting
EP1130217A1 (de) * 2000-03-01 2001-09-05 ABB Alstom Power N.V. Befestigung von Laufschaufeln in einer Turbomaschine
EP1253293A2 (de) * 2001-04-26 2002-10-30 ALSTOM (Switzerland) Ltd Befestigung einer Laufschaufel am Rotor einer Turbomaschine
WO2005054682A1 (de) * 2003-12-06 2005-06-16 Alstom Technology Ltd Rotor für einen verdichter
JP2005220825A (ja) * 2004-02-06 2005-08-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd タービン動翼
EP1703080A1 (de) * 2005-03-03 2006-09-20 ALSTOM Technology Ltd Rotierende Maschine
EP2045444A1 (de) * 2007-10-01 2009-04-08 ALSTOM Technology Ltd Laufschaufel, Verfahren zur Herstellung einer Laufschaufel, sowie Verdichter mit einer solchen Laufschaufel

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2995343A1 (fr) * 2012-09-11 2014-03-14 Snecma Aube de turbine, turbine, et procede de fabrication
FR3100835A1 (fr) * 2019-09-17 2021-03-19 Safran Aircraft Engines Aube de rotor pour une turbomachine
WO2023138866A1 (de) * 2022-01-20 2023-07-27 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Turbinenschaufel und rotor
WO2023169725A1 (de) * 2022-03-10 2023-09-14 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Rotorscheibe, rotor und verfahren zur wartung einer rotorscheibe

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2320030B1 (de) Rotor mit Laufschaufel für eine axial durchströmte Turbomaschine
EP2024606B1 (de) Ringförmiger strömungskanal für eine in axialrichtung von einem hauptstrom durchströmbare strömungsmaschine
DE60314024T2 (de) Anordnung von Leit- und Rotorschaufeln im Abgasbereich einer Turbine
DE60112551T2 (de) Schaufel für eine axial durchströmte turbomaschine
DE60133629T2 (de) Verfahren zum betrieb einer gasturbine mit verstellbaren leitschaufeln
EP1907671B1 (de) Gasturbinenschaufelkranz
EP1706597B1 (de) Strömungsmaschine mit einem axial verschiebbaren rotor
EP0916812B1 (de) Endstufe für axialdurchströmte Turbine
DE102007025006A1 (de) Doppelwellen-Gasturbine
EP1898054B1 (de) Gasturbine
DE102016002701A1 (de) Turboladerturbinenanordnung
EP2455585B1 (de) Anordnung für eine Axialturbomaschine sowie Axialturbomaschine
EP2140114A2 (de) Axiallager insbesondere für einen turbolader
DE102014100085A1 (de) Innenkühlkreise in Turbinenschaufeln
CH708487A2 (de) Verfahren und System zum Kühlen von Laufschaufel-Engelsflügeln.
EP3064706A1 (de) Leitschaufelreihe für eine axial durchströmte Strömungsmaschine
EP2257399A1 (de) Schaufel für eine gasturbine
DE102008002950A1 (de) Dampfturbinenlaufschaufel
DE112013002712T5 (de) Turbinendämpfer
DE102016002722A1 (de) Turboladerturbinendüse und Sicherheitsstruktur
CH709266B1 (de) Turbinenschaufel und Verfahren zum Auswuchten eines Spitzendeckbandes einer Turbinenschaufel und Gasturbine.
DE102009003638A1 (de) System und Verfahren zur Halterung von Statorkomponenten
CH702203A1 (de) Rotor für eine axial durchströmte turbomaschine sowie laufschaufel für einen solchen rotor.
DE102015112835A1 (de) Turbinenschaufel-Spannweitenmittendeckband
EP1675702B1 (de) Gasturbine und laufschaufel für eine strömungsmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
AZW Rejection (application)