DE1031804B - Schaufelbefestigung fuer mit Dehnungsschlitzen versehene Turbinenlaeuferscheiben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaufelbefestigung für Turbinenläuferscheiben mit Dehnungsschlitzen, die sich vom Scheibenumfang her radial einwärts über die ganze Scheibendicke und wesentlich in Achsebenen erstrecken, und mit einer Schaufelbefestigungsnut, die sich in Umfangsrichtung erstreckt, oder mit Schaufelbefestigungsnuten, die in wesentlich achsparalleler Richtung liegen.

Die Schaufeln müssen gegen Verschiebung in ihrer Nut gesichert werden. Dies pflegt gewöhnlich durch Stifte zu geschehen und geschieht so auch bei der Schaufelbefestigung nach der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Befestigung sind die Stifte jedoch in den Dehnungsschlitzen der Turbinenläuferscheibe angeordnet, womit erreicht wird, daiß die Schlitze gasdicht verschlossen werden, also kein Treibmittel durchlassen. Die Erfindung besteht darin, daß die Schaufeln in an sich bekannter Weise durch Stifte gegen Verschiebung in Nutrichturig gesichert sind und daß jeder Stift in je einem Dehnungsschlitz in einer Nut einer Wand oder in je einer Nut beider Wände des Dehnungsschlitzes, welche Nut bzw. Nuten wesentlich radial, aber etwas zur Läuferachse geneigt ist bzw. sind und an ihrem radial inneren Ende am Grund des Dehnungsschlitzes an einer Stirnseite der Läuferscheibe, an ihrem radial äußeren Ende in der bzw. in einer Schaufelbefestigungsnut mündet bzw. münden, angeordnet ist, ferner, daß der Stift als geschlitztes Federrohr solchen Durchmessers, daß er an den Wänden"der ihn aufnehmenden Nut sich anpreßt, ausgebildet ist und daß er mit seinem radial äußeren Ende in eine Ausnehmung eines Schaufelfußes eingreift.

Diese federnden Stifte schließen also die Dehnungsschlitze gasdicht ab, folgen den Dehnungen und Schrumpfungen der Scheibe und geben den Schaufeln und sich selbst einen elastischen Halt.

Es empfiehlt sich natürlich, daß sich die Stifte über die ganze radiale Länge der Dehnungsschlitze erstrecken. Damit man sie zum Abnehmen der Schaufeln bei Bedarf leicht erfassen oder ersetzen kann, sind die Stifte in ihrer Länge zweckmäßig so bemessen, daß sie mit ihren inneren Enden aus den Dehnungsschlitzen über die Stirnfläche der Scheibe hervorstehen.

Ein besonders sicherer und einfacher Halt für den Stift ergibt sich, wenn das in die Schaufelbefestigungsnut ragende, äußere Ende des Sicherungsstiftes durch einen Querschlitz abgeteilt ist, so daß es sich beim Einschieben des Stiftes in die Nut für sich weiten kann und den Stift festhält.

Die Zeichnung zeigt Beispiele für die Ausführung der Schaufelbefestigung nach der Erfindung, und zwar zeigt

S chauf elb ef es tigung

für mit Dehnungsschlitzen

versehene Turbinenläuferscheiben

Anmelder:

ίο Canadian Patents and Development
Limited, Ottawa, Ontario (Kanada)

Vertreter: Dipl.-Ing. G. Weinhausen, Patentanwalt,
!5 München 22, Widenmayerstr. 46

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 17. September 1953

Joseph Thompson Purvis, Thistletown, Ontario,
und Robert Mitchell Sachs, Township of North York,

Ontario (Kanada),
sind als Erfinder genannt worden

Fig. 1 eine Teilansicht einer Läuferscheibe mit daran angebrachten Laufschaufeln,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Scheibe nach Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 die schaubildliche Ansicht eines Sicherungsstiftes in größerem Maßstab,

Fig. 4 die schaubildliche Ansicht eines Teils der Läuferscheibe im Bereich eines teilweise aufgeschittenen Dehnungsschlitzes mit dem darin angeordneten Sicherungsstift, und

Fig. 5 einen Querschnitt durch den Rand einer abgeänderten Turbinenläuferscheibe mit in Umfangsrichtung liegender Schaufelbefestigungsnut.
Gemäß Fig. 1 und 2 ist jede Turbinenschaufel 18 in dem Rand 17 der Läuferscheibe 16 mit einem im Querschnitt in üblicher Weise zackenartig gestalteten Fuß in eine entsprechend ausgebildete, achsparallele Nut eingesetzt. Diese im Querschnitt zackenartige Begrenzung des Schaufelfußes und der Nut verhindert zwar eine radiale Bewegung der Schaufeln zu der Scheibe, nicht aber eine achsparallele Bewegung. An einer solchen Bewegung wird die Schaufel in der einen Richtung durch einen am Schaufelfuß vorge-

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sehenen Anschlag 20 gebindert, der sich von außen gegen die Stirnfläche 21 des Scheibenrandes 17 anlegt.

Von dem Grund der für die Schaufelfüße bestimmten Nuten erstrecken sich über ein kurzes Stück radial 5 nach innen offene Schlitze 22~. Sie enden in zylindrischen Bohrungen 23, deren Durchmesser etwas größer als die Weite der Schlitze ist. Die Bohrung liegt parallel zur Läuferachse. Um die Scheibe nicht in unzulässiger Weise zu schwächen, sind die Schlitze abwechselnd etwas kürzer und etwas länger und damit ■die Bohrungen abwechselnd in größerem und kleinerem -Abstand von der Läuferachse angeordnet, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.

In der Mittelebene jedes Schlitzes 22 befindet sich eine Bohrung 24, die den gleichen Durchmesser wie die Bohrung 23 hat und von der Stelle der Stirnfläche 21, an der die Bohrung 23 in dieser Fläche ausmündet, ausgeht und schräg nach außen zu einer Stelle im Grunde der Nut für den Schaufelfuß verläuft. An dieser Stelle weist der Schaufelfuß 19 eine Ausnehmung 25 auf, wenn sich der Fuß mit seinem Anschlag 20 gegen die Stirnfläche 21 anlegt. Alle diese Bohrungen liegen also in durch die Läuferachse gehenden Ebenen und schneiden eine senkrecht zur Läuferachse liegende Ebene unter einem spitzen Winkel.

Die Sicherung der Schaufeln gegen eine achsparallele Bewegung in der anderen Richtung wird nun durch Stifte 26 bewirkt, die von der Stirnfläche 21 der Scheibe her in die Bohrungen 24 so weit hineingesteckt werden, daß ihre Enden 26 b in die Ausnehmungen 25 der zugehörigen Schaufelfüße hineinragen und sich gegen eine Fläche dieser Ausnehmung anlegen.

Die Stifte 26 sind vorzugsweise hohl und aus einem elastischen Werkstoff, z. B. einer korrosionsbeständigen Chromnickellegierung, hergestellt. Der Stift wird beispielsweise aus einem Blechstreifen zusammengebogen und ist dann, wie dies Fig. 3 zeigt, über seine ganze Länge geschlitzt, so daß er bezüglich seines Durchmessers etwas nachgiebig ist. In der Nähe seines einen Endes weist der Stift einen Querschlitz 27 auf. Der Teil 26 α zwischen diesem Schlitz und dem Ende 26 b des Stiftes ragt in eingesetztem Zustand des Stiftes in die Ausnehmung 25 des Schaufelfußes hinein.

Der Durchmesser des Stiftes ist um ein Geringes größer als der der schrägen Bohrung 24, so daß die Wände des Stiftes beim Einschieben des Stiftes in •eine der Bohrungen ein wenig zusammengebogen werden. Gelangt dabei ein Teil 26 α des Stiftes in die Ausnehmung 25 des Schaufelfußes 19, so entspannt er sich wieder auf die ursprüngliche Form, wodurch der Stift in seiner Lage gesichert ist. Soll eine Turbinenschaufel aus der Läuferreihe herausgenommen werden, so wird der Teil 26 a des Stiftes einfach durch gewaltsames Herausdrücken der Schaufel aus der Scheibe abgeschert.

Da nun der Stift sich über die gesamte Höhe des Schlitzes 22 erstreckt, schließt er gleichzeitig den Schlitz 22 gegen jedes Durchströmen von Brenngasen von der einen zur anderen Scheibenseite dicht ab. Andererseits übt der Stift infolge seiner elastischen Eigenschaften bei Dehnung oder Kontraktion des Scheibenrandes keinerlei schädliche Kräfte auf die Scheibe aus. Man erkennt also, daß der Stift 26 zwei Aufgaben gleichzeitig löst, nämlich eine vollkommene Sicherung des Schaufelfußes in der Scheibennut und ein dichtes Abschließen des Schlitzes in der Scheibe. Bei der etwas anderen Ausführungsform gemäß Fig. 5 besteht der Turbinenläufer aus zwei im wesentlichen parallelen Scheiben 16' und 16", die zwischen ihren Rändern 17' und 17" eine ringförmige Nut von Tannenbaumquerschnitt aufweisen. Bei dieser Bauart sind die Schaufelfüße 19' jeder Schaufel 18' in Umfangsrichtung auf der Scheibe angeordnet. Wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel sind auch hier auf den Umfang verteilte Schlitze 22' und 22" in beiden Scheiben vorgesehen, um eine Dehnung und Kontraktion der Scheiben in Umfangsrichtung zu erleichtern.

Jeder Schlitz endet wiederum in einer achsparallelen Bohrung 23', 23", deren Durchmesser etwas größer als die Schlitzweite ist. Außerdem ist in einer der Scheiben, und zwar im dargestellten Fall in der Scheibe 16', innerhalb der Schlitzebene eine schräg nach außen gerichtete Bohrung 24' vorgesehen, die in ähnlicher Weise, wie dies schon beschrieben wurde, in der Nut für die Schaufelfüße ausmündet und in eine Ausnehmung 25' des in die Nut eingesetzten Schaufelfußes hineinragt.

Die Schaufeln werden auf diese Weise in radialer Richtung durch die Tannenbaumform der Füße, in achsparalleler Richtung durch die beiden Scheibenränder 17' und 17" und in Umfangsrichtung durch die Stifte 26' gesichert. Auch übernehmen die Stifte wieder die Abdichtung der Schlitze 22 gegen den Durchtritt von heißen Verbreönungsgasen. Da aber zwischen den beiden Scheiben 16' und 16" ein Zwischenraum vorgesehen ist, muß zum mindesten eine der beiden Scheiben in jedem Schlitz einen solchen Stift haben, damit eine vollständige Abdichtung erreicht wird.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schaufelbefestigung für Turbinenläuferscheiben mit Dehnungsschlitzen, die sich vom Scheibenumfang her radial einwärts über die ganze Scheibendicke und wesentlich in Achsebenen erstrecken, und mit einer Schaufelbefestigungsnut, die sich in Umfangsrichtung erstreckt, oder mit Schaufelbefestigungsnuten, die sich in wesentlich achsparalleler Richtung erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln in an sich bekannter Weise durch Stifte gegen·Verschiebung in Nutrichtung gesichert sind und daß jeder Stift in je einem Dehnungsschlitz in einer Nut einer Wand oder in je einer Nut beider Wände des Dehnungsschlitzes angeordnet ist, welche Nut bzw. Nuten wesentlich radial, aber etwas zur Läuferachse geneigt ist bzw. sind und an ihrem radial inneren Ende am Grunde des Dehnungsschlitzes an einer Stirnseite der Läuferscheibe, an ihrem radial äußeren Ende in der bzw. in einer Schaufelbefestigungsnut mündet bzw. münden, ferner, daß der Stift als geschlitztes Federrohr solchen Durchmessers, daß er an den Wänden der ihn aufnehmenden Nut sich anpreßt, ausgebildet ist und daß er mit seinem radial äußeren Ende in eine Ausnehmung eines Schaufelfußes eingreift.

2. Schaufelbefestigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (26) sich über die ganze radiale Länge der Dehnungsschlitze (22) erstrecken.

3. Schaufelbefestigung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (26) mit ihren inneren Enden aus den Dehnungsschlitzen (22) über die Stirnfläche der Scheibe hervorstehen.

4. Schaufelbefestigung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

das in die Schaufelbefestigungsnut ragende, äußere Ende des Sicherungsstiftes (26) durch einen Querschlitz (27) abgeteilt ist, so daß es sich beim Einschieben des Stiftes in die Nut für sich weiten kann und den Stift festhält.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 532 308, 889 160; schweizerische Patentschrift Nr. 241 993; französische Patentschrift Nr. 1 062 938.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen