DE1288364B - Laufrad fuer Axialturbomaschinen, insbesondere Axialgasturbinen - Google Patents

Description

Die Erfindung besteht darin, daß die Ringnut der den Fußplatten angeordneten axialen Vorsprüngen, io Augen radial nach außen offen ist und daß die Deckdie eine gemeinsame, radial nach innen offene Ring- platten radial nach innen offene Ausschnitte aufnut aufweisen, und mit je einer in diesen beiden weisen, durch welche die Augen axial passen, wenn Ringnuten gehaltenen Deckplatte vor jeder zwischen die Deckplatten zum Ein- und Ausbau um eine halbe den eingezogenen Schäften gebildeten Lücke. Schaufelteilung in Umfangsrichtung aus der Betriebs-

Die genannten Fußplatten begrenzen den zwischen 15 stellung verschoben sind. Damit ist es möglich, auf den Schaufelblättern befindlichen Hauptströmungs- sehr einfache und zeitsparende Art die Deckplatten raum der Maschine radial innen. Die Verwendung zu montieren oder zu demontieren. Die Platten selbst solcher Schaufeln ist dann am Platz, wenn man bei haben eine sehr einfache und umkomplizierte Form, hochtemperaturigen Axialturbomaschinen, insbe- Sie können praktisch beliebig oft wieder verwendet sondere Axialgasturbinen, bei Belassung der radial 20 werden, da sie bei der Montage bzw. Demontage inneren Schaufelblattansätze auf dem vorgeschriebe- keiner Biegebeanspruchung unterliegen,
nen Durchmesser die zulässige Spannung der in der Die Deckplatten sitzen in den Ringnuten ins-

Radscheibe sitzenden hochbeanspruchten Schaufel- besondere mit etwas axialem Spiel. Dies ist auch fuße erhöhen will. Dieser Durchmesser ist der, auf dafür von Vorteil, daß sie unter der Wirkung der dem Fußplatten liegen, und durch die Anordnung 25 Zentrifugalkraft radial nach außen gegen den Grund der Schäfte sind die Füße auf einen kleineren Durch- der Außenringnut gepreßt werden können. Das messer gerückt, so daß sie, da die Temperatur des radiale Spiel erleichtert den Ein- und Ausbau.
Laufrades radial nach innen abnimmt, in einem Sitzen die Füße in axialen oder schrägen Nuten

Gebiet niedrigerer Temperatur liegen und somit ihre der Radscheibe, dann können die Füße die gezulässige Spannung erhöht ist. Die Schäfte sind so 30 nannten Augen aufweisen. Unabhängig von der Art geformt, daß keine Spannungsspitzen auftreten. der Festlegung der Füße in der Radscheibe kann in Zwecks Gewichtsverminderung hat jeder Schaft ver- bekannter Weise die Radscheibe diese Augen aufminderten Querschnitt, wodurch die genannten weisen. Zur Festlegung der Deckplatten am Laufrad Lücken entstehen, die mit Deckplatten verschlossen können diese neben den Ausschnitten weitere radial sind, um ein Durchtreten von Leckarbeitsmittel zu 35 nach innen offene Ausschnitte aufweisen, wobei die verhindern. Die Deckplatten verhindern ferner axiale jeweils zwischen einem erstgenannten und einem Bewegungen der Schaufeln und ermöglichen eine
Kopplung von je zwei Schaufeln, indem jede Deckplatte unter der Wirkung der Zentrifugalkraft gegen
den Grund der in beiden zugehörigen Fußplatten be- 40
findlichen Außenringnutteile gepreßt wird. Die Deckplatten bewirken ferner eine Dämpfung von im
Betrieb auftretenden Schaufelschwingungen.

Bei einem bekannten Laufrad dieser Art sind die
Augen am Laufrad selbst vorgesehen und bilden 45 Zwischenboden aufweisen, so daß aufeinanderzusammen eine nach radial innen offene Ringnut, folgende Turbomaschinenstufen leckmäßig vonwährend die an den Fußplatten vorgesehenen Vor- einander praktisch getrennt sind. Wird solch ein sprünge ebenfalls eine nach radial innen offene Ring- Dichtring durch eventuelles Anlaufen an dem nut bilden. Das nach radial innen weisende Ende Zwischenboden od. dgl. beschädigt, so kann, auch der hier verwendeten Deckplatten ist verjüngt und 50 wenn jede Deckplatte mit ihrem Dichtringteil eine axial etwas vorgebogen. Jede Deckplatte weist ferner feste Einheit bildet, der Dichtring durch Auswechseln im radial inneren Bereich eine Öffnung auf, die je- der Deckplatten leicht ersetzt werden,
weils größer ist als eines der Augen. Bei der Montage In der Zeichnung sind in F i g. 1 bis 3 und 4 bis 7

werden die Deckplatten mit ihrer Öffnung über die zwei Ausführungsbeispiele des Laufrads gemäß der Augen geschoben und dann nach radial außen ge- 55 Erfindung dargestellt. Im Fall des ersten Ausdrückt, so daß sie radial außen von den die Ring- führungsbeispiels zeigt
nut bildenden Vorsprüngen an den Fußplatten gehalten werden, während sie radial innen von den
durch die Öffnungen greifenden hakenförmigen
Augen gehalten werden. Danach wird das axial vor- 60
stehende verjüngte Ende jeder Deckplatte in entgegengesetzter Axialrichtung in eine am Laufrad
vorgesehene Vertiefung umgebogen, so daß es gegen
Radialeinwärts-Bewegungen gesichert ist.

Die Montage und Demontage derartiger Deck- 65 platten ist sehr kompliziert, aufwendig und zeitraubend, da das radial innere Ende jeder einzelnen
Platte umgebogen werden muß. Außerdem wird das

zweitgenannten Ausschnitt verbleibende, in Umfangsrichtung gesehen neben einem Auge liegende Zunge axial aufgebogen ist.

Alle Deckplatten zusammen können zum zusätzlichen Sperren eines axialen Treibmittel- oder Arbeitsmittel-Leckstromes mindestens einen axial vorstehenden koaxialen Ring als Dichtring gegenüber einem benachbarten Leitschaufelträger oder

F i g. 1 einen Teil des Laufradkranzes in axialer Ansicht,

F i g. 2 einen Schnitt Π-ΙΙ (s. F i g. 1),

Fi g. 3 eine Deckplatte in perspektivischer Ansicht; im Fall des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt

Fig. 4 einen Teil des Laufradkranzes in axialer Ansicht,

F i g. 5 das gleiche vergrößert,

F i g. 6 einen Schnitt VI-VI (s. F i g. 4) und F i g. 7 eine Deckplatte in perspektivischer Ansicht.

Gemäß F i g. 1 besteht jede Schaufel 1 aus einem Blatt 2, einer Fußplatte 3, einem Schaft 5 und einem

Fuß 4, der Tannenbaumform hat. Der Kranz 6 einer Laufradscheibe weist axiale Tannenbaumnuten 7 auf, in denen die Füße 4 sitzen. Zwischen den Schäften 5 sind Lücken 8 vorhanden. Jede Lücke 8 ist mittels einer zugehörigen Deckplatte 9 verschlossen. Jede Deckplatte 9 ist in zwei axial vorstehenden Augen 10,11 zweier benachbarter Füße 4 und zwei axialen Vorsprüngen 3 c zweier benachbarter Fußplatten 3 gehalten, und zwar durch benachbarte Teile 10 α, 11 α einer Außenringnut der Augen 10,11 und be- ίο nachbarte Teile 3 a einer Innenringnut der Vorsprünge 3 c. Die radial äußere Kante 9 α (gleich 18 gemäß Fig. 3) der Deckplatte9 ist in der Ansicht gemäß F i g. 1 kreisringförmig gekrümmt — der Krümmungsradius ist größer als der Radius der Innenringnut der Vorsprünge 3 c — oder gerade (insbesondere bei Laufrädern größeren Durchmessers). Dadurch berührt die Deckplatte 9, d. h. ihre Kante 9 a, den Grund dieser Innenringnut nur mit zwei Ecken, wenn die Zentrifugalkraft wirkt. Die betreffenden Berührungsstellen sind mit 12 und 13 bezeichnet. Die Stelle 12 liegt im Innenringnutteil 3 a des einen Vorsprungs 3 c und die Stelle 13 im Innenringnutteil 3 α des anderen Vorsprungs 3 c, und zwar in Umfangsrichtung gesehen, jeweils etwa in der Mitte des betreffenden Vorsprungs 3 c bzw. der betreffenden Fußplatte 3. Auch aus F i g. 2 ist zu ersehen, wie die Deckplatte 9 durch die Außenringnutteile 10 α (bzw. 11 d) und die Innenringnutteile 3 α gehalten ist. In F i g. 2 ist nur auf einer Axialseite eine Deckplatte 9 gezeigt. Auf der anderen Axialseite können ebenfalls Deckplatten 9 in der beschriebenen Weise angeordnet sein. F i g. 2 zeigt weiterhin, daß die axiale Dicke der Deckplatte 9 ein wenig kleiner ist als die axiale Breite der Innenringnut und Außenringnut, wie in den Gebieten 3 b und 11 b zu sehen ist. Dadurch kann sich die Deckplatte 9 radial nach außen verschieben, so daß die Berührung an den Stellen 12 und 13 erfolgen kann. Die Deckplatte 9 ist auch radial kürzer als der radiale Abstand des Grunds der beiden Ringnuten. Die strichpunktiert dargestellte Deckplatte 14 zeigt das Verfahren des Einsetzens der Deckplatte in die beiden Ringnuten. Zum leichteren Einsetzen ist die Deckplatte 9 im Gebiet 3 b etwas abgeschrägt.

F i g. 3 zeigt die Deckplatte 9 in all ihren Teilen. Ihr Grundkörper ist ein Radialteil 15 von einer axialen Dicke, die so groß ist, daß sich dieser Radialteil 15 bei Auftreten der Fliehkraft nicht verzieht. Am Radialteil 15 befinden sich zwei axial vorstehende Dichtringteile 16 und 17. Die Dichtringteile 16,17 aller Deckplatten 9 zusammen bilden flanschartige Dichtringe gegenüber einem benachbarten, nicht dargestellten Zwischenboden der Maschine, wodurch Dicht-Ringspalte gebildet werden. Bei Be-Schädigung oder Abnutzung der die Dicht-Ringspalte begrenzenden Dichtringe können leicht neue Deckplatten 9 eingesetzt werden.

Jede Deckplatte 9 weist radial innen in der Mitte einen Ausschnitt 19 auf, der in Umfangsrichtung etwas größer ist als die Umfangsbreite des Auges 10 oder 11, so daß die Deckplatte 9 axial über das Auge geschoben werden kann. Außerdem weist jede Deckplatte 9 Ausschnitte 20 und 20 a auf. Es werden somit zwei Zungen 21 und 22 gebildet, die aufbiegbar sind. Die aufgebogene Zunge 22 ist in F i g. 2 sichtbar. Die Zungen 21 und 22 sichern die Deckplatte 9 gegen Umfangsbewegung. Die Teile 23 und 24 sind diejenigen Teile der Deckplatte 9, die in den Außenringnutteilen 10 α und 11 α sitzen, wenn die Deckplatte 9 in ihre Endstellung gebracht worden ist (F i g. 1). Die Umfangsbreite jedes Teils 23 bzw.

24 beträgt insbesondere etwa die Hälfte der Umfangsbreite jedes Auges 10 bzw. 11.

Bei der Bauart gemäß F i g. 4 bis 7 sind die Augen nicht an den Schaufelfüßen, sondern am Kranz der Laufradscheiben vorgesehen. Die Augen sind mit 35 bezeichnet. Entsprechend sind die Deckplatten abgewandelt. Auch Kombinationen der Bauarten gemäß F i g. 1 bis 3 und 4 bis 7 sind möglich. Dies hängt von der Art der Maschine, der Form der Schaufeln usw. ab.

Wie die F i g. 4 bis 7 zeigen, besteht jede Schaufel

25 aus einem Blatt 26, einer Fußplatte 27, einem Schaft 28 und einem Fuß 29. Die Lücken sind mit 31 bezeichnet, die Deckplatten mit 32, die genannten Berührungsstellen mit 33 und 34, die Außenringnutteile in den Augen 35 mit 35 α und die Innenringnutteile in den Fußplatten 27 mit 27 a. Die strichpunktiert dargestellte Deckplatte 36 gemäß F i g. 6 zeigt das Verfahren des Einsetzens der Deckplatte in die beiden Ringnuten.

Wie aus F i g. 7 zu ersehen ist, besteht die Deckplatte 32 aus einem Radialteil 37 und zwei Dichtringteilen 38 und 39. Der Radialteil 37 weist an seinen radial inneren Ecken zwei Eckausschnitte 40 und 41 auf, und Ausschnitte 42 und 43 teilen den verbleibenden Rest in zwei aufbiegbare Zungen 44 und 45 und einen Mittelteil 46 auf. Die Umfangsbreite jedes Eckausschnitts 40 bzw. 41 muß mindestens gleich der Hälfte der Umfangsbreite des Auges 35 sein, und die Umfangsbreite des Mittelteils 46 ist insbesondere etwa gleich der Umfangsbreite des Auges 35. Somit sichern die aufgebogenen Zungen 44 und 45 (s. Fig. 5 und 6) die Deckplatte 32 in Umfangsrichtung. Durch die Anordnung der Deckplatten 32 auf jeder der beiden Axialseiten des Laufrads treten die beschriebenen Vorteile der Erfindung noch mehr in Erscheinung.

Zur Montage der Deckplatten 9 gemäß F i g. 1 bis 3 werden diese jeweils etwa eine halbe Schaufelteilung von ihrer Endstellung entfernt in Stellung gebracht, mit ihrem radial außen befindlichen Teil axial gegen die Schaufel geneigt und in die Innenringnut geschoben — siehe die Stellung der Deckplatte 14 gemäß F i g. 2. Danach wird die Deckplatte 9 mit ihrem radial innen befindlichen Teil axial bewegt, wobei das Auge 10 durch den Ausschnitt 19 dringt. Zum Schluß wird eine ganze Gruppe Deckplatten 9 in Umfangsrichtung, also in Richtung des strichpunktierten Pfeils, um etwa eine halbe Schaufelteilung verschoben. Obgleich Fig. 1 anzugeben scheint, daß jeweils nur eine Deckplatte 9 in Umfangsrichtung verschoben wird, so ist dies nur aus dem Grund dargestellt, weil die beiden verschiedenen Umfangsstellungen einer Deckplatte 9 gezeigt werden sollen.

In gleicher Weise wird zur Montage der Deckplatten 32 gemäß F i g. 4 bis 7 vorgegangen, nur daß dort eine Hälfte eines Auges 35 durch den Eckausschnitt 40 und die eine Hälfte des diesem Auge 35 benachbarten Auges 35 durch den Eckausschnitt 41 dringt.

Übrigens braucht — und das gilt entsprechend auch bei der Bauart gemäß F i g. 1 bis 3 — nicht jede Deckplatte aufgebogene Zungen 44 und 45 auf-

zuweisen. Es brauchen also z, B. nur die Deckplatten 50 und 51 (s. Fig. 4) in Umfangsrichtung festgelegt zu sein; siehe die Stellen 48 und 49. Die Deckplatten 32 allein auf einer Axialseite des Laufrads (s. Fig. 6) sichern die Schaufeln 25 gegen Axialverschiebung in beiden Axialrichtungen. Die Deckplatten 32 auf der anderen Axialseite des Laufrads (s. F i g. 6) erhöhen die diesbezügliche Sicherheit. Die Deckplatten 9 gemäß F i g. 1 bis 3 dagegen müssen, wenn nur sie Axialverschiebung der Schaufeln 1 verhindern sollen, auf beiden Axialseiten des Laufrads vorgesehen sein.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Laufrad für Axialturbomaschinen, insbesondere Axialgasturbinen, mit Schaufeln, die zwischen ihrer Fußplatte und ihrem beispielsweise als Tannenbaumfuß ausgebildeten, zur Befestigung dienenden Endteil einen in Umfangsrich- ao tung eingezogenen Schaft aufweisen, mit im Gebiet der Füße auf dem Umfang verteilt angeordneten axial vorstehenden Augen, die eine gemeinsame radial offene Ringnut aufweisen, mit an den Fußplatten angeordneten axialen Vorsprüngen, die eine gemeinsame radial nach innen offene Ringnut aufweisen und mit je einer in diesen beiden Ringnuten gehaltenen Deckplatte vor jeder zwischen den eingezogenen Schäften gebildeten Lücke, dadurehgekennzeichnet, daß die Ringnut (11 α; 35 α) der Augen (11; 35) radial nach außen offen ist und daß die Deckplatten (9; 32) radial nach innen offene Ausschnitte (19; 40, 41) aufweisen, durch welche die Augen axial passen, wenn die Deckplatten zum Ein- und Ausbau um eine halbe Schaufelteilung in Umfangsrichtung aus der Betriebsstellung verschoben sind.

2. Laufrad nach Anspruch 1, bei dem die Füße in axialen oder schrägen Nuten der Radseheibe sitzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Füße (4) die Augen (11) aufweisen.

3. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Deckplatten (9; 32) zusammen mindestens einen axial vorstehenden koaxialen Ring als Dichtring (Dichtringteile 16,17; 38, 39) gegenüber einem benachbarten Leitschaufelträger aufweisen.

4. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatten (9; 32) neben den Ausschnitten (19; 40,41) weitere radial nach innen offene Ausschnitte (20, 20 a; 42, 43) aufweisen und die jeweils zwischen einem erstgenannten und einem zweitgenannten Ausschnitt verbleibende, in Umfangsrichtung gesehen neben einem Auge (11; 35) liegende Zunge (21, 22; 44, 45) axial aufgebogen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen