DE1426797A1

DE1426797A1 - Sicherungseinrichtung gegen ein Verschieben der Schaufeln von Stroemungsmaschinen

Info

Publication number: DE1426797A1
Application number: DE19651426797
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1965-10-20
Filing date: 1965-10-20
Publication date: 1969-03-20

Description

Sicherungseinrichtung gegen ein Verschieben der Schaufeln von Strömungsmaschinen Die Erfindung betrifft eine Sicherungseinrichtung gegen ein Verschieben der Schaufeln von Strömungsmaschinen, insbesondere Laufschaufeln von Verdichtern und Turbinen bei Flugtriebwerken, wobei ein Sicherungselement zwischen dem Boden des Schaufelfußes und dem Boden der Ausnehmung für den Schaufelfuß im Radkörper angeordnet ist.
Es ist eine Sicherungseinrichtung der vorstehenden Art bekannt, welche aus einem vergleichsweise dünnen Blechstreifen besteht, welcher unterhalb des Schaufelfußes angeordnet ist und mit einer hochgebogenen Lasche von unten in eine Ausnehmung im Schaufelfuß eingreift. Nach Montage der Schaufel werden die beiden Enden des Blechstreifens radial nach innen umgebogen, so daß sie die Stirnflächen des Radkörpers übergreifen. Ebenfalls bekannt ist die Umkehrung dieser Lösung, d.h.
die Lasche greift nach unten in eine Ausnehmung im Radkörper ein, und die beiden Enden des Blechstreifens sind radial nach außen umgebogen. Hei einer weiteren bekannten, den vorstehenden Lösungen ähnlichen Sicherungsvorrichtung sind die beiden Enden des keine Lasche aufweisenden Blechstreifens geschlitzt, so daB jeweils ein Teil eines Endes radial nach innen, der andere nach außen umgebogen werden kann.
ferner ist eine Sicherungseinrichtung bekannt, wobei der Radkörper des Schaufelrades beidseitig auf Höhe der Schaufelfußenden je einen schmalen Bund aufweist, welcher in den Bereichen der einzelnen Schaufeln mit radialen Bohrungen vergehen ist. Durch je zwei dieser Bohrungen wird jeweils ein Drahtstück derart bügelartig durchgesteckt und gebogen, daß die beiden Drahtenden radial nach außen gerichtet sind. Um ein Herausfallen des Drahtbügels zu verhindern.., werden die-Enden seitlich umgebogen ünd bilden so die Sicherung gegen ein Herausrutschen der zugeordneten Schaufel..-Alle vorstehend genannten Sicherungseinrichtungen haben den wesentlichen Nachteil, daß sie durch die plastische Verformung der Blechstreifen bzw. Drahtbügel nur einmal zu benutzen sind, d.h.; wenn Schaufeln ausgewechselt werden, müssen zugleich auch die zugeordneten Sicherungen ausgewechselt werden. Darüber hinaus besteht nach Einbau derartiger Sicherungen immer die Ungewißheit, ob nicht sogar durch die einmalige plastische Verformung kleine Risse entstehen, welche die Keime zu späteren Ermüdungsbrüchen bilden können. Ein weiterer wesentlicher Nachteil derartiger bekannter Sicherungseinrichtungen besteht in der Ungenauigkeit derselben. So wäre beispielsweise ein unverhältnismäßig großer technischer Aufwand bei der Herstellung der Blechstreifen oder Drahtbügel und der zugeordneten Ausnehmungen nötig, um die erforderliche Genauigkeit in der Größenordnung von 1/10 mm zu erreichen. Es sind darüber hinaus noch Sicherungseinrichtungen bekannt, wobei nach Montage der Schaufel jeweils ein Stift radial im Radkörper angeordnet wird. In seinem radial äußeren Bereich ist der Stift derart bearbeitet, daß er dort nur noch den halben Querschnitt - und zwar in Halbkreisform - aufweist. Am Übergang zum radial inneren Bereich des Stiftes ergibt sich dadurch ein ebenfalls halbkreisförmiger Absatz. Der Stift greift dabei mit seinem Halbkreisquerschnitt in eine entsprechende seitliche Aussparung am äußeren Ende des Schaufelfußes ein und sichert dadurch die Schaufel. Der Stift selbst wird gegen radiales Herausrutschen durch Montage der nächstfolgenden Schaufel gesichert, wobei der obere Teil ihres Schaufelfußes den halbkreisförmigen Absatz des Stiftes übergreift. Diese Schaufel wird dann durch den nächsten Stift gesichert und so fort. Der wesentliche Nachteil dieser Sicherungseinrichtung besteht jedoch darin, daß die letzte Schaufel nicht mehr auf diese Weise gesichert werden kann, weil der zugeordnete Stift durch die erste Schaufel gesichert werden und sich daher schon vor der Montage der letzten Schaufel im Radkörper befinden muß. Er verhindert dann eine Montage der letzten Schaufel. Diese muß demnach mit einer anderen Sicherheitseinrichtung versehen sein, was gegebenenfalls eine bei den üblichen hohen Drehzahlen stark ins Gewicht fallende Unwucht bedeuten kann.
Die vorliegende Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, diese Nachteile bei Sicherungseinrichtungen der eingangs genannten Art zu vermeiden. und darüber hinaus noch die im folgenden zu beschreibenden Vorteile zu erreichen. Zur Lösung dieses Problems wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß das Sicherungselement elastisch ausgebildet ist und an jedem Ende einen quersteg aufweist, der jeweils die Stirnflächen von Schaufelfuß und Radkörper übergreift, und daß ein Teil der mit dem Sicherungselement korrespondierenden Radkörperfläche - in Richtung desselben - eine schräg zu einer Radkörperstirnfläche hin sich vertiefende Nut aufweist. , Dabei ist vorzugsweise an eine einzelne einseitig angeordnete Nut gedacht: Selbstverständlich ist es aber auch möglich und gehört noch durchaus in den Bereich der Erfindung, daß beiden Radkörperstirnflächen je eine derartige Nut zugeordnet ist. Der zwischen den beiden Nuten liegende tragende Teil der mit dem Sicherungselement korrespondierenden Radkörperfläche sollte jedoch nicht zu klein gehalten sein.
Die Anordnung der Sicherungselemente erfolgt zweckmäßig vor der Montage der zugeordneten Schaufeln. Diese wird dann dadurch ermöglicht, daß das Sicherungselement in die schräge Nut gedrückt wird, so daß der betreffende Quersteg die Ausnehmung für den Schaufelfuß freigibt. Das Sicherungselement erfährt dabei lediglich eine elastische Verformung, dis es nach abgeschlossener Schaufelmontage selbsttätig wieder rückgängig macht. Die Schaufel wird dann durch die beiden Querstege des nunmehr in entspannter Stellung befindlichen Sicherungselementes gesichert: Bei rotierenden Laufrädern wird das Sicherungselement noch vorteilhaft durch die Zentrifugalkraft in seiner entspannten Zage gehalten, so daß ein selbsttätiges, unerwünschtes Lösen der Sicherungseinrichtung, insbesondere während der Radrotation, ausgeschlossen ist. Das Auswechseln, einer Schaufel kann selbstverständlich - wiederum unter elastischer Verformung des Sicherungselementes - entsprechend dem oben Gesagten erfolgen.
Der iresentliche Vorteil des Erfindungsgedankens besteht darin, daß das zur Schaufelsicherung dienende Sicherungselement keine plastische Verformung erfährt und daher nach Auswechseln der Schaufeln beliebig weiter verwendet werden kann, wobei Ermüdungsbrüche der oben genannten Art so gut wie nie auftreten können: Einweiterer Vorteil liegt in der einfachen und dabei genauen Herstellbarkeit der erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung. So können beispielsweise die Sicherungselemente aus entsprechend gefrästem oder gehobeltem Stangenmaterial herausgesägt werden. Auch die schrägen Nuten im Radkörper lassen sich leicht mit der erforderlichen Genauigkeit herstellen. Selbstverständlich lässt sich die erfindungsgemäße Sicherungseinrichtung ohne Ausnahme für sämtliche Schaufeln eines Schaufelrades verwenden.
Die Ausbildung des Sicherungselementes ist auf beliebige Weise denkbar, beispielsweise stabförmig mit Kreis- oder Quadratquerschnitt. Aus Platzgründen wird jedoch gemäß der Erfindung , vorzugsweise vorgeschlagen; daß das Sicherungselement blattfederartig ausgebildet ist.
Die Anordnung des Sicherungselementes zwischen dem Boden des Schaufelfußes und dem Radkörper ist ebenfalls grundsätzlich beliebig. Zweckmäßig ist es jedoch, zwischen den korrespondierenden Flächen von Schaufelfuß, Sicherungselement und Radkörper ein Spiel von etwa °1/10 mm vorzusehen, um ein .leichtes Gleiten beim Einbau einer Schaufel zu gewährleisten. Auch zwischen den Querstegen und den mit diesen in Berührung stehenden Stirnflächen des Schaufelfußes ist ein Spiel von etwa 1/10 mm durchaus noch zulässig. Darüber hinaus kann das Sicherungselement beispielsweise in Querrichtung verschiebbar angeordnet sein oder vorzugsweise erfindungsgemäß derart geführt sein, daß der Schaufelfuß am Boden eine Nut aufweist, welche zur Aufnahme des Sicherungselementes dient. Dadurch kann vorteilhaft der Schaufelfuß beliebig genau in die zugeordnete Ausnehmung im Radkörper eingepasst werden, ohne daß das oben genannte Spiel gegenüber dem Sicherungselement beeinträchtigt wird.
Die Ausbildung der Querstege bleibt grundsätzlich dem Belieben des Konstrukteurs überlassen. Aus Gründen der Festigkeit schlägt die Erfindung hierzu vor, daß die Querstege hammer-

kopfartig ausgebildet sind und daß die Schwerpunkte derselben

in Richtung der Radachse zwischen den Beiden mit dem Sicherungs-

element in Berührung stehenden Abschlußkanten des Schaufelfußes liegen. Durch die letztgenannte Maßnahme wird ein Biegemoment auf das Sicherungselement durch die Zentrifugalkraft vorteilhaft vermieden.

Als Werkstoff für das Sicherungselement kann jedes beliebige, den Festigkeits- und Elastizitätsanforderungen genügende Material dienen. Beispielsweise schlägt die Erfindung vor, daß das Sicherungselement aus Dural, Titan oder einem technisch gleichwertigen Material besteht. Selbstverständlich wäre auch Federstahl denkbar, die vorstehend genannten Werkstoffe weisen jedoch außer hoher Festigkeit und Zähigkeit noch den Vorzug eines geringen spezifischen Gewichtes auf. Bei Verwendung der vorstehend genannten Materialien empfiehlt die Erfindung, das Sicherungselement in Federrichtung mit einer Stärke von, 0,4 bis 1 mm zu versehen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung

dargestellt, und zwar zeigt: .

Fig. 1 ein Verdichterrad im Schnitt,

Fig. 2 einen Schnitt nach-der Linie II-II in Figur 1 und

Fig. 3 einen Teilschnitt nach der Linie III-III in Figur 2.

Bei der in Figur 1, 2 und 3 dargestellten Ausführungsform

ist eine mit 10 bezeichnete Schaufel an dem Radkörper 11

eines Verdichter-Laufrades mittels eines Schaufelfußes 12

befestigt. Der' Radkörper 11 weist zu diesem Zweck am Umfang

eine entsprechende Ausnehmung 13 auf. Durch eine-Verbreiterung 14

am Schaufelfuß 12 bzw. in der Ausnehmung 13 wird die Schaufel 10

in radialer Richtung gesichert. Die Montage der Schaufel 10

erfolgt durch Einschieben. des Schaufelfußes 12 in die Aus-

nehmung 13 in schrägaxialer Richtung (Pfeil 15 bzw. 16).

Eine Sicherung der Schaufel 10 in dieser Richtung erfolgt

durch ein. blattfederartiges Sicherungselement 17, welches

zwischen Schaufelfuß 12 und dem Boden 18 der Ausnehmung 13

in einer Nut 19 am Boden 20 des Schaufelfußes 12 angeordnet

ist. Das Sicherungselement 17 weist an seinen Enden je einen

hammerkopfartigen quersteg 21 auf, welcher in der in Figur 1

ausgezogenen Stellung die Stirnfläche 22 des Schaufelfußes 12

und die Stirnfläche 23 des Radkörpers 11 umgreift und somit

ein Verschieben der Schaufel in Richtung von Pfeil 16 bzw. 17

verhindert. Ein Spiel ß von-etwa 1l10 mm. zwischen den betreffen-

den Teilen genügt völlig den Genauigkeitsanforderungen an die

erfindungsgemäße Sicherungseinrichtung.

Die Anordnung des Sicherungselementes 17 erfolgt vor der

Montage der Schaufel 10. Um ein Einschieben derselben zu er-

möglichen, wird das Sicherungselement 17 derart.elastisch ver-

formt, daß es die in Figur 1 strichpunktierte Stellung einnimmt.

Der in Figur 1 linke Teil des Sicherungselementes 17 wird

dabei in eine schräge Nut 24 im Boden 18 der Radkörperaus-

nehmung 13 gedrückt, so daß der betreffende Quersteg 21

den Weg für den Schaufelfuß 12 freigibt. Nach beendeter

Schaufelmontage stellt sich das Sicherungselement 17 selbsttätig wieder in seine entspannte Zage zurück, worin es darüber hinaus bei rotierendem Schaufelrad durch die Zentrifugalkraft gehalten wird. Eine unerwünschte Lösung der Sicherungseinrichtung ist daher - insbesondere bei rotierendem Rad - undenkbär. Um durch die Zentrifugalkraft hervorgerufene Biegemomente auf das Sicherungselement 17 zu vermeiden, liegen die Schwerpunkte 25 der Querstege 21 zwischen den von den Schaufelfußkanten 26 bzw. 27 ausgehenden Radialebenen 28 bzw. 29.

-Ein Auswechseln von Schaufeln kann - wiederum durch Herunterdrücken des linken Teiles des Sicherungselementes 17 - entsprechend dem vorstehend Gesagten erfolgen. Der Vorgang der Schaufelmontage bzw. -demontage ist beliebig oft wiederholbar, ohne da$ für das Sicherungselement die Gefahr eines Ermüdungsbruches besteht. Es ist somit vorteilhaft beliebig oft wieder verwendbar.

Claims

A n s p r ü c h es 1.
Sicherungseinrichtung gegen ein Verschieben der Schaufeln von Strömungsmaschinen, insbesondere Laufschaufeln von Verdichtern und Turbinen bei Flugtriebwerken, wobei ein Sicherungselement zwischen dem Boden des Schaufelfußes und dem Boden der Ausnehmung für den Schaufelfuß im Radkörper angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (17) elastisch ausgebildet ist und an jedem Ende einen Auersteg (21) aufweist, der jeweils die Stirnflächen (22 bzw. 23) von Schaufelfuß (12) und Radkörper (11) übergreift, und daß ein feil der mit dem Sicherungselement (17) korrespondierenden Radkörperfläche (18) - in Richtung desselben - eine schräg zu einer Radkörperstirnfläche (23) hin sich vertiefende Nut (24) aufweist. 2Sicherungseinrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (17) blattfederartig ausgebildet ist.
3. Sicherungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufelfuß (12) am Boden (20) eine Nut (19) aufweist, welche zur Aufnahme des Sicherungselementes (17) dient.
4. Sicherungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Querstege (21) hamTnerkopfartig ausgebildet sind und daß die Schwerpunkte (25) derselben in Richtung der Radachse zwischen den beiden mit dem Sicherungselement (17) in Eingriff stehenden Abschlußkanten (26, 27) des Schaufelfußes (12) liegen. -5. Sicherungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (17) aus Dural, Titan oder einem technisch gleichwertigen Material besteht.