DE1426806A1 - Fluegelkoerpergruppe - Google Patents

Description

Flügelkörpergruppe

Die Erfindung bezient sich auf eine verbesserte Plügelkörpergruppe und insbesondere auf eine Verbesserte^ Torriciitung zum Zusammenbau von Plügelkörpern mit daran anstoßenden Verstei— fungs- oder Vibrations-Ilämp'fungsvorrichtungen zwischen deren Enden in einem Trägeraufbau, der mit einer Fut versehen ist, um die Pußteile der Flügelkörper in einer solchen'Art und Weise aufzunehmen, daß ein einzelner mittels geeigneter Verriegelungsmittel gesicherter Plügelkörper herausgenommen oder eingesetzt werden kann, ohne daß die benachbarten ΙΊ-ügelkörper Versteifungs- oder Vibrationsdämpfungs-Vorrichtungen einander benachbarter llügelkörper der iteihe beeinträchtigt werden«

Es ist bekannt, daß die Flügelkörper in Rotationsmaschinen, wie Turbinen o.dgl« nämlich die Rotorflügel- und Statorflügel blätter, wie sie Dampf- oder Gasturbinen, die Axialdurchfluß-

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kompressoren und -turbinen aufweisen, während des Betriebes Vibrationen unterliegen, Häufig können' bei Verwendung'über«ä-' ßig langer, dünner Flügel oder " ELügeTblatter bzwv Schaufeln . die Vibrationen derartige Ausmaße annehmen,, daß ein Dämpfen oder Versteifen der Plug elko rp er erforderlich ist. Es ist" auch bekannt _r Abstützungen zu verwenden, die seitlich aus dem ?lü— gelkörperteil der Blätter, Flügel oder Schaufeln heräus'ragen und die zwischen den radialen Enden" liegen* um diese zu versteifen oder deren Schwingungen zu dämpfen. Diese zungenartig herausragenden Teile greifen üblicherweise in dazu passende "herausragende Teile benachbarter Flüge!körper ein. Die Vibrationsdämpfung kann so durch gegenseitigen Reibungseingriff erfolgen* Die aus einem Stück hergestellten, sich seitlich erstreckenden Flügelkörperteile können auch an ihren Enden miteinander verbunden werden, um ein weiteres Versteifen der Reihe von Flügeln oder Flügelblättern zu erreichen; es'ist' äucn möglich, Vorkehrungen zum Verschweißen zu treffen. Weiterhin können die sich seitlich erstreckenden Teile durch"Lascnen miteinander verbunden werden, um ebenfalls einen durchgehenden Versteifungsring zu bilden, damit Vibrations- oder Beanspruchungs-Probleme über den gesamten Bereich der Turbomaschinen-Betriebsdrehzahlen vermieden werden. Wenn es jedoch wünschenswert ist, daß einzelne Flügel oder Flügelblätter einer Eeihe einzeln entfernt werden sollen, wenn sie abgenutzt oder beschädigt sind, so ist es nicht ratsam, deren, seitlich herausragende Teile in dem Ring oder in der Hülle fest und dauerhaft miteinander zu verbinden.

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Es₁ hat. sicl^ zjxr ,Verbesserung der .Vibrationsdämpfung als wünschenswert erwiesen, die aneinanderstoßenden Flächen der gegeneinander seitlich herausragenden ,feile 3eweils ,benachbarter Flügelkörper unter einem bestimmten Winkel •zu den. Axialnut en oder Schlitzen verlaufen zu lassen, in. i die die Flügel-, Blatt-oder Schaufelfilße in dem ♦Prägeraufbau eingesetzt werden. Im Gegensatz zu den sich aus dem Stand der !Technik ergebenden lehren ist.es gelegentlich • notwendig, daß die seitlichen 2wisehenflügelverlängerungen entlang einer Jdnie in einem spitzen Winkel zur Mittel-. linie der flügelhalteschlitze projiziert wurden» so daß dae Herausnehmen eines einzelnen fl.Ugels unmöglioh ist, ohne ßieruiig «wischen den seitlich aneinanderstoßenden herausra»·» finden Teilen benachbarter Flüge!körper» leim die flügelkörper getrennt oder einzeln, e&tfernt und in die Ealtenut.. ,.* »lngefeaut werden, sollen» müssen. Mittel vorgesehen werden, um ein solches Herausnehmen oder Hinsetzen möglich zu machen» ohn« Störung oder Beeinträchtigung der zwischen den beaach* barten, ineinander eingreifenden seitlich herausragenden ,feilen des Flügelkörpere oder Trennwandungen des Tersteifungs- oder Eämpfunge-Bingee·

Zweck der yorliegenden Erfindung ist, eine Flügelkörpergruppe mit Kitteln zum Zusammenbau und Auseinandernehmen von einzel- -hen.furbqmaschinenflügelko'rpern zu schaffen, die in einer Reihe in einem Trägeraufbau angeordnet sind und aneinder an-

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stoßende Vibrationsverringerungs- oder Versteifungs-Mittel aufweisen, die seitlich aus äen. Flügelkörpern'zwischen deren radialen längen herausragen,, ·

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, die Flügelkörpergruppe in der Weise auszubilden, daß sie einen Trägeraufbau mit einer Vielzahl im wesentlichen axialer Nuten zum Halten einer Vielzahl von Flügelkörpern mit Flügelfuß- und Flügelkörperteilen aufweist, wobei die Füße von den Nuten aufgenommen und darin gegen axiale· Bewegung durch Keil- oder Verriegelungselemente gehalten werden, die darin angeordnet sind, wobei die Flügel-

' körperteile der Flügelblätter mit Dämpfungselementen versehen sind, die seitlich an einander entgegengesetzten Flächen der · Flügelkörperteile aus diesen herausrr.gen, um an benachbarten Dämpfungselementen anzuliegen und dadurch einen Umhüllungs-

j ring zu bilden, in welchem die Trennflächen zwischen einan« der benachbarten Dämpfungselementen unter einem bestimmten Winkel im-Verhältnis zu den Achsen der Nuten angeordnet sind. In eine jede Nut für die Aufnahme des Flügelkörperfußes ist ein Füllstück eingesetzt, welches sich zwischen dem Boden der"Nut und dem Flügelkörperfuß befindet, wobei die Füllstücke in den Nut£n durch die Verriegelungselemente gehalten werden und die radiale*Breite.der Füllstücke mindestens gleich der radialen

' Breite des Umhüllungsringes ist, der durch die aneinander anstoßenden Dämpfungselemente gebildet wird. Die untere Fläche des Flügelfußes ist mit einer sich axial erstreckenden NuTt versehen, um die Verriegelungselemente vor der Anbringung des

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Fullstücks in der Trägernut zu verriegeln, wobei die Flügelfußnut einen Zwischenraum zwischen dem Flügelfuß und dem Füllstück bildet, um das Einführen eines Werkzeuges zu gestatten, um das Füllstück in Stellung zu bringen oder herauszunehmen. Das Füllstück ist auch mit einer sich axial erstreckenden Nut in seiner Bodenoberfläche versehen, um das Verriegelungselement aufzunehmen, wenn das Füllstück sich in der Trägernut in Stellung befindet.

In den Figuren 1 bis 6 der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung anhand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels dargestellt, welches nachstehend im einzelnen beschrieben ist, unter Hinweis auf weitere Merkmale und Vorteile des

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Erfindungsgegenstandes. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht von zwei einander benachbarten Flügelblättern mit aneinander anliegenden Versteif ungs- bzw·. Vibrationsdämpfungsmitteln, welche in einer Reihe liegend in einem Träger angeordnet sind, vorliegend beispielsweise an einer rotierenden Radscheibe, von der jedoch nur ein kleiner Abschnitt gezeigt ist;

Fig. 2 eine räumlich auseinandergezogene Darstellung der Einzel-

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teile eines Teils der Gruppe nach Fig. 1 j

Fig. 3 einen Axial - Schnitt durch die Gruppe gemäß Fig. 1 entlang der Linie 3-3 in Fig. 1;

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Fig. 4 eine Aufsicht radial von außen nach innen auf die in Fig. 1 dargestellte Gruppe;

Fig. 5 eine Aufsicht axial auf einen Teil des in Fig. 1 dargestellten Turbomaschinenteils;

Fig. 6 eine Fig. 5 entsprechende Aufsicht, die die Anordnung während des Zusammenbaus der Einzelteile zeigt.

Wenn sich das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel auch nur auf einen Axialstrom-Turbokompressor bezieht, so ist die Erfindung selbstverständlich genausogut bei anderen Turbomaschinen anwendbar, und zwar überall dort, wo es notwendig und wünschenswert ist, in Reihen angeordnete Flügelkörper bzw. Schaufeln zu versteifen oder Titrationen zu verhindern, was mit Hilfe aneinander anstoßender, durch R_eibung aneinander angreifender seitlich herausragender Teile erfolgt,-während gleichzeitig ein Entfernen von einzelnen Flügelblättern oder Blattkörpern bzw. Schaufeln möglich ist, was -ansonsten durch störende, benachbarte Blattversteifungs- oder Vibrationsdämpfungsmittel verhindert wird.

Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, besteht die Beschaufelung ,eines Rotors aus den sich radial nach außen erstreckenden Schaufelblättern 12, die mit einem Schaufelfuß 14 versehen sind. Wie am besten aus Fig.- 2 ersichtlich, weist der Schaufelfuß 14 an entgegengesetzten Seiten sich nach außen erstreckende axial-

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verlaufende geneigte Sehulterflachen 15 und 16 auf, sowie die Stirnflächen 17 und 18 und eine Bodenfläche 19. In der Bodenfläche 19 befindet sich ein Schlitz 20, der sich in Längsrichtung des Schaufelfußes über dessen ganze Länge erstreckt·

In der dargestellten Ausführungsformomfaßt die Anordnung eine Radscheibe 22, die an ihrem Außenurafang 24 verbreitert ist; an diesem befinden sich auf entgegengesetzten Seiten die einander parallelen Flächen 26 und 28. Im verstärkten Scheibenrand 24 befinden sich in einer im allgemeinen axialen Richtung im Verhältnis zum Rotor einzelne Nuten 30 für die Aufnahme der Füße 14 an den Schaufeln 12i Diese Nuten 30 sind hinterschnitten und weisen somit einander gegenüberliegende, sich in Längsrichtung erstreckende Seitenwände 32 und 33 und eine Bodenfläche 34 auf.

Wie aus den Zeichnungen offensichtlich hervorgeht, entspricht die allgemeine Querschnittsform der Aufnahmenuten für die Schaufelfüße im allgemeinen^ derjenigen der Schaufelfüße selbst. So sind die Längsflächen 15 und 16 der Schaufelfüße so ausgebildet und angeordnet, daß sie an den Flächen 32 und 33 der Seitenwände der Nuten 30 anliegen und ge^en die Wirkung der Zentrifugalkraft von diesen gehalten werden.

Bei verhältnismäßig langen Turbomaschinenschaufeln ist es wünschenswert, Mittel vorzusehen, um die Vibrationen durch Reibung zwischen den Teilen zu dämpfen. Die Dämpfungs- oder

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Versteifuncs-Mittel können aus einem Stück mit den Schaufeln bestehen, wie etwa aus den Sehaufelkörpern seitlich heratisra— genden'Teilen und sie können zwischen den radial im Abstand befindlichen Schaufelkörperenden angeordnet sein. Die Schau— feilaschen oder Trennwände, wie sie gelegentlich genannt, werden, können die Form aneinander anstoßender, ineinander· eingreifender zungenartiger Elemente 40 und 42 haben, wie sie allgemein in den Zeichnungen gezeigt sind. Jedes dieser· Elemente 40 bzw» 42 hat eine untere bzw. innere Fläche 44* eine obere bzw. äußere Oberfläche 46 und eine am Ende befindliche Stirnfläche 48. Y/ie gezeigt bestehen die Trennwände im allgemeinen aus flachen, sich seitlich erstreckenden Teilen,, die, wenn sie im gegenseitigen Eingriff mit benachbarten Teilen, stehen, einen Aufbau bilden, der als ein SchaufelschwiMgimgs-Dämpfunei'sring bezeichnet werden kann. Y/ätirend des Betrieb.es veranlaßt die Wirkung des Mediums auf die Schaufelkörper,, daß sich die Schaufelblätter 12 verdrehen. Dies bewirkt aber auch, daß die aneinanderstoßenden, seitlichen Stirnflächen 48 der" Elemente 40 bzw. 42 aneinander anliegen. Daher erfolgt die Vibrationsdämpfung durch Reibung, Wie in der Adf sieht im 5ig. gezeigt, wird der Ring 42 von benachbarten' aneinanderstoßenden seitlich aus den Sehaufelkörpern 12 herausragenden Teilen 4Ö und 42 gebildet. Es ist darauf hinzuweisen, daß die im allgemeinen· mit 50 bezeichneten Stoßlinien benachbarter gender Teile winklig oder schräg im Verhältnis 'zwc Achse Nuten 30 liegen. Dies verbessert die Reibungsaakyafung, ein verstärktes Reiben während der "Aufdreh"—Bewegung

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Schaufelblätter um ihre Längsachse während des Betriebes bewirkt wird.

Aus Pig. 1 und 4 geht auch hervor, daß die Ebene der aneinander anstoßenden Stirnflächen 48 der benachbarten Teile 40, 42 in einer im allgemeinen radialen Richtung im Verhältnis zum Rotor liegt, d.h. nicht schräg, so daß kein Überlappen äer benachbarten seitlichen herausragenden Teile der Schaufelblätter erfolgt. Auch die Aufsicht zeigt, daß sich die Hüten 30 für die Aufnahme der Schaufelfüße 14 in der Rotorseheibe 22 zwischen den entgegengesetzten Stirnflächen 26 und 28 der Scheine 22 in einer im allgemeinen axialen Richtung erstrecken, aber unter einem leichten Winkel zur Achse der Turbomaschine. So ist es offensichtlich, daß eine axiale Bewegung der Schaufeln längs der Nuten nicht möglich ist, um diese einzeln zu entfernen, weil die einander benachbarten, sich seitlich erstreckenden und aus den Schaufelblättern herausragenden Teile ineinandergreifen.

Die Mittel zum Pestlegen und Sichern der einzelnen Schaufeln mit ihren Püßen in den Nuten, um eine axiale Verschiebung gegenüber der Scheibe zu verhindern, sind nachstehend näher beschrieben. Eine Vielzahl von Sicherungsblechen 52, von denen eines in Pig. 2 gezeigt ist, ist vorgesehen, um die Schaufelfüße festzulegen. Diese flachen Sicherungsbleche 52 haben einen schmalen Mittelateg 54, an dessen Enden je ein Querlappen 56 bzw. 58-angeordnet ist. Die Querlappen haben eine

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größere Breite als der Mittelsteg 54 und werden längs der linien 59 bzw. 60 aufgebogen, um an den Flächen 26 bzw. 28 der Rotorscheibe 22 anzuliegen, 'wie dies am besten aus den Figuren 3 und 5 ersichtlich ist.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung, um Schaufeln einzeln entfernen zu können, ist nachstehend näher beschrieben. Wie in den Zeichnungen gezeigt, ist eine Serie von Distanzstücken vorgesehen, von denen ein jedes eine obere Fläche 62 und eine untere Fläche 64, in der sich eine in Längsrichtung erstreckende flache Hut 66 befindet, aufweist. Wie aus ,Fig. 5 und 6 noch deutlicher hervorgeht, ist, wenn sich das Sicherungsblech in zusammengebautem Zustand befindet, der flache Mittelsteg 5,4 des Keilteiles 52 so ausgebildet, daß er in die. Nut 66 des Abstandstückes 61 hineinpaßt. Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist zu sagen, daß, während daß Maß "a" der radialen Stärke des Ringes 42 entspricht, der aus den einzelnen seitlich aus den Schaufelkörpern 12 herausragenden Teilen oder Elementen 40 und 42 besteht, das Maß "b" die radiale Stärke des Abstandstückes 61 ist. Die Abmessungen "a" und-"b" sind nun effektiv für den nachstehend beschriebenen Zweck gleich.

Beim Einsetzen einer Reihe von Schaufeln in den Rotor eines Axialkompressors oder eijier Turbine o.dgl., wobei die Schaufeln die vorstehend beschriebenen Vibrationsdämpf- oder Blattversteifungs-Mittel haben, kann der schrittweise;.Zusammenbau wie folgt vor sich gehen. ... . . . ■■ .·:■.---■■

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Zunächst werden, wie in Fig. 2 dargestellt, die Sicherungsbleche 52 in die Hüten 30 in den Rotorscheiben 22 in einer solchen Art und Weise eingelegt, daß der schmale Mittelsteg 54 eines jeden Bleches auf der Grundfläche 34 der Nuten 30 liegt. Die Verriegelungslappen 56 und 58 sind entweder nicht aufgebogen öder ein Lappen (z.B. Lappen 58"in Fig. 4) ist längs der Querlinie 59 vorgebogen, wie in der Zeichnung gezeigt. Während der Lappen 56 nach aufwärts gebogen gezeigt ist, könnte er genausogut abwärts gebogen sein wie der Lappen 58 in Fig. 6. In jedem Falle v/erden, nachdem die einzelnen Sicherungsblechteile 52 in die Nuten 30 eingelegt sind, die einzelnen Schaufeln 10 mit ihrem Fuß 14 danach in die Nuten 30 eingesetzt, wobei die Bodenflachen 19 der Schaufelfüße 12 ^uf dem Grund oder der Bodenfläche 34 der Nuten 30 aufliegen, 'wie aus Fig. 6 hervorgeht, wird die Schaufelfußnut 20 in Deckung mit dem schmalen Mittelsteg 54 des Sicherungsblechs 52 gebracht. Die Schaufel 10 wird dabei während des ganzen Weges mit ihrem Fuß 14 axial in die Nut 30 eingeschoben, bis die vordere Stirnfläche 18 des Schaufelfußes 14 an uem aufwärts gebogenen Lappen 56 anschlägt und in der gleichen Ebene der Fläche 26 der Rotorscheibe 22 liegt. Das Spiel, das zwischen den Flächen 15 und 16 des Schaufelfußes und den Wendflachen 32 und 33 der Nut 30 vorgesehen ist und die Ausgestaltung suellt sicher, daß die einander benachbarten Elemente 40, 42 benachbarter Schaufeln sich mit' der tiefer, d.h. radial weiter einwärts liegenden Schaufel in der Nut nicht stören. Nachdem eine Schaufel so in die Rotorscjaeibennut 30 eingesetzt ist, vvird sie angehoben,

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d.h.. radial auswärts bewegt, soweit es möglich ist, so daß

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die Flächen 15 und 16 an den Schaufelfüßen H/gegenüberliegenden Nutenwandungen 32 und 33 anliegen. Anschließend wer-/ den die Distanzstücke 61 in die einzelnen Nuten 30 eingeschoben, wobei die Bodenflächen 64 eines jeden Abstandsstückes 61 auf der Bodenfläche 34 der Nut 30 aufliegen und die Mittelstege 54 eines jeden Sicherungsbleches in die Nut des Abstandsstückes 61 eingreifen. Da das Maß "b" gleich dem Maß "a" ist, bilden die sich seitlich erstreckenden Dämpfungsoder Versteifungselemente 40 und 42 jetzt den durchgehenden Ring.. Um_: schließlich sowohl die Schaufeln als auch die Ab_ standsstücke in den sich im wesentlichen axial erstreckenden Rotorscheibennutai30 zu halten, wird der andere Endlappen 58 längs der Linie 60 aufwärts gebogen, um dicht an der Fläche 28 der Rotorscheibe 22 anzuliegen.

Um eine einzelne Schaufel zu entfernen, werden die vorstehend genannten Zueammenbaumaßnahmen in umgekehrter Reihenfolge-angewandt. So können also jederzeit einzelne Schaufeln entfernt werden durch Umbiegen eines Lappens (z.B. Lappen 58) in die Stellung, wie sie in Fig. 2 oder 6 gezeigt ist, wodurch das Distanzstück 61 freigelegt wird zum axialen Herausnehmen aus der Nut 30. Um dieses Herausnehmen zu erleichtern, kann eine Vorrichtung vorgesehen sein, wie beispielsweise ein Loch 68, in dem Distanzstück, und. ein Werkzeug 70, das so beschaffen ist, daß es mit einer Kralle o.dgl. in das Loch eingreift zum einfachen Herausnehmen des Distanzstücks 61. Y/enn einmal ein Distanzstück 61 entfernt worden ist, wie z.B. in Fig. 6,

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fällt die einzelne Schaufel in die Hut 30 hinab, wobei der schmale Mittelsteg 54 des Sicherungsbleches 52 in die Nut 20 im Schaufelfuß 14 eingreift. Da das Maß "b" gleich oder sehr wenig größer als das Maß "a" ist, kann die einzelne Schaufel 10 aus der Nut 30 herausgezogen werden, ohne daß eine Störung durch die Dämpfungs- oder Versteifungs-Elemente 40, 42, die aus einem Stück mit den Schaufelkörperteilen bestehen, eintritt. Anstatt daß es so notwendig ist, wie das bei den in üblicher Weise verlaschten oder schwingungsgedämpften Schaufeln der Pail wäre, daß die ganze Schaufelreihe axial verschoben wird, bis mindestens 80-90$ von der Scheibe abgenommen sind, ermöglicht die Erfindung eine einfache, schnelle und neue Anordnung, gemäß welcher das Entfernen einzelner schwingungsgedämpfter Schaufeln und ein Yfiederzusammenbau schnell und mühelos und ohne eine Störung der restlichen Schaufeln erreichbar ist.

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Claims (4)

PA TENTÄNWÄL TE . SSidiard ^/ftuffer-J&orner 1 426806 PATENTANWALT D^L.MNG R1CHARD MÜLLER-eöRNER j ^ PATENTANWALT OIPL.-IN*. HANS-HE1NR1CH W 14 850 General Electric Company S c ii e η e c t a. d y , ST. Y. (USA) Patentansprüche

1.j Flügelkörρergruppe mit einem Irageraufbau mit einer Vielzahl von im wesentlichen axialen Nuten zum Halten einer _; Vielzahl-von Flügelteilen mit Fuß-,und Flügelkörperte.i--·. v len, wobei d-ren Fußteile von den Nuten aufgenommen und darin gegen axiale Bewegung durch Verriegiungs- und Sicherungsteile gehalten werden, die darin·.angeordnet sind_v wobei: die _; Flügelkörperteile der Flügelteile mit-Dämpfungselementen,; versehen sind, die seitlich aus entgegengesetzten Oberflächen der Flügelkörperteile herausragen, um an benachbarten Dämpfungselementen anzustoßen, wodurch sie einen umlaufenden Ring bilden, worin die Stoßflächen zwischen benachbarten Dämpfungselementen winklig im Verhältnis zu den Achsen der Nuten angeordnet sind, und worin ein Abstandsteil von jeder Nut zwischen dem Boden und dem Flügelfußteil aufgenommen wird, wobei die Abstandsteile in den Nuten durch die Verriegelungsteile gehalten werden und _■

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die radiale Breite des Abstandsteiles mindestens gleich der j der radialen Breite des Dämpfungselementringes ist, der durch die aneinander anstpßenden Dämpfungselemente gebildet wird.

2. Plügelkörpergruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenfläche des Flügelfußteils eine axial verlaufende Nut aufweist, um den Verriegelungsteil vor der Anbringung des Abstandsteils in der Trägernut aufzunehmen, wobei die Flügelfußteil-Nut ein Spiel zwischen dem Flügelfuß und dem Abstandsteil beläßt, um das Einführen eines Werkzeugs zu gestatten, um den Abstandsteil in Stellung zu bringen oder herauszuziehen.

3· Flügelkorpergruppe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandsteil mit einer sich axial erstreckenden Nut in seiner Bodenfläche ausgebildet ist, um den Verriegelungeteil aufzunehmen, wenn der Abstandsteil in Stellung in der Trägernut ist.

4. riügelkörpergrUjjpe, im wesentlichen wie beschrieben und in den Λ Zeichnungen dargestellt.

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