DE1751056A1

DE1751056A1 - Leitschaufelbefestigung in Turbomaschinen

Info

Publication number: DE1751056A1
Application number: DE19681751056
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ferdinand Zerlauth
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1968-03-22
Filing date: 1968-03-27
Publication date: 1970-08-13
Also published as: NL6805402A; DE1751056B2; CH488928A; US3561884A; BE730121A; FR2004480A1

Description

Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, Winterthur/Schweiz

Leltschaufelbefestigung in Turbomaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leitschaufelbefestigung in Turbomaschinen und ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Nuten für die Füsse der Leitschaufeln bzw. der Leitschaufelsegmente offen ausgebildet sind und mindestens eine radial wirkende, zylindrische Passfläche und mindestens eine axial v/irkende, ebene, ringförmige Passfläche und ausserdern im Bereich der ringförmigen PassflUche eine radial wirkende Haltenute aufweisen, dass ferner die Füsse der Leitschaufeln bzw. der Leitschaufelsegmente eine radial wirkende, zylindrische Gegenpassfläche, eine axial wirkende, ebene Gegenpassfläche und ein radial wirkendes, in die Haltenute einsetzbares, radial wirkendes Halteteil aufweisen und dass schliesslich mittels einer axial wirkenden Verschlusseinrichtung die Schaufeln bzv/. die Schaufelsegmente axial gesichert sind.

Eine nach der Erfindung ausgebildete Leitschaufelbefestigung bringt den Vorteil mit, dass die Bearbeitung das Gehäuses wesentlich einfacher gestaltet werden kann. Es gelingt hierdurch, die treppenförmig abgesetzte innere Gehäusefläche im wesentlichen allein durch axiale und radiale Schaltung von Dreh- oder Bohrwerkzeugen herzustellen. Einstecharbeiten werden auf ein Mindestinass beschränkt. Nicht nur kann so merklich an

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Bearbeitungszeit und an Vorrichtungen eingespart werden, sondern so wird überdies noch eine Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit möglich sein. Schliesslich können auch Schaufeln bzw. die Schaufelsegmente präziser und mit weniger Aufwand eingesetzt werden.

Im Bereich der zylindrischen Passfläche der Leitschaufelnute kann eine axial wirkende, geschlossen ausgebildete Nute angeordnet sein, in welche die Verschlusseinrichtung eingesetzt ist. Auf solche Art kommt die Verschlusseinrichtung über die Köpfe der Laufschaufeln zu liegen, so dass sie gleichzeitig auch zur Begrenzung der Strömung durch die Laufschaufelkanale dienen kann.

Die zylindrische Passfläche der offenen^ Leitschaufelnute kann gleichzeitig als aussere Passfläche der axialen Haltenute und als innere Passfläche eines Abstütsbordes für die Verschlussnute dienen. Dadurch können drei Passflächen in einem Arbeitsgang hergestellt werden.

Sin Ausschnitt eines Schnittes in einer Axialebene eines Beispiels des Erfindungsgegenstands ist auf der Zeichnung vereinfacht dargestellt.

Im Leitschaufelträger 25 sind offene Nuten 1 für die FUsse 2 der Leitschaufeln bzw. Leitschaufelsegment© 3 durch spanabhebende Bearbeitung geformt. Die Passflächen 4 der Nuten 1 sind zylindrisch ausgebildet, indem das Werkzeug (z.B. ein Bohrmeissel oder ein Drehmeissel) ausschliesslich

* und nötigenfalls zur Abschirmung des Schaufelträgers vor zu hoher Temperatur

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einen axialen Vorschub ausführt, während die Passflächen 5 der Nuten ausschliesslich durch radialen Vorschub bearbeitet sind. Man sieht, dass solcher Art auf der Innenseite des Schaufelträgers eine treppenförmig abgestufte Oberfläche entsteht, die mit ihren abwechselnd aneinander angrenzenden radialen Ringflächen und axialen Zylinderflächen radial und axial offene Nuten bilden, in welche die Schaufeln bzw. die Schaufelsegmente axial von der Seite der Stufen mit grössern Raddurchmessern eingesetzt werden können.

Zum Halten der Schaufeln bzw. der Schaufelsegmente ist ausserdem im Bereich der ringförmigen Passfläche eine radial wirkende Haltenute 6 in die ringförmige Passfläche 5 eingestochen. Diese Haltenute kann in einem Arbeitsgang mit den zylindrischen Passflächen 4 hergestellt werden. Der Durchmesser der äussern Passfläche 11 der Nute 6 erhält dann ein gleiches Mass wie der Durchmesser der Passfläche 4 der offenen Nute 1.

Weiter ist in der zylindrischen Passfläche 4 eine Verschlussnute 12 eingestochen. Diese dient der Aufnahme der Verschlussegmentο 10. Ihre Form ist so gewählt, dass sie in der Hauptsache durch radiales Einstechen des V/erkzeugs geformt werden kann. Dabei ist nur die Passfläche 14 auf genaues Mass einzuhalten. Durch nachträgliches Erweitern des Nutengrundes entsteht das Abstutzbord 17, an welchem der Durchmesser der Passflache 15 genau einzuhalten ist. Die Passfläche 16 des Abstutzbordes 17 hat den gleichen Durchmesser wie die Pass-

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fläche 4, so dass gleichzeitig mit den Passflächen 4 auch die äussere Passfläche 11 der Nute 6 und die Passfläche 16 bearbeitet werden können. Zur Herstellung des Bordes kann das Werkzeug auf dem Nutengrund einfach in axialer Richtung axial vorgeschoben werden.

Die geschilderte Art der Formgebung an der Innenfläche des Leitschaufelträgers bringt den Vorteil mit, dass die für die Befestigung der Leitschaufeln im Schaufelträger notwendigen Passflächen mit einem Minimum an Profilwerkzeugen ™ hergestellt werden kann. Es genügen hierzu normale Schneidoder gegebenenfalls Schleifwerkzeuge axial oder radial zu schalten, um die zylindrischen bzw. ebenen Passflächen !nasshaltig herzustellen.

In die so vorbereiteten Nuten 1 können einerseits die FUsse 2 der Leitschaufeln bzw. der Leitschaufelsegmente 3 axial eingesetzt werden. Die Verschlussegmente 10 andererseits sind in Umfangsrichtung in ihre Verschlussnuten 12 einzuschieben. Der radial wirkende Halterand 9 der Schaufelfüsse kommt

^r dabei mit seiner Passfläche 7 auf der Passfläche 4 des Schaufelträgers zur Auflage. Wie man aus der Zeichnung sieht, kann ein Teil der Passflächen durch Einstechen abgehoben werden. Hierdurch wird ohne auf genaues Mass achten zu müssen der Vorteil einer leichten ßinsetzbarkeit erreicht. Der Halterand 9 ist ausserdem durch seine Passfläche 22 auf der Passfläche 23 der Haltenute 6 radial nach innen abgestützt. Axial ist der Schaufelfuss auf der einen Seite mit seiner Passfläche 8 durch

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die Passfläche 5 des Schaufelträgers 25 abgestützt. Auf der andern Seite stützt die Passfläche 19 des Verschlussstücks 10 den Schaufelfuss an seiner Passfläche 18 in axialer Richtung. Damit ist die Leitschaufel im Träger fest eingespannt, so dass von ihm das Gewicht und die Anströmkraft der Schaufel und die Kräfte, die aus gelegentlichen Schwingungen entstehen können, formschlüssig aufgenommen werden.

Ausserdem kann auch an der an der Verschlusseinrichtung anliegenden Seite der Schaufelfuss (wie am Schaufelkranz 3.1 links in der Zeichnung gezeigt) mit einer zylindrischen Passfläche 20 auf einer Passfläche 21 der Verschlusseinrichtung 10 abgestützt sein. Für weniger belastete Schaufeln kann es auch genügen, vrenn die Schaufelfüsse nur auf der einen Seite (wie beim Schaufelkranz 3.2 rechts in der Zeichnung gezeigt) radial gehalten werden, während auf der andern Seite des Schaufelfusses mit axialen Passflächen 18 und 19 allein auszukommen ist.

Die Verschlusseinrichtung 10 ist einesteils auf den Passflächen 15 und 16 des Abstützbordes 17 nach innen und nach aussen radial abgestützt. Axial lehnt sich die Verschlusseinrichtung 10 mit der Passfläche 13 an die Passfläche 14 der Nute 12 an. Hierdurch ist die Verschlusseinrichtung im Stande, mit der Passfläche 19 die von der Passfläche 18 des Schaufelfusses ausgeübten axialen Kräfte und gegebenenfalls mit der Passfläche 21 einen Teil der radialen Kräfte, welche vom Schaufelfuss Über die Passfläche 20 ausgeübt werden, abzustützen.

'* und auch Kräfte, die infolge Verziehung der Schaufel und der Verschlussstücke beim Anwärmen und Abkühlen entstehen können,

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Es entsteht unter Verwendung einfachster Mittel,
wie beschrieben, eine Befestigung der Schaufeln, welche auch bei offenen Nuten die Schaufeln in jeder Richtung sicher eingespannt hält und die auf sie wirkenden Strömungskräfte und gegebenenfalls entstehenden Schwingungskräfte aufzunehmen im Stande ist.

Die Leitschaufeln können einzeln mit Füssen ausgerüstet sein. Die dargestellten Füsse 2 können aber auch über einen grössern Sektor sich erstrecken und mehrere Leitschaufeln gemeinsam in einem Segment halten. Insbesondere für
solche LeitSchaufelsegmente wirkt sich die Erfindung günstig aus, weil ihre Füsse auf einfachste Art in axialer Richtung in ihre Nuten eingesetzt werden können.

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Claims

Patentansprüche

1. Leitschaufelbefestigung in Turbomaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Nuten (1) für die Füsse (2) der Leitschaufeln bzw. der Leitschaufelsegmente (3) offen ausgebildet sind und mindestens eine radial wirkende, zylindrische Passfläche (4) und mindestens eine axial wirkende, ebene, ringförmige Passfläche (5) und ausserdem im Bereich der ringförmigen Passfläche (5) eine radial wirkende Haltenute (6) aufweisen, dass ferner die I Füsse (2) der Leitschaufeln bzw. der Leitschaufelsegmente (3) eine radial wirkende, zylindrische Gegenpassfläche (7), eine axial wirkende, ebene Gegenpassfläche (8) und ein radial wirkendes, in die Haltenute (6) einsetzbares, radial wirkendes Halteteil (9) aufweisen und dass schliesslich mittels einer axial wirkenden Verschlusseinrichtung (10) die Schaufeln bzw. die Schaufelsegmente axial gesichert sind.

2. Leitschaufelbefestigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der zylindrischen Passfläche ' (4) der Leitschaufolnute eine axial wirkende, geschlossen ausgebildete Nute (12) angeordnet ist, in welche die Verschlusseinrichtung (10) eingeschoben ist.

3. Leitschaufelbefestigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Passfläche (4) zugleich

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als äussere Passfläche (11) der radial wirkenden Haltenute
(6) zur Wirkung kommt.

4. Leitschaufelbefestigung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Passfläche (4) zugleich als innere Passfläche (16) eines Abstützbordes (17) der Verschlussnute (12) zur Wirkung kommt.

5. Leitschaufelbefestigung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusseinrichtung (10) durch

^ Sektoren gebildet ist, welche in die Verschlussnute (12) eingeschoben sind und gesamthaft einen geschlossenen Verschlussring bilden. - ■ - ■

6. Leitschaufelbefestigung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusseinrichtung (10) auf der dem Fuss (2) der Leitschaufeln bzw. Leitschaufelsegmente (3) abgewendeten Seite axial mit einer Passfläche (13) auf einer Gegenpassfläche (14) in der Verschlussnute (12) und auf der an die Füsse angrenzenden Seite radial auf Passflächen (15) bzw.

(16) eines Abstützbordes (17) abgestützt ist.

7. Leitschaufelbefestigung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fuss (2) der Leitschaufeln bzw. der Leitschaufelsegmente (3) mit einer axial· wirkenden Passfläche (18) auf einer Gegenpassfläche (19) der Verschlusseinrichtung (10) abgestützt ist.

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8. Leitschaufelbefestigung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Fuss (2) der Leitschaufeln bzw. der Leitschaufelsegmente (3) mit einer radial wirkenden Passfläche (20) auf einer Gegenpassfläche (21) der Verschlusseinrichtung (10) abgestützt ist.

9. Leitschaufelbefestigung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussnute (12), die Verschlusseinrichtung (10) und der Schaufelträger (25) derart mit Kanälen ausgerüstet sind und zwischen der Verschlusseinrichtung (10) und dem Schaufelfuss (2) des angrenzenden Schaufelkranzes (3) niedrigeren Drucks ein Ringspalt besteht, zum Zweck, die Schaufelfüsse mit einer Schicht durch die Kanäle und den Ringspalt zugeführter Kühlluft vor Berührung mit den heissen Treibgasen zu verschonen.

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