DE1915920A1

DE1915920A1 - Halterung fuer Turbinenschaufeln

Info

Publication number: DE1915920A1
Application number: DE19691915920
Authority: DE
Inventors: Bean Fredrick Dorn
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1968-05-15
Filing date: 1969-03-28
Publication date: 1970-01-15
Also published as: US3479009A; FR2008530A1; JPS4815324B1; GB1255873A; BE730808A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halterung für Turbinen-Kompressorschaufeln o.a., die sich in den Schlitzen am Umfang eines Trägerrotors oder einer Scheibe befinden.

Für die Entfernung und den Ersatz von Turbinenrotorschaufein ist es vorteilhaft, wenn die Schaufelgperrvorrichtungen oder Haltesicherungen, die dazu dienen, eine jede Schaufel innerhalb ihres Rotorschlitzes axial zu sichern, so ausgebildet werden, daß sie entfernt und ersetzt oder erneut eingesetzt werden können, ohne daß es notwendig ist, die Schaufeln aus dem Rotorschlitz vorher zu entfernen. Dies ist besonders wichtig, wenn die Schaufeln mit ineinander geschachtelten Radkränzen versehen sind, wobei jede mit dem Radkranz an den unmittelbar vorhergehenden und nachfolgenden Schaufelradkranz angrenzt und mit ihm verschachtelt ist. Um eine solche ineinander geschachtelte Radkranzlaufschaufel aus einem vollbestückten Rotor zu entfernen, ist es notwendig, erst die Schaufelhaltevorrichtungen oder Siehe-

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runkselemente für einen Sektor der Schaufeln auf jeder Seite der Schaufeln zu entfernen, die ausgebaut werden sollen. Die gelösten Schaufeln werden dann nacheinander fächerförmig axial und radial ausgebreitet, bis die Schaufeln, die entfernt werden sollen, axial aus ihrem Rotorschlitz herausgezogen werden können und zwar unbeeinträchtigt von den benachbarten Radkränzen. Es muß bemerkt werden, daß, wenn die Schaufeln in einem gelösten Sektor zuerst aus ihren Rotorschlitzen entfernt werden müssen, bevor sie wieder festgemacht werden können, dann alle Schaufeln entfernt werden müßten, um eine einzige Schaufel zu ersetzen. Demzufolge ist es äußerst wichtig, Schaufelhaltevorrichtungen vorzusehen, die entfernt und ersetzt werden können, ohne die Schaufeln aus ihren Schlitzen zu entfernen.

Der Erfindung liegt daher primär die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Haltevorrichtung zur axialen Sicherung einer Schaufel in einem Rotor oder einem Scheibenschlitz vqrzuschlagen, wobei die Haltevorrichtung entfernt und ersetzt werden kann, ohne daß die Schaufel aus ihrem Schlitz herausgenommen werden muß.

Es werden gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung Mittel vorgeschlagen, um eine Schaufel in einem Schlitz, der in einer Trägerrotorscheibe sich befindet, axial zu halten, derart, daß ein getrenntes Entfernen und ein Austausch einer einzigen Schaufel aus einem vollbestückten Rotor ermöglicht wird, wobei ein Bänderpaar vorgesehen ist, das von der einen Seite der Scheibe und vom Schaufelfuß zur andex'en innerhalb to eines Kanales reicht, der sich zwischen dem Schaufelfuß; und (J₀ dem Boden des Schlitzes befindet. Die Bänder sind an einem Ende außerhalb des Kanales durch Mittel geeignet befestigt, u. die an Teile der einen Seite der Scheibe und an den Schaufel_o fuß angrenzen. Die anderen Enden der Streifen sind als Nasen £** ausgebildet, die hauptsächlich radial gegenüberliegend sich ο erstrecken und zwar außerhalb des Kanales, die an die andere Seite der Scheibe und des Schaufelfußes angrenzen und die die

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- 3 Schaufel innerhalb des Schlitzes axial sichern.

Im weitesten Sinne wird durch die vorliegende Erfindung ein Strömungsmittelgerät vorgeschlagen, das aus eineprotierbaren Scheibe besteht, die eine erste und eine zweite Seitenoberfläche besitzt, wobei mindestens ein einen Fuß aufnehmender Schlitz vorgesehen ist, der sich an der Peripherie der Scheibe befindet und sich transversal erstreckt, und das eine Schaufel mit einem Fuß besitzt, der in dem Schlitz gelagert ist, welcher eine erste und eine zweite Endfläche besitzt, wobei der Schlitz und der Fuß derart it: geformt ist, daß sie ineinander passen und die Schaufel radial mit der Scheibe gegen Zentrifugalkräfte sicher, wobei mindestens ein Teil der Schlitzgrundfläche der Fußgrundflache so zugeordnet ist, daß dazwischen ein Kanal gebildet wird, der sich transversal zur Scheibe erstreckt und daß Sperrglieder vorhanden sind, um den Schaufelfuß innerhalb des Schlitzes axial zu halten, wobei die Sperrglieder folgende Elemente enthalten: ein Bänderpaar, das innerhalb des Kanales gelagert ist, Mittel die die genannten Bänder an einem Ende außerhalb des Kanales miteinander verbinden, wobei diese Verbindungselemente größer als der Kanal ausgebildet sind, und gegen Teile der ersten Seitenoberfläche der Scheibe und gegen die erste Endfläche des Fußes anstoßen, wobei die anderen Enden der Bänder mit hauptsächlich gegenüberliegend ausgerichteten Nasen außerhalb der Kanäle entsprechend aus gebildet sind, die gegen Teile der zweiten Flächenseite der Scheibe und gegen die zweite Endfläche des Fußes angrenzen.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher dargestellt. Hierbei zeigen:

Figur 1 eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht mit einem Teil einer Rotorschaufelanordnung, bei der eine Schaufel entfernt wurde, mit der Sperrvorrichtung gemäß der Erfindung;

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Figur 2 eine vergrößerte Draufsicht einer Rotorschaufel gemäß Figur 1;

Figur 3 ein vergrößerter Querschnitt mit der Schaufelsperrvorrichtung gemäß Figur 1,
und

Figur 4 ein Querschnitt gemäß Schnitt 4-4 nach Figur 3.

In Figur 1 ist ein Teil einer rotierbaren Scheibe und eines Rotors mit 10 bezeichnet, der an seiner Peripherie mit mehreren Schlitzen 12 versehen ist, die sich von einer Seite 14 der Scheibe zur anderen Seite 16 erstrecken. Entsprechende Turbinenschaufeln sind allgemein mit 18 bezeichnet; sie bestehen aus einem Stroralinienkörper 20, einem Radkranzteil 22, einer Grundplatte 24 und einem Fuß 26. Das Radkranzteil 22, das in Figur 2 näher dargestellt ist, besitzt einen Sektor 28, der gewöhnlich gewölbt ausgebildet ist, und der mit einer hauptsächlich S-förmigen schrägliegenden radialen Kante 30 versehen ist, wobei jede dieser Kanten mit der benachbarten Kante 30 der folgenden und des vorhergehenden Radkranzes ineinander geschachtelt ist. Jeder Schaufelfuß 26 besitzt gegenüberliegende Endflächen 32 und 34, eine Grundfläche 36 und im wesentlichen gegenüberliegende Seitenwandflachen 38 und 40. Wie aus der Figur 4 am besten zu entnehmen ist, ist mit 41 ein Kanal dargestellt, dessen Funktion im folgenden näher beschrieben wird, welcher sich in der Fußgrundfläche 36 befindet, und der sich von der Fußendfläche 32 zur Fußendfläche 34 erstreckt.

Jeder Scheibenschlitz 12 ist mit einer Basisflache 42 und mit Seitenwänden 44 und 46 versehen und besitzt in Verbindung mit dem Schaufelfuß 26 eine solche Größe, daß es möglich ist, den Schaufelfußteil gleitend in den Schlitz in eine im wesentlichen axiale Richtung relativ zur Rotationsachse des Rotors einzusetzen. Die Schlitzseitenwände 44 und 46 und die Fußseitenwände 38 und 40 sind in bekannter Weise geeignet geformt, so daß sie gegeneinander angrenzen und .jede Schaufel 18 innerhalb ihres Schlitzes 12 gegen Zentrifugalkräfte, die bei Drehung

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der Scheibe 10 entstehen, radial halten oder sichern. Obgleich hier nur eine "Tannenbaum"-Konfiguration des Schlitzes und des Fußes dargestellt ist, können natürlich auch andere Anordnungen, wie z.B. Schwalbenschwanzformen o.a. verwendet werden. Weiterhin sind, wie aus Figur 4 ersichtlich ist, der Schaufelfuß 26 und der Schlitz 12 geeignet ausgebildet, so daß dann, wenn die Fußseitenwand 38 und 40 mit der Schlitzseitenwand 44 und 46 radial gegeneinanderstoßend verklinkt sind, zwischen der Fußgrundfläche 36 und der Schlitzbasisfläche 42 ein Kanal 48 gebildet wird, der sich über die Scheibe 10 von der Seite 14 zur Seite 16 erstreckt.

Die Schaufelverklinkungsvorrichtungen zur axialen Halterung einer jeden Schaufel 18 innerhalb ihres entsprechenden Schlitzes 12 sind in Figur 1 allgemein mit 50 bezeichnet und in einem nicht-zusammengebauten Zustand wiedergegeben. Sie bestehen aus einem Paar hauptsächlich flacher Metallbänder 52 und 54, die an dem einen ^nde durch ein Kopf- oder Schlaufenteil 56 integral verbunden sind. Die Bänder sind hinsichtlich ihrer Dicke und Weite so ausgebildet, daß sie in den Kanal 48 so eingesetzt werden können, daß mindestens die Dicke eines Bandes den Kanal 41 ausfüllt, wie in Figur 4 dargestellt ist, so daß zwischen den Bändern und den Seitenwänden 44,46 ein Scheuern verhindert wird. Die Bänder 52 und 54 sind länger als der Kanal 48, so daß sie nach dem Einsetzen in den Kanal 48 mit der Schleife oder dem Kopfstück 56 gegen die im wesentlichen radial ausgerichteten Teile der Scheibenseite 14 und der Fußendfläche 32 angrenzen und noch über die Schaufelfußendfläche 34 und die Scheibenseite 16 hinausragen, derart, daß Nasenstücke 58 und 60 geformt werden können. Wie aus der Figur-3 am besten ersichtlich ist, sind die Nasenstücke 58 und 60 so geformt, daß sie zu der Ebene der entsprechenden Bänder 52 und 54 im wesentlichen senkrecht gerichtet sind und gegen die radial ausgerichteten Teile der Scheibenseite 16 und der Schaufelfußendfläche 34 angrenzen, so daß dabei die Schaufel gegen eine axiale Bewegung innerhalb des Schlitzes 12 gesichert ist.

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Demzufolge kann der erste Zusammenbau der Turbinenschaufeln oder kauf schaufeln 18 in der rotierbaren Scheibe lü durch ein gleitendes Einsetzen eines jeden Schaufelfußes 26 in den entsprechenden Schlitz 12 endgültig erfolgen, indem die Haltevorrichtung 50 gemäß der Erfindung in einen jeden Kanal 48 eingesetzt wird und die Nasenstücke 58 und 60 gebildet werden.

Normalerweise wird bei der Ausgestaltung der ineinander geschachtelten Schlitz- und Schaufelfußseitenwände 44,46 und 38,40 ein genügender Spielraum gelassen, so daß. die Schaufelfüße relativ leicht in den Schlitz eingeschoben werden können. Hieraus ergibt sich natürlich ein gei-inges radiales Spiel der Turbinenschaufel 18 in Bezug auf die Scheibe 10, das während des Betriebes durch die Zentrifugalkräfte aufgefangen wird, die jede Turbinenschaufel oder Laufschaufel radial nach außen und in die radial blockierenden Gegenlager mit den Schlitzseitenwänden 44 und 46 treiben. Um jedoch die Gewichte der Schaufelscheibenanordnung auszugleichen, ist es notwendig, daß die Schaufeln in der Position verbleiben, die sie während des Betriebes einnehmen. Demzufolge ist eine jede Haltevorrichtung 50 vorzugsweise mit Mitteln versehen, um eine jede Schaufel 18 innerhalb des Schlitzes 12 federnd radial nach außen und in radial blockierende Gegenlager mit den Schlitzseitenwänden 44 und 46 zu treiben. Hierfür ist z.B., wie aus den Figuren 3 und 4 zu entnehmen ist, ein Band 54 mit einer Vertie fung oder einer Senkung 62 versehen, die sich in der Mitte zwischen der Schleife 56 und dem Nasenstück 60 befindet und die eine solche Tiefe besitzt, daß eine radiale Gesamtdicke der Streifen 52 und 54 entsteht, die geringfügig größer ist als die radiale Tiefe des Kanales 48. Wegen der Elastizität des Metalles der Vertiefung kann die Haltevorrichtung in ihre Position gezwungen werden, wodurch die Schaufeln in ihren Schlitzen radial festgehalten werden, so daß eine Handhabung und ein Ausbalancieren der assemblierten Rotorscheibe möglich ist.

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Da die Schaufelsperrvorrichtungen oder die Haltevorrichtung gemäß der Erfindung Ben Kanal 48 einsetzbar ist, ist es möglich, eine Turbinenschaufel 18 zu entfernen oder zu ersetzen, ohne daß sämtliche Schaufeln der Scheibe 10 entfernt werden müssen.

Um die mit einem Radkranz ineinander- geschalteXt en Schaufeln oder Laufschaufeln 18, die vorher beschrieben wurden, zu ersetzen, ist es erst einmal notwendig, die Schaufelsperrvorrichtungen oder Haltevorrichtungen 5o für einen Sektor der Schaufeln auf jeder Seite der Schaufel, die entfernt werden soll, herauszunehmen. Die Schaufeln innerhalb eines solchen Sektors werden dann axial und radial auseinandergefächert, bis die ineinander geschachtelten Radkranzkanten 30 frei sind, woraufhin die Schaufel axial entfernt und ersetzt werden kann. Die ersetzte Schaufel und jede gelöste Schaufel 18 kann dann axial erneut durch einfaches Einsetzen einer Schaufelhaltevorrichtung in jeden Kanal 48 und durch Bildung der Nasen 58 und GO, wie vorher beschrieben wurde, gesichert werden.

Die Haltevorrichtung 50 kann in herkömmlicher Weise durch ein fortlaufendes Metallstück gebildet werden., das gebogen oder in sich umgefaltet wird, so daß eine Schlaufe oder ein Kopfstück 56 und Bänder 52 und 54 entstehen. Aufgrund einer solchen aus einem Stück bestehenden Konstruktion werden die Probleme bezüglich des Zusammenbaues und der Lagerung wesentlich vereinfacht.

Wie dem Fachmann allgemein bekannt ist, können die Schaufelhaltevorrichtungen, die umgebogene Nasenstücke besitzen, in gewissem Maße sich wegen des Zurückspringens oder der dein aterial innewohnenden Federeigenschaften axial lösen. Dies ist natürlich unerwünscht und dem kann dadurch begegnet werden, daß die Schäufe!haltevorrichtung.50 gemäß der Erfindung ein vorgeformtes Kopfstück oder eine Schleife 56 erhält, die während des Einbaues und der Bildung der Nasenstücke 58 und 60 axial und elastisch verformt werden können, so daß sie nach

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Bildung der Nasenstücke gespannt oder federnd sind, so daß sie mit den Schaufelfußenden 34 und der Scheibenseite 16 durch die Federwirkung des Kopfstückes oder der Schlaufe 56 fest anliegen.

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Claims

- 9 Ansprüche

!../Halterung für Schaufeln in einem Strömungsgerät mit einer rotierbaren Scheibe, die eine erste und eine zweite Seitenoberfläche und mindestens einen zur Aufnahme eines Fußes bestimmten Schlitz besitzt, der zur Scheibe transversal gerichtet ist und sich an der Peripherie derselben befindet, und einem Schaufelelement mit einem Fuß, der sich in dem Schlitz befindet und der eine erste und eine zweite Endfläche besitzt, wobei der Schlitz und der Fuß derartig ausgestaltet sind, daß sie gegeneinander angrenzen und die Schaufel bezüglich der Scheibe gegen Zentrifugalkräfte radial blockieren, wobei mindestens ein Teil der Schlitzgrundfläche der Fußgrundfläche räumlich so zugeordnet ist, daß ein dazwischen liegender Kanal gebildet wird, der zur Scheibe transversal gerichtet ist, wobei Blockierungselemente zur axialen Halterung des Schaufelfußes innerhalb des Schlitzes vorgesehen sind, dadurch gekennzeichne t , daß die Blockierungsmittel aus einem Bänderpaar (52,54) bestehen, die innerhalb des Kanales (48) angeordnet sind, daß Mittel (56) vorgesehen sind, die die Bänder (52,54) an einem Ende außerhalb des Kanales (48)' miteinander verbinden, wobei diese Verbindungselemente (56) größer sind als der Kanal (48), und die angrenzenden Teile der ersten Seitenfläche (14) der Scheibe und die erste Endfläche (32) des Fußes, und daß die anderen Enden der Bänder mit im wesentlichen gegenüberliegend gerichteten, außerhalb des Kanales befindlichen, Nasenteilen (58,60) entsprechend ausgerüstet sind, die gegen Teile der zweiten Seitenfläche der Scheibe (16) und der zweiten Endfläche (34) des Fußes anliegen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichne t, daß die Grundfläche (36) des Fußes mit einem Kanal (41) versehen ist, der von der ersten Endfläche zur zweiten Endfläche reicht, und der mit den Blockierungsmitteln in dem genannten Kanal verbunden ist, um einen Kontakt zwischen den Blockierungsmitteln und den Seitenwänden des Scheibenschlitzes zu verhindern. 90 98 8 3/036 0

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J. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ze ichne t, daß/ B lockerungsmittel Elemente (62) besitzen, die den Schaufelfuß radial nach außen in das radial blockierende Gegenlager des Schlitzes federnd drücken.

4. Ansordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente eine Vertiefung besitzen, die in mindestens einem Band zwischen dem Kopf und dem Nasenteil angebracht ist, wobei diese Vertiefung eine solche Größe besitzt, daß eine radiale Gesamtdicke, bezogen auf die Bänder, erreicht wird, die größer ist als die radiale Tiefe des Kanales.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn— ze ic hne t, daß die Blockierungsmittel Vorrichtungen besitzen, Um die Nasenteile mit der zweiten Seitenfläche der Scheibe und der zweiten Endfläche des Fußes in ein blockierendes Gegenlager federnd zu drücken, damit ein axiales Lösen wegen der Federwirkung des Nasenteiles verhindert wird.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente und die Nasenelemente einen axial federnden Kopfteil besitzen, der aus den gleichen Bändern gebildet ist.

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