DE1932701A1

DE1932701A1 - Laeuferkonstruktion fuer Turbo-Stroemungsmaschinen

Info

Publication number: DE1932701A1
Application number: DE19691932701
Authority: DE
Inventors: Leblanc George Philip
Original assignee: United Aircraft Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1968-07-25
Filing date: 1969-06-27
Publication date: 1970-05-14
Also published as: DE1932701B2; FR2013647A1; GB1222926A; US3508844A

Description

PATENTANWALT DR-INa J. DORNER

8 MÜNCHEN 15, LANDWEHRSTRASSE 35

TELEFON 0811/55 5719 PSCH.KTO. MCHN. 138254, DEUTSCHE BANK MCHN. 16/39558

14-Pat. 31

München, den 26.Juni 1969

United Aircraft Corporation, 400 Main Street, East Hartford, Connecticut 0610ö, Vereinigte Staaten von Amerika

Läuferkonstruktion für Turbo-Strömungsmaschinen

Die Erfindung betrifft eine Läuferkonstruktion für Turbo-Strömungsmaschinen und insbesondere die Schaufelbefestiiiung der Läuferkonstruktion.

üs ist allgemein bekannt, daß in Turbo-Strömungsmaschinen bestimmte Maßnahmen ergrifien werden müssen, um die Schaufeln der Läuferkonstruktion an ihrem Platz zu halten, vermutlich die gebräuchlichste bekannte Art der· tiefesti^ung der Schaufeln in einer Turbine besteht in der Verwendung eines Stiftes, der sich im wesentlichen in liadialrichtung durch das betreffende Turbinenrad hindurch in die liasis oder den Fuß der Schaufeln ninem erstreckt.

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Die gebräuchlichste Art der Befestigung der Schaufeln bei Verdichtern besteht wohl in der Verwendung von Keilen oder Verriegelungsorganen, welche unterhalb des Fußes der betreffenden Schaufel am G-runde der Schaufelbefestigungsnut angeordnet werden und am Radkörper und an der Schaufel befestigt sind.

Zwar führen diese und ähnliche Befestigungsvorrichtungen zu einer ausreichenden Sicherung und Befestigung der Beschaufelung, doch haben sie eine Reihe eigentümlicher Nachteile. Beispielsweise wird durch die Stiftbefestigung der Radkörper an einer Stelle geschwächt, an welcner sehr hohe Beanspruchungen auftreten, so daß der gesamte Radkörper schwerer ausgeführt werden muß, als dies sonst notwendig wäre. Auch neigt diese Befestigungsweise dazu, aie tangentiale Beweglichkeit an der oehauielspitze herabzusetzen, wenn die Anordnung sich im kalten Zustand befindet. Die Befestigung mittels Keilen oder Platten ist normalerweise mit Bezug auf die axiale Richtung nicht senr lest, so daß" es vorkommen kann, daß Schaufeln aus den ocnaufelbefestigungsnuten des betreffenden Läuferraaes iaeraus-

ι wandern können.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine sehr feste und sichere, leicht anbringbare und wieder

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entfernbare Schaufelbefestigung zu schaffen, bei welcher

tine Schwächung der Läufsrscheiben vermieden wird.

Bei"einer iäuferkonstruktion für Turbo-Strömungsmaschinen mit mindestens einer Läuferscheibe, die an ihrem

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Umfang von einer Scheibenseite ausgehende, im wesentlichen axial verlaufende Schaufelbefestigungsnuten aufweist und mit abnehmbaren Lauf schaufeln, die jeweils einen in die genannten Schaufelbefestigungsnuten einschiebbaren fuß tragen, wird die vorstehend angegebene Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Ende des Schaufelfußes mit Anschlägen versehen ist, welche an der genannten Scheibenseite anliegen, daß ferner das davon entfernte Schaufelfußende mit einem quer durch diesen Fußteil in ümfangerichtung verlaufenden Schlitz versehen ist und zusammen mit dem diesen Schlitz tragenden Bereich über die betreffende Schaufelbefestigungsnut hinausragt, daß weiter eine Verriegelungsplatte in den Schlitz«eingesetzt ist, welche zu beiden Seiten des Schaufelfußes gelegene Halteorgane zur Begrenzung der Seitwärtsbewegung der Verriegelungsplatte trägt und daß schließlich zur Befestigung der Verriegelungsplatte am Schaufelfuß ein Befestigungselement vorgesehen ist, welches zusammen mit den Anschlägen und der Verriegelungsplatte die.Beweglichkeit des Schaufelfußes in der zugehörigen Schaufelbefestigungsnut begrenzt. .

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ORIGINAL INSPECTED

Der genannte Schlitz im Schaufelfuß liegt in einem solchen Bereich desselben, daß nach Einschieben des Schaufelfußes in eine Schaufelbefestigungsnut der Schlitz ; in einer zu der benachbarten Läuferscheibenfläche parallelen Radialebene liegt. Wird dann die Verriegelungsplatte in diesen Schlitz eingeschoben, so liegt sie an der soeben erwähnten benachbarten Läuferscheibenfläche an und verhindert eine Axialverschiebung der betreffenden Schaufel.

Die Verriegelungsplatte weist zwei radial nach auswärts gerichtete Ansätze auf, welche auf -je einer Seite des Schaufelfußes liegen und diesen umfassen bzw. an dem Schaufelfuß anliefen, so daß eine Seitwärtsbewegung der Verriegelungsplatte begrenzt oder verhindert wird.

Zur Befestigung der Verriegelungsplatte an dem damit zusammenwirkenden Teil des Schaufelfußes und zur Verhinderung jeder Axialverschiebung des Schaufelfußes in der Läuferscheibe wird ein als Befestigungselement dienender, verformbarer Befestigungssplint oder -streifen verwendet. Dieser Befestigungssplint weist eine normalerweise radial nach auswärts "/.eisende Zunge auf, welche an einem Splintende angeordnet ist, während das von diesem Ende entfernt gelegene änüe zunächst die Gestalt einer im wesentlichen

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axial verlaufenden Zunge hat. Wenn der Befestigungssplint oder r-streifen im Bereich des in Querrichtung oder Qrafangsrichtung verlaufenden Schlitzes des Schaufelfußes eingesetzt wird, so liegt die radial nach auswärts weisende Zunge des Befestigungssplintes oder -Streifens an der Stirnfläche des Schaufelfußes an, während der in axialer Richtung verlaufende Streifenteil unter der Verriegelungsplatte und an dem Teil des Schaufelfußes vorbei geführt ist, welcher die Anschläge enthält. Die letzteren haben bei einer Ausführungsform der Erfindung die Gestalt eines Paares radial nach einwärts weisender, in bestimmtem Abstand voneinander angeordneter Ansätze. Der verformbare Befestigungssplint oder -streifen ist zwischen diesen Ansätzen hindurchgeführt und wird aus der zunächst innegehabten axialen Richtung dann radial nach auswärts abgebogen, so daß der abgebogene Teil an der jeweils anderen Stirnfläche des Schaufelfußes aiii ie .""C.

Die erfindungsgemäße Schaufelbefestigun^ ergibt eine Konstruktion, welche insbesondere in der Richtung eine .'τχοΐίβ yestiskeit ergibt, in der im allgemeinen I'ehler auftreten, im einzelnen ist festzustellen, daß bei der hier beschriebenen Lauferkonstruktion nur dann, eine Schaufel aus einer Läuferscheibe herausfallen kann, wenn die Schaufelfc an vier Stellen fehlerhaft ist. Es müssen' also

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BAi ORIGINAL

zwei Stellen an der Verriegelungsplatte und zwei Stellen an den einstückig angefonaten Anschlag-Ansätzen, welche als Anschlag dienen, fehlerhaft sein. Zusätzlich ergibt sich durch Verwendung eines defonnierbaren Befestigungsspliaates oder -Streifens eine Konstruktion, welche ein leichtes Herausnehmen oder Auswechseln einzelner Schaufeln gestattet.

Im folgenden wird die Erfindung durch die Beschreibung eines Ausführungsbe·Spieles unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In dieser Zeichnung stellen dar:

Figur 1 eine perspektivische Teilansicht eines Schaufelfußes mit bestimmten aefestigungselementen der erfindungsgemäßen Läuferkonstruktion und

Figur 2 eine teilweise geschnitten wiedergegebene Seitenansicht einer Läuferkonstruktion nach der ^rfinaung,welcne den in eine Läuierscheioe eingeschobenen Scnaufeliuß

Zunächst sei auf i'igur 2 der Zeichnung üezxxg ge- l nommen, in welcher ein Läuferrad 10 eines Turboverdiciaters angedeutet ist, welches eine Reihe in radialer Richtung

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abstehender Schaufeln 12 trägt, die in am Radumfang vorgesehenen Nuten 14 befestigt sind. Diese Schaufelbefestigungnuten verlaufen von der Rückseite oder ersten Seite 16 der betreffenden.Lauferscheine zur Vorderseite oder zur zweiten Seite 18 und verlaufen im wesentlichen in axialer Richtung mit Bezug auf die allgemeine Läuferanordnung. *

Jede der Schaufeln 12 weist einen Schaufelfuß 20 " auf und· bei der in Figur 1 der Zeichnung dargestellten Äusführungsform der Erfindung trägt der Schaufelfuß 20 ein Paar einstückig angeformter, radial nach einwärts weisender Flanschen 22 und 24, welche jeweils an der erstgenannten oder rückwärtigen Lauferecheibenseite-16 anstehen und dadurch Axialverschiebungen der betreffenden Schaufel in einer Richtung verhindern. Bas von den flanschen 22 und 24 entiernt gelegene Ende des Schaufelfußes 20 enthält einen in Umfangsrichxung verlaufenden Schlitz 26. Dieser Schlitz 26 erstreckt sich quer durch den Schaufelfuß von einer Seite 28 desselben zu der gegenüberliegenden Seite 30 des Schaufelfußes und die Lage des Schlitzes 26 im Schaufelfuß ist so gewählt, daß der Schlitz in einer im wesentlichen parallel zur 3bene der Läuferscheibe 10 ausgerichteten Radialebene gelegen ist. Zusätzlich ist der Schlitz 26 so in dem Schaufelfuß 20 angeordnet, daß nach dem Einsetzen einer Verriegelungsplatte 32 in den Schlitz 26 die herausragenden Teile der Verriegelungsplatte 32 an der Vorderseite Id der betreffenden'

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Läuf'erscheibe 10 anliegen.

Die Verriegelungsplatte 32 weist Mittel zur Begrenzung oder Verhinderung einer Seitwärtsbewegung der Verriegelungsplatte auf. Diese haben die !rom eines Paares nach auswärts ragender Flanschen 34 und 36, welche den Schaufelfuß 20 umfassen und zu beiden Seiten des Schaufelfußes 20 an diesem im wesentlichen anliegend.

Zur Befestigung der Verriegelungsplatte Yd in ihrer Lage und zur Verbindung des Schaufelfußes mit der Läuferscheibe 10 dient ein Befestigungs- und Verriegelungsstreifen 40. Dieser Streifen 40 ist vorzugsweise aus einem Metallblech gebildet, das an einem Jinde verformbar ausgebildet ist. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Ende 42 vorgeformt und zu einer nach auswärts ragenden Zunge 44 abgebogen, welche an der Stirnfläche 16 der Läuferscheibe anliegt. Der Befestigungsstreifen 40 weist ferner einen in axialer Richtung verlaufenden Teil 46 auf, der sich an dem Schlitz 26 vorbei und unter der Verriegelungsplatte 32 hindurch erstreckt, so daß die Verriegelungsplatte 32 in dem Schlitz 26 festgehalten und befestigt wird. Das von dem vorgeformten, abgebogenen Streifenende entfernte Ende hat zunächst die Form eines in axialer Richtung verlaufenden Teiles, welches dann zu einer radial nach auswärts weisenden Zunge 4Ö abgebogen wird. Bevor die Abbiegung des

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Streifens in dieser Weise erfolgt, wird der noch in axialer Richtung verlaufende Streifenteil über den Schlitz 26 hinweg unter der Verriegelungsplatte 32 hindurch und zwischen den einstückigen Planschen 22 und 24 des Schaufelfußes 20 durch den Zwischenraum 50 hindurchgeführt. Nachdem der Befestigungsstreifen 40 in diese Lage gebracht ist, wird das verformbare Ende des Streifens nach aufwärts gebogen und der Streifen weist dann zwei radial nach auswärts weisende Zungen auf, wie in Figur 2 der Zeichnungen gezeigt ist. Eine Auswärtsbewegung oder Eadialverschiebung der Verriegelungsplatte 32 und des Befestigungsstreifens 40 wi-rd durch die vorgegebene Höhe des in Umfangsrichtung verlaufenden Schlitzes 26 verhindert.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das hier beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern es Dieten sich dem Fachmann noch eine Keine von AbwandLmgsmöglichkeiten und Weiterbildungen, welche von dem der ärfindunA' zugrunde liegenden Gedanken mit umfaJ'3t werden.

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Claims

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1. ) Läuferkonstruktion für ^,

mit mindestens einer Lauferscheibe, die an ihrem Umfang von einer Scheibenseite ausgehende, im wesentlichen axial verlaufende Schaufelbefestigungsnuten aufweist, und mit abnehmbaren Laufschaufeln, die Jeweils einen in die Schaufelbefestigungsnuten einschiebbaren Fuß tragen, dadurch gekennzeichnet, daß ein ülnde des Schaufalfuiies (20) mit Anschlägen (22, 24) versehen ist, welche an der genannten Scheibenseite (16) anliegen, aaß ferner das davon entfernte Schaufelfußende mit einem quer durch diesen lußteil in Umfangsrichtung verla fenden Schlitz (26) versehen ist und zusammen mit dem diesen uchliüz tragenden Bereich über die betreffende Schaufelbeiestigumrsnut (14) hinausragt, daß weiter eine Verriegelongsplatte (32) in den Schlitz eingesetzt ist, welche zu ceiaen oeixen des Schaufelfußes gelegene Halteorgane (34, 36) zur Jbsirrenzunr der Seitwärtsbewegung der Verriegelun^sploxte sri.~t una daß schließlich zur Befestigung der Verrierel^n-?splatte am Schaufelfuß ein ±;efestigungs3±ement (4ü) vorgesehen ist, welches zusammen mit den i-jascnl-i.s'en u:ia .ar verriegelungsplatte die uev/eirlichiceii; aes Jcxiaux iiiuües in der zugehörigen Schauielbefesti:-;un-StiuL ovr9::zu

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2. Lauferkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (22,24) von einem Paar einstückig an den Schaufelfuß angeformter, radial nach einwärts ragender Ansätze gebildet sind, welche an der erstgenannten Scheibenseite (17) anliegen und die Lage jeder Schaufel (12) in axialer Richtung festlegen.

3. Läuferkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteorgane zur Begrenzung der Seitwärtsbewegung der Verriegelungsplatte (32) ein Paar nach auswärts weisender Flansche *(34_f36) enthalten, welche den jeweiligen Schaufelfuß (20) umfassen und an den Seiten (2ö, 30) des Sehaufelfußes imwesentlichen anliegen.

4. Laufarkenstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement (40) von einem BefestigungHBtreifen gebildet ist* welcher sich von der dem genannten Schlitz (26) benachbarten Stirnseite des Sehaufelfußes (20) su der die genannten Anschläge (22,24) aufweisenden Seite des Sehaufelfußes hin erstreckt und über den Schlitz £6)hinweg sowie unter der Verriegelungsplatte (32) hindurch verläuft, so daß die Verriegelungsplatte in ihrer Lage festgehalten und eine Axialbewegung des .Schaufelfußes in der zugehörigen Sehaufel-

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5. Lauxerkoiistrukxion nacn Anspruch 4, aadurca ^kennzeichnet, aaß der Jöeiesxigungsstrelf en an einem üxide eine nach auswärts iiericlitete Zunge (44) una an α em jeweils se^enüberiiehrenden Jnde einen normalerweise axial verlaufenden üereicii aufweist, aer zur isildun·" einer e'oenialls nach auswlrxs weisenden Δαηςβ (4ό) abbie^Dar is ι.

c. LJ.uierkOiistruktioi' nach Änsprucn 4 oder b , aadurcii .«.ekeiinsexciinex, daß Hadial"Dewee;un^en des ßeiesxiiuiigselementes uz?;, hefesxiz-unssstreiien (4^!J) Uiid der yerriesrelunffsplaxte (32) durcii die nöiie des in jitttajii'sricntun/T verlauienaen bcnlitzes (^d) aes bciiauieliui3es (^u) uerrreiizx sind.-

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