DE1953711A1

DE1953711A1 - Securing of blades held in profiled axial grooves of a turbine rotor against axial displacement

Info

Publication number: DE1953711A1
Application number: DE19691953711
Authority: DE
Inventors: Hammerschmid Ing Engelbert; Jericha Dr Herbert; Poeltl Ing Hubert
Original assignee: Andritz Hydro GmbH Austria
Current assignee: Andritz Hydro GmbH Austria
Priority date: 1968-10-28
Filing date: 1969-10-24
Publication date: 1970-04-30
Also published as: AT287741B; CH501141A

Description

Sicherung für-in profilierten axialen Nuten eines Turbinenrotors gehaltene Laufschaufeln gegen eine Axialverschiebung. Securing for-in profiled axial grooves of a turbine rotor held blades against axial displacement.

bunt. colorful.

Dc Laufschaufeln von Dampf- oder Gasturbinen werden im Rotor mit Hilfe von profilierten Nuten befestigt, in die die gleichprofilierten Schaufelfüße eingeschoben werden. Die Befestigungsnuten können dabei am im wesentlichen zylindrischen Rotorkörper in Umfangsrichtung oder in axialer Richtung verlaufen. Zwischenstücke, deren Füße in der selben Weise profiliert sind, distanzieren dabei im ersten Falle die Laufschaufeln einer Stufe in Umfangsrichtung und im zweiten Falle die Laufschaufeln benachbarter Stufen in axialer Richtung. Ein besonderes Problem ist es im letzteren Fall, die Schaufeln in axialer Richtung zu sichern, d.h. eine über die Wärmedehnung hinausgehende Verlagerung der Schaufeln in axialer Richtung zu verhindern. Bisher bekanntgewordene Lösungen verwenden Sicherungselemente in Form von Blechstreifen, die im allgemeinen in den Grund der Rotornuten eingelegt und dort fixiert werden und durch Umklammerung oder mit vorspringenden oder abgebogenen Enden die Schaufel in ihrer axialen Lage fixieren. Für die in Rede stehende Sicherung einen neuen Weg aufzuzeigen, ist das Ziel der vorliegenden Erfindung.Dc blades of steam or gas turbines are in the rotor with the help fastened by profiled grooves into which the equally profiled blade roots are inserted will. The fastening grooves can be on the essentially cylindrical rotor body run in the circumferential direction or in the axial direction. Intermediate pieces, their feet are profiled in the same way, in the first case distance the moving blades one step in the circumferential direction and, in the second case, the blades of adjacent ones Steps in the axial direction. A particular problem in the latter case is the To secure the blades in the axial direction, i.e. beyond the thermal expansion To prevent displacement of the blades in the axial direction. So far known Solutions use fuse elements in the form of sheet metal strips, which in general inserted into the base of the rotor slots and fixed there and by clasping or with projecting or bent ends the blade in its axial position fix. To show a new way for the security in question is that Object of the present invention.

Gegenstand der Erfindung ist ein Vorschlag zur Sicherung für in profilierten axialen Nuten eines Turbinenrotors gehaltene Laufschaufeln gegen eine axiale Verschiebung, wonach in erfindungsgeinäßer Weise in Umfangsnuten des Rotorkörpers eingelegte Halbringe eine über die thermische Dehnung hinausgehende axiale Verschiebung der Laufschaufelfüße verhindern und diese Halbringe von in die Rotornuten eingeschobenen Teilen gehalten werden, die mit einer dem Laufschaufeldeckblatt vergleichbaren Deckplatte die Rotorumfangsnuten abdecken.The invention relates to a proposal for securing in profiled blades held in axial grooves of a turbine rotor against axial displacement, after which half rings are inserted in the circumferential grooves of the rotor body in the manner according to the invention one Axial displacement of the blade roots beyond the thermal expansion prevent and these half rings held by parts pushed into the rotor grooves that the rotor circumferential grooves with a cover plate comparable to the rotor blade cover sheet cover.

An Hand der beiliegenden Zeichnungen soll der erfindungsgemäße Vorschlag näher erläutert werden. Fig. 1 zeigt in einem axialen Schnitt die erfindungsgemäße Art der Laufschaufelbefestigung; die Fig. 2,3 und 4 zeigen Schnitte nach den Linien A-A, B-B und C-C der Fig. 1; die Fig. 5 zeigt in perspektivischer Darstellung ein Läuferdetail und Fig. 6 gleichfalls in perspektivischer Darstellung ein später näher geschildertes Befestigungselement.The proposal according to the invention should be based on the accompanying drawings are explained in more detail. Fig. 1 shows the invention in an axial section Type of blade attachment; 2, 3 and 4 show sections along the lines A-A, B-B and C-C of Figure 1; 5 shows a perspective illustration Runner detail and FIG. 6 likewise in a perspective view in greater detail later described fastening element.

In den Figuren ist mit 1 der Rotorkörper positioniert, mit 2 eine Laufschaufel, mit; 3 deren Deckblatt und mit 4 deren Fuß. Die Laufschaufeln sind in bekannter Weise ii rdllierten axialen Nuten (Tannenbaumprofil) des Rotorkörpers befestigt. Mit 8 sind Halbringe postioniert, die in beidseitig der Laufschaufelkränze liegende Umfangsnuten des Rotorkörpers eingelegt sind. Die Umfangsnuten sind etwa-gleich tief wie das Profil zur Laufschaufelbefestigung und die Halbringe erstrecken sich in radialer Richtung gesehen bis etwa zur Hälfte des Laufschaufelfußes. An diese Halbringe 8 schließen sich in axialer Richtung gesehen zu beiden Seiten des Laufschaufelfußea Teile 5 an, die aus einem Befestigungsfuß, der das selbe Profil besitzt wie die Laufschaufelfüße, und einer dem Laufschaufeldeckblatt 3 vergleichbaren Deckplatte 6 bestehen. Der Läuferkörper ist im Bereich der Teile 5 so weit abgedreht, daß das Profil zur Befestigung der Teile 5 etwa nur halb so hoch ist, wie das Profil zur Befestigung der Lsufschaufeln.In the figures, the rotor body is positioned with 1, with 2 a Blade, with; 3 their cover sheet and 4 their foot. The blades are in a known manner rounded axial grooves (fir tree profile) of the rotor body attached. Half rings are positioned with 8, which are in both sides of the rotor blade rings lying circumferential grooves of the rotor body are inserted. The circumferential grooves are roughly the same deep as the blade attachment profile and the half-rings extend seen in the radial direction up to about half of the blade root. To this Half-rings 8 close on both sides of the blade root, seen in the axial direction Parts 5, which consist of a mounting base that has the same profile as the Blade roots, and a cover plate comparable to the blade cover sheet 3 6 exist. The rotor body is turned so far in the area of the parts 5 that the Profile for fastening the parts 5 is about half as high as the profile for Attachment of the blades.

Die Deckplatten 6 stossen in Umfangsrichtung bis auf den erforderlichen Dehnspalt aneinander. In axialer Richtung ragen sie über die Umfangsnuten des Rotors und schließen dadurch die Nuten in radialer Richtung ab. Die in die Rotorumfangenuten eingelegten Halbringe 8 stützen sich nach dem Einbringen der Teile 5 gegen durch Ausfräsen der Teile 5 entstandene Nasen 14 (Fig. 6) und werden dadurch am Herausfallen gehindert bzw. auch gegen die Fliehkraft gehalten. Um eine axiale Verschiebung der Teile 5 zu verhindern, werden die in die Umfangsnut hineinragenden Ecken 7 der Deckplatten 6 durhh Einstemmen verformt. Mit 9 ist der im kalten Zustand auftretende Dehnungsspalt zwischen Laufschaufelfuß 4 und Halbring 8 angedeutet und mit 10 ein axial gerichteter Kühlluftkanal im Bereich der Laufschaufelfüße (im dargestellten Fall durch Vertiefung des Nutprofiles entstanden). Schließlich sind mit 11 Zwischenböden (Leitschaufelringe) bezeichnet, die in einer aus der Anmeldung A ........ (W 1339) näher geschilderten Art ausgebildet sind, d.h. zur Bildung eines für die Rotorkühlung erforderlichen Ringraumes den Rotor an den Durchmessern D2 und D3 über Labyrinthe 12 und 13 abdichten, bzw. am Durchmesser D1 den Strömungskanal gegen den Rotor zu begrenzen.The cover plates 6 butt in the circumferential direction up to the required Expansion gap to each other. In the axial direction they protrude over the circumferential grooves of the rotor and thereby close the grooves in the radial direction. The grooves in the circumferential rotor inserted half rings 8 are supported against after the parts 5 have been introduced by Milling out of the parts 5 resulting noses 14 (Fig. 6) and are thereby falling out prevented or held against centrifugal force. To an axial displacement of the To prevent parts 5, the protruding into the circumferential groove corners 7 of the cover plates 6 deformed by caulking. With 9 is the expansion gap that occurs in the cold state between the blade root 4 and the half-ring 8 indicated and with 10 an axially directed Cooling air duct in the area of the blade roots (in the illustrated case by means of a recess of the groove profile). Finally, with 11 intermediate floors (guide vane rings) referred to in one of the application A ........ (W 1339) described in more detail Art are designed, i.e. to form a required for rotor cooling Seal the rotor at the diameters D2 and D3 via labyrinths 12 and 13, or to limit the flow channel against the rotor at the diameter D1.

Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 1 und läßt also die Tannenbaumprofilierung der Rotornuten bzw. der Laufschaufelfüße 4 erkennen sowie die Laufschaufeldeckblätter 3, die bis auf einen Dehnungsspalt in Umfangsrichtung die Rotoroberfläche bedecken. Fig.Fig. 2 is a section along the line A-A of Fig. 1 and thus leaves recognize the fir tree profile of the rotor grooves or the blade roots 4 as well as the blade cover blades 3, which apart from an expansion gap in the circumferential direction cover the rotor surface. Fig.

3 zeigt einen Schnitt nach der Linie B-B der Fig. 1 und läßt also den die Umfangsnut überdeckenden Teil der Deckplatten 6 und den in die Nut eingelegten Ring 8 erkennen. In dieser Figur ist auch angedeutet, wie die in die Umfangsnut hineinragenden Ecken 7 der Deckplatten 6 verformt werden, um ein axiales Abziehen der Teile 5 hintanzuhalten. Fig. 4 ist ein Schnitt nach der Linie C-C der Fig.1 und zeigt also, daß die Füße der Teile 5 gleiches Prmfil besitzen wie die Laufschaufelfüße und die Deckplatten 6 wie die Laufschaufeldeckblätter die (im dargestellten Fall abgedrehte) Rotoroberfläche in Umfangsrichtung bis auf einen erfioderlichen Dehnungsspalt zwischen den Deckplatten 6 abdecken. Die Fig. 5 zeigt in perspekbivischer Darstellung einen der Rotorzähne, die Umfangsnut für die Halbringe 8 und den abgedrehten Rotorzahn zur Befestigung der Teile 5. Teil 5 selbst ist in Fig. 6 perspektivisch dargestellt.3 shows a section along the line B-B of FIG. 1 and thus leaves the part of the cover plates 6 that covers the circumferential groove and that which is inserted into the groove Recognize ring 8. This figure also indicates how the one in the circumferential groove protruding corners 7 of the cover plates 6 are deformed to allow axial pulling off of parts 5 to hold back. Fig. 4 is a section along the line C-C of Fig. 1 and thus shows that the feet of the parts 5 have the same profile as the rotor blade roots and the cover plates 6 like the rotor blade cover blades (in the illustrated case turned) rotor surface in the circumferential direction except for a necessary expansion gap cover between the cover plates 6. 5 shows in perspective representation one of the rotor teeth, the circumferential groove for the half rings 8 and the rotated rotor tooth for fastening the parts 5. Part 5 itself is shown in perspective in FIG.

Der erfindungsgemäße Vorschlag läßt sich auch dann anwenden, wenn eine längere, durch Zwischenböden nicht unterbrochene Nut mit mehreren Laufschaufeln beschaufelt werden soll, d.h. wenn man auf die in Fig. 1 gezeigte, aus der Art der Rotorkühlung resultierende Ausbildung der Zwischenböden verziichtet. In einem solchen Fall läßt sich daber, von der Endschaufel abgesehen, jeder Laufschaufel nur ein Teil 5 bzw. ein Ring 8 zuordnen und es muß dann der Dehnungsspalt 9 für die thermische Dehnung eines Schaufelfußes und eines Teiles 5 bemessen werden. Beim Beschaufeln werden die Teile 5 immer von einer Richtung über die Halbringe 8 geschoben. Der Rotorkörper ist in einem solchen Fall im Bereich der Teile 5 nicht abgesetzt (abgedreht) und die Teile 5, die dann in bekannter Weise als Distanzstücke zwischen benachbarten Laufschaufelkränzen wirken, reichen mit ihrer Deckplatte 6 bis zum Durchmesser D2. Will man aber, etwa wegen besonders hoher Temperatur der Laufschaufeln auch in dem genannten Fall jedem Laufschaufelkranz zwei Ringe 8 zuordnen, damit die axiale Wärmedehnung des Schaufelfußes nach beiden Richtungen gehen kann, müßte jeder zweite Ring vom Laufschaufelfuß gehalten werden, was natürlich eie besondere Ausbildung desselben erfordert.The proposal according to the invention can also be used if one longer groove with several blades, not interrupted by intermediate floors is to be bladed, i.e. if one is on the one shown in Fig. 1, from the type of The formation of the intermediate floors resulting from rotor cooling is dispensed with. In such a However, apart from the end blade, each rotor blade can only have one case Assign part 5 or a ring 8 and it must then the expansion gap 9 for the thermal Expansion of a blade root and a part 5 are measured. When shoveling the parts 5 are always pushed over the half-rings 8 from one direction. Of the In such a case, the rotor body is not offset (turned off) in the area of parts 5 and the parts 5, which are then in a known manner as spacers between adjacent Blade rings are effective, and their cover plate 6 extends up to diameter D2. But if you want, for example because of the particularly high temperature of the rotor blades in that too mentioned case assign two rings 8 to each rotor blade ring, so that the axial thermal expansion of the blade root can go in both directions, every second ring would have to go from the Blade root are held, which of course a special training of the same requires.

In erfindungsgemäßer Weise läßt sich also mit verhältnismäßig einfachen Mitteln eine axiale Sicherung von Laufschaufeln, deren Füße in axial verlaufenden prmfilierten Rotornuten eingeschoben werden, erreichen und gleichzeitig lassen sich dabei die auf den Radien D2 und D3 der Fig. 1 liegenden Dichtflächen gewinnen, die erforderlich sind, wenn der Rotor in der in der österr. Pat.Anmeldung öA ......... (W 1339)geschilderten Art gekühlt werden soll.In the manner according to the invention, it is possible to use relatively simple Means an axial securing of blades, whose feet in axially extending be inserted, reach and at the same time can be thereby winning the sealing surfaces lying on the radii D2 and D3 of FIG are required if the rotor in the Austrian patent application ÖA ......... (W 1339) described type should be cooled.

Die erfindungsgemäße Lösung ist mit Vorteil auch dann anzuwenden, wenn der Rotor im Bereich der Laufschaufelfüße durch axiale KUhlluftkanäle gekühlt werden soll und diese Kühlkanäle, wie aus den Fig. 2,3 und 4 ersichtlich ist, durch Vertiefung des Nutprofiles gewonnen werden. In einem solchen Fall wäre die eingangs erwähnte Art der axialen Fixierung gar nicht anwendbar.The solution according to the invention can also be used with advantage when the rotor is cooled by axial cooling air ducts in the area of the blade roots is to be and these cooling channels, as can be seen from FIGS. 2, 3 and 4, through Deepening of the groove profile can be obtained. In such a case it would be the beginning mentioned type of axial fixation not applicable at all.

Claims

P a t e n t a n sD r u e c h e

1. Securing device for in profiled axial grooves of a turbine rotor held rotor blades against axial displacement, characterized in that that in the circumferential grooves of the rotor body (1) inserted half rings (8) one over the Prevent axial displacement of the blade roots (4) beyond thermal expansion and these half rings (8) are held by parts (5) pushed into the rotor grooves with a cover plate (6) comparable to the blade cover sheet (3) cover the rotor circumferential grooves.

2. Fuse according to claim 1, characterized in that the into the Corners (7) of the cover plates (6) protruding into the circumferential groove are deformed by caulking are.