DE19757188A1

DE19757188A1 - Einrichtung zur Befestigung der Laufschaufeln einstufiger Axialturbinen

Info

Publication number: DE19757188A1
Application number: DE1997157188
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Diebold; Carmelo Violi
Original assignee: Asea Brown Boveri AG Switzerland; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: ABB Schweiz Holding AG; ABB AB
Priority date: 1997-12-22
Filing date: 1997-12-22
Publication date: 1999-06-24

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Befestigung der Laufschaufeln einstufi ger Axialturbinen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Axialturbinen besitzen zur rotationssicheren Verbindung ihrer Laufschaufeln mit der sie aufnehmenden Rotorscheibe häufig sogenannte Tannenbaumfüße, aber auch Schaufelfüße mit anderweitig ausgebildeten Befestigungswülsten. Die Ro torscheibe weist entsprechend ausgeformte Axialnuten auf. Für die axiale Siche rung der Laufschaufeln existiert eine große Palette unterschiedlichster Siche rungselemente, die jeweils im Bereich der Schaufelfüße angeordnet werden.

Aus der GB 691 380 sind mehrere einstückige Sicherungsbleche bekannt. Sie be stehen aus jeweils einem Mittelteil und zwei Seitenteilen, wobei letztere in Längs richtung ein- oder mehrfach geteilt oder auch ungeteilt ausgebildet sind. Die Län ge des Mittelteils entspricht zumindest der axialen Erstreckung des Schaufelfuß es. Bei der Schaufelmontage werden diese Sicherungsbleche mit ihrem Mittelteil in die Axialnuten der die Laufschaufeln tragenden Rotorscheibe eingelegt. Dazu verbleibt zwischen dem Schaufelfuß und dem Boden der jeweiligen Axialnut ein dünner Radialspalt, dessen Querschnitt vom Sicherungsblech ausgefüllt wird. Nachdem die Laufschaufel mit ihrem Schaufelfuß in die entsprechend ausgebil dete Axialnut eingeschoben wurde, werden die Seitenteile gegen die Stirnflächen des Schaufelfußes umgebogen. Bei Sicherungsblechen mit geteilten Seitenteilen können diese sowohl nach oben als auch nach unten abgewinkelt werden.

Ebenso ist es bekannt, Sicherungsbleche mit einem bereits zuvor um 90° abge winkelten Seitenteil zu verwenden, so daß nach dem Einsetzen der Laufschaufel nur noch das zweite Seitenteil umgebogen werden muß.

Ein solches Sicherungsblech ist im Normalbetrieb der Axialturbine unproblema tisch, weil die auftretenden Zentripedalkräfte von den Axialnuten der Rotorscheibe aufgenommen werden. Beim Anfahren aber auch beim Lastwechsel stützen sich die Schaufelfüße der Leitschaufeln jedoch in axialer Richtung an ihrem jeweiligen Sicherungsblech ab, weshalb diese relativ großen Axialkräften ausgesetzt sind. Dadurch kommt es häufig zum Aufbiegen der gasaustrittseitigen Seitenteile der Sicherungsbleche, weshalb eine dauerhaft sichere Befestigung der Laufschaufeln nicht gewährleistet werden kann.

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung versucht alle diese Nachteile zu vermeiden. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine funktionssichere Vorrichtung zur Befestigung der Laufschaufeln einstufiger Axialturbinen zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß bei einer Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, das gasaustrittseitige Seitenteil gegenüber dem Mittelteil des Sicherungsblechs zumindest um annähernd 90° versetzt ange ordnet ist. Zudem wird das Mittelteil vom gasaustrittseitigen Seitenteil sowohl nach oben als auch nach unten, d. h. in Richtung des Schaufelfußes bzw. in Richtung der Rotorscheibe, überragt.

Bei der Montage der Laufschaufeln liegen die gasaustrittseitigen Seitenteile der Sicherungsbleche wie bei den Lösungen des Standes der Technik an den Stirn flächen der Schaufelfüße an. Zudem kommen die gasaustrittseitigen Seitenteile jedoch auch mit der Rotorscheibe in Kontakt, so daß die axialen Widerstands momente gleichermaßen auf die Schaufelfüße wie auch auf die Rotorscheibe einwirken und sich damit weitgehend aufheben. Die Sicherungsbleche weisen deshalb einen wesentlich größeren Biegewiderstand auf, wodurch das Aufbiegen der gasaustrittseitigen Seitenteile wirksam verhindert und eine dauerhaft sichere Befestigung der Laufschaufeln gewährleistet werden kann.

Es ist besonders zweckmäßig, wenn das Sicherungsblech einstückig ausgebildet und das gasaustrittseitige Seitenteil gegenüber dem Mittelteil abgewinkelt ange ordnet ist. Bei einem solchen Sicherungsblech ist eine einfache und damit kosten günstige Fertigung möglich, welche im wesentlichen lediglich aus einem Stanz- und einem Biegevorgang besteht.

Dazu besteht das gasaustrittseitige Seitenteil vorteilhaft aus einem Basisteil sowie beidseitig einem unmittelbar mit dem Basisteil verbundenen Lappen, wobei das Basisteil das Mittelteil des Sicherungsblechs nach oben und die Lappen das Mit telteil nach unten überragend angeordnet sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer mit der Rotorscheibe einer einstufigen Axialturbine eines Abgasturboladers verbundenen Laufschaufel dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 einen perspektivische Ansicht der mit der Rotorscheibe verbundenen Laufschaufel, mit einem montierten Sicherungsblech;

Fig. 2 eine gegenüber der Fig. 1 vergrößerte, perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Sicherungsblechs, in Zustand nach der Fertigung.

Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Nicht dargestellt sind beispielsweise die weiteren Bauteile der Axialturbine bzw. des Abgasturboladers.

Weg zur Ausführung der Erfindung

Die Fig. 1 zeigt eine Laufschaufel 1 einer mit einer Rotorscheibe 2 verbundenen Schaufelreihe der nicht weiter dargestellten Axialturbine. Jede Laufschaufel 1 be steht aus einem Schaufelfuß 3 einer Plattform 4 und einem Schaufelblatt 5. Die Schaufelfüße 3 sind als sogenannte Tannenbaumfüße ausgebildet und in ent sprechend ausgeformten Axialnuten 6 der Rotorscheibe 2 befestigt. Dabei ist die radiale Länge der Axialnuten 6 größer als die der Schaufelfüße 3, so daß am Boden 7 jeder Axialnut 6 ein Radialspalt 8 frei bleibt. Im Radialspalt 8 ist ein Si cherungsblech 9 angeordnet, welches den Schaufelfuß 3 gegen axiale Verschie bungen absichert.

Das Sicherungsblech 9 ist einstückig ausgebildet und besteht aus einem Mittelteil 10 sowie zwei Seitenteilen 11, 12 (Fig. 2). Das gasaustrittseitige Seitenteil 11 weist ein Basisteil 13 sowie beidseitig einen unmittelbar mit dem Basisteil 13 ver bundenen Lappen 14 auf, wobei das Mittelteil 10 des Sicherungsblechs 9 vom Basisteil 13 nach oben und von den Lappen 14 nach unten überragt wird. Zudem ist das gasaustrittseitige Seitenteil 11 gegenüber dem Mittelteil 10 um 90° abge winkelt ausgebildet. Ein solches Sicherungsblechs 9 läßt sich relativ einfach und damit kostengünstig auch in großen Stückzahlen fertigen, indem die erforderliche Grundform aus einer Blechtafel ausgestanzt und anschließend das gasaustritt seitige Seitenteil 11 abwinkelt wird.

Natürlich kann das gasaustrittseitige Seitenteil 11 auch separat gefertigt und erst anschließend mit dem Mittelteil 10, beispielsweise durch Schweißen, verbunden werden.

Bei der Montage der Laufschaufeln 1 bzw. der Rotorscheibe 2 werden zunächst die Sicherungsbleche 9 mit ihren Mittelteilen 10 in die Axialnuten 6, bzw. in die darin befindliche Radialspalte 8 eingelegt. Danach erfolgt das Einsetzen der Lauf schaufeln 1, indem jeder der Schaufelfüße 3 bis zum Anschlag seiner gasaustritt seitigen Stirnfläche 15 am jeweiligen gasaustrittseitigen Seitenteil 11 in die ent sprechende Axialnut 6 eingeführt wird. Dabei kommen die beiden Lappen 14 in Kontakt zur Rotorscheibe 2, so daß sie dem Aufbiegen des Basisteils 13 im Be trieb einen zusätzlichen Widerstand entgegensetzen. Anschließend wird das gas eintrittseitige Seitenteil 12 jedes Sicherungsblechs 9 so weit umgebogen, bis es an der entsprechenden gaseintrittseitigen Stirnfläche 16 des Schaufelfußes 3 an liegt. Damit ist eine dauerhaft sichere Befestigung der Laufschaufeln 1 realisiert.

Bezugszeichenliste

1

Laufschaufel

2

Rotorscheibe

3

Schaufelfuß

4

Plattform

5

Schaufelblatt

6

Axialnut

7

Boden, von

6

8

Radialspalt

9

Sicherungsblech

10

Mittelteil

11

Seitenteil, gasaustrittseitiges

12

Seitenteil, gaseintrittseitiges

13

Basisteil

14

Lappen

15

Stirnfläche, gasaustrittseitige

16

Stirnfläche, gaseintrittseitige

Claims

1. Einrichtung zur Befestigung der Laufschaufeln einstufiger Axialturbinen in einer Rotorscheibe, wobei jede Laufschaufel (1) einen profilierten Schau felfuß (3), die Rotorscheibe (2) entsprechend ausgebildete Axialnuten (6) zur Aufnahme der Schaufelfüße (3) und jede Axialnut (6) einen diese nach innen abschließenden Boden (7) aufweist, zwischen dem Boden (7) jeder Axialnut (6) und dem jeweiligen Schaufelfuß (3) ein von einem Sicherungs blech (9) ausgefüllter Radialspalt (8) ausgebildet ist, das Sicherungsblech (9) aus einem Mittelteil (10) sowie zwei als Axialsicherung ausgebildeten Seitenteilen (11, 12) besteht und eines der Seitenteile (11, 12) nach der Montage der Laufschaufel (1) gegen eine Stirnfläche (15, 16) des Schaufel fußes (3) umgebogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das gasaustritt seitige Seitenteil (11) gegenüber dem Mittelteil (10) des Sicherungsblechs (9) zumindest um annähernd 90° versetzt angeordnet ist und das Mittelteil (19) sowohl nach oben als auch nach unten überragt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Siche rungsblech (9) einstückig und das gasaustrittseitige Seitenteil (11) gegen über dem Mittelteil (10) abgewinkelt ausgebildet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das gasaustrittseitige Seitenteil (11) aus einem Basisteil (13) sowie beidseitig einem unmittelbar mit dem Basisteil (13) verbundenen Lappen (14) besteht, wobei das Basisteil (13) das Mittelteil (10) des Sicherungsblechs (9) nach oben und die Lappen (14) das Mittelteil (10) nach unten überragend ange ordnet sind.