DE2002469A1 - Schaufelsicherung - Google Patents

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 8417/4

Stuttgart-Untertürkheim 9. Jan. 1970

"Schaufelsicherung"

Die Erfindung betrifft eine Schaufelsicherung für die Schaufeln von Verdichtern und/oder Turbinen, insbesondere für in schwalbenschwanzförmigen Tangentialnuten am Laufscheibenaußendurchmesser gehaltene Schaufeln.

Diese Art der Schaufel-Rotorverbindung läßt eine sehr leichte Bauweise zu; z. B. kann der Rotor in einer sehr einfach auszuführenden geschweißten Konstruktion hergestellt sein und die Laufschaufeln werden im Anschluß an die Montage des Rotors in den Rotor eingesetzt. Diese Nutform ist besonders vorteilhaft für Rotoren aus faserverstärkten ,Kunststoffen, da hierbei der Faserverlauf nicht unterbrochen wird. Es ist bekannt, Laufschaufeln mit hammerkopfartigen Füßen auszubilden und in die Tangentialnut der umlaufenden Scheibe einzuführen. Dazu sind in der Scheibe örtliche Ausnehmungen in Achsrichtung vorgesehen und die Laufschaufeln werden radial in die nach rechts und links sich erweiternden Ausnehmungen der Nut eingeführt und dann in Um fangs richtung verschoben. Zum Abschluß wird ein Sicherungsblech in eine weitere Ausnehmung der Scheibe des Rotors zwischen zwei Laufschaufelfüße geschoben und am Rotor verschraubt. Diese bekannte Ausführung der Laufschaufelsicherung hat aber wesentliche Nachteile. Einmal werden relativ große örtliche Ausnehmungen am Rotor benötigt, damit die Laufschaufeln mit

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ihren hammerkopf artigen Füßen in die Nut eingesetzt und einwandfrei in der Nut verschoben werden können. Diese Ausnehmungen stören den Kraftlinienfluß am äußeren Umfang des Rotors, was insbesondere bei Turbinen mit sehr hohen Drehzahlen und größeren Abmessungen wegen der auftretenden Zentrifugalkräfte zu großen Spannungen im Rotor führt, die nur durch zusätzliche Verstärkungen und höheres Baugewicht aufgefangen werden können. Zum anderen bewirken die Ausnehmungen für das Sicherungsblech eine weitere Unterbrechung des Kraftlinienflusses.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und eine S chaufel si ehe rung zu schaffen, bei der die Schaufeln in einfacher Weise in den Rotor einsetzbar sind und ein Wandern der Schaufeln auf dem Rotor verhindert wird. Auch sollen zum Einbringen der Schaufeln keine quer über die Scheibenbreite verlaufenden Ausnehmungen in der Tangentialnut am Laufscheibenaußendurchmesser vorgesehen sein, die den Kraftfluß unterbrechen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Stege der Tangentialnut die hammerkopfartigen Füße der Schaufeln über den gesamten Laufscheibenumfang überdecken und die mit den hammerkopfartigen Füßen versehenen Schaufeln durch Drehung um ihre Längsachse radial in die mit kleinen Aussparungen versehene Tangentialnut einsetzbar sind und daß für die Fixierung der Schaufeln in einer bestimmten Position zum Laufscheibendurchmesser Füll-, Spann- und Verschlußstücke vorgesehen sind. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die hammerkopfartigen Füße schräg zur Laufs cheibenachse angeordnet sind und durch Drehung so In die Tangentialnut einsetzbar sind, daß sie den Nutquerschnitt fast ganz ausfüllen.

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Nach einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung können die Fußplatten der Schaufeln in Umfangsrichtung eine unterschiedliche Breite aufweisen und die Fußplatten, insbesondere der zuletzt eingesetzten Schaufeln, einseitig oder beidseitig in Bezug auf die Schaufeln gekürzt sein. Durch die Drehung der Schaufeln um etwa 60 - 90 um ihre Längsachse lassen sich die hammerkopf artig ausgebildeten Füße der Schaufeln in die Tangentialnut des Rotors einsetzen und die Schaufeln können nach erfolgter Zurückdrehung in Umfangsrichtung auf dem Rotor verschoben werden. Hierbei wird eine wesentlich kleinere Aussparung am Rotor benötigt, als bei der Schaufelbefestigung nach der bisher bekannt gewordenen Art.

Zwischen den zuletzt eingesetzten Schaufeln verbleibt ein Restspalt, in den eine weitere Schaufel wegen der erforderlichen Drehung nicht eingesetzt werden kann. Da die Schaufeln im montierten Zustand einen konstanten Abstand voneinander haben müssen, dieser aber durch die verkürzten Fußplatten der zuletzt eingesetzten Schaufeln nicht erreicht wird, ist es sehr zweckmäßig, wenn die sich zwischen den verkürzten Fußplatten bildenden Spalte durch Füllstticke ausgefüllt sind. Die Füllstücke können vorteilhaft mittig in radialer Richtung geteilt sein und im zusammengesetzten montierten Zustand die Außenkontur des Schaufelfußes mit Fußplatte aufweisen und unter den Stegen der Nuten gehalten werden. Der sich zwischen den Fußplatten bildende Spalt wird jeweils durch zwei Füllstücke ausgefüllt, die im zusammengeschobenen Zustand die Lücke zwischen den Fußplatten überbrücken.

Um das Wandern der Schaufeln in Umfangsrichtung auf dem Rotor zu verhindern, können in die in den Stegen der Tangentialnut gegenüber-

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liegend vorgesehenen bogenförmigen Aussparungen ein oder mehrere Übertrager eingesetzt sein . Diese können vorteilhaft mit abgerundeten Außenkanten vorgesehen sein, die im wesentlichen der Fußform der Schaufeln angepaßt sind und durch Verklemmen in den Aussparungen gehalten werden. In ihrer radialen Höhe können die Übertrager zweckmäßig unterhalb der Fußplatten der Schaufeln enden und im montierten Zustand von den aneinandergeschobenen Schaufelfußplatten überdeckt sein, so daß sie bei einem fertig montierten Rotor nicht sichtbar sind.

Nachdem die Schaufeln in ihre Position gebracht und die Spalte bis auf einen verbleibenden Restspalt durch die Ftillstücke geschlossen sind, kann in den verbleibenden Restspalt ein Schloß eingesetzt werden, das im montierten Zustand durch Verdrehen quer zu den Fußplattenrändern angeordnet ist und die benachbarten Schaufelfußplatten untergreift. Vorteilhaft ist es, wenn das Schloß aus einem gebogenen Doppelblech gebildet ist und an seinem oberen Rand zwei lappenförmige Zungen aufweist, die im montierten Zustand des Schlosses zwischen die benachbarten Schaufelfußplatten eingebogen sind und den Restepalt in ihrer Breite ausfüllen, indem sie sich der Spaltforro zwischen den beiden Schaufelfußplatten anpassen. Das Schloß kann sich somit nicht zurückdrehen und weiterhin können die beiden benachbarten Schaufeln nicht mehr gegeneinanderrücken. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Länge der plattenförmigen Zungen so gewählt ist, daß sie in ihrer Länge nicht den ganzen Restspalt ausfüllen, so daß sie gegebenenfalls leicht mit einem hakenförmigen Werkzeug bei der Demontage wieder aufgebogen und das Schloß durch Verdrehen wieder herausgenommen werden kann. Das Schloß kann in seiner Ausgangeform aus Blech z. B. vorteilhaft durch Sprühätzen wirt-

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schaftlich hergestellt werden. Nachdem es durch Zusammenbiegen in die für den Einbau nötige Form gebracht ist, können die beiden Flächen mit Ausnahme der Lappen durch ein geeignetes Verfahren zum Aneinanderhaften gebracht werden.

Um evtl. Unwuchten im Betrieb auszuschalten, ist es vorteilhaft, wenn Übertrager, Füllstücke und Schloß mehrmals symmetrisch auf dem Laufscheibenumfang angeordnet sind.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird an einem Ausführungsbeispiel im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Hälfte eines geschweißten Rotors mit in die Laufscheiben eingesetzten Schaufeln im Längsschnitt,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Laufscheibe mit einer eingesetzten Schaufel,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Laufscheibe mit eingesetzten Schaufeln und eingesetztem Übertrager,

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Laufscheibe mit eingesetzter Schaufel und eingesetztem Übertrager,

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Laufscheibe, im oberen Teil mit eingesetzten Füllstücken, im unteren Teil mit noch nicht. zusammengesetzten Fülletücken,

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Fig. 6 einen Querschnitt durch die Laufscheibe mit eingesetzten Füllstücken,

Fig. 7 ein Schloi? im vorgefertigten Zustand,

Fig. 8 eine Draufsicht auf die Lauf scheibe mit eingesetzten Füllstücken und eingesetztem Schloß, und

Fig. 9 einen Querschnitt durch die Laufscheibe mit eingesetztem Schloi? in Pfeilrichtung IX-IX der Fig. 8.

In der Fig. 1 ist schematisch ein geschweißter Verdichterrotor im Längsschnitt dargestellt. Es sind fünf Laufscheiben 2 vorgesehen, die an ihrem Außendurchmesser eine Tangentialnut 3 aufweisen, in welche die Laufschaufeln 4 eingesetzt sind. Die Laufschaufeln 4 besitzen hammerkopf artig ausgebildete Füße 5, die schräge zur Laufscheibenachse angeordnet sind und im montierten Zustand unter die Stege 6 der Tangentialnut 3 greifen und den Nutquerschnitt ausfüllen. An einer Laufschaufel 2 des Rotors 1 soll im folgenden die Erfindung näher erläutert werden.

Die Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Schnitt durch die äußerste rechte Laufscheibe 2 der Fig. 1 mit einer eingesetzten Laufschaufel 4 und deren unter die Stege 6 der Tangentialnut 3 greifenden hammerkopfartigen Fuß Die Fußplatte 7 der Laufschaufel 4 schließt mit dem linken oberen Rand der Laufscheibe 2 ab. Die Fußplatten der übrigen Laufschaufeln in den Laufscheiben 2a, die beidseitig an weitere Laufscheiben angrenzen, schliessen beidseitig mit den Rändern 8 der Laufscheibe ab. Die Laufschaufel 4

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wird um ihre Längsachse ca. 60-90 gedreht und dann mit ihrem Fuß 5 radial in die Tangentialnut 3 der Laufschaufel 2 eingefahren, zurückgedreht und dann in Um fangs richtung verschoben.

Zum Einsetzen der Laufschaufeln 4 ist in den Stegen 6 der Tangentialnut 3 eine Aussparung 9 vorgesehen, die aus der Fig. 3 hervorgeht. Die Fußplatten 7 der Schaufeln 4 sind gegeneinandergeschoben und die hammerkopfartigen Füße 5, die gestrichelt eingezeichnet sind, weisen einen konstanten Abstand zueinander auf. Nachdem die letzten Schaufeln 4 in die Tangentialnut 3 der Laufscheibe 2 eingesetzt und die Fußplatten 7 gegeneinandergeschoben sind, verbleibt ein Restspalt der Länge S. In diesen Restspalt der Länge S läßt sich keine Schaufel mehr durch Drehung einsetzen, da die große Diagonale der Fußplatte eine Verdrehung der Schaufel nicht mehr zulassen würde.

Es ist deshalb erforderlich, daß bei einigen Schaufeln 4, die vorher eingefahren worden sind, die Fußplatten 7 gegenüber den normalen Schaufeln so verkleinert werden, daß die Schaufeln während des Montagevorganges in Um fangs richtung enger zusammenstehen und somit den notwendigen Spalt für die Einführung der letzten Schaufel ergeben, was im einzelnen den Fig. 5 und 8 entnommen werden kann.

In die Aussparung 9 der Lauf scheibe 2 wird erfindungsgemäß nach Einführen der letzten Schaufel ein Übertrager 10 (Fig. 4) ebenfalls durch Verdrehen eingesetzt, der verhindert, daß dieSchaufeln in Umfange richtung wandern. Der Übertrager besitzt im wesentlichen die gleiche Form wie der hammerkopf artig ausgebildete Schaufelfuß und verklemmt sich infolge des Verdrehene zwischen den bogenförmigen Aussparungen 9 in

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den Stegen 6 der Tangentialnut 3 der Laufscheibe 2. Ein selbsttätiges Hückdrehen des ifoertragers 10 ißt nicht möglich, da die Schaufelfüße 5 in zusammengeschobenem Zustand der Schaufeln 4 gegen die Seitenflächen 11 des Übertragers 10 anliegen, falls eine Verschiebung auf dem Umfang der Laufscheibe 2 stattfinden sollte. Im zusammengeschobenen Zustand der Schaufeln 4 überdecken die Fußplatten 7 den Übertrager 10, so daß er im montierten Zustand der Schaufeln nicht sichtbar ist. Dies ist aus der Fig. 4 deutlich zu entnehmen. Die radiale Höhe des Übertragers 10 ist so gewählt, daß der Übertrager 10 mit der Oberkante der Stege 6 der Tangentialnut 3 etwa einen Abschluß bildet und dabei ein Minimum an Gewicht ergibt.

In der Fig. 5 sind in einer Draufsicht auf die Laufscheibe 2 mehrere Schaufeln 4 zu erkennen, deren Fußplatten beidseitig oder einseitig gekürzt sind. Im Gegensatz zu den Fußplatten 7 der in der Fig. 3 dargestellten Laufschaufeln 4, sind z.B. die Fußplatten 12 zweier in Fig. 5 dargestellter Laufschaufeln an beiden Seiten zur Laufschaufel gekürzt und die Fußplatte 13 einer in Fig. 5 dargestellten Laufschaufel einseitig gekürzt.

Nachdem alle Schaufeln in ihre Position gebracht sind, d. h. in eine Position, in welcher sie den gleichen Abstand voneinander besitzen, ergeben sich zwischen den Schaufeln Spalte, die durch Füllstücke 14 (Fig. 6) ausgefüllt werden müssen. Die Füllstücke 14 sind in radialer Richtung mittig geteilt und weisen im zusammengesetzten montierten Zustand die Außenkontur des Schaufelfußes 5 mit Fußplatte 7 auf und werden ebenfalle unter denStegen 6 der Nut 3 gehalten. Die FWletücke 14 werden

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durch gegenseitiges Verschieben und Versperren in der dargestellten Weise geschlossen. Nach dem Einfüllen der Füllstücke werden die beiden Schaufeln 4 mit den beidseitig verkürzten Fußplatten 12 auseinandergeschoben und der sich zwischen ihnen ergebende Restspalt 15 durch ein Schloß 16 ausgefüllt.

Das Schloß 16 ist in seiner Ausgangsform in Fig. 7 dargestellt. Es*kann aus Blech, z.B. durch Sprühätzen wirtschaftlich hergestellt werden. Die Blechplatte 17 kann durch Zusammenbiegen in die für den Einbau nötige Form gebracht werden, so daß das Schloß 16 die in den Fig. 8 und 9 dargestellte Form aufweist. Am oberen Rand befinden sich lappenartige Zungen 18. Das Schloß wird nun in den Restspalt 15 eingesetzt und durch Verdrehen unter den beiden benachbarten Schaufelfußplatten gehalten, sq daß es nicht herausfallen kann. Anschließend werden die zwei lappenartigen Zungen 18 heruntergebogen, die sich dann der Spaltform des Spaltes 15 zwischen den beiden Schaufelfußplatten 12 anpassen. Das Schloß kann sich somit nicht zurückdrehen und weiterhin können.die beiden benachbarten Schaufeln nicht mehr gegeneinanderrücken. Die beiden lappenartigen Zungen sind in ihrer Länge so ausgeführt, daß sie nicht den gesamten Restspalt 15 ausfüllen und jederzeit mit einem hakenförmigen Werkzeug wieder nach oben gebogen werden können und das Schloß bei einer Demontage wieder herausgenommen werden kann. Um evtl. Unwuchten zu vermeiden, können Übertrager 10, Füllstücke 14 und Schloß IG symmetrisch am Umfang mehrmals angebracht sein.

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Claims (11)

1. - 10 - Daim 8417/4

   Ansprüche

   Schaufelsicherung für die Schaufeln von Verdichtern und/oder Turbinen, insbesondere für in schwalbenschwanzförmigen Tangentialnuten am Laufscheibenaußendurchmesser gehaltene Schaufel n, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege der Tangentialnut die hammerkopfartigen Füße der Schaufeln über den gesamten Laufscheibenumfang überdecken und die mit den hammerkopfartigen Füßen versehenen Schaufeln (4) durch Drehung um ihre Längsachse radial in die mit kleinen Aussparungen versehene Tangentialnut (3) einsetzbar sind und daß für die Fixierung der Schaufeln (4) in einer bestimmten Position zum Laufscheibendurchmesser, Füll-, Spann- und Verschlußstücke vorgesehen sind.
2. 2. Schaufelsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hammerkopfartigen Füße (5) schräg zur Lauf Scheibenachse angeordnet sind und durch Drehung so in die Tangentialnut (3) einsetzbar sind, daß sie den Nutquerschnitt fast ganz ausfüllen.
3. 3. Schaufel si ehe rung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fußplatten (7) der Schaufeln (4) in Umfangsrichtung eine unterschiedliche Breite aufweisen und die Fußplatten (7), insbesondere der zuletzt eingesetzten Schaufeln einseitig oder beidseitig in Bezug auf die Schaufeln (4) gekürzt sind.
4. 4. Schaufelsicherung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die in den Stegen (6) der Tangentialnut (3) gegenüberliegend, vorgesehenen bogenförmigen Aussparungen (U) je ein Spannstück eingesetzt ist.

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5. 5. Schaufelsicherung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (4) im montierten Zustand einen konstanten Abstand voneinander haben und die sich zwischen den verkürzten Fußplatten (12,13) bildende Spalte durch die Füllstticke (14) ausgefüllt sind.
6. 6. Schaufelsicherung nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstücke (14) mittig in radialer Richtung geteilt sind und im zusammengesetzten, montierten Zustand die Außenkontur des Schaufelfußes (5) mit Fußplatte (7) aufweisen und unter den Stegen (6) der Nut (3) gehalten sind.
7. 7. Schaufelsicherung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannstücke Übertrager (10) mit abgerundeten Außenkanten vorgesehen sind, die im wesentlichen der Fußform (5) der Schaufeln (4) angepaßt sind und durch Verklemmen in den Aussparungen (9) gehalten werden.
8. 8. Schaufelsicherung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertrager (10) in der radialen Höhe unterhalb der Fußplatten (7) der Schaufeln (4) enden und im montierten Zustand von den aneinandergeschobenen Schaufelfußplatten (7) überdeckt sind.
9. 9. Schaufelsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Verschluß stück für den im montierten Zustand der Schaufeln (4) verbleibenden Restspalt (15) ein Schloß (16) vorgesehen ist, das im montierten Zustand durch Verdrehen quer zu den Fußplattenrändern angeordnet ist und die benachbarten Schaufelfußplatten untergreift.

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10. 10. Schaufelsicherung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

    9, dadurch gekennzeichnet, dai? das Schloß (16) aus einem gebogenen Doppelblech (17) gebildet ist und an seinem oberen Rand
    zwei lappenförmige Zungen (18) aufweist, die im montierten Zustand des Schlosses (16) zwischen die benachbarten Schaufelfußplatten (12) gebogen sind und den Restspalt in ihrer Breite
    ausfüllen.
11. 11. Schaufelsicherung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

    10, dadurch gekennzeichnet, daß Übertrager (10), Füllstücke (14) und Schloß (16) mehrmals symmetrisch auf dem Laufscheibenumfang angeordnet sind.

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