DE2257076B2

DE2257076B2 - Trommelläufer für Axialverdichter

Info

Publication number: DE2257076B2
Application number: DE2257076A
Authority: DE
Inventors: David Roberts Alveston Bristol Mcmurtry (Grossbritannien)
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1971-11-26
Filing date: 1972-11-21
Publication date: 1978-03-02
Also published as: FR2163074A5; DE2257076C3; IT973675B; US3807895A; GB1364120A; DE2257076A1

Description

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Die Erfindung betrifft einen Trommelläufer für Axialverdichter mit achssenkrechten Ringscheiben und diese verbindenden Trommelabschnitten sowie mit Umfangsnuten mit jeweils mindestens einem Füllschlitz.

Eine Trommelläuferkonstruktion dieser Art ist bereits aus der FR-PS 11 92 330 bekannt Bei dem bekannten Trommelläufer sind die Umfangsnuten zur Aufnahme der Laufschaufelfüße jeweils in den Umfang der verdickten und radial außen mit den angrenzenden Trommelabschnitten bündigen Randbereiche der Ringscheiben eingearbeitet Jede Umfangsnut ist mit einem in den Nutflanken gebildeten Füllschlitz versehen, der ein Einführen der Schaufelfüße von außen her ermöglicht

Während der eben erörterte bekannte Trommelläufer aus massiven Ringscheiben und damit einstückig verbundenen, ebenfalls massiven Trommelabschnitten besteht, ist aus der GB-PS 7 28 754 ein zwar in seiner Grundkonstruktion ähnlicher, jedoch in seiner Ausführung völlig andersartiger weiterer Trommelläufer bekannt Dabei handelt es sich um eine Blechkonstruktion, wobei jede Ringscheibe aus einem Paar axial benachbarter, nach außen schwach divergierender Blechscheiben besteht und wobei die Trommelabschnitte durch jeweils benachbarte Blechscheibenpaare an ihrem Umfang miteinander verbindende, als Schrumpfring- oder Schraubenringkonstruktionen ausgeführte Abstandsringe gebildet sind. Die beiden Blechscheiben jedes eine Ringscheibe bildenden Blechscheibenpaares sind nahe ihrer radial äußeren, zueinander hin abgebogenen Ränder ebenfalls durch Schrumpfringoder Schraubringkonstruktionen miteinander verbunden, wobei diese Verbindung zusammen mit den zueinander hin abgebogenen Blechscheibenrändern eine Umfangsnut zur Aufnahme der Laufschaufelfüße <>■> bildet.

Bekanntermaßen muß das den Läufer aufnehmende und die Leitschaufelkränze tragende Verdichtergehäuse, um den Zusammenbau des Verdichters zu ermöglichen, geteilt sein und wird aus mehreren Axialabschnitten zusammengesetzt, die gewöhnlich miteinander verschraubt werden. Die dazu erforderlichen Schraubenkränze besitzen ein beträchtliches Gewicht, sind aufgrund des erforderlichen hochwertigen Materials verhältnismäßig teuer und erfordern beim Zusammenbau einen großen Arbeitsaufwand.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Trommelläufer der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß dieser selbst als einstückige Konstruktion ausgebildete Läufer auch in ein einstückig ausgebildetes Gehäuse eingebaut werden kann, um dadurch die mit der Verwendung von geteilten Gehäusen verbundenen Nachteile wie beispielsweise Schraubenkränze und Flansche zur Verbindung der einzelnen Abschnitte nicht in Kauf nehmen zu müsssen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß jeder Trommelabschnitt zusammen mit den radial über die Trommelabschnitte überstehenden Rändern der jeweils benachbarten Ringscheiben eine Umfangsnut bildet und daß der Füllschlitz als Ausschnitt im jeweiligen Trommelabschnitt ausgebildet ist.

Der wesentliche Lösungsgedanke der Erfindung besteht hierbei darin, daß die Laufschaufelkränze zwischen den einzelnen Ringscheiben angeordnet sind. Dies steht im Gegensatz zu den oben erörterten bekannten Anordnungen, bei welchen die Laufschaufelkränze jeweils am Umfang der Ringscheiben angeordnet sind. Die erfindungsgemäße Konstruktion ermöglicht dadurch das Einsetzen der Laufschaufeln aus dem Inneren der Läufertrommel heraus durch die ausreichend großen Zwischenräume zwischen den benachbarten Ringscheiben und die im jeweiligen Trommelabschnitt, also am Grund jeder Umfangsnut, gebildeten Füllschlitze hindurch, woraus sich der Vorteil ergibt, daß der noch unbeschaufelte Läufer in ein bereits mit allen Leitschaufelkränzen versehenes einstückiges Gehäuse eingesetzt und sodann aus dem Trommelinneren heraus beschaufelt werden kann.

Darüber hinaus bringt die erfindungsgemäße Läuferkonstruktion aber auch noch den erheblichen Vorteil, daß im Gegensatz zu der eingangs erwähnten, aus der FR-PS 11 92 330 bekannten Anordnung keine Schwächung des besonders geanspruchten Ringscheibenumfangs durch eine eingearbeitete Umfangsnut vorhanden ist und daß auch die mit dem Verschließen von Füllschlitzen, die ein Einsetzen der Laufschaufeln von außen her in die Umfangsnuten gestatten, verbundenen Probleme entfallen.

Vorteilhafte Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine mit einem Axialverdichter nach der Erfindung versehene Gasturbine,

Fig.2 einen Halbschnitt durch einen Teil des Verdichters,

Fig.3 neben einer anderen Ausführungsform des Verdichters eine Vorrichtung zum Einsetzen der Laufschaufeln und

F i g. 4 das Verschließen eines Füllschlitzes.

F i g. 1 zeigt eine Gasturbine mit einer Verdichteranordnung 2, einer Brennkammeranordnung 3, einer Turbinenanordnung 4 und einer Strahldüse 5. Das teilweise aufgebrochene Verdichtergehäuse läßt Laufschaufeln 10 und Leitschaufeln 12 erkennen.

F i g. 2 zeigt den fünfstufigen Mitteldruckverdichter der Verdichteranordnung. Seine Laufschaufeln 10 sind auf einem Trommelläufer 14 befestigt, der im wesentlichen aus sechs mit gegenseitigen Axialabständen angeordneten Ringscheiben 18 und diese miteinander verbindenden Trommelabschnitten 1£* zusammengesetzt ist. Konische Endteile 20 (nur eines dargestellt) stellen die Triebverbindung mit einer nicht gezeigten Welle her.

Die Flanken der radial äußeren, radial über die ι ο Trommelabsihnitte 18 überstehenden Ränder der Ringscheiben 16 sind so geformt, daß sie zusammen mit den zwischen den Ringscheiben verlaufenden Trommelabschnitten schwalbenschwanzähnliche Nuten 24 zur Aufnahme der entsprechend geformten LaufschaufelfU-ße 26 bilden.

Wie F i g. 2 deutlich erkennen läßt, sind die Ringscheiben 16 jeweils axial gegen die Laufschaufelkränze versetzt angeordnet und befinden sich jeweils in der Mitte zwischen zwei benachbarten Laufschaufelkränzen.

In den im Betrieb verhältnismäßig gering belasteten Trommelabschnitten 18, die jeweils den Nutgrund der Nuten 24 bilden, sind jeweils ein oder mehrere Ausschnitte 28 als Füllschlitze gebildet, durch welche die 2s Laufschaufeln 10 nacheinander aus dem Trommelinneren heraus eingeführt und dann in der Nut 24 in Umfangsrichtung verschoben werden können.

Das Verdichtergehäuse 30 ist aus einem einzigen Stück geschmiedet Es setzt sich aus miteinander abwechselnden Leitschaufeln tragenden Ringabschnitten 32 und Zwischenringabschnitten 34 zusammen. Die Ringabschnitte 32 weisen jeweils eine Vielzahl von mit gegenseitigen Umfangsabständen angeordneten Axialschlitzen 36 zur Aufnahme der radial äußeren Enden der Leitschaufeln 12 auf. Die Ringabschnitte 32 sind radial außen jeweils von einem weiteren, hart angelöteten Ring 38 umschlossen, die ebenfalls mit Axialschlitzen versehen sind. Die Leitschaufeln sind in die Axialschlitze der Ringabschnitte 32 hart eingelötet, wodurch sie mit dem Gehäuse eine einstückige Anordnung bilden.

Zum Zusammenbau des Verdichters wird der noch unbeschaufelte Läufer in das Gehäuse eingesetzt, wonach die Laufschaufeln 10 aus dem Trommelinneren heraus durch die Füllschlitze in die Nuten 24 eingeführt werden. Nach dem vollständigen Einsetzen der Laufschaufeln werden die Füllschlitze mittels Ve^r - ^hlußstükken verschlossen.

Die Laufschaufeln sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel mit Fußplatten 35 versehen, so daß der so schmälste Teil der Nuten 24 so breit sein muß, daß die Fußplatten noch hindurchgeführt werden können.

Die Leitschaufeln 12 tragen an ihren radial inneren Enden Versteifungsbänder 37 und am Umfang der Ringscheiben 16 sind Dichtrippen 39 gebildet, die zusammen mit den Versteifungsbändern eine Dichtung bilden.

Das Einsetzen der Laufschaufeln durch das Trommelinnere hindurch kann bei ausreichenden Platzverhältnissen vcn Hand erfolgen.

F i g. 3 zeigt einen Teil eines Hochdruckverdichters, in welchem ein manuelles Einsetzen der Laufschaufeln aufgrund der großen radialen Tiefe des Raumes zwischen den Ringscheiben äußerst schwierig wäre und deshalb eine Vorrichtung zweckmäßig ist.

Die Vorrichtung besteht aus einem starren Füllkanal 47, der an einer Grundplatte 48 befestigt ist. Diese Grundplatte 48 weist drei Schenkel mit jeweils einem Ansatz 49 auf, die in der Bohrung einer Ringscheibe verankert sind. Der radial verlaufende Teil des Füllkanals 47 ist aus zwei oder mehr Teilen zusammengesetzt, die miteinander und mit der Grundplatte 48 zunächst beweglich verbunden sind und nach dem Ausfahren in ihre Betriebsstellung verstiftet werden. Zum Einführen der Laufschaufeln 40 durch den Füllkanal 47 und den Füllschlitz 46 hindurch dient ein biegsames, an seinem vorderen Ende mit Spreizbacken 50 zum Ergreifen des Schaufelfußes versehenes Seil. Nach dem Einführen einer Schaufel durch den Füllschlitz 46 hindurch wird die Grundplatte um eine Schaufelteilung gedreht und anschließend die Schaufel losgelassen. Sodann wird die Grundplatte in ihre Ursprungsstellung zurückgedreht und das biegsame Teil zur Aufnahme der nächsten Schaufel zurückgezogen.

Als Alternative zur Ausführungsform nach F i g. 2 sind bei der in Fig.3 gezeigten Ausführungsform die Trommelabschnitte jeweils durch an den Ringscheiben 42 gebildete, stirnseitig miteinander verschweißte oder hartverlötete axiale Ringansätze 44 gebildet.

Das Verschließen eines Füllschlitzes 28 nach dem vollständigen Einsetzen der Schaufeln in eine Nut ist in F i g. 4 beispielsweise dargestellt, wobei die Zeichenebene in der Ebene IV-IV in F i g. 3 liegt.

Ein Verschlußstück in Form einer Federplatte 52 wird in Spreizbacken 54 einer Vorrichtung 56 gehalten, das außerdem mit Armen 58 versehen ist. Die Backen befinden sich am Ende eines biegsamen Seils 59, das zwischen Führungsschienen 60 verschiebbar ist. Beim Hineinziehen der Backen zwischen die Arme 58 wird die Platte 52 durchgebogen, so daß sie in den Füllschlitz 28 eingeführt werden kann. Nach dem Lösen der Backen 54 springt die Platte in ihre normale Form zurück und verschließt den Füllschlitz.

Die Platte 52 ist mit zwei Flächenvorsprüngen 62 versehen, die einen Schaufelfuß umgreifen und dadurch eine Umfangsverschiebung verhindern. Eine Nase 61 zwischen den Flächenvorsprüngen 62 liegt an der Unterseite des Schaufelfußes an und verhindert eine Ptadialverschiebung der Platte, wodurch diese vollständig gesichert ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Trommelläufer für Axialverdichter m:t achssenkrechten Ringscheiben und diese verbindenden Trommelabschnitten sowie mit Umfangsnuten mit jeweils mindestens einem Füllschlitz, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Trommelabschnitt (18; 44) zusammen mit den radial über die Trommelabschnitte überstehenden Rändern der jeweils benachbarten Ringscheiben (16; 42) eine Umfangsnut (24) bildet und daß der Füllschlitz als Ausschnitt (28,46) im jeweiligen Trommelabschnitt ausgebildet ist.

2. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe (16) und die Trommelab- schnitte (18) jeweils stirnseitig miteinander verschweißt sind.

3. Läufer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommelabschnitte jeweils durch an den Ringscheiben (42) gebildete, stirnseitig miteinander verschweißte axiale Ringansätze (44) gebildet sind.

4. Läufer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die radial über die Trommelabschnitte (18; 44) überstehenden Ränder der Ringscheiben (16; 42) radial auswärts konisch verdickt sind.