DE2516061C2

DE2516061C2 - Turbinenrad

Info

Publication number: DE2516061C2
Application number: DE2516061A
Authority: DE
Inventors: Robert Arthur Schenectady N.Y. Cardin; Kenneth Paul Burnt Hills N.Y. Zeman
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1974-11-27
Filing date: 1975-04-12
Publication date: 1983-07-28
Also published as: NO147427C; FR2292856A1; CA1037870A; GB1499379A; NL7504670A; DE2516061A1; JPS5848729B2; IT1037743B; US3904317A; JPS5162204A; NO147427B; FR2292856B1; NO751348L

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Turbinenrad gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Turbinenrad ist in der US-PS 28 67 408 beschrieben. Dort muß jedoch beim Verriegeln einer Schaufelreihe der letzte Einsatz durch Hämmern vergrößert bzw. ausgedehnt werden, um die in benachbarten Plattformen gebildeten Schlitze zu füllen. Um ferner bei einer derartigen Anordnung eine Schaufel herausnehmen und auswechseln zu können, müßten alle Schaufeln herausgenommen werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Turbinenrad zu schaffen, bei dem eine Schaufelverriegelung ohne seitlichen Zugang zu der Scheibe vorgesehen und eine Herausnahme und Auswechslung einer einzelnen Schaufel ermöglicht ist. " ,

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durcii die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in

den Unteransprüchen gekennzeichnet

Die mit der Erfindung, erzielbaren Vorteile bestehen

is insbesondere darin, daß jede Schaufel einzeln und ohne Beeinträchtigung benachbarter Schaufeln auf einfache Weise und schnell ein- oder ausgebaut werden kann.

Die Erfindung wird nun anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

F i g. 1 ist eine perspektivische Teilansicht und zeigt ein mit Schaufeln versehenes Turbinenrad mit Nuten in der Plattform bzw. der Radscheibe zur Aufnahme eines Verriegelungseinsatzes gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

F i g. 2 ist eine vergrößerte, perspektivische Ansicht von einem Verriegelungseinsatz gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig.3 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht nach einem Schnitt entlang der Linie 3-3 in F i g. 1.

F i g. 4 ist eine ähnliche Ansicht wie F i g. 3 und zeigt den Verriegelungseinsatz gemäß Fig.2 in seiner Stellung, in der die Schaufel in ihren zugehörigen Scheibenschlitz eingesetzt werden kann.

F i g. 5 ist eine vergrößerte Teiiansicht längs der Linie 5-5 in F i g. 3 und zeigt den Verriegelungseinsatz gemäß F i g. 2 in seiner Verriegelungsposition.

F i g. 6 ist eine ähnliche Ansicht wie F i g. 5 längs der Linie 6-6 in F i g. 4 und zeigt den Verriegelungsainsatz gemäß F i g. 2 in seiner nicht verriegelten Position.

F i g. 7 ist eine perspektivische i'eüansicht wie F i g. 1, wobei jedoch die Schaufel aus ihrem Scheibenschlitz herausgezogen ist.

Fig.8 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht nach einem Schnitt entlang der Linie 8-8 in F i g. 4 und zeigt den Verriegelungseinsatz gemäß Fig.2 in seiner unverriegelten Position.

F i g. 9 ist eine Ansicht längs der Linie 9-9 in F i g. 3 und zeigt den Verriegelungseinsatz gemäß Fig.2 in seiner verriegelten Position.

so F i g. 1 zeigt ein mit Schaufel versehenes Turbinenrad 10, das eine drehbare Kreisscheibe 12 aufweist, die auf ihrem Umfang zahlreiche radiale Schaufeln 14 trägt. Die Schaufeln 14 umfassen einen Flügelabschnitt 16, einen Plattformabschnitt 18 und einen Fußabschnitt 20. Die Scheibe 12 ist mit einem Schlitz 22 für jede Schaufel 14 versehen, der sich im allgemeinen axial über die Scheibe 12 an ihrem Umfang erstreckt und in Verbindung mit dem Schaufelfuß 20 so geformt ist, daß der Schaufelfuß axial aufgenommen und die Schaufel 14 in radialer Richtung mit der Scheibe gegen Zentrifugalkräfte verriegelt ist,

Wie in Fig. 1 gezeigt,erstrecken sich die Plattformen 18 über die äußere Umfangsfläche 23 der Scheibe 12, um so eine innere Strömungsmittelbegrenzung für die Flügelabschnitte 16 zu bilden.

Zur axialen Verriegelung des Schaufelfußes 20 in dem Scheibenschlitz 22 sind ein Verriegelungseinsatz 24 und zugehörige Nuten 26 und 28 vorgesehen, die auf

entsprechende Weise in der Plattform und der äußeren Umfangsfläche 23 der Scheibe 12 ausgebildet sind.

In Fig.2 ist der Verriegelungseinsatz 24 mit einem Blockabschnitt 30 und einem Schaftabschnitt 32 gezeigt-Der Blockabschnitt 30 weist eine im allgemeinen rechtwinklige Form auf und hat eine radiale Dicke »t«, eine Weite »w« und eine Länge »I«. Der Schaftabschnitt 32 ist vorzugsweise zylindrisch und geht senkrecht von dem Mittelabschnitt der radial nach außen gerichteten Oberfläche des Blockes 32 aus. Das radial äußere Ende

34 des Schaftes 33 ist mit einem Schraubenziehe?schlitz

35 oder anderen geeigneten Mitteln versehen, um eine Drehung des Einsatzes 24 in seine Verriegelungsposition zu ermöglichen, was im folgenden noch näher beschrieben wird.

Wie in den Fig.3, 4 und 5 gezeigt ist, weist die Plattformnut 26 einen Schlitz 36, der auf der radial inneren Seite der Plattform Ϊ8 aasgebildet ist, und eine Öffnung 38 auf, die mit dem Schlitz 36 in Verbindung steht und radial durch die Plattform 18 hindurchführt. Wie am besten in F i g. 5 gezeigt ist, ist die axiale Weite »W« des Plattforrnschlitzes 36 so bemessen, daß die Weitenausdchnung »w«^"", Blockabschnittes 30 aufgenommen wird, und die radiale Höhe ist so bemeisen, daß die Dickenausdehnung »icedes Blockabschnittes 30 ohne Störung des Scheibenumfangs 23 aufgenommen wird, wobei der Schaftabschnitt 32 durch die Einsatzöffnung 38 hindurchführt, wie es in F i g. 4 gezeigt ist.

Die Scheibennut 28 hat die Form einer Umfangsnut, die eine axiale Länge »L« und eine radiale Höhe »T« besitzt, wie es in Fi g. 3 gezeigt ist, die derart bemessen sind, daß sie auf entsprechende Weise der Längenausdehnung »1« und der Dickenausdehnung «fee des Blockes 30 entsprechen.

Die Umfangsnut 28 ist in axialer Richtung so angeordnet, daß sie, wenn die Schaufel 14 und der Fußabschnitt 20 in den Scheibenschlitz 22 eingesetzt sind, mit der in der Plattform 18 ausgebildeten Nut 26 fluchtet.

Die Verwendung, Arbeitsweise und Funktion des beschriebenen Ausführungsbeispieles der Erfindung ist wie folgt: Dtr Verriegelungseinsatz 24 wird in die Plattformnut 26 eingesetzt, wie es in den F i g. 4 und 6 gezeigt ist, wobei der Blockabschnitt 30 in dem Plattformschlitz 3fi aufgenommen wird und der Schaftabschnitt 32 durch die Plattformöffnung 38 hindurchragt. Die Schaufel 14 wird dann axial in ihren entsprechenden Scheibenschlitz 22 eingesetzt.

Wenn die Schaufel 14 in ihrem Scheibenschlitz 22 angeordnet ist, wie es aus Fig.4 hervorgeht, wird der w Verriegelungseinsalz 24 radial nach innen gestoßen, so daß der Blockabschnitt 3D in die Umfangsnut 28 der Scheibe 12 eingreift. Der Verriegelungseinsatz 24 wird dann unter Verwendung des Schraubenzieherschlitzes 35 von der unverriegelten Position gemäß den F i g. 6 und 8 um 90° in die verriegelte Position gemäß den F i g. 5 und 9 gedreht, wobei die Längenausdehnung »I« des Blockes 30 in axialer Richtung orientiert ist.

Gegenüberliegende Ecken des Blockes 30 sind auf geeignete Weise geformt, wie es bei 40 in den F i g. 2, 6 und 8 gezeigt ist, damit der Verriegelungseinsatz 24 um 90° in einen Eingriff mit der Umfangsnut 28 gedreht oder eingekämmt werden kann.

Da die axiale Länge oder die Ausdehnung »W« des Plattformschlitzes 36 kleiner als die axiale Länge »L« der Umfangsnut 28 ist, ist der Verriegelungseinsatz 24 in radialer Richtung in seiner Verriegelungsposition gemäß den F i g. 3, 5 und 9 durch Anschlag der radial äußeren Fläche des Blockes 30 an der radial inneren Seite der Plattform 18 gehaltert. Gleichzeitig ist eine axiale Bewegung der Schaufel 14 durch Anschlag des Verriegelungseinsatzschaftes 32 an den Wänden der Plattformöffnung 38 und durch Anschlag des Blockabschnitts 30 an der Umfangsnut 28 verhindert.

Wie am besten aus den F i g. 1 und 3 zu ersehen ist, ist der Schaftabschnitt 32 aus aerodynamischen Gründen in vorteilhafter Weise derart bemessen, daß, wenn der Verriegelungseinsatz 24 sich in seiner Verriegelungsposition in der Umfangsnut 28 befindet, das entfernte oder radial äußere Ende 34 im allgemeinen bündig abschließt mit der äußeren Oberfläche der Plattform 18.

Damit während des Betriebes de' Turbomaschine verhindert ist, daß sich der Verriegelungseinsatz 24 von seiner verriegelten Position gemäß den F i g. 5 und 9 in seine unverriegelte Position gemäß den Fig.6 und 8 dreht, kann das radial äußere Ende 34 des Schaftes 32 an der Plattform 18 festgelegt, wie es in F i g. 5 gezeigt ist, oder auf andere Weise gesichert sein. Hierfür können geeignete Schlitze 42 in der Plattform neben der radialen Öffnung 38 vorgesehen sein, um eine derartige Sicherung zu erleichtern. Zur Zeit der Sicherung befindet sich der Schraubenzieherschlitz 35 des Schaftabschnittes 32 in einem rechten Winkel zu den Sicherungsschlitzen 42, um eine sichere Verriegelung der Turbinenschaufel 14 mit der Scheibe 12 zu gewährleisten.

Um eine Schaufel 14 aus der Scheibe 12 herauszunehmen, wird das vorstehend beschriebene Verfahren umgekehrt. Der Verriegelungseinsatz 24 wird in seine unverriegelte Position gemäß F i g. 8 gedreht, radial nach außen geschoben, wobei er sich aus dem Eingriff mit der Umfangsnut 28 löst und in den Plattformschlitz 36 d' τ Nut 26 kommt. Dann wird die Schaufel 14 in axialer Richtung aus dem Eingriff mit dem Schwalbenschwanzschlitz 22 der Scheibe 12 herausgezogen. Alternativ und in Abhängigkeit von der relativen Größe und Festigkeit des Schaftabschnittes 32 unil der Plattform 18 kann der Schaftabschnitt 32 von dem Blockabschnitt 30 abgeschert werden, indem ein scharfer Schlag auf eine axiale Fläche des Fußabschnittes 20 ausgeübt wird.

Somit werden also Mittel zum axialen Verriegeln einer Schaufel 14 an einer Turbinenscheibe 12 geschaffen, die kein Biegen von irgendwelchen Halterungsfjihnen bei der Montage erfordern und gleichzeitig gestatten, daß eine einzelne Schaufel herausgenommen und gegebenenfalls ausgewechselt werden kann, oiine daß die benachbarten Schaufeln gestört oder beeinflußt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

L Turbinenrad mit auf dem Umfang der Nabe angeordneten, im wesentlichen axialen Schlitzen und darin mit ihren Füßen gehaltenen Schaufeln, wobei sich jeweils ein Plattformabschnitt über einen Teil des Umfangs der Scheibe erstreckt, und mit Mitteln zur axialen Halterung des Schaufelfußes in dem Scheibenschlitz mit einem Verriegelungseinsatz (24), der einen Blockabschnitt (30) und einen von dem Mittelabschnitt der radial äußeren Blockoberfläche senkrecht ausgehenden langgestreckten Schaftabschnitt (32) aufweist, wobei die Länge des Blockabschnittes (30) größer als seine Breite ist, ferner mit einer radialen Öffnung (38) durch den Plattformabschnitt (18) hindurch zur Aufnahme des Schaftes (32) mit enger Passung, wenn der Blockabschnitt (30) aufgenommen ist, und zur Bildung eines Zugangs zum radial äußeren Ende (34) des Schaftabschnittes (32), und mit einer im Umfang der Scheibe (12) neben dem axiaJsn Schlitz (22) angeordneten Umfangsnut (28), deren axiale Länge zur Aufnahme der Längsausdehnung des Blockabschnitts (30) mit enger Passung bemessen ist und die derart angeordnet und mit einer radialen Tiefe versehen ist, daß bei einer in den axialen Scheibenschlitz (22) eingesetzten Schaufel (14) der Blockabschnitt (39) mit der Umfangsnut (28) der Scheibe in Eingriff bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Plattformabschnitt (18) an seiner radial inneren Seite mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Nut (36) versehen ist, deren axiale Länge für eine Aufnahme der Breite des Blockabschnitts (3OJ in fes-jr Passung und deren radiale Höhe für eine Aufnahme des Blockabschnitts (30) ohne Störung der Scheibe Ί2) bemessen ist, und daß bei in das Turbinenrad eingesetzter Schaufel (14) der Verriegelungseinsatz (24) radial nach innen und in den Eingriff mit der Umfangsnut (28) der Scheibe stoßbar und dann drehbar ist für eine axiale Verriegelung der Schaufel (14) in dem axialen Scheibenschlitz (22).
2. Turbinenrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das radial äußere Ende (34) des Schaftabschnittes (32) Mittel (35) aufweist zum Drehen des Verriegelungseinsatzes (24) in seine Verriegelungsposition und aus dieser heraus.
3. Turbinenrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftabschnitt (32) zylindrisch ist.
4. Turbinenrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Blockabschnitt (30) im allgemeinen rechtwinklig ist und diametral gegenüberliegende Bogenflächen (40) aufweist für eine Drehung in seine Verricgelungsposition.
5. Turbinenrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftabschnitt (32) mit dem Plattformabschnitt (18) verankert ist, derart, daß eine Drehung des Blockabschnitts (30) aus seiner Verriegelungsposition heraus verhindert ist.