DE2530049C3

DE2530049C3 - Schaufelsicherung

Info

Publication number: DE2530049C3
Application number: DE2530049A
Authority: DE
Inventors: Arthur J. Irwin Miller; William A. Norvelt Straslicka
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 1974-07-05
Filing date: 1975-07-04
Publication date: 1979-10-11
Also published as: FR2277232B1; FR2277232A1; DE2530049B2; ATA510475A; DE2530049A1; NL7507673A; US3930751A; IT1039399B; JPS5327481B2; NL165258B; NL165258C; GB1498441A; CH587411A5; BE831056A; JPS5120106A; AT341835B

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaufelsicherung für jeweils aus einem Schaufelblatt, einer Grundplatte und einem Schaufelfuß bestehenden Laufschaufeln, deren Schaufelfüße in eine an einer Laufradscheibe gebildete Nut seitlich einscheibbar sind und von denen zumindest eine darin durch einen Sperrstift gehalten ist, der in einer zwischen zwei Nuten am Umfang der L.aufradscheibe gebildeten Radialbohrung gleitbar eingesetzt ist und eine an der Unterseite einer Grundplatte anliegende Anlagefläche zur Verhinderung eines radialen Herausgleitens des Sperrstiftes aus der Radialbohrung sowie eine radial nach außen über die Radialbohrung vorstehende, mit der Grundplatte zusammenwirkende Verlängerung zur Verhinderung einer Verschiebung dieser Laufschaufel in Richtung der Schaufeleinschiebbewegung in die Laufradscheibe aufweist

Aus der US-PS 31 99 836 ist eine solche Scha-ifelsicherung bekannt, die dort als Schaufelschloß dient. Bei

ίο diesem Schaufelschloß ist eine parallel zur Schaufelfußnut verlaufende Nut vorgesehen, durch die der zylindrisch ausgebildete Sperrstift nach Einbau der zugehörigen Laufschaufel an seine Einbaustelle gebracht werden kann. An der Einbaustelle ist eine

is Radialbohrung vorgesehen, durch die der zylindrische Sperrstift radial nach außen geschoben werden kann, um somit die Laufschaufel in ihrer axialen Lage zu sichern. Der zylindrische Sperrstift wird in seiner radial äußeren Lage durch einen Querstift gehalten, der ebenfalls in die Längsnut eingeschoben wird. Bei dieser Schaufelsicherung muß also zusätzlich zu der Radiaibohrung eine Längsnut vorgesehen werden, um den Sperrstift in seine Betriebslage bringen zu können. Dies erhöht den fertigungstechnischen Aufwand für die Schaufelsicherung.

In dieser Druckschrift sind ferner einfache Schaufelsicherungen gezeigt, bei denen kurze Querstifte durch quer zu den Schaufelfußnuten verlaufende Quernuten in Umfangsrichtung in ihre Betriebslage eingeschoben werden. Hierbei ii.t zwar der fertigungstechnische Aufwand geringer, da in der Laufradscheibe zur Montage lediglich Quernuten gebildet werden müssen. Da jedoch diese Quernuten beispielsweise nicht durch einfaches Bohren hergestellt werden können, erfordern

*5 auch sie noch einen gewissen Herstellungsaufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaufelsicherung der eingangs angegebenen Gattung so auszubilden, daß der Bearbeitungsaufwand für die Laufradscheibe verringert wird.

♦° Diese Aufgabe ist bei einer Schaufeisicherung mit den eingangs angegebenen Merkmalen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anlagefläche des Sperrstiftes von einer schuiterförmigen Aussparung im Sperrstift gebildet und die Radialbohrung im Bereich der Trennfuge zwischen den Grundplatten zweier benachbarter Laufschaufeln so angeordnet ist, daß die Anlagefläche der Aussparung mit der einen Grundplatte und die Verlängerung des Sperrstiftes mit der anderen Grundplatte der beiden benachbarten Laufschaufeln

so zusammenwirken.

Bei der erfindungsgemäßen Schaufelsicherung müssen in der Luufradscheibe selbst lediglich die Radialbohrungen vorgesehen werden, die sich durch einfaches Bohren herstellen lassen. Darüber hinaus ist die Montage besonders einfach, da die Sperrstifte nur in die radialen Bohrungen eingesteckt zu werden brauchen; dies erlaubt auch ein einfaches Auswechseln der Sperrstifte. Die erfindungsgemäße Schaufelsicherung beeinträchtigt die Dämpfungseigenschaften des Laufra-

f* des nicht und erlaubt ein einfaches Auswuchten des Laufrades.

Dies wird insbesondere dadurch ermöglicht, daß, entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, der Sperrstift eine axiale Gewindebohrung und eine mit dieser verschraubte Einstellschraube aufweist, die zwecks Einstellung der Axiallage des Sperrstiftes in der Radialbohrung auf das untere Ende der Radialbohrung aufset/.bar ist. Hierdurch können die

Sperrstifie in gewünschter Weise vorgespannt werden, was zur Verbesserung der Dämpfungseigenschaften sowie zum Auswuchten des Laufrades ausgenutzt werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise Aufsicht eines Schaufelrades mit einer Schaufelsicherung;

F i g. 2 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie 2-2 der F i g. 1;

Fig.3 eine vergrößerte Ansicht der Schaufelsicherung;

F i g. 4 eine vergrößerte Ansicht eines Schaufelschlosses.

F i g. 2 zeigt ein Schaufelrad 10 mit einer umlaufenden Laufradscheibe 11 und einer Reihe von daran befestigten, radial gerichteten Laufschaufeln 12.

Jedes Schaufelblatt 12 in der Schaufelreihe hat einen im Querschnitt im wesentlichen dreieckigen Schaufelfuß

15 mit mehreren nach außen überstehenden Ansätzen

16 eines Tannenbaumfußes. Die Laufradscheibc 11 ist mit einer Reihe von Axialnuten versehen, in die die Laufschaufeln jeweils gleitend einschiebbar sind.

Die einzelnen Laufschaufeln 12 bestehen aus dem oben erwähnten Schaufelfuß 15, einer in Umfangsrichtung erweiterten Grundplatte 18, die im wesentlichen auf dem Außenumfang der Scheibe aufliegt, und einem radial verlaufenden Schaufelblatt 20. Wie F i g. 1 am deutlichsten zeigt, sind die axial verlaufenden Seitenwände 21,22 jeder Grundplatte derart ausgerichtet, daß sie die Laufradscheibe 11 im wesentlichen parallel zu deren Achse übergreifen. Beim Zusammenbau kommt die eine Seitenwand einer Laufschaufel in der Schaufelreihe neben der Seitenwand einer Laufschaufel in der Schaufelreihe neben der Seitenwand der unmittelbar benachbarten Laufschaufel zu liegen. Die eine Seitenwand 21 jeder Grundplatte bildet eine kontinuierliche, undurchbrochene ebene Radialfläche, während die andere Seitenwand 22 einen mittig angeordneten, kreisförmigen Schlitz 23 enthält.

Im zusammengebauten Zustand liegen die benachbarten Seitenwände 21, 22 von nebeneinanderliegenden Grundplatten 18 über der hochstehenden Scheibennase 27, die sich zwischen den die seitlich einschiebbaren Laufschaufeln aufnehmenden Axialnuten in der Scheibe befindet. In jeder Scheibennase 27 ist eine Radialbohrung 30 gebildet, die derart angeordnet ist, daß sie in Axialrichtung mit dem kreisbogenförmigen Schlitz 23 in der darüberliegenden Grundplatte 18 fluchtet, wenn die Laufschaufeln 12 in der Betriebsstellung aus der Scheibe 1 i angeordnet sind. Die Laufschaufeln 12 werden derart zusammengebaut, daß die durchgehende, ebene Seitenwand 21 der einen Grundplatte 18 der geschlitzten Seitenwand 22 der unmittelbar nachfolgenden Grundplatte zugekehrt ist. Infolgedessen überdeckt die Grundplatte der ersten Laufschaufel zweier benachbarter Laufschaufeln teilweise die Radialbohrung 30 der Scheibennase 27, während der Schlitz 23 in der Grundplatte 18 der zweiten Laufschaufel 12 mit der Radialbohrung 30 derart zusammenwirkt, daß ein durch die Grundplatte 18 in die Scheibennase 27 verlaufender Kanal entsteht.

In jeder Radialbohrung 30 befindet sich ein Sperrstift. Der in F i g. 3 gezeigte Sperrstift 35 ist mit einer schulterförmigen Aussparung 36 versehen, die unter der Unterseite einer benachbarten, mit einer durchgehenden Seitenwand 21 versehenen Grundplatte 18 liegt. Der Sperrstift 35 enthält ferner eine Verlängerung 37, die nach außen über die Radialbohrung 30 vorsteht und in den Schlitz 23 der benachbarten Grundplatte 18 verläuft. Zwischen der Verlängerung 37 und dem Schlitz 23 ist ein Paß-Gleitsitz vorhanden, durch den die Axialbewegung der Laufschaufel in der Laufradscheibe 11 begrenzt wird, um zu verhindern, daß sich die Laufschaufel aus ihrer Betriebslage verschiebt. Die

ίο Axiallänge des Stiftes ist derart bemessen, daß das Ende der Verlängerung 37 im wesentlichen parallel zur Oberseite der Grundplatte 18 liegt

Bei der in F i g. 3 gezeigten Anordnung wird durch die eine zweier benachbarter Grundplatten verhindert daß sich der Sperrstift 35 in Radialrichtung aus der Radialbohrung 30 der Scheibennase 27 herausbewegt, während die Verlängerung 37 des Sperrstiftes 35 nach oben in die andere Grundplatte greift und diese Laufschaufel gegen eine Axialverschiebung im Schaufelrad sichert. Jede Laufschaufel im Sch. iifelkranz haltert somit einen der Sperrstifie 35 in der in die Radialbohrung 30 eingesetzten Lage und wirkt formschlüssig in Paß-Gleitsitz mit der Verlängerung 37 des unmittelbar nachfolgenden Sperrstiftes 35 zusammen.

Wenn datier sämtliche Laufschaufeln in Umfangsrichtung auf der Scheibe 11 angeordnet sind, wird jede Schaufel durch einen der Sperrstifte 35 an der Scheibe

11 gesichert.

Um den Zusammenbau zwischen der £.is erste und der

to als letzte in die Scheibe 11 eingesetzten Laufschaufel, deren Grundplatten 18 im eingebauten Zustand nebeneinander liegen, zu erleichtern ist der in Fig. 4 gezeigte kurze Sperrstift 40 vorgesehen. Der kurze Sperrstift 40 ist ähnlich ausgebildet wie der längere Sperrstift 35, jedoch an seinem unteren Ende so weit gekürzt, daß die Verlängerung des Sperrrtiftes in die Radialbohrung 30 der Scheibennase 27 einfahrbar ist, so daß die Grundplatte darübergeschoben worden kann. Die zurückgezogene Stellung des kurzen Sperrstiftes 40 ist in Fig.4 in gestrichelten Linien gezeigt. Eine den Sperrstift 40 axial durchsetzende Gewindebohrung dient zur Aufnahme einer Einstellschraube 41, deren Länge gleich der oder geringfügig kleiner als die Axiallänge des Sperrstiftes ist.

Der erste Schritt beim Einbau der Laufschauteln an der Laufradscheibe besteht darin, daß «in kurzer Sperrstift 40 einschließlich einer Einstellschraube 41 in eine erste Radialbohrung 30 einer Scheibennase 27 eingesetzt wird, wobei sich der Sperrstift 40 in der zurückgezogenen Lage befindet. Dann wird die erste Laufschaufel des Schaufelkranzes in die Betriebsstellung eingeschoben, wobei die undurchbrochene Seitenwand 21 der Grundplatte 18 über den zurückgezogenen Sperrstift 40 zu liegen kommt. Anschließend wird ein erster längerer Spvrstift 35 in die Radiaibohrung 30 eingeführt, wobei die Verlängerung 37 des Sperrstiftes 35 in den Schütz 23 an der gegenüberliegenden Seitenwand 22 der ersten Grundplatte 18 eingesetzt wird. Dann wirü der Schaufelfuß 15 der in der

bo Schäufelreiiie unmittelbar nachfolgenden Laufschaufel

12 gleitdend in die Laufradscheibe >1 eingesetz*. wobei die Grundplatte 18 dieser zweiten Laufschaufel 12 mit ihrem undurchbrochenen Abschnitt über die Aussparung 36 des ersten längeren Sperrstiftes 3.'5 zu liegen

b5 kommt, wodurch der Sperrstift 35 in seiner Stellung gesichert wird. Diese Arbeitsvorgänge werden wiederholt, bis die letzte Laufschaufel auf der Laufradscheibe montiert ist. Daraufhin wird der kurze Sperrstift 40

durch Drehen der Einstellschraube 41 nach oben geschraubt, bis seine Verlängerung 37 im Schlitz 23 der zuletzt eingebauten Grundplatte 18 liegt, woraufhin der Zusammenbau beendet ist. Nunmehr wird die Einstellschraube 41 im kurzen Sperrstift 40 vorzugsweise angestaucht, um ein Lockern oder Herausfallen unter dem Einfluß von Vibrationen zu verhindern.

In der beschriebenen Anordnung ist jede Laufschaü fei 12 in dem Schaufelkranz an der Laufradscheibe 11 verhältnismäßig lose befestigt, so daß die Schwingungsdämpfungseigenschaften des Systems erhalten bleiben. Die Dämpfungseigenschaften des Systems lassen sich dadurch weiter verbessern, daß jeder Sperrstift mit einer axial durchgehenden Einstellschraube versehen ist, wie dies anhand des kürzeren Sperrstiftes 40 beschrieben wurde. Diese Ausführungsform ist in F i g. 2 gezeigt, wo sowohl der kürzere Sperrstift 40 als auch die längeren Sperrstifte 51 eine Einstellschraube aufweisen, die am Boden der Radialbohrungen 30 der Scheibennasen 27 aufsitzt. In dieser Ausführungsform werden die einzelnen Sperrstifte durch die Einstellschrauben nach oben gehoben, so daß die schulterförmigen Aussparungen 36 der Sperrstifte an die Unterseite der darüberliegenden Schaufelgrundplatten anschlagen. Die von den Sperrstiften auf die Laufschaufel jeweils ausgeübte Belastung läßt sich zwecks Feinabstimmung der Laufschaufeln einstellen, um Resonanzerscheimingen zu vermeiden, wodurch die Dämpfungseigenschaften des Systems weiter verbessert werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Schaufelsicherung für jeweils aus einem Schaufelblatt, einer Grundplatte und einem Schaufelfuß bestehenden Laufschaufeln, deren Schaufelfüße in eine an einer Laufradscheibe gebildete Nut seitlich einschiebbar ind und von denen zumindest eine darin durch einen Sperrstift gehalten ist, der in einer zwischen zwei Nuten am Umfang der Laufradscheibe gebildeten Radialbohrung gleitbar eingesetzt ist und eine an der Unterseite einer Grundplatte anliegende Anlagefläche zur Verhinderung eines radialen Herausgleitens des Sperrstiftes aus der Radialbohrung sowie eine radial nach außen über die Radialbohrung vorstehende, mit der Grundplatte zusammenwirkende Verlängerung zur Verhinderung einer Verschiebung dieser Laufschaufel in Richtung der Schaufeleinscheibbewegung in die Laufradscheibe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche des Sperrstiftes (35; 40; 51) von einer schulterförmigen Aussparung (36) im Sperrstift gebildet und die Radialbohrung (30) im Bereich der Trennfuge zwischen den Grundplatten (18) zweier benachbarter Laufschaufeln so angeordnet ist, daß die Anlagefläche der Aussparung (36) mit der einen Grundplatte (18) und die Verlängerung (37) des Sperrstiftes mit der anderen Grundplatte (18) der beiden benachbarten Laufschaufeln zusammenwirken.

2. Schaufelsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung (37) des Sperrstiftes (35; 40; 51) eir.in bogenförmigen Querschnitt aufweist und engsitzend mit einem entsprechenden Schütz (23) in de- Grundplatte (18) der unmittelbar folgenden Laufschaufel (12) zusammenwirkt.

3. Schaufelsicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrstift (40; 51) eine axiale Gewindebohrung und eine mit dieser verschraubte Einstellschraube (41) aufweist, die zwecks Einstellung der Axiallage des Sperrstiftes (40; 51) in der Radialbohrung (30) auf das untere Ende der Radialbohrung aufsetzbar ist.

4. Schaufelsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der zur Sicherung der letzten Laufschaufeln eines geschlossenen Schaufelringes dienende Sperrstift eine solche Länge besitzt, daß die Verlängerung des Sperrstiftes beim Zusammenbau unter den Außenumfang der Laufra.dscheibe absenkbar ist, um ein seitliches Einschieben der beim Zusammenbau letzten Laufschaufel nicht ;:u behindern, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrstift (40; 51) im eingebauten Zustand sowohl an der ersten wie auch an der letzten Laufschaufel (12) des geschlossenen Schaufelringes anlegt.