DE2557103C2

DE2557103C2 - Laufschaufel-Verriegelungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2557103C2
Application number: DE2557103A
Authority: DE
Inventors: Robert Oscar Cincinnati Ohio Bobinger; James William Tucker
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1975-02-10
Filing date: 1975-12-18
Publication date: 1984-10-11
Also published as: FR2300215B1; FR2300215A1; DE2557103A1; IT1052059B; JPS6010197B2; CA1038299A; US3936234A; BE838222A; JPS5194109A; GB1533564A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Laufschaufel-Vcrriegelungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Pa

tentanspruchs 1.

Eine derartige Laufschaufel-Verriegelungsvorrichtung ist in der DF.-OS 17 51 071 beschrieben.

Bei der Herstellung von beschaufslten Laufradscheiben für Turbomaschinen wurde üblicherweise (siehe vorgenannte DE-OS 17 51 071) die Befestigung der Laufschaufeln auf einem Rotor, beispielsweise dem Rotor einer Turbine oder eines Gebläses, dadurch bewerkstelligt daß in die Scheibennut Metallstreifen eingefügt ίο wurden und anschließend die Enden der Metallstieifen so gcbGgen wurden, daß die Enden die Basis der Laufschaufel und die radial verlaufenden Flächen des Rotors überlappen. Diese Befestigungsteüe haben sich als unerwünscht erwiesen. Ein Beispie! für solche unerwünsch_ten Erscheinungen besieht darin, daß Belastungen, welche die Laufschaufel aus ihrer Nut zu verschieben suchen, von den abgebogenen Enden des Metallstreifens aufgenommen werden. Da die Metalistreifen allgemein so ausgelegt wurden, daß sie sich beim Einbau Wicht umbiegen lassen, neigen si«» dazu, sich infolge von durch die Laufschaufel ausgeübten Kräften in entgegengesetzter Richtung zu verbiegen. Ferner kommt es bei bekannten Laufschaufel-Verriegelungen leicht zu einem losen Spiel zwischen Schaufelfuß. Scheibennut und Verriegelungsvorrichtiing aufgrund der üblichen Toleranzen, die sich nachteilig addieren können.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Verriegelungsvorrichtung für eine Laufschaufel zu schaffen, welche die Laufschaufel gegen geringfügige Bewegungen sichert die auf das Spiel zwischen Laufschaufelfuß, Verriegelungseinrichtung und Scheibennut zurückzuführen sind, und die eine sichere Halterung der Laufschauüel im Laufrad gewährleistet.

Die Aufgabe wird erfindtingsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unleransprüchen gekennzeichnet

Die mit der Erfindung erziclbare" Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die einzelne,. Befesrigungsteile zunächst ir. den zwischen Schaufelfuß und Scheibennut gebildeten Zwischenraum eingesetzt und dann in Umfangsrichlung auseinander bewegt werden können, wodurch an beiden Enden der Befestig'jngsteile angebrachte Ansatzstücke formschlüssig nrn der Laufradscheibe und dem Schaufelfuß in Eingriff kommen, um für eine sichere Halterung der Laufschaufel zu sorgen. Ferner ist der zwischen die Befestigungsleile einsetzbare Abstandshalter ndial nach außen vorgespannt, wo- y durch Fertigungstoleranzen der miteinander in Eingriff stehenden Bauteile ausgeglichen werden, so daß keine Relativbewegungen und dadurch hervorgerufene Belastungen und Geräusche entstehen.

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

F i g. 1 zeigt einen Kadialscnnitt durch eine Laufschaufel und eine Laufradscheibe.

F ι g. 2 ist eine axiale Ansicht entlang der Linie 2-2 in F i g. 1 und zeigt eine Laufschaufel-Vcrriegelungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

F i g. 3 ist eine Ansicht entlang der Linie 3-3 in F i g. und zeigt die Vcrklcidungsstruktur der Laufschaufeln.

F ι g. 4 ist eine auscinandergezogenc perspektivische Ansicht der Befestigungsstifte und des Abstandshalter. F i g. ^r) ist eine perspektivische Ansicht der Befestigungsstifte und des Abstandshalter.

Fig.6 ist eine vergrößerte Ansicht der Verriege-

lurgsvorrichtung, der Scheibennut und des Laufschaufelfußes gemäß der Radialschnittansicht nach Fig. 1.

F i g. 7 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 7-7 in Fig.6 und zeigt die Laufschaufel-Verriegelungsvorrichtung im Zusammenwirken mit dem Laufschaufelfuß und der Scheibennut

F i g. 8 ist eine Schnittansicht und zeigt die Laufschaufel-Befestigungsteile während der Einführung in die Scheibennut

Fig. 9 ist eine Seitenansicht von einem Abstandshalter gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 10 ist eine Schnittansicht der Scheibennut und des Laufschaufelfußes und des Abstandshalters nach Fig. 9.

F i g. 11 ist eine Schnittansicht ent-eng der ^: - ■ ~ 11 -11 in F i g. 10 und zeigt die Laufschaufel-Verriet ^!ungsvorrichtung mit dem abgewandelten Abstandsnaher im Zusammenwirken mit dem Laufschaufel fuß und der Scheibennut.

Fi g. 1 zeigt eine Rotorla-.:schaufel 10 in Verbindung mit einer Laufradscheibc 12,«, bei sich beide Teüe um die Achse A-A drehen. Die Laufschaufel 10 besitzt eine große radiale Ausdehnung und besteht aus einem Tragflügelprofil 14, einer Plattform 16 und einem sLh radial nach innen erstreckenden Schaufelfuß 18, der eine radial nach innen weisende Fläche 7 und vordere und rückwärtige Endflächen 9 und 11 umfaßt. Ein Verkleidungssegment 20 wirkt mit ähnlichen Verkleidungssegmenten benachbarter Laufschaufeln etwa in der Mitte der Spannweite der Laufschaufel 10 zusammen, um der Laufschaufel 10 eine Stabilität zu verleihen, da diese sonst unter Betriebsbedingungen eine beträchtliche Auslenkung zeigen würde infolge ihrer großen radialen Ausdehnung und ihrer relativ geringen Dicke.

Die Laufradscheibe 12 besitzt weiterhin vordere und hintere Seiten 13, 15 und Schwalbenschwanznuten 22 (eine Nut ist ohne Befestigungsteil gezeigt), die jeweils zur Aufnahme und Halterung des Fußes 18 einer Laufschaufel 10 eingerichtet sind. Die Nuten 22 verlaufen über den Rand der Scheibe 12 von der vorderen Seite 13 zur Rückseite 15 und besitzen eine solche Tiefe, daß nach Aufnahme des Fußer 18 einer Laufschaufel 10 ein Zwischenraum 24 mil einer vorbestimmten radialen Höhe 26 gebildet wird. In der Nähe des vorderen und hinteren Endes der Nut 22 sind nach außen weisende Auflageflächen 17 und 19 an den Scheibenseiten 13 bzw. 15 vorgesehen. Der Raum 24 gestatte» es, die einzelnen Laufschaufeln vor ihrem Herausnehmen aus der Nut 22 radial nach innen zu bewegen, um die Verkleidungssegmente 20 aus ihrem Eingriff zu lösen. F i g. 3 zeigi eine Draufsicht von benachbarten Laufschaufeln, und das Zusammenwirken von zueinander passenden Segmenten der Verkleidungssegmente 20. Um eine Laufschaufel axial herauszuziehen, ist es zuerst notwendig, das zugehörige Segment 20 aus seinem Eingriff mit ähnlichen Segmenten zu lösen. Die Nut 22 besitzt einen allgemein Ü-förmigen Querschnitt, wobei die Wände 23 die Schenkel des U bilden und die untere Wand 25 der Nut die Basis des U bildet.

Laufradscheiben der oben beschriebenen Art drehen sich im allgemeinen mit äußerst hohen Geschwindigkeiten. Die Reaktion der Profilteile auf das Aufprallen von Fremdkörpern, das Reiben der Laufschaufelspitze, Vibrieren der Laufschaufel oder ihre Reaktion auf die durch sie beschleunigte Luft würde daher bei Fehlen einer wirksamen Ginrichtung zur Aufrechterhaltung der axialen Lage der Laufschaufel dazu neigen, die Laufschaufeln 10 aus den Nuten 22 herauszutreiben. Wenn dies geschehen würde, könnte eine starke Beschädigung an dem zugehörigen Triebwerk und seinem Umgebungsbereich eintreten. Daher ist es notwendig, wirksame und zuverlässige Einrichtungen zu entwickeln, um die Laufschaufeln 10 in einer festen Verbindung mit der Scheibe 12 zu halten. Dies wird erreicht durch den Raum 24, in den eine Verriegelungsvorrichtung 27 eingesetzt wird, welche den Laufschaufelschaft 18 in der N ut 22 lösbar festlegt

ίο Wie in den F i g. 4 und 5 gezeigt ist, weist die Verriegelungsvorrichtung 27 axial verlaufende Befestigungsteile 28 und 30. ein axial verlaufendes Abstandsteil 32, einen Bolzen 34 und eine Mutter 36 auf. Die Befestigungsteile 28 und 30 sind spiegelbildlich zueinander und besitzen mittlere verlängerte Stegabschnitte 37 mit verringertem Querschnitt zwischen verbreiterten rückwärtigen Endteilen oder Ansätzen 42 und vorderen Endteilen oder Ansätzen 43 an beiden Enden. Die vorderen Endansätze erstrecken sich im wesentlichen radial nach außen und radial nach innen. Die axiale Länge der Stegsegmente 37 ist praktisch gleich drr axialen Länge der Nut 22. jedes Stegsegrr.ent 37 besitz» -^ine radial nach außen weisende Auflagefläche 38, eine am Umkreis nach innen weisende Seite 39. eine radial nach innen weisende Auflagefläche 40 (Fig.7) und eine am Umkreis nach außen weisende Seite 41. Jeder rückwärtige Endansa»^ 42 ist so aufgebaut, daß er durch den Raum 24 hindurchgeht, während jeder vordere Endansatz 43 eine radiale Länge besitzt, die größer ist als die Höhe 26.

Daher wird ein falscher Einbau der Verriegelungsvorrichtung 27 in der Nut 22 vermieden. Die Endansätze 42 und 43 bilden zusammen mit dem Stegabschnitt 37 nach innen weisende Auflageflächen 44 bzw. 45, die radial und in Umkreisriehtung verlaufen. Der axiale Abstand zwischen den Auflageflächen 44 und 45 ist praktisch gleich der axialen Länge der Nut 22. Ansätze 46 mit durchgehenden öffnungen 48 sind axial herausragend an den verbreiterten vorderen Endansätzen 43 der Befesiigungsteilc 28 und 30 vorgesehen.

Das Abstandsteil 32 paßt zwischen die Befestifingsteile 28 unc" 30 und besitzt einen axial verlaufenden länglichen Mittelteil 50 mit einem integral am vorderen Ende gebildeten Ansatz 52. Am Ansatz 52 ist ein axialer Ansatzteil 54 mit einer durchgehenden öffnung 56 vorgesehen. Wie in F i g. 5 gezeigt ist. sind die Btfestigungsteile 28 und 30 voneinander beabstandet durch das Abstandsteil 32, das an einer relativen axialen Bewegung durch den Bolzen 34 gehindert wird, der durch die Öffnungen 48 und 56 eingeführt ist.

so In F i g. 6 and 7 ist die Verriegelungsvorrichtung 27 in ihrer Einbaulage und im Zusammenwirken mit der Laufradnut 22 und dem Laufschaufelschaft 18 gezeigt. Wie am besten aus F i g. 7 ersichtlich, besitzt der mittlere ""eil 50 des Abstandsteüs 32 einen Querschnitt gemäß einem umgekehrten T, wobei ein Schenkel 58 einstückig mit einr Basis 6ö gebildet ist und sich von dieser aus in radialer Richtung erstreckt. Der Schenkel i8 ist zwischen und in eingriff mit der Seite 39 jedes Befestigungiicils 28 und 30 angeordnet und dient dadurch dazu. die Befestigungsteile 28 und 30 in Umfangsrichtung im Absland zu haften und deren Seiten 41 mit den Wänden 23 der Nut 22 in Eingriff zu bringen. Die Basis 60 ist radial innen von den Stegteilen 37 angeordnet und ist in Eingriff mit der Auflagefläche 40 von beben Stegteilen

b^r> 37 und mit der unteren Wand 25 der Nut 22 und hält dadurch die Befcstigungsteile 28 und 30 und den Laufschaufelfuß IS in einer im wesentlichen festen radialen Lage bezüglich der Laufradscheibe IZ

Wenn die Verriegelungsvorrichtung 27 eingebaut ist, dann liegen die Auflageflächen der rückwärtigen Ansätze 42 an den nach außen weisenden Auilagcflächcn 19 der rückwärtigen Seite 15 der Scheibe 12 und der rückwärtigen Stirnfläche 11 des Latifschaufelfußcs 18 an. In ähnlicher Weise liegen am anderen Ende der Nut 22 die Aufiageflächen 45 der vorderen Ansatzteile 43 an der nach außen weisenden Auflagefläche 17 auf der Vorderflache 13 der Scheibe 12 und an der Vorderflächc 9 des Laufschaufelfußes 18 an, Wenn irgendwelche Kräfte auf die Laufschaufel 10 ausgeübt werden, die dazu neigen, diese axial nach vorne aus der Nut 22 /u verschieben, dann wird die Abstützung der Auflagefläche 45 auf dem vorderen Ansatzteil 43 und der vorderen Stirnfläche 9 des Laufschaufelfußes 18 eine derartige Bewegung der Laufschaufel 10 verhindern. Die Vorwärtsbewegung der Befestigungsteile 28 und 30 verhindert den i.ingriff der Auflageflächen 44 der rückwärtigen Ansat/teilc 42 und der Auflagefläche 19 auf der rückwärtigen Seite 15 der Scheibe 12. Wenn andererseits irgendwelche Kräfte auf die Laufschaufel 10 ausgeübt werden, die darauf gerichtet sind, diese axial nach hinten aus der Nut 22 zu verschieben, dann wird die Abstützung der Auflagefläche 44 der rückwärtigen Ansa:zieilc 42 und der rückwärtigen Stirnfläche 11 des Laufschaufeliußes 18 diese Bewegung der Laufschaufel 10 verhindern. Eine Rückwärtsbewegung der Befestigungsteile 28 und 30 wird verhindert durch den Eingriff der Aufiageflächen 45 der vorderen Ansatzteile 43 und der Auflagefläche 17 auf der Vorderseite 13 der Scheibe 12. In dieser Weise wird bei eingesetztem Abstandsteil 32 die Laufschaufel 10 sicher in der Nut 22 der Scheibe 12 verriegelt und festgehalten und an einer relativen axialen Bewegung bezüglich der Scheibe 12 gehindert

F ι g. 8 zeigt die Befesiigungsteile 28 und 30 in ihrer Lage, wenn beide Befestigungsteile 28,30 gleichzeitig in die Nut 22 eingelegt werden. Die rückwärtigen Ansät/c 42 sind allgemein so gestaltet, daß sie frei durch den Raum 24 hindurchgehen, wenn die Befestigungsteile 28 und 30 so angeordnet werden, daß die Seile 39 des Befestigungsteils 28 in Eingriff mit der Seite 39 des Befestigungsteils 30 ist Insbesondere ist die Umfangsbreite 68 fur beide rückwärtige Ansat/ieile 43 zusammengenommen kleiner als die Breite der Nut 22 im entsprechenden radialen Abstand von der Drehachse der Rotorscheibe 12. Weiterhin ist die zusammengefaßte Umfangsbreite W von beiden rückwärtigen Ansatzteilen 42 in jeder radialen Entfernung von der Drehachse der Rotorscheibe 12 kleiner als die Breite der Nut 22 in der gleichen radialen Entfernung.

Die Befestigungjteile 28, 30 können auch anders in die Nut 22 eingesetzt werden, wenn eine größere iragende Fläche der Aufiageflächen 44 erzielt werden solL Hierbei kann die gemeinsame Umfangsbreite W von beiden rückwärtigen Ansatzteilen 42 so vergrößert werden, daß die Breite Wgrößer ist als die Breite der Nut 22 in dem gleichen radialen Abstand Wenn die Befestigungsteile 28 und 30 so aufgebaut sind, müssen sie nacheinander in die Nut 22 eingesetzt werden. Dann wird das Befestigungsteil 28 in die Nut 22 so weit eingeführt, bis der rückwärtige Ansatzieii 42 aus dem rückwärtigen Ende derselben herausragt und das Befestigungsteil 28 wird am Umfang und radial nach außen so bewegt, daß die nach außen weisende Sehe 4i des Stegs 37 in Eingriff mit der Wand 23 der Nut 22 kommt Als nächstes wird das Befestigungsteil 30 so lange in die Nut 22 eingeführt bis der rückwärtige Ansalzicil 42 aus dem rückwärtigen Ende derselben hcrausragi. und dann wird das Befcstigungstcil 30 am Umfang und radial nach außen so lange bewegt, bis seine nach außen weisende Seite 41 in Eingriff mit der Wand 23 der Nut 22 ist Daher können die in der beschriebenen Weise angeordneten rückwär-(igen Ansalztcilc 42 in und durch die Nut 22 nach einem der beiden beschriebenen alternativen Verfahren einge* führt v/erden.

Wenn die Befesiigungsteile 28 und 30 gleichzeitig in die Nut 22 eingeführt werden, dann ist selbstverständ-

to lieh die gesamte Umfangsbreite W der beiden rückwärtigen Ansattrtctlc 42 in jedem gegebenen radialen Abstand von der Drehachse durch die Breite der Nut in dem gleichen radialen Abstand begrenzt. Die gesamte Umfangsbreiic W' der beiden Stegteile 37 ist so ausgelegt, daß sie praktisch die Breite der Nut 22 ausfüllt mit Ausnahme eines geringen Spielraums zwischen den nach außen weisenden Seilen 41 und den Wänden 23 der Nut 22. Dieser Spielraum kann in radialer Richtung veränderlich sein und ist no' -endig, da die Stegteile 37 in Umfangsrichtung auseinander und in Eingriff mit den Wänden 23 bewegt werden müssen, damit die Auflageflächen 1 τ den Aufiageflächen 19 auf der Rückseite 15 der Scheibe 12 anliegen. Da diese Auflagefläche minimal im Vergleich zur Gesamtbreite der Nut 22 ist füllen die Stegieilc 37 praktisch die Breite der Nut 22 aus und daher wird ein optimales Lastaufnahmevermögen der Befestigungsteilc 28 und 30 erreicht Nachdem die Stegteile 37 in' Imfangsrichtung nach außen bewegt sind für einen Eingriff der Flächen 41 mit den Wänden 23. wird ein Zwischenraum erzeugt zwischen den nach innen weisenden Flächen 39 der Slegtule 37. Die Umfangsbreite dieses Zwischenraums ist gleich der Summe der Strecken, über die jedes Stegteil in Umfangsrichtung nach außen bewegt wird. Der Abstandshalter 32 wird in den Zwischenraum eingefügt und besitzt eine Umfangsbreite gleich der Breite des Zwischenraums und daher gleich der Summe der Strecken, über welche die Stegteile 37 in Umfangsrichtung bewegt wu-den. Daher ist die Breite des Abstandshaltens 32 ebenfalls minimal im Vergleich /ur Gesamtbrcile der Nut 22.

Wenn die Bcfesttgungstcile 28 und 30 nacheinander in die Nut 22 eingesetzt werden, wie es vorstehend beschrieben wurde, dann befindet sich ein Stegteil 27 eines der Befestigungsteile 28,30 in der Nut 22. während das Ansat/ted 42 des anderen Befestigungsteils 28,30 durch die Nut 22 eingeführt wird. Um das Ansatzteil 42 eines Befestigungsteils durch die Nut 22 hindurchzuführen, während sich der Stegteil 37 des anderen Befestigungsteils darin befindet sind die Befestigungsteile 28 und 30

so so aufgebaut daß die gemeinsame Umfangsbreite eines Stegteils 37 und eines Ansatzteils 42 nicht größer is* als die Breite der Nut 22 in dem gleichen radialen Abstand von der Drehachse der Scheibe 12. Wie beim gleichzeitigen Einsetzen entsteht ein Zwischenraum zwischen den Befestigungsteilen 28 und 30, nachdem sie in die Nut 22 eingeführt und in Umfangsrichtung auseinander bewegt wurden. Der Abstandshalter 32 wird in den Zwischenraum eingefügt Das Verfahren, bei dem die Befestigungsteile nacheinander eingeführt werden, wird allgemein gegenüber dem gleichzeitigen Einführen in den Fällen bevorzugt, wo eine vergrößerte tragende Fläche auf den Auflageflächen 44 erwünscht ist; dies kann erreicht werden ohne Verringerung der Umfangsbreite der Stegteile 37. Es ist leicht ersichtlich, daß die Verriegelungsvorrichtung 27 gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel so aufgebaut ist daß die verfügbare Breite der Nut ausgenutzt wird, um ein optimales l-astaufnahmcvcnnögcn zu erreichen.

Es wird nunmehr der Zusammenbau der Laufschaufel
10, der Laufradscheibe 12 und der Verriegelungsvorrichtung 27 beschrieben. Allgemein wird der Zusammenbau dadurch vorgenommen, daß der Fuß 18 der
Laufschaufel 10 in die Nut 22 eingeschoben und danach
die Verriegelungsvorrichtung eingefügt wird. Dann
wird der Fuß 18 nach dem Einführen in die Nut 22 radial
nach auß»n angehoben, bis der Fuß 18 in Eingriff mit
den zusammenpassenden Teilen der Nut22 ist, wodurch
die Verkleidürigssegmente 20 mit den Verkleidungssegmenten benachbarter Laufschaufeln verbunden werden.
Um die Laufschaufel 10 ir. dieser Lage zu halten, wird
die Verriegelungsvorrichtung 27 eingeführt.

Zuerst werden die Befestigungsteile 28 und 30 so in
die Nut 22 eingeführt, daß die rückwärtigen Endansätze
42 aus dem rückwärtigen Ende der Nut 22 herausragen
und die vorderen Ansatzteile 43 unmittelbar benachbart
zum vorderen Ende der Nut 22 sind. Wie zuvor beschrieben, kann das Einführen gleichzeitig oder nacheinander ausgeführt werden. In jedem Falle werden die
Befestigungsteile 28 und 30 zuletzt radial und in Umfangsrichtung nach außen bewegt, so daß ihre oberen
Oberflächen 38 in Eingriff mit der radial nach innen
weisenden Fläche 7 auf dem Laufschaufelfuß 18 kommen und ihre am Umfang nach außen weisenden Flächen 41 in Eingriff mit den Seitenwänden 23 der Nut 22
kommen. Bei einer solchen Bewegung verbleibt ein
Zwischenraum zwischen den nach innen weisenden Flächen 39 der Stegteile 37. Durch eine solche umfangsmä

ausgeübten Kräfte erzeugen nicht nur eine Spannungsbelastung durch die axiale Kraftkomponente, sondern auch ein Biegemoment infolge der Tatsache, daß diese Kräfte oberhalb der axialen Mittellinie Y-Y(Fi g. 6) und 5 damit unter einem Hebelarm bezüglich der Befestigungsteile 28 und 30 ausgeübt werden. Die Spannungsbelastungen infolge der axialen Kraftkomponente wurden berücksichtigt durch Ausnutzung einer optimalen Querüchnittsfläche der die Last aufnehmenden Teile lo (der Befestigungsteile 28 und 30) innerhalb der geommetrischen Grenzen der Nut 22. wie es vorstehend beschrieben wurde. Die durch das Biegemoment eingeführten Belastungen wurden dadurch berücksichtigt, daß die Ansatzteile 43 mit Einrichtungen ausgestattet 15 wurden, welche auf das Biegemoment reagieren können. Insbesondere ist aus F i g 6 ersichtlich, daß einem Biegemomeni M im Gegenuhr/eigersinn. das dadurch erzeugt wird, daß der Schaft 18 eine Kraft auf das Ansatzteil 43 an einem Punkt oder an Punkten oberhalb 20 der axialen Mittellinie Y- Y der Befestigungsteile 28 und 30 ausübt, ein Reaktionsmoment M' entgegenwirkt im Uhrzeigersinn, das dadurch erzeugt wird, daß die Auflageflächen 45. die eine beträchtliche Ausdehnung in der Richtung radial nach innen besitzen, in Eingriff sind mit 25 der Auflagefläche 17 auf der vorderen Fläche 13 der Scheibe 12 an einem Punkt oder Punkten umerhalb der axialen Mittclline Y-Yder Befestigungsteile 28 und 30. Daher besteht nur eine sehr geringe oder keine Verformung der Befestigungsteile 28 und 30 infolge einer Bießige und radiale Bewegung werden auch die rückwärti- so gebelastung. gen Auflageflächen 44 der Ansatzteile mit der nach au- Bei der Fertigung von Turbomaschinen ist es normaßen weisenden Auflagefläche 19 auf der Rückseite 15 lerweise üblich, die zugeordneten Teile auf allgemein der Scheibe 12 und mit der rückwärtigen Endfläche 11 zulässige Toleranzen zu bearbeiten. Im vorliegenden des Laufschaufelfußes 18 in Eingriff gebracht. Wenn Fall kann die Bearbeitung des Schaufelfußes 18. der sich die Befestigungsteile 28 und 30 in dieser Stellung J5 Scheibennut 22 und der Verriegelungsvorrichtung 27 befinden, wird als nächstes der Abstandshalter 32 so in aui allgemein zulässige Toleranzen zu einer lockeren die Nut 22 eingesetzt, daß sich sein Schenkel 58 in dem Passung zwischen diesen zugeordneten Teilen führen Zwischenraum 24 befindet und mit den nach innen wei- mit dem Ergebnis, daß die Laufschaufel 10 eine geringe senden Flächen 39 der Stegteile 37 der Befestigungsteile radiale und Winkelbewegung besitzen kann. Obwohl 28 und 30 in Eingriff ist. Die Basis 60 befindet sich zwi- w eine solche Bewegung normalerweise minimal ist, kann sehen und im Eingriff mit den unteren, radial nach innen durch sie ein merkliches hörbares Geräusch entstehen, weisenden Flächen 40 der Befestigungsteile 28 und 30 wenn die Laufschaufel gegen andere Komponenten in und der unteren Wand 25 der Nut 22. Wenn sich der ihrer Nut und an der Verbindungsstelle der Verklei-Abstandshalter 32 in dieser Lage befindet, werden die dungssegmente 20 anschlägt- Dieser unerwünschte Zu-Befestigungsteile 28 und 30 an einer radialen, umfangs- 45 stand wird durch einen Aufbau des Abstandshalters mäßigen und axialen Bewegung relativ zum Laufschau- vermieden, der jetzt in Verbindung mit den Fi g. 9. feifuß 18 und zur Scheibennut 22 gehindert. Um den und 11 beschrieben wird.

Abstandshalter 32 am Austreten aus der Nut 22 zu hin- Wie am besten aus Fig.9 hervorgeht, enthält der

dem, wird er an den Befestigungsteilen 28 und 30 da- mittlere Teil 50 des Abstandshalters 32 eine längliche durch befestigt, daß durch die Öffnungen 48 und 56 der so Vertiefung 70, die in der Basis 60 des Abstandsteils Bolzen 34 eingefügt wird. Der Bolzen 34 wird dadurch in gebildet ist. Die Vertiefung 70 weist eine axial verlaufenseiner Lage gehalten, daß an seinem Ende die Mutter 36 de obere Wand 72 auf. weiche an dem vorderen und aufgeschraubt wird. rückwärtigen Ende in axial nach innen ragenden Haite-

Wenn die Verriegelungsvorrichtung 27 in dieser Wei- stücken 74 endet Diese besitzen nach innen geneigte se zusammengebaut ist, werden die Befesligungsteile 28 55 Flächen 76, die so ausgelegt sind, daß die axiale Länge und 30 die Kräfte aufnehmen, die auf die Laufschaufel der Vertiefung 70 an der Verbindungsstelle der Wand 10 ausgeübt werden und darauf gerichtet sind, die Laufschaufel 10 2US der Nut 22 herauszuschieben. Insbesondere wird die Laufschaufel i0 an einer axialen Vorwärts- und Rückwärtsbewegung gehindert durch die so
vorderen Ansatzteile 43 und die rückwärtigen Ansalzteile 42 der Befestigungsteile 28 und 30. Da die laufschaufel 10 normalerweise eine Tendenz zur Bewegung
in Vorwärtsrichtung besitzt, sind die vorderen Ansatz-

teüe 43 so aufgebaut, daß die Auflageflächen 45 einen 65 freien Lage (& h. in einer Lage, in der er sich nicht in der weiteren Schutz gegen einen Ausfall des Befestigungs- Vertiefung 70 befindet) besitzt es eine axiale Gesamtteils und ein Austreten der Laufschaufel bieten. Die von länge, die geringfügig größer ist als die axiale Länge der der Laufschaufel 10 auf die Befestigungsteile 28 und 30 Vertiefung 70. Das mittlere Segment 82 und das Endseg-

und der geneigten Flächen 76 größer ist als an der Verbindungsstelle der geneigten Fläche 76 und des Bodens 78 der Basis 60.

Ein Vorspannieil 80 aus einem federnden, elastisch deformierbaren Material wird in die Vertiefung 70 in der nachstehend beschriebenen Weise eingesetzt. Das Vorspannteil 80 besitzt ein mittleres Segment 82, das sich zwischen zwei Endsegmenten befindet In seiner

ίο

ment 84 sind so geformt, daß das Vorspannteil 80 eine allgemein bogenförmige Gestalt besitzt mit einer konkaven Seite 86, die zur Wand 72 weist, und einer konvexen Seite 88, die von der Wand 72 weg weist. Eine erhabene Plattform 90 mit einer Auflagefläche 92 befindet sich auf der kankaven Seite 86 des Vorspannleils 80 benachbart zum mittleren Segment 82.

Wie am besten aus Fig. 11 ersichtlich, besitzt das Vorspannteil 80 ßtnen T-förmigen Querschnitt mit einem Schenkel 94, der von einem Basisteil 96 aus radial nach innen ragt. Die radiale Höh» des Schenkels 94 und die radiale Höhe der Basis % sind jeweils konstant über die axiale Länge des mittleren Segmentes 82. Andererseits verringert sich die radiaie Höhe des Schenkels 94 und die radiaie Höhe der Basis % vergrößert sich entlang dem Endsegment 84 vom mittleren Segment 82 axial nach außen. Die gemeinsame radiale Höhe des Schenkels 94 und der Basis96 ist jedoch praktisch gleich Ober die gesamte axiale Länge des Vorspannteils 80. Der Schenkel 94 endet in einer Fläche 98. die teilweise die konvexe Seite 88 des Vorspannteils 80 bildet.

Schließlich besitzt der radiale Abstand zwischen der Fläche 92 der Plattform 90 und der Fläche 98 des Schenkels 94 eine sorgfältig gewählte, vorgegebene Größe.

Nut 22 zu drehen oder radial nach außen zu bewegen. Ohne Verwendung des Vorspannteils 80 könnte sich eine solche Bewegung auftreten wegen der normalen Toleranzen bei der Fertigung der Laufschaufel 10, der

-; Nut 22 und der Verriegelungsvorrichtung 27.

Der Abstand zwischen der Wand 72 des Abstandshalter« 32 und der Wand 25 der Scheibennut 22 kann zwischen einer maximalen und einer minimalen Größe schwanken in Abhängigkeit von den tatsächlichen, bei

der Bearbeitung hergestellteil Abmessungen der Scheibcnnut 22, der Laufschaufel 10 und der Verriegelungsvorrichtung 27. Der radiale Abstand zwischen der Fläche 92 der Plattform 90 und der Fläche 98 des Schenkels 94 kann jedoch mit einer vorgegebenen Größe konstruiert werden, so daß für alle möglichen Kombinationen der bei der Herstellung erzielten Abmessungen die Plattform 90 und das benachbarte mittlere Segment 82 zusammengedrückt werden. Um die Kompressionskraft, die effektiv im Bereich der möglichen Kombina- tioncn der Toleranzen vorhanden ist, zu vergrößern oder genauer zu steuern, kann der radiale Abstand zwischen der Fläche 92 und der Fläche 98 so mit einem vorgegebenen vergrößerten Abstand konstruiert werden, daß während des Einsetzens des Abstandhalters 32

richtung 27 ein vorgewählter Bereich vom Druck-Vorspannungskräften erzielt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Der Einbau und die Arbeitsweise des Vorspannteils 25 und des Vorspannteils 80 in die Nut 22 bei einem miniwird jetzt beschrieben. Da die axiale Länge des Vor- malen Abstand zwischen der Wand 72 und der Wand 25 spannteils geringfigig größer ist als die axiale Länge der ein Teil des Schenkels 94 abgeschert wird. Durch sorg-Vertiefung 70. wird das Einsetzen des Vorspannteils 80 fältige Wahl des radialen Abstandes zwischen der Fläin die Vertiefung 70 dadurch bewerkstelligt, daß die ehe 92 und der Fläche 98 kann für alle Kombinationen Endsegmente 84 bogenförmig und nach innen zueinan- 30 der bei der Bearbeitung erzielten Abmessungen der der abgebogen werden und dann das Vorspannteil 80 so Laufschaufel 10, der Nut 22 und der Verriegelungsvovin die Vertiefung 70 eingesetzt wird, daß die Haltezapfen 74 einen Teil der Endsegmente 84 überlappen. In dieser Stellung wird das Vorspannteil 80, das aus einem federnden Material aufgebaut ist, in der Vertiefung 70 35 festgehalten durch die Zapfen 74 und durch die inneren rückwirkenden Kräfte im Vorspannteil 80. die aus der Deformation gegenüber seiner freien Lage resultieren. Daher wird das Vorspannteil 80 vorher in die Vertiefung 70 eingesetzt und die inneren Kräfte im Vorspannteil 80 40 infolge der Deformation der Endsegmente 84 halten das Vorspannteil SO und der Abstandshalter 32 in Eingriff miteinander.

Nach dem Einsetzen und Anordnen der Befestigungsteile 28 und 30 in der Nut 22. wie es zuvor beschrieben wurde, werden der Abstandshalter 32 und das Vorspannteil 80 in die Nut 22 eingesetzt, wobei der Abstandshalter 32 in der gleichen Weise im Eingriff mit den Befestigungsteilen 28 und 30 ist und mit ihnen zusammenwirkt wie in der Beschreibung der vorhergehenden Ausführungsform der Erfindung dargelegt wurde. Wenn sich der Abstandshalter 32 und das Vorspannteil 80 in einer Lage in der Nut 22 gemäß den Fig. 10 und befinden, dann liegt die Auflagefläche 92 der Plattform 90 an der Wand 72 der Vertiefung 70 an und die Fläche 98 des Schenkels 94 liegt an de«· Wand 25 der Nui 22 an. Weiterhin ist der rsdiaJe Abstand zwischen der Auflagefläche 92 der Plattform 90 und der Fläche 98 größer als der Abstand zwischen der Wand 72 der Vertiefung und der unteren Wand 25 der Nut 22, so daß die Platt- 6C form 90 und der benachbarte Teil des mittleren Segmentes 82 zwischen der Wand 72 des Abstandshalters 32 und der unteren Wand 25 der Nut 22 zusammengedrückt werden. Die hieraus resultierende elastische Druckkraft bewirkt eine Vorspannung auf den Ab- « Standshalter 32, die Befestigungsteile 28 und 30 und die Rotorlaufschaufel 10 in Richtung radial nach außen. Daher w»rd die Laufschaufel 10 daran gehindert, sich in der

Claims

25 57 Patentansprüche:

1. Laufschaufel-Verriegelungsvorrichtung zur Verriegelung von Laufschaufeln an ihren radial inneren Schwalbenschwanzfüßen in Schwalbenschwanznuten der Laufradscheibe, wobei durch einen Zwischenraum zwischen jedem Schaufelfuß und dem Boden der Nut eine Verriegelungsvorrichtung hindurchführt, die verbreiterte axiale Endabschnitte mit Auflagerflächen bildet, die jede Verriegelungsvorrichtung und den zugeordneten Laufschaufelfuß gegen die Laufradscheibe festlegt, und die Verriegclungsvorrichtungen aus Befestigungsteilen und Abstandshaltern bestehen, wobei im Betriebszustand die Befestigungsteile durch die Abslandshalter mit den benachbarten Wänden der Schwalbenschwanznui in Eingriff stehen, dadurch gekennzeichnet.daß jedes der Befestigungsleile (28,30) aus zwei TeiMücken besteht, die durch den dazwischen vorgesehenen Abstandshalter (32) in Umfangsrichtung auseinandergedrückt sind, wobei der Abstandshalter (32) in seiner radial inneren Seite eine Vertiefung (70) aufweist, in der ein Vorspannteil (80) angeordnet ist. der den Abstandshalter (32) und die damit in Eingriff stehenden Teilstücke der Befestigungsteile (28, 30) radial nach außen gegen die Unterseite des Schaufelfußes drückt

2. Laufschaufel-Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannteil (iA) einen T-förmigen Querschnitt aufweist der durch einen Basisteil (96) und einen von diesem aus radiai nacf auSci ragenden Schenke! (94) gebildet ist

3. Laufschaufel-Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Höhe des Schenkels (94) und die radiale Höhe des Basisteils (96) beide eine konstante Höhe über die axiale Länge des Vorspannteils (80) besitzen.

4. Laufschaufel-Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß sich vom mittleren Teil (82) des Vorspannteils (80) axial nach außen die radiale Höhe des Schenkels (94) verringert und die radiale Höhe des Basisteils (96) vergrößert.

5. Laufschaufel-Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannteil (80) ein mittleres Segment (82) zwischen zwei Endsegmenten (84) aufweist, wobei das mittlere Segment (82) im entspannten Zustand eine axiale Gesamtlänge besitzt, die geringfügig größer ist als die axiale Länge der Vertiefung (70).

6. Laufschaufel-Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß das mittlere Segment (82) eine erhabene Plattform (90) mit pinpr Auflagefläche (92) auf der der Laufschaufel (10) abgewandten Seite aufweist.

7. Laufschaufel-Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axial beabstandeten Stirnflächen (76) der Vertiefung (70) gegeneinander geneigt sind, derart, daß die axiale Länge der Vertiefung an ihrem Boden größer ist als an den äußeren Enden der geneigten Stirnflächen (76).