DE2854629C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halteeinrichtung für Turbinen­ schaufeln gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Halteeinrichtung ist aus der FR-PS 23 45 605 be­ kannt. Dort sind zwar die Schaufelfüße gegen eine axiale Ver­ schiebung gesichert, aber die radialen Abstandhalter, die den Schaufelfuß in der Scheibennut radial nach außen drücken, sind auf beiden axialen Seiten durch Flanschstücke in ihrer Lage ge­ halten, die radial innen mit an der Radscheibe angeformten Win­ kelstücken verschraubt sind.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Halteeinrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die Scheibenhaken mit ein­ fachen und schnell zu montierenden Mitteln auch zur axialen Si­ cherung der radialen Abstandhalter dienen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Maßnahmen gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen angegeben.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die in den Scheibenhaken ausgebildete Umfangsnut ein einfaches Mittel bildet, um einen Haltering einzusetzen, der gegen die axialen Stirnseiten der Abstandhalter anliegt. Da der Haltering neben jedem Abstandhalter durch einen Scheibenhaken axial abgestützt ist, reicht eine relativ geringe Festigkeit aus. Somit ist der Haltering ein geringes Gewicht und ist einfach und schnell zu montieren.

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

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch eine Schaufel, die an einer Rotorscheibe montiert ist;

Fig. 2 einen Teilaxialschnitt durch mehrere Schaufeln während der Montage;

Fig. 3 einen perspektivischen Ausschnitt einer mit Schaufeln besetzten Rotorscheibe;

Fig. 4 eine teilexplodierte Darstellung der Anordnung nach Fig. 3, und

Fig. 5 einen Ausschnitt aus einer fertigmontierten Anordnung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Rotorscheibe 11, die mit einer Vielzahl von im Umfang verteilten, sich radial erstreckenden Schaufeln 12 besetzt ist. Die Scheibe 11 umfaßt einen radial innen liegenden, die Last aufnehmenden Abschnitt 13 und einen radial außen liegenden, die Schaufeln haltenden Abschnitt 14. Der die Last aufnehmende Abschnitt 13 ist mechanisch mit einer Welle verbunden, die von einer Nieder­ druckturbine (nicht dargestellt) in üblicher Weise in Drehung versetzt wird. Auf der Vorderseite der Scheibe zwischen dem lastaufnehmenden Abschnitt 13 und dem die Schaufeln haltenden Abschnitt 14 ist ein kegelstumpfförmiger Tragkranz 16 ausge­ bildet, der über Befestigungselemente 17 mit einer Welle 18 verbunden ist, die die Scheibe 11 trägt. Auf der Rückseite der Scheibe 11 ist ein radial vorstehender Flansch­ ring 13 ausgebildet, der über Befestigungs­ elemente 20 mit einem drehmomentübertragenden Bauteil 25 ver­ bunden ist. Ingetral mit diesem drehmomentübertragenden Bauteil 25 ist eine Luftdichtung 30 ausgebildet, die sich radial nach außen erstreckt und an einem Zwischenabschnitt der Rotor­ schaufeln 12 angreift.

In dem die Schaufeln haltenden Abschnitt 14 der Scheibe 11 sind schwalbenschwanzförmige Nuten 19 ausge­ bildet, die in gleichen Umfangsabständen angeordnet sind und jeweils den Schwalbenschwanz am Fuße einer Rotorschaufel auf­ nehmen können. Die wirksame radiale Tiefe oder der radial Ab­ stand zwischen dem Boden der Nut 19 und dem radial am weite­ sten außen liegenden Abschnitt, der die Rotorschaufel festhält, ist mit d bezeichnet (Fig. 2). Die wirksame Länge des Schwalben­ schwanzes, oder anders gesagt, der Abstand zwischen dem radial innen liegenden Ende und dem radial am weitesten außen liegenden Ende, der von der Scheibe festgehalten wird, ist mit L bezeich­ net (Fig. 2). Wie Fig. 2 zeigt, ist d größer als L, und zwar um die Distanz X . Der Zweck dieser Maßnahme wird später noch er­ läutert.

Weiterhin sind an der Scheibe 11 mehrere Haken 22 ausgebildet, die sich von der Vorderseite der Scheibe 11 ausgehend axial nach vorn und sich dann radial nach innen erstrecken, um jeweils eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut 23 zwischen dem Haken und der Vorderseite der Scheibe 11 zu bilden. Weiterhin ist eine sich axial erstreckende Nut 24 in dem Haken 22 ausgebildet, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Die Haken 22 und die Nuten 24 bilden Teile der Halteeinrichtung für die Schaufeln und werden nach­ folgend im Detail erläutert.

Jede der Schaufeln 12 ist nahe ihres Schwalbenschwanzes am Fuß mit einem Kragen 26 versehen, der sich in Umfangsrichtung zu beiden Seiten der Schaufel bis zum entsprechenden Kragen 26 der benachbarten Schaufel erstreckt. Diese Kragen bilden zusammen die innere Begrenzung für die Luftströmung, die durch die Rotation der Scheibe von den Schaufeln 12 hervorgerufen wird. In gleicher Weise sind im Bereich der Mitte der Schaufel­ länge an jeder Schaufel beidseitig Mantelstücke 27 angeordnet, die sich in Umfangsrichtung erstrecken und mit den Mantelstücken der benachbarten Schaufeln gekuppelt sind und einen geschlosse­ nen Mantel bilden.

Aus Fig. 3 geht besonders deutlich der die Schaufeln haltende Abschnitt 14 der Scheibe 11 mit seinen Schwalbenschwanznuten 19 und den da­ zwischen angeordneten Haken 22 hervor. Die in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 23, die von den Haken 22 und der Vorder­ seite der Scheibe ausgebildet werden, dienen der Sicherung der Schaufel 12 gegen axiale Bewegung innerhalb der Nuten 19 und sollen nachfolgend näher beschrieben werden. Wie man sieht, weist jeder Haken 22 außerdem an seinem freien Ende einen in Umfangsrichtung verlaufenden Schlitz 30 zur Aufnahme eines Halteringes 42 auf. Ein einzelner der Haken 22 ist mit einer axialen Nut 24 zur Aufnahme eines Teils des Halteringes 42 versehen, wie später noch erläutert wird.

Es sei nun auf Fig. 4 bezug genommen, in welcher ein Ausschnitt aus dem die Schaufeln haltenden Abschnitt 14 und eine einzelne Schaufel 12 in Explosionsdarstellung wiedergegeben sind zusammen mit den zugehörigen Bauelementen zur Sicherung der Schaufel in der Nut. Man sieht, daß der Schwalbenschwanz am Fuß der Schaufel 12 nahe seiner vorderen Stirnseite 32 eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut 33 aufweist. Wenn das Schaufelblatt eingebaut ist, dann ist die Nut 33 in Umfangsrichtung mit der Nut 23 der benachbarten Haken 22 ausgerichtet. Um die Schwalbenschwänze an den Schaufeln mit den Haken 22 an der Scheibe miteinander zu verbinden, wird ein Haltestab 34 verwendet, der gleichzei­ tig in die Nuten 33 und 23 von Schwalbenschwanz 21 und Scheibe eingesetzt wird. Die in Umfangsrichtung der Scheibe gemessene Längs S des Haltestabes 34 ist so gewählt, daß er sich zu­ gleich in die Nuten 23 zu beiden Seiten des zugehörigen Schwalbenschwanzes 21 erstreckt. Auf diese Weise ist jedem Schwalbenschwanz 21 sein eigener Haltestab 34 zuge­ ordnet, der eine axiale Bewegung des Schwalbenschwanzes in seiner Nut verhindert. Eine axiale Bewegung des Haltestabes 34 selbst wird durch den Haken 22 in der einen Richtung und durch die Stirnfläche der Scheibe in der anderen Richtung verhindert. Die radiale Tiefe T des Haltestabes 34 ist ausreichend groß, um die Nut 33 auszufüllen und sich von dieser aus radial nach innen in zwei Ansätzen 35 und 36 fortzupflanzen, die die in Umfangsrichtung liegenden Begrenzungen einer axialen Nut 45 bilden. Radial nach innen erstrecken sich von diesen Ansätzen 35 und 36 einander gegenüberliegende Flansche 46 und 47, die zwischen sich einen für Verriegelungs­ zwecke bestimmten Schlitz 48 ausbilden. Die axiale Nut 45 und der Schlitz 48 sind in der Größe so gewählt, daß sie dazu passende Abschnitte eines Abstandshalters 37 aufnehmen können.

Der Abstandshalter 37 ist ein langgestrecktes Bauteil mit einem Mittelteil 38 und einem Kopf 39. Das Mittelteil 38 ist dazu bestimmt, zunächst in die axiale Nut 45 des Haltestabes 34 und dann in die Schwalbenschwanznut 19 zwischen der radial innen liegenden Seite des Schwalben­ schwanzes 21 und dem Halteabschnitt 14 der Scheibe 11 eingeführt zu werden. Seine radiale Tiefe ist daher wenigstens an einer Stelle gleich der Strecke X (Fig. 2), so daß, wenn er installiert ist, der Schwalbenschwanz der Schaufel fest in seiner radial außen liegenden Stellung gehalten wird. Das Mittelteil 38 kann auch leicht konisch zulaufend ausgeführt sein, um seine Einführung in die Schwalbenschwanznut zu erleichtern. Die Breite des Mittelteils 38 ist geringfügig schmaler als die der axialen Nut 45 des Haltestabes 34, so daß der Haltestab 34 auf dem Abstands­ halter 37 gleiten kann. Die enge Passung des Abstandshalters 37 in der axialen Nut 45 des Haltestabes 34 stellt eine exakte Placierung des Haltestabes 34 sicher.

Der Kopf 39 des Abstandshalters 37 hat einen U-förmigen Aus­ schnitt 41, der nach radial innen hin offen ist, wodurch das Gewicht verringert und der Ausbau des Halteelements 37 zu War­ tungszwecken erleichtert ist. Die Umfangslänge des Kopfes 39 ist so gewählt, daß in zusammengebautem Zustand der U-förmige Ausschnitt 41 eng in den Schlitz 48 angepaßt ist, um den Halte­ stab 34 auch in Umfangsrichtung zu sichern. Wenn der Abstands­ halter 37 eingebaut ist, dann ist die Stirnfläche 40 des Kopfes 39 axial nahe der Axialebene der Nuten 30 in den Haken 22 gele­ gen. Eine axiale Sicherung der Abstandshalter 37 wird sodann durch den Haltering 42 erzielt, der über die Stirnfläche 40 der Köpfe 39 und durch die Nuten 30 in den Haken 22 läuft. Ein in axialer Richtung abgewinkelter Vorsprung 43 ist am einen Ende des Halteringes 42 ausgebildet und wird von der axialen Nut 24 in einem der Haken 22 aufgenommen (Fig. 5). Der einzige Halte­ ring 42 hält somit die zahlreichen Abstandshalter 37 an ihrem Platz, die wiederum die zugehörigen Schaufeln in ihren radial außen liegenden Stellungen festhalten, so daß die Mantelstücke 27 in der Mitte der Schaufeln in ihrer sich gegenseitig sichern­ den Stellung verbleiben.

Zum Zusammenbauen der oben beschriebenen Bauteile geht man wie folgt vor. Eine erste Schaufel wird axial in die Schwalben­ schwanznut so weit eingeschoben, daß ihre in Umfangsrichtung verlaufende Nut 33 mit den benachbarten Nuten 23 zwischen den Haken 22 und der Scheibe 11 fluchtet. Ein Haltestab 34 wird in drei Nuten eingesetzt und ein Abstandshalter 37 wird in die Nut 45 am Haltestab 34 und dann in die Schwalben­ schwanznut 19 zwischen dem Schwalbenschwanz 21 und der radial innen liegenden Fläche der Schwalbenschwanznut eingeschoben, um die Schaufel in ihrer radial außen liegenden Stellung zu fixieren. Sodann wird die nächste Schaufel in die benachbarte Schwalbenschwanznut eingesetzt, wobei der Schwalbenschwanz soweit wie möglich radial innen geführt wird, wie es in Fig. 2 an der rechten Schaufel gezeigt ist. Dies erlaubt es, das Mantelstück 27 dieser Schaufel auf das Mantelstück 27 der benachbarten Schaufel axial auszurichten. Sodann werden ein zweiter Haltestab 34 und ein zugehöriger Abstandshalter in gleicher Weise wie zuvor beschrieben montiert, so daß die zweite Schaufel radial nach außen bewegt wird, so daß sich die Mantelstücke 27 ineinanderschieben.

Dieser Vorgang wird so oft wiederholt, bis sämtliche Schaufeln und Abstandshalter eingesetzt sind. Danach wird der Haltering 42 an seinen vorgeschriebenen Platz gebracht, indem er durch alle Nuten 30 und über alle Stirnflächen 40 der Abstandshalter 37 geführt wird. Der axiale Vorsprung 43 des Halteringes 42 wird dann in den axialen Schlitz 24 des einen Hakens 22 ge­ bracht, so daß sich der Ring 42 nicht mehr drehen kann.

Das Entfernen einer der Schaufeln geschieht in umgekehrter Weise. Zunächst wird der Haltering 42 entfernt, dann wird der Abstandshalter der betreffenden Schaufel aus der Schwalben­ schwanznut herausgezogen, der Haltestab 34 kann nun entfernt werden, der Schwalbenschwanz 21 der Schaufel kann radial nach innen in die Schwalbenschwanznut hineinfallen, womit sich die Mantelstücke 27 von denen der benachbarten Schaufeln lösen, so daß nun die Schaufel axial aus der Nut herausgezogen werden kann.

Claims (4)

1. Halteeinrichtung für Turbinenschaufeln in einer Rotor­ scheibe mit mehreren mit Schwalbenschwanzfuß und Mantel­ stücken versehenen Schaufeln, denen jeweils ein radialer Abstandhalter zugeordnet ist, der den Schaufelfuß in einer axialen schwalbenschwanzförmigen Nut der Rotorscheibe festlegt, mit folgenden Merkmalen:

• a) auf der einen Seite der Scheibe (11) sind mehrere Scheibenhaken (22) ausgebildet, die jeweils ein radial nach innen ragendes Element aufweisen, das einen Schei­ bennutabschnitt (23) zwischen dem Element und der Scheibenfläche bildet,
• b) die Schaufelfüße (21) weisen jeweils nahe ihrem einen Ende einen radial nach innen offenen Schaufelnutab­ schnitt (33) auf, der mit zwei in Umfangsrichtung be­ nachbarten Scheibennutabschnitten (23) axial ausricht­ bar ist,
• c) ein segmentierter Haltestab (34) ist in den Schaufel­ nutabschnitt (33) und in die zwei benachbarten Schei­ bennutabschnitte (23) derart einsetzbar, daß deren axiale Ausrichtung festgelegt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

• d) die Scheibenhaken ( 22) jeweils eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut (30) aufweisen und
• e) ein Haltering (42) in den Nuten (30) der Scheibenhaken (22) und an den axialen Stirnflächen (40) der Abstand­ halter (38) anliegend angeordnet ist.

2. Halteeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltering (42) an einem Ende einen abgewinkelten Vorsprung (43) aufweist, der in eine axiale Nut (24) hin­ einpaßt, die in einem der Scheibenhaken (22) ausgebildet ist.

3. Halteeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltering (42) zwischen jeweils zwei benachbarten Scheibenhaken (22) gegen einen U-förmigen Kopf (39) des Abstandhalters (37) anliegt.