DE3934207C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Befestigung von Turboschau­ feln am Umfang eines Rotors, bei dem am Außenumfang des Rotors eine nach außen hin sich erweiternde Tragleiste angeformt ist, die beid­ seitig von Halteflanschen der Turboschaufeln umklammert ist, wobei die Tragleiste aus gleich langen, alternierend angeordneten Tragab­ schnitten mit beidseitig angeformten Tragwulsten und Zwischenab­ schnitten ohne Tragwulste besteht, und die Halteflansche die Breite der Tragabschnitte aufweisen. Eine solche Anordnung ist aus der US-PS 1,891,948 bekannt.

Die US-PS 1,891,948 offenbart eine Turbinenschaufelbefestigung, bei der am Außenunfang des Rotors eine nach außen hin sich erweiternde Tragleiste angeformt ist, die beidseitig von Halteflanschen der Tur­ boschaufel umklammert ist. Eine separate Schaufelsicherung in Um­ fangsrichtung ist bis auf die sich im Betrieb zwischen Schaufel und Tragleiste sich ergebende Haftreibung nicht vorgesehen, so daß schon leichte Erschütterungen bei Rotorstillstand eine Verschiebung, schlimmstenfalls ein Herausfallen der Schaufel mit fatalen Folgen verursachen.

In der US-PS 2,157,827 wird zur Sicherung ein Bolzen beschrieben, welcher in die Lücke zwischen zwei Schaufeln radial nach innen in den Rotor eingesetzt wird und die Schaufeln in Umfangsrichtung blockiert. Wesentlicher Nachteil ist die Lücke in der Schaufelbestückung des Rotors, welche nicht nur eine erhebliche Unwucht, die es zu be­ seitigen gilt, hervorruft sondern zudem starke aerodynamische Stö­ rungen verursacht.

Bei der US-PS 2,221,685 wird eine Verschlußschaufel zur Sicherung der Schaufeln in Umfangsrichtung verwendet. Diese Verschlußschaufel ist mittels mehrerer Bolzen, die den Rotor durchdringen, am Rotor befestigt. Die Bolzen sichern somit die Schaufel in radialer und tangentialer Richtung am Rotor. Als nachteilig erweist sich hierbei, daß die Umfangssicherung, die Bolzen, einer erheblichen Belastung infolge der Fliehkraft ausgesetzt sind und bei Versagen der Bolzen sich die Schaufel sofort vom Rotor löst.

Eine weitere Anordnung zur Befestigung von Turboschaufeln ist bei­ spielsweise aus der DE-OS 19 57 614 A1 bekannt geworden, bei der der Außen­ umfang des Rotors bzw. der Rotorscheibe selber als Tragleiste ausge­ formt ist. Bei dieser Anordnung werden die Halteflansche mit der Tragleiste verschweißt, und bilden so ein integrales Bauteil.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zu schaffen, welche die Vorteile der vorbekannten Anordnung, nämlich die Abschirmung des Rotors vom Heißgasstrom, aufweist und gleichzeitig einfach montierbar ist. Ferner soll auch bei Beschädigung einzelner Schaufeln ein Auswechseln schnell durchführbar sein. Darüber hinaus sind die Schaufeln gegen Verschiebung in Umfangs­ richtung zu sichern, um ein Lösen der Schaufel während des Betriebes sicher zu vermeiden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in mindestens einem Zwischenabschnitt ein Arretierfüllstück eingepaßt ist, welches an einer radial über dem Zwischenabschnitt angeordneten Turboschaufel axial fixierbar ist.

Diese Anordnung hat den Vorteil, daß bei gleichzeitig schneller Mon­ tierbarkeit und Heißgasabschirmung des Rotors eine rotationsymmetrische Kontur erzielbar ist, und somit keine ungünstigen Spannungskon­ zentrationen an einigen Punkten im Rotoraußenbereich auftreten. Somit läßt sich die Gesamtkonstruktion spannungsgünstig auslegen und unnö­ tige, gewichtserhöhende Verstärkungen vermeiden. Die erfindungsgemäße Anordnung gewährleistet eine lückenlose Beschaufe­ lung des Rotors und hält die Umfangssicherung weitgehend frei von Betriebslasten der Schaufel.

Vorzugsweise sind die Halteflansche radial unter jeder Turboschaufel angeordnet, und weisen eine derartige Breite und Wandstärke auf, daß die im Betrieb auftretenden Fliehkräfte mit der nötigen Sicherheit aufgenommen werden können.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, beidseitig der Zwischenabschnitte Konturfüllstücke zur Erzielung einer günstigen Strömungskontur einzusetzen, die keine tragende Funktion übernehmen.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß mehrere, mindestens jedoch zwei Turboschaufeln mit Halteflanschen ein integrales Bauteil bilden. Dabei ist es zweckmäßig, die Zuordnung von Halteflanschen und Turboschaufeln genau wie bei Einzelschaufeln auszu­ bilden. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß der Montageaufwand ver­ ringert ist, und die Möglichkeit der Abstützung bei Werkstoffversagen in einzelnen Halteflanschen besteht. Weiterhin vorteilhaft ist es, daß auf beiden Seiten der Tragleiste die Halteflansche über Verbindungs­ stege miteinander verbunden sind. Das ermöglicht eine Fixierung der Füllstücke, die in den Zwischenabschnitten angeordnet sind. Ferner kann über diese Verbindungsstege die axiale Fixierung des Arre­ tierfüllstückes erfolgen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Axialteilschnitt durch eine Rotorschaufelbefestigung,

Fig. 2 die Anordnung gemäß Fig. 1 in Draufsicht,

Fig. 3 eine Tragleiste im Querschnitt,

Fig. 4 die Tragleiste in Draufsicht,

Fig. 5 einen Schnitt in Umfangsrichtung durch die Befestigungsan­ ordnung,

Fig. 6a einen Teilquerschnitt durch die Befestigungsanordnung,

Fig. 6b einen anderen Teilquerschnitt durch die Befestigungsanordnung,

Fig. 7 einen weiteren Querschnitt durch die Vorrichtung zwischen zwei Halteflanschen,

Fig. 8 einen Schnitt analog Fig. 5 mit Außenelementen gemäß Fig. 7

Fig. 9 eine alternative Ausführungsform im Querschnitt,

Fig. 10 die Ausführungsform gemäß Fig. 9 in Draufsicht.

In Fig. 1 ist ein Axialteilschnitt bzw. Querschnitt durch eine Befe­ stigungsanordnung gezeigt, mittels der am Umfang eines Rotors 1 vorge­ sehene Turboschaufeln 2 befestigt werden. Die Befestigung erfolgt dadurch, daß am Außenumfang des Rotors 1 eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Tragleiste 3 angeformt ist, die von an den Turboschaufeln 2 angeformten Halteflanschen 4a, b umklammert sind. Die Tragleiste 3 ist in den Fig. 3 und 4 näher dargestellt. In der Draufsicht gemäß Fig. 4 ist zu erkennen, daß die Tragleiste 3 aus gleich langen alternierend angeordneten Tragabschnitten 5 und dazwischen ange­ ordneten Zwischenabschnitten 6 aufgebaut ist. In Fig. 3 ist die Trag­ leiste 3 in Höhe eines Zwischenabschnittes 6 geschnitten dargestellt, und es ist zu erkennen, daß die Tragabschnitte 5 aus beidseitig an der Tragleiste 3 angeformten Tragwulsten 7 bestehen.

In Fig. 2 ist in Draufsicht ein aus zwei Turboschaufeln 2 bestehendes integrales Bauteil 8 dargestellt, bei dem die beiden Turboschaufeln 2, die durch Halteflanschen 4a,b getragen werden, auf einer Plattform 9 stehen, die sich über zwei Teilungen der Beschaufelung erstreckt. Die unter der Plattform 9 liegende Tragleiste 3 ist dabei gestrichelt angedeutet.

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch die Tragleiste 3, wobei die Au­ ßenkontur der Plattform 9 (Fig. 4) zusammen mit den Turboschaufeln 2 angedeutet ist. Im Bereich der Tragabschnitte 5 ist die Tragleiste 3 von den Halteflanschen 4a, b umgeben, während im Bereich der Zwischen­ abschnitte 6 Arretierfüllstücke 10 eingesetzt sind, die ein Ver­ schieben mit der Plattform 9 verbundenen Halteflanschen 4a,b in Um­ fangsrichtung verhindern. Diese Arretierfüllstücke 10 müssen nicht in jedem Zwischenabschnitt 6 angebracht sein, es kann ausreichend sein, diese nur in einem einzigen Zwischenabschnitt 6 anzuordnen. In den anderen Zwischenabschnitten werden einfache Füllstücke 11 oder in­ tegral mit der Plattform verbundene Formelemente 16 (Fig. 7) an den Außenenden der Bauteile zur Erzielung einer günstigen Strömungskontur eingesetzt.

Die Fig. 6a und 6b zeigen zwei Schnitte gemäß den Linien A-B aus Fig. 5. In Fig. 6a ist dabei die Form eines Arretierfüllstückes 10 im Querschnitt zu sehen, an dem radial innen Haltelaschen 12 angeformt sind, die die Stützleisten 13 umgreifen. Diese Stützleisten 13 sind, wie in Fig. 6b dargestellt, am Schaufelfußbereich 14 der Turboschaufeln 2 nach radial innen weisend angeformt und dienen im Zusammenwirken mit den Haltelaschen 12 der Fixierung der Arretierfüllstücke 10 und der einfachen Füllstücke 11. Die Stützleiste 13 ist dabei vorzugsweise in ihrem radial inneren Bereich mit je zwei benachbarten Halteflanschen 4a bzw. 4b rückenartig verbunden.

In Fig. 7 und 8 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Er­ findung dargestellt, bei der die beiden tangentialen Außenenden der Plattform 9 diagonal sich gegenüberliegend als Verlängerungen 15, 16 der Halteflansche 4a bzw. 4b ausgebildet sind. In Fig. 7 ist diese Verlängerung im Schnitt gemäß der Linie VII aus Fig. 8 dargestellt, wobei zu erkennen ist, daß diese einen Hohlraum 17 zur Gewichtsredu­ zierung aufweist.

In Fig. 9 ist eine alternative Ausführungsform der Erfindung darge­ stellt, die sich von den oben beschriebenen durch die pilzförmige Form der Tragleiste 3a sowie die Ausbildung einer lediglich dünnen Wandung 18 als Verbindung in Umfangsrichtung benachbarter Halte­ flansche 4c unterscheidet. Um ein Verrutschen der Plattform 9 in Um­ fangsrichtung gegenüber der Tragleiste 3a zu verhindern, ist ein ra­ dial eingesetzter Bolzen 19 vorgesehen.

In der Draufsicht dieser Ausführungsform in Fig. 10 ist dargestellt, wie der Bolzen 19 zwischen zwei Turboschaufeln 2 eingesetzt ist. Fer­ ner ist die Verbindung benachbarter Halteflansche 4c durch die relativ dünnen Wandungen 18 erkennbar, wodurch eine in Umfangsrichtung glatte Kontur des Schaufelfußes erzeugt wird.

Claims (5)

1. Anordnung zur Befestigung von Turboschaufeln am Umfang eines Ro­ tors, bei dem am Außenumfang des Rotors eine nach außen hin sich erweiternde Tragleiste angeformt ist, die beidseitig von Halte­ flanschen der Turboschaufeln umklammert ist, wobei die Tragleiste aus gleich langen, alternierend angeordneten Tragabschnitten mit beidseitig angeformten Tragwulsten (7) und Zwischenabschnitten ohne Tragwulste besteht, und die Halteflansche die Breite der Tragab­ schnitte aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem Zwischenabschnitt (6) ein Arretierfüllstück (10) eingepaßt ist, welches an einer radial über dem Zwischenabschnitt ange­ ordneten Turboschaufel (2) axial fixierbar ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Außenenden unter der Plattform (9), Konturfüllstücke (11) zur Erzielung einer, in Umfangsrichtung, glatten Strömungskontur eingesetzt sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretier- und Konturfüllstücke (10, 11) jeweils eine angeformte Haltelasche (12) auf­ weisen, welche eine an den Turboschaufeln (2) angebrachte, radial nach innen erstreckende Stützleiste (13), das jeweilige Arretier- und Konturfüllstück (10, 11) fixierend, umgreift.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Stützleiste (13) im Bereich zwischen zwei benachbaren, beidseitigen Hal­ teflanschen (4a, 4b) angeordnet ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Turboschaufeln (2) mit Halteflanschen (4a, 4b) ein integrales Bauteil bilden.