DE60114065T2

DE60114065T2 - Turbinenrotorscheibe und Schaufelbefestigung mittels Tannenbaumfuss und Montageverfahren

Info

Publication number: DE60114065T2
Application number: DE60114065T
Authority: DE
Inventors: Robert Tempere
Original assignee: Alstom Power NV
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2001-01-22
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2021-01-23
Also published as: EP1138879A1; FR2807096A1; JP2001295602A; FR2807096B1; US20010028848A1; ES2247028T3; DE60114065D1; JP4657482B2; EP1138879B1; DK1138879T3; US6447253B2; ATE307269T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Turbinenrotorscheibe, die mit Schaufeln mit Tannenbaumfuß versehen ist.
Genauer betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, welche ermöglicht, dass die Schaufeln mit Tannenbaumfuß mit der Scheibe, auf welcher sie angebracht sind, selbst bei geringer Drehgeschwindigkeit einstückig ausgebildet werden. Die Schrift US-A-5 236 309 beschreibt solche Schaufeln, die mit einem Steg versehen sind, auf welchem Feder bildende Scheiben angeordnet sind.
In der Tat erfordert es bei dieser Befestigungsart, wo die Basis der Schaufeln ein so genannter „Tannenbaumfuß" ist und er sich in eine komplementäre Aussparung in der Rotorscheibe einfügt, an welcher die Schaufeln angebracht sind, eine gewisse Drehgeschwindigkeit, damit aufgrund der Zentrifugalkraft keine relative Bewegung möglich ist. Das korrekte Aufliegen der Zähne des Tannenbaumfußes in den entsprechenden Rillen einer Aussparung der Scheibe ist tatsächlich bei niedrigen Geschwindigkeiten nicht ausreichend, und es ist zum Beheben dieses Nachteils auch bekannt, in der Endfläche des Tannenbaumfußes einige, allgemein drei Vertiefungen vorzusehen, die als Aufnahme dienen, um dort Federn anzuordnen.
Jede Feder, die aus einem einfachen gewölbten Plättchen besteht, ist in einer Vertiefung angeordnet: die Enden befinden sich in der Vertiefung und der gewölbte Bereich ist nach außen gerichtet, d.h. gegen den Boden der entsprechenden Aussparung in der Rotorscheibe. Selbstverständlich ist die Tiefe der Vertiefung geringer als die Durchbiegung der gewölbten Feder.
Während der Montage der Schaufeln an der Scheibe werden die Federn in ihre Vertiefung eingesetzt und der Tannenbaumfuß jeder Schaufel wird in die entsprechende Aussparung der Scheibe eingefügt, also gleichzeitig mit seinen drei Federn. Dieser Vorgang ist sehr kompliziert und es kommt häufig zu Vorfällen wie gebrochenen Federn und einem Festfressen.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, eine Turbinenrotorscheibe vorzuschlagen, die mit Schaufeln mit Tannenbaumfuß versehen ist, und bei welcher die Anordnung der Zähne der Tannenbaumfüße der Schaufeln gegen die in den Aussparungen der Scheibe ausgebildeten komplementären Aussparungen durch Federn sichergestellt wird, welche aber bei der Montage nicht die zuvor aufgeführten Nachteile des Standes der Technik aufweist.
Somit hat die Erfindung eine Turbinenrotorscheibe zum Gegenstand, die mit Schaufeln mit Tannenbaumfuß versehen ist, wobei die Scheibe komplementäre Aussparungen aufweist, in welche jeweils der Tannenbaumfuß einer Schaufel eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Steg, dessen eine Seite eine Vertiefung aufweist, in welcher ein Federblatt eingeschlossen ist, in dem Boden jeder Aussparung der Scheibe zwischen diesem Boden und der Endfläche des Tannenbaumfußes der entsprechenden Schaufel angeordnet ist.
Vorteilhafter Weise sind drei Stege zwischen dem Boden einer Aussparung der Scheibe und der Endfläche des Tannenbaumfußes der entsprechenden Schaufel angeordnet.
Gemäß einem weiteren Merkmal weist das Ende des Tannenbaumfußes der Schaufeln einen kleinen Ansatz auf, gegen welchen ein Steg in Anschlag kommt.
Die Erfindung hat ebenfalls ein Verfahren zur Montage einer Schaufel mit Tannenbaumfuß an einer erfindungsgemäßen Turbinenrotorscheibe zum Gegenstand, das durch die Abfolge der nachfolgenden Schritte gekennzeichnet ist:

a. Die Rotorscheibe wird mit ihrer Achse in horizontaler Position angeordnet.
b. Die Aussparung der Scheibe, in welche der Tannenbaumfuß der zu montierenden Schaufel eingefügt werden soll, wird in unterer Position angeordnet.
c. Die Schaufel wird angeordnet, indem der Tannenbaumfuß durch Gleiten in die Aussparung der Scheibe eingeführt wird.
d. Der oder die Stege, die jeweils mit ihrem Federblatt versehen sind, werden dann in den freien Raum zwischen dem Boden der Aussparung der Scheibe und dem Ende des Tannenbaumfußes der Schaufel soweit eingeschoben, bis dass der erste eingeschobene Steg gegen den kleinen Ansatz des Tannenbaumfußes der Schaufel anschlägt.

Nunmehr wird ein Beispiel für den Einsatz der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in welcher:
1 eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen Dampfturbinenrotorscheibe zeigt, und zwar in der Richtung des mit I kenntlich gemachten Pfeils in 2 gesehen;
2 eine Schnittansicht gemäß II-II in 1 ist;
3 eine Vergrößerung des Bereiches III aus 2 ist;
die 4 und 5 jeweils eine Draufsicht und eine Schnittansicht gemäß V-V aus 4 eines Steges zeigen, der zur Montage einer Schaufel an der Rotorscheibe dient;
6 schematisch und teilweise einen Turbinenrotor zeigt, an welchem eine Scheibe mit einer Schaufel in der Montageposition zu sehen ist;
7 teilweise eine Scheibe mit einer Aussparung in der unteren Position zeigt;
8 eine Ansicht gemäß dem Pfeil VIII in 7 ist;
9 eine Schaufel in der Montageposition in der in 7 und 8 sichtbaren Aussparung der Rotorscheibe zeigt;
10 die Schaufel der 9 zeigt, und zwar gesehen gemäß dem Pfeil X;
die 11 und 12 ähnlich den 7 und 8 sind, aber nach der Montage einer Schaufel;
13 eine Vergrößerung der Einzelheit XIII aus 11 ist;
14 eine Vergrößerung der Einzelheit XIV der 11 ist;
15 ein Werkzeug zeigt, das zum Einführen der Stege in ihre Anordnungsstelle verwendet wird.
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 ist sehr teilweise eine Dampfturbinenrotorscheibe 1 zu sehen, an welcher eine Schaufel 2 angebracht ist.
Die Schaufel weist einen so genannten „Tannenbaumfuß" auf. Es handelt sich um die Basis 3 der Schaufel, deren allgemeine Form, gesehen gemäß einem zu der Y-Achse der Rotorscheibe senkrecht liegenden Querschnitt, einem Tannenbaum ähnelt. Dieser Tannenbaumfuß 3 hat zum Ziel, die Schaufel 2 mit der Scheibe 1 einstückig auszubilden. Der Tannenbaumfuß 3 ist in eine entsprechende Aussparung 4 der Scheibe 1 eingeführt.
Erfindungsgemäß und wie an der in 3 in vergrößerter Ansicht dargestellten Einzelheit III zu sehen, ist ein Steg 5 zwischen dem Boden der Aussparung 4 und dem Ende des Tannenbaumfußes 3 der Schaufel 2 angeordnet. In der Praxis werden drei dieser Stege einer nach dem anderen eingeschoben: sie sind in 1 abgebildet.
Jeder Steg ist mit einem Federblatt versehen, das in den 1 bis 3 nicht zu sehen ist, aber ein einzeln gesehener Steg ist in 4 und 5 dargestellt. Wie in diesen Abbildungen zu sehen ist, weist der Steg 5 eine Vertiefung 6 auf, in welcher eingeschlossen ein Federblatt 7 angeordnet ist.
In den 11 und 12 ist die Schaufel 2 zu sehen wie sie an der Scheibe 1 angebracht ist. 11 entspricht 1, aber die Scheibe ist derart gedreht worden, dass die Schaufel 2 nach unten gerichtet angeordnet ist, und 12 ist eine Ansicht gemäß dem Pfeil XII in 11.
Anhand der mit XIII in 11 gekennzeichneten und in vergrößerter Ansicht in 13 gezeigten Einzelheit ist zu sehen, dass das Ende des Tannenbaumfußes 3 der Schaufel 2 einen kleinen Ansatz 8 aufweist, gegen welchen der erste eingeführte Steg 5 in Anschlag kommt.
Die Einzelheit XIV der 11, die in vergrößerter Ansicht in 14 gezeigt ist, zeigt die andere Seite der Scheibe 1, auf welcher die Reihe Schaufeln 2, die alle auf die gleiche, soeben beschriebene Weise montiert sind, seitlich in einer bekannten Art und Weise durch einen Sprengring aus zwei Teilen 9A, 9B und mehrere dann verschweißte Segmente arretiert ist.
Wie in der in 3 dargestellten Einzelheit zu sehen, weist der freie Raum zwischen dem Ende des Tannenbaumfußes 3 und dem Boden der Aussparung 4 in der Scheibe 1 eine Höhe H auf.
In 5, welche den Steg 5 in Einzelansicht mit seinem Federblatt zeigt, welches ein einfaches gewölbtes Blättchen ist, ist die Gesamthöhe des Steges mit seiner Feder in Ruheposition gleich G und ganz offensichtlich ist die Höhe G, damit die Feder ihre Rolle erfüllt, die Zähne der Tannenbaumfüße der Schaufeln gegen die Rillen der Aussparungen der Scheibe zu drücken, größer als H.
Wie 5 zeigt, befinden sich die Enden des Federblattes 7 auf dem Boden der Vertiefung 6 und der gewölbte Bereich in der Mitte ist, wenn das Plättchen zwischen den Tannenbaumfuß und den Boden der Aussparung eingeschoben wird, im Anschlag gegen den Boden der Aussparung 4 der Rotorscheibe 1, während die ebene Fläche des Steges 5 auf dem Ende des Tannenbaumfußes 3 aufliegt (siehe 3, 13 und 14).
Die 6 bis 10 erlauben die Montage einer Schaufel 2 an der Rotorscheibe 1 zu zeigen.
Wie 6 zeigt, wird die Turbine mit ihrer Scheibe 1 mit ihrer Y-Achse in horizontaler Position angeordnet und die zu montierende Schaufel 2 wird frei mit ihrem Tannenbaumfuß 3 in eine in unterer Position angeordnete Aussparung 4 der Scheibe eingeführt. Dies ist ebenfalls in 7 und 9 zu sehen. Die Montagerichtung der Schaufel an der Scheibe geht über die Fläche des Dampfaustritts, wobei man wissen muss, dass die Richtung des Dampfes durch den Pfeil F dargestellt ist.
Die 8 und 10 erlauben zu sehen, dass das Profil der Aussparung 4 und natürlich des Tannebaumfußes 3 in einer Ansicht gemäß den Pfeilen VIII und X aus den 7 und 9 gekrümmt ist.
Unter Berücksichtigung des freien Raumes H (3) zwischen dem Boden der Aussparung 4 und dem Ende des Tannenbaumfußes 3, gleitet dieser frei in die Aussparung 4 ohne Gefahr des Festfressens der Zähne des Tannenbaumfußes oder der Rillen der Aussparung, wobei der Oberflächenzustand dieser Zähne und Rillen immer sorgfältig gepflegt wird.
Dann wird der erste Steg 5 in den freien Raum zwischen dem Ende des Tannenbaumfußes 3 und dem Boden der Aussparung 4 mit Hilfe eines in 15 dargestellten Werkzeugs 10 eingeführt. Es reicht aus, mit einem Hammer auf das hintere Ende des Werkzeugs in die Richtung des Pfeils F zu klopfen, bis dass der erste Steg gegen den kleinen Ansatz 8 des Tannenbaumfußes 3 in Anschlag kommt (13). Auf die gleiche Weise werden die beiden anderen Stege bis zum Anschlag gegen den vorangehenden Steg eingeführt. Dann wird alles in gewöhnlicher Weise durch die Sprengringe 9A, 9B geschlossen (14).

Claims

Turbinenrotorscheibe (1), die mit Schaufeln (2) mit Tannenbaumfuß (3) versehen ist, wobei die Scheibe (1) komplementäre Aussparungen (4) aufweist, in welche jeweils der Tannenbaumfuß (3) einer Schaufel (2) eingeführt wird, mit zumindest einem Steg (5), dessen eine Seite eine Vertiefung (6) aufweist, in welcher ein Federblatt (7) eingeschlossen ist, wobei das Federblatt (7) ein gewölbtes Blatt ist, wobei die Enden des Blattes in der Vertiefung (6) aufliegen und der mittlere gewölbte Bereich in Auflage auf dem Boden der Aussparung der Rotorscheibe ist, wobei sich die gegenüber liegende Seite des Steges in Auflage auf dem Ende des Tannenbaumfußes der Schaufel befindet.
Rotorscheibe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass drei Stege (5) zwischen dem Boden einer Aussparung der Scheibe und der Endfläche des Tannenbaumfußes der entsprechenden Schaufel angeordnet sind.
Rotorscheibe gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des Tannenbaumfußes der Schaufeln einen kleinen Ansatz (8) aufweist, gegen den ein Steg (5) in Anschlag kommt.
Verfahren zur Montage einer Schaufel mit Tannenbaumfuß an einer Turbinenrotorscheibe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Abfolge der folgenden Schritte: a. Die Rotorscheibe (1) wird mit ihrer Achse (Y) in horizontaler Position angeordnet. b. Die Aussparung (4) der Scheibe, in welche der Tannenbaumfuß (3) der zu montierenden Schaufel eingefügt werden soll, wird in unterer Position angeordnet. c. Die Schaufel wird angeordnet, indem der Tannenbaumfuß (3) durch Gleiten in die Aussparung (4) der Scheibe eingeführt wird. d. Der oder die Stege (5), die jeweils mit ihrem Federblatt (7) versehen sind, werden dann in den freien Raum zwischen dem Boden der Aussparung der Scheibe und dem Ende des Tannenbaumfußes der Schaufel soweit eingeschoben, bis dass der erste eingeschobene Steg gegen den kleinen Ansatz (8) des Tannenbaumfußes der Schaufel anschlägt.
Montageverfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege auf der Austrittsseite des Dampfes eingeführt werden und der erste eingeführte Steg (5) in Anschlag gegen den auf der Dampfeintrittsseite angeordneten kleinen Ansatz (8) kommt.