DE6606572U

DE6606572U - DETACHABLE BLADE FASTENING FOR TURBO MACHINES

Info

Publication number: DE6606572U
Application number: DE19676606572
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1967-02-11
Filing date: 1967-02-11
Publication date: 1970-10-22

Description

SIEMENS AKTIENGESeLLSOHA-I¹E Erlangen, den 7. JuliSIEMENS AKTIENGESLLSOHA-I ¹ E Erlangen, July 7th

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Lösbare Laufschaufelbefestigung für TurbomaschinenDetachable blade attachment for turbo machines

Die Neuerung bezieht sich auf eine lösbare Schaufelbefestigung für Turbomaschinen, insb. für die Endstufen von Kondensationsdampfturbinen, bei welcher Teile des Schaufelfußes an unterschrittenen Wandteilen von Nuten des Läuferkörpers durch Anordnung von Keilen und Beilagen zwischen Schaufelfuß und Nutengrund verspannbar sind,The innovation relates to a detachable blade attachment for turbo machines, especially for the output stages of condensing steam turbines, in which parts of the blade root on wall parts of grooves of the rotor body that are undershot by arrangement wedges and shims can be clamped between the blade root and the groove base,

Bekanntlich müssen bei den großen Niederdruckschaufeln von Dampfturbinen sehr hohe Ansprüche an die feste Verspannung der Turbinenschaufeln gestellt werden, damit die von den Einspannbedingungen abhängigen Abweichungen der Eigenfrequenzen in zulässigen Grenzen bleiben und während des Betriebes mit Sicherheit Lockerungen der Schaufelbefestigung unmöglich sind. Die Schaufelbefeatigung muß aber gleichzeitig die Möglichkeit bieten, erforderlichenfalls für den Transport zur Baustelle, bei Reparaturen oder Erneuerungen die Schaufeln wieder zu entfernen, ohne daß sich hierbei Beschädigungen an Welle und Schaufelfuß ergeben.It is well known that the large low-pressure blades of steam turbines very high demands on the fixed bracing of the turbine blades so that the deviations in the natural frequencies that depend on the clamping conditions are permissible The limits remain and it is definitely impossible to loosen the blade fastening during operation. the But at the same time, the blade attachment must offer the possibility of if necessary to remove the blades again for transport to the construction site, for repairs or renewals, without causing damage to the shaft and blade root.

Die Neuerung geht aus von einer Schaufelbefestigung der eingangs genannten Art, bei der der Schaufelfuß, der beispielsweise als Tannenbaumfuß ausgebildet sein kann, dauurch gehalten wird, daß ein Keil mit Beilage und mit einer definierten Vorspannung zwischen Schaufelfuß und Nutengrund eingefügt ist. Eine Befestigung dieser Art ermöglicht zwar eine außerordentlich zuverlässige und sichere Schaufelfußverspannung, hat jedoch den Nachteil, daß die Lösung der Verkeilung, besonders nach längerer Betriebszeit, den Aufwand außerordentlicher Kräfte erfordert und mit großen Schwierigkeiten verbünden ist.The innovation is based on a blade attachment of the type mentioned, in which the blade root, for example can be designed as a fir tree base, held permanently is that a wedge with a shim and with a defined preload is inserted between the blade root and the groove bottom. An attachment of this type allows an extraordinary reliable and safe blade root bracing, however the disadvantage that the solution of the wedging, especially after a long period of operation, the expenditure of extraordinary forces requires and is allied with great difficulty.

Gegenstand der Neuerung ist eine lösbare Laufschaufelbefestigung der eingangs erwähnten Art, bei welcher die Überwindung der an-The object of the innovation is a detachable blade attachment of the type mentioned at the beginning, in which the overcoming of the other

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gedeuteten Schwierigkeiten dadurch erreicht wird, daß zwischen den Keilen und Schau f elf lißen die Beilagen mit einer Vorspannung angeordnet sind, die am Ende dee Hook'sehen Proportionalbereiches des Beilagenrcaterials oder hinter diesem liegt, derart, daß beim Lösen der Keilbefestigung die Beilagen durch Über die Verspannungskräfte gehende Verformungskräfte plastisch zusammendrückbar sind und mit einer nach Beendigung der Verformungs-· kraft-Einwirkung verbleibenden Restdehnung die Entfernung des Keiles mit begrenztem Kraftaufwand gestatten,interpreted difficulties is achieved in that between the wedges and display f elf left the enclosures with a bias are arranged, the proportional range at the end of the Hook'sehen of the supplementary material or lies behind it, in such a way that when the wedge fastening is loosened, the inserts through the tensioning forces going deformation forces are plastically compressible and with a after the end of the deformation allow the remaining residual strain to be removed with limited force,

Grundsätzlich ist es möglich, die Anordnung derart zu treffen, daß die erforderliche Vorspannung der Beilagen beim Eintreiben oder Einpressen der Keile, s. B. mittels einer Presse, erzielt wird. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Schaufeln durch eine Beilagen-Keil-Kombination gehalten sind, bei welcher der Keil mit starker Unterkühlung, z, B* duroh Anwendung von flüssiger Luft eingesetzt ist, und bei welcher die Vorspannung der Beilage durch Erwärmung des Keiles aufbringbar ist. Die Beilage kann hierbei ggf. bis zur Fließgrenze beansprucht werden. Während eine dlerartig hohe Vorbeanspruchung der Beilage für die Punktion der sicheren Schaufelverspannung keine Nachteile bedeutet, gibt die angeführte hohe Vorspannung die Möglichkeit, mit begrenzten mechanischen Kräften (Kräften einer hydraulischen Presse,, von Hammer schlagen oder Schraubkräften) beim Lösen der Schaufel den Keil zu entfernen. Zum Zwecke des Lösens kann der Keil einer verstärkten Erwärmung durch zusätzliche Heizmittel unterworfen werden, was eine plastische Verformung der Beilage ermöglicht. Auf dem letztgenannten Wege lassen sich die mechanischen Kräfte zur Entfernung des Keiles weiter bedeutend herabsetzen. Zweckmäßigerweise ist hierzu der Keil mit einer Bohrung oder Aussparung zum Einfügen eines Heizmittels oder Kühlmittels versehen. Die Aussparung ist zweckmäßig als Gewindebohrung zum Einsetzen einer Schraubvorrichtung, welche das Heraus- oder Heranziehen des Keiles gestattet, ausgeführt. Gemäß einer Weiterbildung des Gegenstandes der Feuerung ist der Keil auf seiner der Beilage zugewandtenIn principle, it is possible to arrange the arrangement in such a way that the necessary pretensioning of the shims when driving them in or pressing in the wedges, e.g. by means of a press, is achieved. However, it is particularly advantageous if the blades are held by a shim-wedge combination, in which the wedge with severe hypothermia, z, B * duroh application of liquid air is used, and in which the bias of the insert can be applied by heating the wedge. If necessary, the insert can be stressed up to the flow limit. While a dler-like high pre-stress of the supplement does not mean any disadvantages for the puncture of the safe blade restraint, the stated high prestressing gives the possibility of with limited mechanical forces (forces of a hydraulic press, hammering or screwing forces) remove the wedge when loosening the shovel. For the purpose of loosening the wedge can increase the heating by additional Heating means are subjected, which allows plastic deformation of the insert. In the latter way the mechanical forces for removing the wedge can be further reduced significantly. Appropriately for this is the wedge is provided with a hole or recess for inserting a heating medium or coolant. The recess is useful as a threaded hole for inserting a screwing device, which allows the wedge to be pulled out or pulled in. According to a further development of the subject the firing is the wedge on the one facing the enclosure

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Seite in seinem mittleren Teil mit einer Aussparung versehen, wobei an seinen beiden Enden Iragfläshen zur Ausübung einer vergrößerten Flächenpressung auf die Beilage vorhanden sind. Diese Aussparung im Keil ergibt somit die Möglichkeit, den beanspruchten Querschnitt der Beilage zusätzlich zu einer schmalen Ausbildung der Beilage noch weiter herabzusetzen, so daß sich die gewünschten VorbeanspruehuBgeü der Beilagen ggf. bis zur Fließgrenze leicht erzielen lassen.Side provided in its middle part with a recess, with Iragfläshen at both ends to exercise a increased surface pressure on the insert. This recess in the wedge thus makes it possible to use the claimed cross-section of the insert in addition to a narrow one Reduce the formation of the supplement even further, so that the desired pre-stressing levels of the supplements, if necessary up to Easily achieve the yield point.

Im folgenden wird der Gegenstand der Neuerung näher anhand der Zeichnung erläutert.In the following, the subject of the innovation is explained in more detail on the basis of Drawing explained.

Hg. 1 zeigt im Prinzip eine Schaufelbefestigung gemäß der Neuerung.Hg. 1 shows in principle a blade attachment according to the innovation.

Pig. 2 veranschaulicht näher in einer tangentialen Ansicht die Keilausbildung mit unterbrochener !Dragfläche.Pig. 2 illustrates in greater detail in a tangential view Wedge formation with interrupted drag surface.

Pig. 3 läßt in einem Diagramm die durch die Beilage übertragbaren Kräfte abhängig von der Pormänderung Λ t erkennen,,Pig. 3 shows in a diagram the forces that can be transmitted by the enclosure depending on the change in shape Λ t ,

In Pig«. 1 ist mit 1 der läuferkörper bezeichnet. In die Nut 2 des Läuferkörpers ist der Tanaenbaumfuß 3 der Turbinenschaufel 4 eingeschoben. Die Nut 2 weist unterhalb des Fußes 3 eine Vertiefung auf. Letztere dient zur Aufnahme des Spannkeiles 6, der axial in die Nuterweiterung 5 eingetrieben oder eingepreßt ist und die durch den Pfeil 7 angedeutete Spannkraft ausübt. Durch diese Spannkraft 7 wird der Schaufelfuß an den Schultern 3a mit hoher Kraft an den entsprechend ausgebildeten unterschnittenen Wandteilen der Nut 2 angepreßt. Zwischen der Oberkante des Keiles 6 und der unteren Stirnseite des Schaufelfußes 4 liegt die Beilage 8. Letztere weist eine verhältnismäßig geringe Breite und einen dementsprechend verringerten Querschnitt auf. Es wird hierdurch ermöglicht, der Beilage 8 eine hohe Vorspannung zu geben, die am Ende des Hook¹sehen Proportionalbereiches des Materials oder auch, oberhalb dieses Bereiches liegt.In Pig «. 1 is denoted by 1 of the rotor body. The Tanaenbaumfuß 3 of the turbine blade 4 is pushed into the groove 2 of the rotor body. The groove 2 has a depression below the foot 3. The latter serves to accommodate the clamping wedge 6, which is axially driven or pressed into the widened groove 5 and exerts the clamping force indicated by the arrow 7. As a result of this tensioning force 7, the blade root is pressed against the shoulders 3 a with great force against the correspondingly designed undercut wall parts of the groove 2. The insert 8 lies between the upper edge of the wedge 6 and the lower end face of the blade root 4. The latter has a relatively small width and a correspondingly reduced cross-section. This makes it possible to give the supplement 8 a high preload which, at the end of the hook ¹ , is the proportional range of the material or also above this range.

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Im folgenden soll diese Wirkungsweise anhand des Schaubildes 3 näher veranschaulicht werden.This mode of operation will be illustrated in more detail below with the aid of diagram 3.

In diesem Schaubild ist für die Beilage iu Abhängigkeit von der Deformierung At der Beilage die durch die Beilage übertragbare Kaiaft P wiedergegeben. Wie ersichtlich, steigt in dem mit H bezeichneten Proportionalbereich die übertragbare Preßkraft linear an. Am Ende des Proportionalbereiches knickt die Belastungskurve ab, so daß nur noch eine verhältnismäßig geringe Krafterhöhung erforderlich ist, um das Material in dem Bereiche P (Fließbereich) zum Fließen zu bringen. Man erkennt, daß bei Verformung der Beilage um den Betrag H die Vorspannkraft PH unter dem Schaufelfuß entsteht. Eine weitere Verformung in den Fließbereich tin ein bis zum Punkt Γ bringt dann nur eine geringe Steigerung der Vorspannkraft auf den Betrag PD. Insb. kann vor dem Lösen des Keils die Beilage durch Erwärmung des Keils bis zum Punkt B deformiert werden, wobei die Vorspannkraft nur geringfügig auf den Wert PB ansteigt, so daß bei einer anschließenden Abkühlung entlang BC in Pig. 3 eine Reduzierung der VorSpannkraft erfolgt, wodurch es ohne weiteres ermöglicht wird, den Keil ohne Beschädigung des Lauferkörpers und ggf. des Schaufelfußes aus der Nut zu entfernen.In this diagram, the value P which can be transmitted by the supplement is reproduced for the supplement iu as a function of the deformation At of the supplement. As can be seen, the transferable pressing force increases linearly in the proportional range marked H. At the end of the proportional range the load curve bends, so that only a relatively small increase in force is required to get the material to flow in the range P (flow range). It can be seen that when the shim is deformed by the amount H, the prestressing force PH arises under the blade root. A further deformation in the flow area tin a up to point Γ then only brings a slight increase in the pre-tensioning force to the amount PD. In particular, before loosening the wedge, the insert can be deformed by heating the wedge up to point B, the pretensioning force increasing only slightly to the value PB, so that with a subsequent cooling along BC in Pig. 3 there is a reduction in the prestressing force, which makes it possible to remove the wedge from the groove without damaging the rotor body and possibly the blade root.

Wie Pig. 2 veranschaulicht, kann zweckmäSigerweiss der Keil 6 so ausgebildet werden, daß in seinem mittleren Teil 6a eine Aussparung vorgesehen ist und nur an seinen beiden Enden Tragflächen Cb sind. Der Keil ist im übrigen mit einer Aussparung oder Bohrung 9 versehen. Letztere ermöglicht es zunächst, vor dem Herstellen der Keilverspannung, den Keil, z. B. in Kohlensäureschnee, flüssiger Jjuft oder durch ein anderes Medium, stark zu unterkühlen. Hierdurch wird es möglich ge? -ht, den Keil zusammen mit der Beilage ohne Erzeugung mechanischer Kräfte zwischen Schaufelfuß und dem G-runde der ffuterweiterung einzubringen, wonach nach dem Eintreten der Erwärmung des Keiles die Beilage 8 in der gewünschten Weise vorgespannt wird. Weiter ermöglicht die Aussparung oder Bohrung des Keiles 6, beispielsweise, wenn sich auch bei Anwendung größererLike Pig. 2 illustrates, the wedge 6 can expediently so be designed that a recess is provided in its central part 6a and only at its two ends support surfaces Cb are. The wedge is otherwise with a recess or hole 9 provided. The latter makes it possible first, before manufacturing the wedge bracing, the wedge, e.g. B. in carbon dioxide snow, more liquid Jjuft or through another medium, to be severely subcooled. Through this is it possible? -ht, the wedge along with the side dish to introduce without generating mechanical forces between the blade root and the base of the mouth widening, after which after entering the heating of the wedge, the insert 8 is biased in the desired manner. Next allows the recess or hole of the wedge 6, for example, even if larger when used

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Kräi^te ohne weiteres eine Entfernung des Keiles nicht ermöglichen läßt, ein warmes Hedium, einen Heizstab o. dgl. in den Keil einzubringen, um den Keil aufzuheizen und - wenn zuvor beispielsweise der Keil nur* innerhalb der Grenzen des Proportionalbereiches H verspannt worden war - eine Zusatzbeanspruchung durch Wärmedehnung zu erzielen, beispielsweise entsprechend Punkt B, der in der Pließzone P liegt.Forces do not allow removal of the wedge without further ado lets you insert a warm hedium, a heating rod or the like into the wedge, to heat up the wedge and - if previously, for example, the wedge is only * within the limits of the proportional range H had been braced - to achieve additional stress through thermal expansion, for example in accordance with point B, the in the peening zone P.

Die Anordnung einer Bohrung 9 in dem Keil gestattet schließlich auch, den Keil mit Gewinde zu versehen, um beispielsweise mittels einer Schraubvorrichtung den Keil aus der Eingriffsstellung zu j entfernen.The arrangement of a bore 9 in the wedge finally also allows the wedge to be provided with thread, for example by means of a screwing device to remove the wedge from the engaged position.

Der Gegenstand der Neuerung ist auch bei gebogenen oder gekrümmtenThe subject of the innovation is also with curved or curved

Schaufelfußen anwendbar und im übrigen nicht nur bei Turbinen-Blade roots applicable and, moreover, not only for turbine

schaufeln, sondern auch bei Schaufeln von anderen Kreiselmaschinen,shovel, but also with the blades of other gyroscopic machines,

wie z. B. den Laufschaufeln von Verdichtern, Pumpen u. dgl.such as B. the blades of compressors, pumps and the like.

5 Schutzansprüche
j 3 Pig.5 claims for protection
j 3 pig.

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Claims

'.. ·'. "'.. *::' .. · VPA 67/1083 - 1 - Protection claims

1. Detachable blade attachment for Iurbo machines, especially for the Final stages of condensation ?, steam turbines, in which iDeile of the shovel base on wall parts of hats that are undershot of the rotor body. Arrangement of wedges and shims can be clamped between the blade root and the groove base, thereby characterized in that the shims (8) are arranged with a pretension between the wedges (6) and the blade roots (3) are that at the end of the hook's see proportional range of the

, Supplement material or lies behind it, in such a way that in the case of Iiösea the HeilbeiestigüDg uis supplements through, over the ver = Deformation forces going over tension forces are plastically compressible and with a whirl length after the end of the deformation force Allow any remaining stretch to remove the wedge with limited force.

2. SchavfelT> consolidation according to claim 1, characterized in that that the blades are secured by a shim-wedge combination (8, δ) are held, in which the wedge (6) ait severe hypothermia, z. B. by using liquid air »is used, and in which the bias of the attachment (8) through Heating of the wedge (6) can be applied.

3. blade attachment according to claim 1 or 2, characterized in that that the wedge (6) with a bore or recess (9) for inserting a heating medium (heating rod) or coolant is provided

4. blade attachment according to claim 3, characterized in that the recess (9) as a threaded hole for inserting a Screwing device, which allows the wedge to be pulled out or pulled in, is executed.

5. blade attachment according to one of claims 1 to 4 ·, characterized characterized in that the wedge (6) on its side facing the attachment (8) in its central part (6a) with an opening

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saving is stranding, with the attachment (8) being present on its "two ends iEragfläc & en (6b) for the exercise of an enlarged 3? smile.enpressung oxxl.

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