DE841664C - Befestigung keramischer Schaufeln in staehlernen Tragscheiben von Kreiselradmaschinen, insbesondere Gasturbinen - Google Patents

Description

• Befestigung keramischer Schaufeln in stählernen Tragscheiben von Kreiselradmaschinen, insbesondere Gasturbinen Es ist bekannt, keramische Werkstoffe als Schaufelbaustoffe in Gasturbinenläufern für hohe Temperaturen zu verwenden. Die Befestiguhg der Schaufeln im Läufer erfolgt am einfachsten durch Einklemmen zwischen den Kränzen zweier seitlich angeordneter Tragscheiben, welche z: . durch Bolzen oder Nieten verbunden sind.
• Die Anordnung solcher Laufschaufeln in einer Ringnut der Seitenscheibe ergibt infolge unvermeidlicher Teilungsfehler bei der Herstellung (keramische Schaufeln sollen an möglichst wenig Stellen pach dem Fertigbrand geschliffen werden) Lücken in Umfangsrichtung. Dieses Umfangsspiel zwischen den einzelnen Schaufeln ist aber auch notwendig, weil die Keramikschaufeln sich trotz ihrer hohen Betriebstemperatur in Umfangsrichtung nichtmehr ausdehnen sollen, als der Umfangsänderung der Tragkränze durch Temperaturerhöhung und elastische Formgebung entspricht. Dies ist sehr wichtig, um 'zusätzliche Spannungen auf die Tragscheiben zu vermeiden, welche bei hohen Betriebstemperaturen in ihrer Festigkeit schon beeinträchtigt sind. Bei Nachlassen des Reibungsschlusses zwischen den Tragscheiben könnte außerdem leicht eine Verlagerung der Schaufeln eintreten, wodurch der Läufer unwuchtig wird.
• Zur Behebung dieser Schwierigkeiten werden die Schaufeln am Wandern in der Umfangsrichtung dadurch behindert, daß zwischen keilförmigen Anschliffen an den Aerührflächen benachbarter Schaufeln oder Schaufelgruppen keilförmige, unter dem Einflug der Fliehkraft stehende Bauteile eingreifen. Durch die Fliehkraftwirkung* werden diese keilförmigen Bauteile nach außen gedrückt gegen die Anschliffflächen der Schaufelfüße und damit im Betrieb ein elastischer und längs des Umfangs Blechmäßig wirksamer Kraftfluß zwischen den einzelnen Teilen des Schaufelfußkranzes erreicht: Die Übertragung des Schaufelfliehmoments auf die Welle ist ebenfalls durch diese Keilreihe unterstützt und bei Versagen des Reibungsschlusses an den Tragscheiben von ihr übernommen.
• In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele von Schaufelbefestigungen nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen Querschnitt nach der Linie 1-I in Abb. 2 durch einen Teil des Laufrades.
• Abb. 2 einen Axialschnitt durch das Laufrad, Abb.3 einen Querschnitt durch einen Teil eines Laufrades nach der Linie III-III in Abb. 4 bei dem die tangentiale Halterung durch einen verzahnten Blechring erzielt wird, Abb. 4 einen Axialschnitt durch das Laufrad, Abb. 5 einen Querschnitt nach der Linie V-V in Abb. 6 mit Keilbolzen in einfacher Ausführung, Abb. 6 einen Axialschnitt durch das Laufrad.
• In den Abb. i und 2 sind mit i und 2 die beiden Laufscheiben bezeichnet, die zwischen sich die Schaufel 3 tragen und mittels der Bolzen 4 miteinander verschraubt sind. Auf einem ringförmigen Ansatz 5 der Scheibe 2 ist eine Hilfsscheibe 6 aufgekeilt, die an ihrem Umfang in radialen Bohrungen die Bolzen 7 trägt. Die Bolzen 7 sind keilförmig zugeschliffen und greifen zwischen entsprechende Anschliffe 8 je zweier benachbarter Schaufeln 3. Die Bolzen 7 stehen unter dem Einfluß der Fliehkraft und sorgen für einen gleichmäßigen, am Umfang verteilten Kraftfluß zwischen den einzelnen Schaufelfüßen.
• In ähnlicher Weise kann bei dem Ausführungsbeispiel nach den Abb. 3 und 4 die elastische Formänderung eines sehr leicht ausgebildeten Ringes 9 zur gleichmäßigen Anspannung der obenerwähnten Keilflächen am Schaufelfuß herangezogen werden. Er legt sich bei zunehmender Drehzahl, d. h. mit zunehmender elastischer Aufweitung, mittels seiner Blechzähne io an, wobei die Keilflanken dieser Zähne immer mehr zum Tragen kommen. Der Ring ist zu diesem Zweck sehr dünn ausgeführt, um die Scheibenkranzbelastung bei Anlage am Sc4.gufelfußring klein zu halten und um die erforderfiche elastische Weichheit zu erreichen. Um die Elastizität des Ringes 9 zu erhöhen, sind radiale Schlitze oder Ausnehmungen i i im Blechkörper angeordnet. Der Ring 9 wird im dargestellten Ausführungsbeispiel an örtlichen Verstärkungen durch die Spannbolzen 4 des Läufers radial geführt und damit mittig gehalten.
• Es genügt auch vielfach, wie Abb. 5 und 6 zeigen, bei Läufern, die durch Verschrauben von zwei Tragscheiben i und 2 gebildet sind, wenn die Spann- schrauben 4 örtlich abgeflacht sind, so daß nur einzelne Gabelstücke 12 mit nach außenliegenden keilförmigen Enden in die Anschliffe 8 zwischen einzelnen Schaufelfüßen oder zwischen die Endschaufeln zusammenhängender Schaufelgruppen ein- greifen und vermöge ihrer radialen Beweglichkeit die Umfangsfestlegung der Schaufeln 3 gewährleisten.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Befestigung keramischer Schaufeln in stählernen Tragscheiben von Kreiselradmaschinen; insbesondere Gasturbinen, dadurch -geszeichnet, daß zwischen keilförmige Anschliffe A) an den Berührflächen benachbarter Schaufeln (3) oder Schaufelgruppen keilförmige, unter dem Einfluß der Fliehkraft stehende Bauteile (7, 1o, 12) eingreifen. z. Befestigung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die keilförmigen Bauteile aus keilförmig angeschliffenen Bolzen (7) bestehen, die in Bohrungen einer mittig aufgekeilten Hilfsscheibe (6) radial verschiebbar angeordnet sind. 3. Befestigung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Schaufelkranzes ein leicht verformbarer verzahnter Blechring (9) angeordnet ist, dessen Zähne (io) in ebensolche Anschliffe an den in Umfangsrichtung zusammenstoßenden Berührflächen einzelner Laufschaufeln ,(3) oder ganzer Schaufelgruppen eingreifen. 4. Befestigung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auf örtlich abgeflachten Spannschrauben (4) des Läufers Gabelstücke (i2) mit außenliegendem Keil angeordnet sind, welche in die Anschliffe (8) am Schaufelfuß (3) eingreifen: