DE925026C - Fastening device for blades of rotary machines, z. B. gas turbines - Google Patents
Fastening device for blades of rotary machines, z. B. gas turbinesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Befestigungsvorrichtung für Schaufeln von· Kreiselradmaschinen, z. B. Gas- oder Dampfturbinen, Kreiselpumpen, -gebläse oder -verdichter. Sie soll besonders zum Festlegen der Turbinenschaufeln von Strahltriebwerken verwendet werden.The invention relates to a fastening device for blades of centrifugal machines, z. B. gas or steam turbines, centrifugal pumps, fans or compressors. She should be special used to set the turbine blades of jet engines.
Gewöhnlich sind die Schaufeln von Kreiselradmaschinen so ausgebildet, daß sie mit ihrem Fuß in sie übergreifende Führungen des Schaufelträgers ίο eingeschoben werden können. Da die Schaufeln beim Betrieb der Maschinen aber nicht nur einer hohen Zentrifugalkraft ausgesetzt sind, sondern durch das Strömungsmittel auch einer axialen Beanspruchung in Richtung der Führungen des Schaufelträgers für den Schaufelfuß unterliegen, müssen sie gegen Verschiebung im Schaufelträger gesichert werden.Typically, the blades of rotary machines are designed so that they are with their feet can be inserted into them overlapping guides of the blade carrier ίο. As the shovels When the machines are in operation, they are not only exposed to high centrifugal force, but also by the fluid also an axial stress in the direction of the guides of the Subject to the blade carrier for the blade root, they must protect against displacement in the blade carrier secured.
Man hat bereits vorgeschlagen, als Sicherungsmittel zum Festlegen der Schaufeln gegen Verschieben am Schaufelträger einen Sicherungsstift zu verwenden, der zwischen dem Schaufelfuß und dem Schaufelträger liegt, mit einem mittleren Ansatz in eine mittlere Ausnehmung des Schaufelfußes oder des Schaufelträgers ragt und mit seinen beiden. Enden den anderen Teil umgreift. Gewöhnlieh ist dabei der Sicherungsstift zunächst nur an einem Ende umgebogen, während das andere Ende gestreckt ist und erst umgebogen wird, nachdem dieIt has already been proposed as a means of securing the blades against displacement to use a locking pin on the blade carrier between the blade root and the blade carrier lies, with a central approach in a central recess of the blade root or the blade carrier protrudes and with both of them. Ends around the other part. Usually the locking pin is initially only bent at one end, while the other end is stretched and is only bent after the
Schaufel in die Führung des Schaufelträger^ eingeschoben ist.Shovel pushed into the guide of the shovel carrier ^ is.
Die Erfindung ist auf eine besondere Ausbildung des Sicherungsstiftes gerichtet, die seine Herstellung erleichtert und es entbehrlich macht, den Schaufelfuß oder den Schaufelträger mit einer mittleren Ausnehmung zum Festlegen des Sicherungsstiftes zu versehen. Erfindungsgemäß weist der Sicherungsstift einen glatten Schaft ohne mittleren Ansatz und an den Enden des Schaftes doppelte, U-förmige Umbiegungen auf, die nach entgegengesetzten Seiten gerichtet sind, so daß die eine Umbiegung mit ihrem inneren Schenkel die Stirnfläche des Schaufelträgers, die andere Umbiegung mit ihrem Innenschenkel die auf der anderen Seite liegende Stirnfläche des Schaufelfußes hintergreift, während die beiden Außenschenkel der beiden U-förmigen Umbiegungen langer als die Innenschenkel bemessen und so gebogen sind, daß sie in der Sicherungsstellung die andere Stirnfläche des Schaufelträgers bzw. des Schaufelfußes berühren. Vorzugsweise sind die Sicherungsstifte so vorgefertigt, daß der Außenschenkel- .der einen Umbiegung zunächst nur so weit gebogen ist, daß er sich in der Querrichtung nicht über, den mittleren Schaft des Sicherungsstiftes hinaus nach der anderen Seite erstreckt und erst nach dem Einbau der Schaufel in den Schaufelträger in die sichernde Stellung umgebogen wird. Um den Sicherungsstift kurz ausführen zu können und sein axiales Vorstehen über die Stirnflächen des Schaufelfußes und des Schaufelträgers wenigstens an einer Seite zu vermeiden, ist zweckmäßig mit Bezug auf die Strömungsrichtung des Druckmittels durch die Schaufeln entweder in der austrittsseitigen Stirnfläche des Schaufelfußes oder in der eintrittsseitigen Stirnfläche des Schaufelträgers eine Ausnehmung vorgesehen, die den Innenschenkel der einen doppelten Um'biegung aufnimmt. Diese Ausnehmung erleichtert es auch, den Außenschenkel dieser Umbiegung nach dem Einbau der Schaufel in den- Schaufelträger so fertigzubiegen, daß er sich fest gegen die Stirnfläche des anderen Teils legt.The invention is directed to a special design of the locking pin, its manufacture facilitates and makes it dispensable, the blade root or the blade carrier with a to provide central recess for fixing the locking pin. According to the invention has the locking pin has a smooth shaft without a middle Approach and at the ends of the shaft double, U-shaped bends, which after opposite sides are directed, so that one bend with its inner leg the Face of the blade carrier, the other bend with its inner leg the one on the the other side of the end face of the blade root engages behind, while the two outer legs of the two U-shaped bends longer than the inner legs and so bent are that in the secured position, the other end face of the blade carrier or the Touch the blade root. Preferably, the locking pins are prefabricated so that the outer leg .the one bend is initially only bent so far that it is in the transverse direction not over, the middle shaft of the locking pin extends out to the other side and only after the blade has been installed in the blade carrier is bent into the locking position. To run the locking pin briefly too can and its axial protrusion over the end faces of the blade root and the blade carrier Avoiding at least one side is useful with reference to the direction of flow of the Pressure medium through the blades either in the outlet-side end face of the blade root or a recess is provided in the inlet-side end face of the blade carrier, which the Inner thigh that absorbs a double bend. This recess also makes it easier the outer leg of this bend after the installation of the blade in the blade carrier so ready to bend that it lies firmly against the face of the other part.
Durch die Ausbildung des Sicherungsstiftes nach der Erfindung wird auch das Einsetzen der Schaufeln in den Schaufelträger erleichtert, da man in der Lage ist, den Stift entweder in den Schaufelträger einzulegen und dann die Schaufel einzuführen, oder ihn über den Schaufelfuß zu legen und zusammen mit der Schaufel· in den Träger einzuschieben. Der Stift braucht dazu nur anders herum verwendet zu wenden. Dies kann den Einbau und den Ersatz einzelner Schaufeln oftmals sehr erleichtern. Through the formation of the locking pin according to the invention, the onset of the Shoveling into the shovel carrier is made easier as one is able to insert the pin into either the Insert the blade carrier and then insert the blade, or close it over the blade root and slide it into the carrier together with the shovel. The pen just needs to be different used to turn around. This can often make the installation and replacement of individual blades much easier.
Die Zeichnung zeigt Beispiele für die Anwendung und Ausführung der Befestigungs- oder Haltevorrichtung nach der Erfindung, und zwarThe drawing shows examples of the application and execution of the fastening or Holding device according to the invention, namely
Fig. ι ein Gasturbinentriebwerk mit einem Turbinenläufer, dessen Schaufeln durch Haltevorrichtungen nach der Erfindung gesichert sind,Fig. Ι a gas turbine engine with a turbine runner, the blades of which by holding devices are secured according to the invention,
Fig. 2 die Seitenansicht eines Läuferteils mit daran befestigten Schaufeln, wobei die Haltevorrichtung bei der einen Schaufel zur besseren Klarheit fortgelassen ist, Fig. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 in Fig. 2,2 shows the side view of a rotor part with blades attached thereto, the holding device in which a shovel has been omitted for better clarity, FIG. 3 is a section along line 3-3 in FIG. 2,
Fig. 4 eine Seitenansicht des Haltestiftes vor dem Einbau in etwas kleinerem Maßstab,4 shows a side view of the retaining pin before installation on a somewhat smaller scale,
Fig. 5 einen Querschnitt durch den Haltestift nach Linie 5-5 in Fig. 4,Fig. 5 shows a cross section through the retaining pin along line 5-5 in Fig. 4,
Fig. 6 die Seitenansicht eines Haltestiftes anderer Ausführung vor dem Einbau undFig. 6 is a side view of a retaining pin of others Execution before installation and
Fig. 7 die Seitenansicht des für sich allein dargestellten Haltestiftes in seiner Gestalt nach dem Einbau.Fig. 7 shows the side view of the shown on its own Retaining pin in its shape after installation.
Das in Fig. 1 dargestellte Gasturbinentriebwerk hat den üblichen Aufbau, d. h., es besteht aus einem Verdichter 10, einer Turbine 11 und einem Brennkammersystem 12 zwischen beiden. Die Turbine weist einen Läufer 13 mit einem Kranz sich radial nach außen erstreckender Schaufeln 14 auf. Die Schaufeln sind in Schlitzen 15 befestigt, die quer durch den Rand des Läufers verlaufen und in dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel einen Verzahnungsquerschnitt haben. Die Schlitze erstrecken sich von der vorderen, dem Gasstrom zugewendeten Seite 16 des Läufers zur hinteren, dem Gasstrom abgewendeten Seite 17 in im wesentlichen axialer Richtung, also parallel zur Hauptströmungsrichtung der Gase, die in Fig. 3 mit dem Pfeil A kenntlicht gemacht ist.The gas turbine engine shown in Fig. 1 has the usual structure, that is, it consists of a compressor 10, a turbine 11 and a combustion chamber system 12 between the two. The turbine has a rotor 13 with a ring of blades 14 extending radially outward. The blades are fastened in slots 15 which run transversely through the edge of the rotor and, in the exemplary embodiment shown in FIG. 2, have a toothed cross section. The slots extend from the front side 16 of the rotor facing the gas flow to the rear side 17 facing away from the gas flow in an essentially axial direction, i.e. parallel to the main flow direction of the gases, which is indicated by the arrow A in FIG.
Die Schaufeln sind mit Schaufelfüßen 18 versehen, die eine zum Querschnitt der Schlitze 15 passende Gegensverzahnung haben. Die Länge der Füße entspricht der Länge der Schlitze, so daß nach dem Einbau der Schaufeln die frei liegenden Stirnflächen 19 und 20 der Schaufelfüße mit den. Flächen 16 und 17 des Läufers abschneiden. Das untere Ende jedes Schaufelfußes ist etwas verkürzt, so daß zwischen der Grundfläche der Schlitze und der Unterfläche des Schaufelfußes in axialer Richtung ein flacher Durchlaß 21 frei bleibt. Außerdem ist auf der dem Gasstrom abgewendeten Seite des Schaufelfußes am unteren Ende eine Ausnehmung 22 vorgesehen.The blades are provided with blade roots 18, one of which is towards the cross section of the slots 15 have suitable mating teeth. The length of the feet corresponds to the length of the slots, so that After installing the blades, the exposed end faces 19 and 20 of the blade roots with the. Cut off surfaces 16 and 17 of the runner. The lower end of each blade root is slightly shortened, so that between the base of the slots and the lower surface of the blade root in the axial direction a flat passage 21 remains free. In addition, on the side of the facing away from the gas flow A recess 22 is provided at the lower end of the blade root.
Ein Haltestift 23 (Fig. 7) ist aus einem flachen Metallstreifen hergestellt. Der Schaft 24 des Stiftes hat die gleiche Länge wie der Schaufelfuß 18 abzüglich der Tiefe der Ausnehmung 22. An beiden Enden des Schaftes erstrecken sich Anschläge 25 und 26 nach beiden Seiten des Schaftes. Jeder Anschlag ist durch Umbiegen des Schaftes um 900 zur Bildung einer Schulter 27 bzw. 28 nach einer Seite des Schaftes und durch Zurückbiegen des Endteils 29 bzw. 30 um i8o° hergestellt. Durch das Zurückbiegen werden die Enden 29' bzw. 30' in ihre endgültige Lage auf der jeweils anderen Seite des Schaftes gebracht. Die Utribiegungen werden so vorgesehen, daß die Schulter 2J des Anschlags 25 und die Schulter 28 des Anschlags 26 an gegenüberliegenden Seiten des Schaftes liegen. Jeder Anschlag besteht also aus einem umgebogenen und einem zurückgebogenen Teil. Die Form des Anschlags 26 ist so gewählt, daß seine Schulter 28 dicht in die Ausnehmung 22 hineinpaßt und sein Ende 30' sich gegen die hintere Fläche 17 desA retaining pin 23 (Fig. 7) is made from a flat strip of metal. The shaft 24 of the pin has the same length as the blade root 18 minus the depth of the recess 22. At both ends of the shaft, stops 25 and 26 extend to both sides of the shaft. Each stopper is made by bending the shaft about 0 90 to form a shoulder 27 and 28 respectively to one side of the shaft and by folding back the end part 29 or 30 to i8o °. By bending back the ends 29 'and 30' are brought into their final position on the other side of the shaft. The inflections are provided so that the shoulder 2J of the stop 25 and the shoulder 28 of the stop 26 lie on opposite sides of the shaft. Each stop consists of a bent and a bent back part. The shape of the stop 26 is chosen so that its shoulder 28 fits tightly into the recess 22 and its end 30 'against the rear surface 17 of the
Läufers legt. Der Endteil 29 des Anschlags 25 ist so gebogen, daß das Ende 29' in Querrichtung des Schaftes der Schultex 27 gegenüberliegt und die vordere Fläche 19 des Schaufelfußes in schräger Neigung derart berührt, daß diese Fläche im wesentlichen bündig mit der Fläche 16 des Läufers liegt.Runner sets. The end portion 29 of the stop 25 is bent so that the end 29 'in the transverse direction of the Shank of Schultex 27 is opposite and the front surface 19 of the blade root is inclined Inclination touches such that this surface is substantially flush with the surface 16 of the runner.
Da ein Metallstreifen normalerweise nicht genau die Form eines Körpers einnimmt, um den er herumgebogen wird, sondern infolge seiner Elastizität etwas zurückfedert, könnten die Schultern 27 und 28 den Schaufelfuß im Läufer nicht genau festlegen, wenn sie erst nach dem Einbau gebogen würden. Deswegen ist es vorteilhaft, die Schulter 28 und beide Biegungen des Anschlags 25 vor dem Zusammenbau herzustellen, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, während die Zurückbiegung des anderen Anschlags 26 nur so weit erfolgt, daß das Ende 30' nicht nach unten über die Verlängerung des Schaftes 24 hinausragt. Es ist andererseits auch möglich, die Schulter 27 und beide Biegungen des Anschlags 26 vor dem Einbau herzustellen und die Zurückbiegung des Anschlags 25 nur unvollständig auszuführen, nämlich derart, daß das Ende 29' nicht über die Verlängerung des Schaftes 24 hinausragt, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist.Since a metal strip normally does not take the exact shape of a body around which it is bent, but rather springs back somewhat due to its elasticity, the shoulders 27 and 28 could not precisely define the blade root in the rotor if they were only bent after installation. It is therefore advantageous to produce the shoulder 28 and both bends of the stop 25 prior to assembly, as shown in FIG Extension of the shaft 24 protrudes. On the other hand, it is also possible to produce the shoulder 27 and both bends of the stop 26 before installation and to only perform the bending back of the stop 25 incompletely, namely in such a way that the end 29 'does not protrude beyond the extension of the shaft 24, as shown in FIG 6 is shown.
Beim Einbau einer Schaufel in den Läufer mit einem Haltestift nach Fig. 4 wird der Stift zuerst so an dem Schaufelfuß 18 festgeklemmt, daß der Schaft 24 flach an der Unterfläche des Fußes liegt, während die Schulter 28 an der Grundfläche der Ausnehmung 22 und das Ende 29' des Anschlags 25 an der Vorderfläche 19 des Schaufelfußes liegt. Dann wird der Fuß in. den Schlitz 15 eingeführt, wobei das Ende 30' des Anschlags 26 frei über die Grundfläche des Schlitzes hinweggeht. Der Fuß wind so weit in den Schlitz eingeschoben, bis eich die Schulter 27 des Anschlags 25 gegen die Vorderfläche 16 des Läufers anlegt. Dann wird der Anschlag 26 so weit nach unten gebogen, daß das Ende 30' sich gegen die hintere Fläche 17 des Läufers legt und die Schaufel im Läufer sichert.When installing a blade in the rotor with a retaining pin as shown in FIG. 4, the pin is first clamped to the blade root 18 so that the shaft 24 lies flat against the lower surface of the root, while the shoulder 28 on the base of the recess 22 and the end 29 'of the stop 25 is on the front surface 19 of the blade root. Then the foot is inserted into the slot 15, the end 30 'of the stop 26 passing freely over the base of the slot. The foot wind is pushed so far into the slot until the shoulder 27 of the stop 25 is against the front surface 16 of the runner creates. Then the stop 26 is bent down so far that the end 30 'lies against the rear surface 17 of the runner and secures the shovel in the runner.
Die Schaufel ist gegen den Strömungsdruck des Gases, der in Fig. 3 durch den Pfeil A angedeutet ist, durch die Schultern 27 und 28 festgelegt, während die Enden 29' und 30' der Anschläge die Schaufel gegen die in entgegengesetzter Richtung auftretenden Belastungen halten, die aber wesentlich geringer sind.The blade is fixed against the flow pressure of the gas, which is indicated in Fig. 3 by the arrow A , by the shoulders 27 and 28, while the ends 29 'and 30' of the stops hold the blade against the loads occurring in the opposite direction, but which are much lower.
Wird die in Fig. 6 dargestellte Form des Haltestifts verwendet, so wird der Stift zuerst auf der Grundfläche des Schlitzes 15 befestigt, wobei sich die Schulter 27 des Anschlags 25 gegen die vordere und das Ende 30' des Anschlags 26 gegen die hintere Fläche des Läufers anlegen. Dann wird der Schaufelfuß in den Schlitz eingeschoben, bis sich die Grundfläche der Ausnehmung 22 gegen die Schulter 28 des Anschlags 26 legt. Schließlich wird der Anschlag 25 so gebogen, daß sich das Ende 29' gegen die Vorderfläche 19 des Schaufelfußes legt und dadurch die Schaufel in ihrer Lage sichert. Dieses Ende darf den Schaufelfuß beim Einschieben nicht stören, muß hierbei also tiefer als die LTnterfläche des Schaufelfußes liegen,The shape of the retaining pin shown in FIG is used, the pin is first attached to the base of the slot 15, whereby the shoulder 27 of the stop 25 against the front and the end 30 'of the stop 26 against the create the rear surface of the runner. Then the blade root is pushed into the slot until it is the base of the recess 22 lies against the shoulder 28 of the stop 26. Finally will the stop 25 is bent so that the end 29 'lies against the front surface 19 of the blade root and thereby secures the shovel in its position. This end allows the shovel root to be pushed in do not interfere, so must be deeper than the bottom surface of the blade root,
Von den beiden Ausführungsarten, des Stiftes wird die in Fig. 4 gezeigte bevorzugt, da sich der Anschlag 26 in eingebautem Zustand des Stiftes besser biegen läßt. Das Endstück 30 dieses Anschlags kann nämlich um i8o° mit einem größeren Radius gebogen werden, da es zum Teil in der Ausnehmung 22 liegt. Es kann diaher ohne weiteres zum Ausgleich der Zurückfederung noch etwas nachgebogen werden, ohne daß die Gefahr eines Abbrechen« in der Biegung besteht. Auf diese Weise kann erreicht werden, daß sich das Ende des Stiftes wesentlich fester gegen die Läuferfläche anlegt als es bei der Ausführung nach Fig. 6 der Fall ist, wenn nicht durch eine zusätzliche Maßnahme beim Zusammenbau dem Anschlag 26 in diesem letzteren Fall eine weitere Biegung erteilt wird, nachdem der Anschlag 25 fertiggebogen ist. Hieraus ergibt sich, daß man eine ebenso vorteilhafte Ausführungsform des Haltestiftes dadurch erhält, daß man den Anschlag 25, wie er in Fig. 4 gezeigt ist, in anderer Weise ausführt, beispielsweise durch Verwendung eines Stiftes, dessen eines Ende gestaucht ist oder eine sonstige Verstärkung aufweist, doch sind solche Stifte normalerweise weniger einfach herzustellen.Of the two types of embodiment of the pin, that shown in FIG. 4 is preferred, since the stop 26 can be bent better when the pin is installed. The end piece 30 of this stop can namely be bent by 180 ° with a larger radius, since it lies partly in the recess 22. It can therefore easily be bent a little to compensate for the spring back without the risk of breaking off in the bend. In this way it can be achieved that the end of the pin rests much more firmly against the runner surface than is the case in the embodiment according to FIG. 6, if not by an additional measure when assembling the stop 26 in this latter case a further bend is issued after the stop 25 is finished bent. It follows that an equally advantageous embodiment of the retaining pin is obtained by executing the stop 25, as shown in FIG. 4, in a different way, for example by using a pin whose one end is compressed or some other reinforcement but such pins are usually less easy to manufacture.
Die Haltevorrichtung nach der Erfindung ist leicht und billig herzustellen und einfach anzubringen. Sie ermöglicht es, einzelne Schaufeln ohne Beschädigung oder Störung der übrigen Schaufeln auszubauen,The holding device according to the invention is easy and cheap to manufacture and easy to attach. It enables individual blades to be removed without damaging or disrupting the remaining blades to expand
Claims (3)
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