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Verriegelungsvorrichtung für Turbinenschaufeln od. dgl. Die Erfindung
bezieht sich auf Verriegelungsvorrichtungen zum Sichern der Schaufeln von Turbinen,
Verdichtern, Gebläsen oder sonstigen Kraft-oder Arbeitsmaschinen gegen axiale Verschiebung
am Schaufelrad oder sonstigen Schaufelträger.
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Die verläßliche Festlegung der. Schaufeln an ihrem Träger bereitet
gewisse chwierigkeiten, insbesondere bei milt hoher Drehzahl umlaufenden und durch
hohe Temperaturen beanspruchten Schaufeln von GasturUnen, Dampfturbinen und Strahltriebwerken.
Zwar ist man bestrebt, in derartigen Fällen die Schaufeln durch seitliche Verzahnungen
am Schaufelfuß und an den ihn aufnehmenden Ausnehmungen des Schaufelrades gegen
radnale Verlagerung zu sichern, doch kommt @es unter der gleichzeitigen Einwirkung
hoher und wechselnder Fliehkraftbeanspruchungen und stark unterschiedlicher Temperaturen
dennoch vor, daß sich einzelne Schaufeln in ihrem Sitz am umlaufenden Schaufelträger
lockern. Die Schaufeln müssen daher auch eine verläßliche Sicherung gegen Axialverschiebung
aufweisen, damit sie sich nicht unter Wirkung ihrer Axialbelastung durch das strömende
Treib- oder Arbeitsmittel von ihrem Sitz lösen können.
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Für diesen Zweck sind bereits unterschiedliche Verriegelungsmittel
vorgeschlagen worden, die jedoch mehr oder weniger kompliziert sind und eine Bearbeitung
oder ein Bohren der Läuferscheibe erfordern. Man hat auch schon vorgeschlagen, die
Schaufeln gegen axiale Verschiebung durch einen Stift zu sichern, der unter dem
Schaufelfuß liegt und die frei liegendem Endflächen des Schaufelträgers und des
Schaufelfußes mit Anschlägen hintergreift,
von denen mindestens
ein Endanschlag flach liegend ausgebildet ist und eilst nachdem Einsetzen der Schaufel
in die Sicherungsstellung umgebogen wird. Hierbei hat man jedoch den Verriegelungsstift
an seinem Ende in seiner Stärke aufgespalten, so daß zwei übereinanderliegende Endanschläge
entstehen, die je über die Breite des Stiftes reichen. Bei dieser Spaltung des Sicherungsstiftes
haben seine abgewinkelten Enden jedoch nur einen vergleichsweise geringen Biegungswiderstand,
weil die Anschläge nur dünn sind. Überdies bringen es die wechselnden Temperaturbeanspruchungen
mit sich, daß die dünnen und daher scharf abgewinkelten Anschläge an den Knickstellen
abbrechen können. Die durch solche Stifte vermittelte Sicherung ist daher nicht
verläßlich.
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Die Verriegelungsvorrichtung nach der Erfindung verleiht den Schaufeln
einen besseren Schutz gegen Axialverschiebung am Schaufelträger. Sie besteht ebenfalls
aus einem unter dem Schaufelfuß angeordneten Sicherungsstift, der,die frei Liegenden
Endflächen des Schaufelfußes und des Schaufelträgers mit Anschlägen hintergreift,
von denen mindestens ein flach liegender Endanschlag erst nach dem Einsetzen der
Schaufel in die Sicherungsstellung umgebogen wird. Erfindungsgemäß sind an demjenigen
Ende des Sicherungsstiftes, an dem sich dieser zuletzt umzubiegende Anschlag befindet,
zwei Anschläge in des Breite des Sicherungsstiftes nebeneinander angeordnet, so
daß die in der Sicherungsstellung nach entgegengesetzten Seiten ragenden Anschläge
in bezug auf die Breite des Sicherungsstiftes seitlich versetzt zueinander liegen.
Diese beiden Anschläge können z. B. durch einen die Breite des Stiftes hälftig teilenden
Längseinschnitt gebildet sein, oder der eine dieser Anschläge kann aus einem angestauchten,
flanschartigen Kopf bestehen, der nur über die halbe Breite des Stiftes reicht und
dem in gleicher Breite ein. flach liegender Endanschlag benachbart ist, der erst
nach dem Einsetzen der Schaufel in die Sicherungsstellung umgebogen wird. Bei diesen
Ausführungen des Sicherungsstiftes wird der zuletzt in die Sicherungsstellung zu
bringende Endanschlag in voller Stärke des Sicherungsstiftes umgebogen. Dieser gibt
einen besseren Halt, einen besseren Schutz gegen Abbrechen des Anschlages und eine
bessere Sicherheit der Verriegelung der Schaufeln.
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In besonders einfacher Ausführung der Erfindung weist-der Sicherungsstift
an beiden Enden gleichartig ausgebildete, seitlich verstetzt liegende Anschläge
auf, die durch die Breite des Stiftes hälftig teilende Längseinschnitte gebildet
sind.
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In den Zeichnungen, in welchen gleiche Bezugsziffern gleiche Teile
in den verschiedenen Figuren bezeichnen, zeigt Fig.ieineG2sturbinemi.tei,nemTurbinenläuferund
imdiesem mbefestigten Schaufeln gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine schaubildliche
Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des Haltestiftes gemäß der Erfindung,
Fig.3 eine Teilansicht, welche eine Läuferschaufel zeigt, die im Läufer in der erfindungsgemäßen
Weise befestigt ist, sowie eine weitere. im Läufer eingesetzte Schaufel, bei der
aus Gründen der vergleichsweisen Darstellung der Haltestift weggelassen ist, Fig.
4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 3 und Fig. 5, 6 und 7 den Fig. z, 3
und 4 entsprechende Ansichten, welche eine andere Ausführungsform gemäß der Erfindung
zeigen.
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Die in Fig. i dargestellte Gasturbine weist einen Verdichter io, eine
Turbine i i und ein zwischen diesen angeordnetes Brennkammersystem 1a auf. Die Turbine
besitzt einen Läufer P3 mit einer Reihe von sich in radialer Richtung erstreckender
Schaufeln 14, die in Umfangsschlitzen 15 sitzen, welche bei der dargestellten Ausführungsform,
wie sich aus Fig. 3 und 6, ergibt, einen Tannenbaumquerschnitt haben. Die Schlitze
15 erstrecken sich von der Vorderseite zur Rückseite des Läufers in im wesentlicher
axialer Richtung, wobei eine Rille 16, vorzugsweise von flachem, rechteckigem Querschnitt
in axialer Richtung längs.des Grundes jedes Schlitzes verläuft.
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Die Schaufeln 14 sind mit Schaufelwurzeln. 17 in . T annenbaumform
entsprechend der Form des Schlitzes ausgebildet, wobei die Länge der Wurzeln gleich
der Länge der Schlitze ist, so daß beim Zusammenbau ,die frei liegenden Endflächen
18 der Schaufelwurzeln bündig mit den benachbarten Flächen ig des Läufers abschließen.
Die am weitesten innenliegende Abschlußfläche jeder Schaufelwurzel ist flach bearbeitet
und bildet die vierte Seite der rechteckigen Rille 16, wenn die Schaufelwurzel in
den Schlitz eingesetzt ist.
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Der Rille 16 entspricht in der Form ein Haltestift ao, der in Fig.
2 gesondert dargestellt ist und awseimem Metal.lstrei,fenbesiteht. Der Stift :2o
besitzt einem Schaft ai, der von der gleichen, Länge wie die Schaufelwurzel 17 und
-der Schlitz 15 ist, und Endteile an jedem Ende, die durch einen Längsschnitt Zz
geschlItzt sind und vorzugsweise; -im wesentlichen in eineraxnalenEbene des Läufers
zurBildung der nebeneinanderliegenden Lappen 23 und 24 liegen.
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Beim Zusammenbau der Turbine i i wird der Haltestift 2o in die Rille
16 eingesetzt und die Schaufelwurzel 17 dann in den Schlitz 15 des Läufers 13 eingeschoben,
wobei das Eingriffsverhältnis zwischen: der Wurzel und dem Schlitz die Schaufel
gegen radiale Bewegung sichert. Wenn die Schaufel so eingesetzt worden ist, daß
die :frei liegenden Endflächen 18 ihrer Wurzel bündig mit den benachbarten Flächen
des Läufers sind, wird einer der Lappen 23 und 24 an jedem Ende des Stiftes, gesehen
in der Zeichnung, im rechten Winkel nach oben gebogen, so daß er sich von der Achse
des Stiftes mit Bezug auf den Läufer radial nach außen erstreckt und an der Endfläche
18 der Schaufelwurzel anliegt. In ähnlicher Weise werden die beiden anderen Lappen
im rechten Winkel nach unten gebogen, so daB sie sich radial nach innen erstrecken
und an der Fläche ig des Läufers an- . liegen. Die Lappen bilden, wenn sie in der
erwähnten Weise gebogen sind, Anschläge, die an
den Endflächen 18
und ig anliegen und eine relative Axialbewegung zwischen der Schaufel und dem Läufer
verhindern.
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Die beiden Lappen an einem Ende des Stiftes und ein Lappen am anderen
Ende können vor dem Zusammenbau näch auswärts gebogen werden und die Schaufel nach
dem Einbringen des Stiftes in die Rille 16 eingesetzt werden, wenn die Schaufel
an demjenigen Ende des Stiftes vorbei eingeführt wird, an welchem ein Lappen noch
nicht gebogen ist, so daß nur einer der Lappen nach dem Zusammenbau für den Verriegelungseingriff
des Stiftes mit der Schaufel und mit dem.Tragkörper gebogen zu werden braucht. Ferner
kann der Schaft 2I jedes Stiftes 2o aus zwei halben Streifen oder Drähten bestehen,
wobei die Enden der Drähte die Anschläge bilden. Ein einteiliger Stift ist. jedoch
bevorzugt, da bei zwei gesonderten Streifen die Gefahr besteht, daß die beiden Enden
jedes Streifens versehentlich in der gleichen Richtung gebogen werden, so daß keine
Verriegelungswirkung erzielt wird.
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Bei der in Fig. 5, 6 und 7 gezeigten Ausführung-siform ist statt des
Stiftes 2o ein Stift 2o' vorgesehen, der einen Schaft 21' aufweist sowie an einem
Ende einen flachen flanschförmigen Kopf 25, am anderen Ende einen Kopf 26 in Form
eines Halbflansches und einen abstehenden Lappen 27, welche als Anschläge dienen.
Der halbe Kopf 26 ist im Querschnitt halbkreisförmig, wobei in einer der Endflächen
18' der Schaufelwurzel 17' eine entsprechende halbkreisiförmige Aussparung 28 vorgesehen
ist. Wie bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel weist der tannenbaumförmige
Schlitz 15', in welchem die Schaufel gehalten wird, eine Längsrille 16' auf, die
in ihrem Querschnitt dem Schaft 2i' des Stiftes entspricht, wobei der Schaft die
gleiche Länge wie die Rille hat.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Stift 2o' zuerst auf die Schaufelwurzel
17' aufgebracht, und zwar so, daß sich der halbe Kopf 26 in der Aussparung 28 befindet.
Hierauf wird das Ganze, mit dem ausgesparten Ende der Wurzel voraus, in den Schlitz
15' eingeschoben, bis der Kopf 25 an der Endfläche ig' des Läufers zur Anlage kommt
und hierauf der Lappen 27, wie in der Zeichnung gezeigt, rechtwinklig nach unten
gebogen,, so daß er an der anderen Endfläche des Läufers zur Anlage kommt und die
Schaufel in ihrer Halterung sichert. Der halbe Kopf 26 und die diesem entsprechende
Aussparung 28 verhindern eine Drehung des Stiftes, wenn die Schaufel in den Läufer
eingesetzt ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen bevorzugten
Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Rahmens beliebige Abänderungen
erfahren.