DE967498C - Laufschaufelbefestigung bei Axialstroemungsmaschinen - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 14. NO VEMBER 1957

Die Erfindung bezieht sich auf die Befestigung der in einer Umfangsnut des Läufers angeordneten Läuferschaufeln von Axialströmungsmaschinen, z. B. Gasturbinen. Bei dieser Art der Befestigung von Läuferschaufeln besteht die Aufgabe, die letzte Schaufel einzusetzen und den Schaufelkranz zu schließen, ohne den Läufer zu schwächen. Ferner ist es wünschenswert, die Anordnung so auszubilden, daß alle Schaufeln einschließlich der Schlußschaufel denselben Sicherheitsgrad und dieselbe Festigkeit gegen Beanspruchung durch Fliehkräfte erhalten.

Es ist eine Laufschaufelbefestigung dieser Art bekannt, bei welcher die Laufschaufeln in Umfangsnuten mittels eines Hammerkopffußes befestigt sind, der bajonettverschlußartig in die Nut eingedreht wird. Gemäß der Erfindung wird eine derartige Laufschaufelbefestigung in, der Weise ausgebildet, daß der Schaufelschaft und die lichte Weite zwischen den Stegen der Nut, im Meridianschnitt gesehen, breiter als das Schaufelblatt sind und daß die Nut tief genug ist, um die Schaufeln so weit in sie einzuführen, daß nur das Blatt, nicht der Fuß zwischen den Nutstegen sich befindet, und die beiden vorletzten Schaufeln des Kranzes in ihr so weit in Umfangsrichtung zu verschieben, daß die Schlußschaufel zwischen den beiden vorletzten Schaufeln eingeführt und eingedreht werden kann.

7WKV6

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Anordnung so getroffen werden, daß der Schaufelfuß zwei hervorstehende Schultern hat, die an den beiden Stegen der Nut außen anliegen, und daß in den Nutstegen wenigstens ein Fenster vorgesehen ist, durch das die Schultern, nicht aber die Hammerkopf schultern der Schaufelfüße hindurchgelien können.

Nach einer weiteren Ausgestaltung sieht die ίο Erfindung Einlagen vor, die beiderseits der Schlußschaufel zwischen dieser und den Nutstegen eingelegt sind und deren Zunge, in einen Schlitz der hervorstehenden Schulter der Schlußschaufel ragend, gegen den Nutsteg außen angebogen wird, sobald die Schlußschaufel in ihre endgültige Lage gebracht ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

Fig. ι den Meridianschnitt durch den Umfangsteil eines Läufers, wobei ein Teil einer Schaufel in der betriebsmäßigen Stellung (voll ausgezogen) bzw. während des Zusammenbaues (strichpunktiert) angegeben ist,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Abwicklung, radial von oben gesehen,

Fig. 3 die Anordnung der Füße der Schlußschaufel bzw. von zwei benachbarten Schaufeln, im Schnitt nach der Linie X-X der Fig. 1,

Fig. 4 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt durch den Fuß der Schlußschaufel,

Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende Seitenansicht,

Fig. 6 eine Abwandlung einer Schlußschaufel in einer der Fig. 5 entsprechenden Ansicht,

Fig. 7 bis 10 schematische Darstellungen von vier aufeinanderfolgenden Schritten des Zusammenbaues der fetzten Schaufeln einer Niederdruck-4<j turbinenstufe,

Fig. 11 eine der Fig. 7 entsprechende Darstellung für eine Hochdruckturbinenstufe.

Nach Fig. 1 ist der Läufer R am Umfang mit einer Nut 1 versehen, die beiderseits durch Umfangsstege begrenzt wird, an deren inneren Flächen die Hammerkopfschultern 2 der Schäufelfüße 6 betriebsmäßig durch die Fliehkraft radial nach außen anliegen. An den schmalen äußeren Flächen der Stege ruhen die Schaufelfüße mit ihren Schultern 3 beim Zusammenbau oder, wenn der Läufer stillsteht bzw. so langsam umläuft, daß die Schaufeln durch die Fliehkraft nicht nach außen gedrückt werden und also nicht an die inneren Stegflächen sich anpressen. Der Übergang zwischen dem Schaufelschaft und den Hammerkopfschultern 2 ist mit 4 bezeichnet, und sein Radius ist, wie ersichtlich, etwa gleich der Breite der schmalen äußeren Schulter 3.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind die Füße der Schaufeln etwa rechteckig und mit einer Seitenlänge α (in Umfangsrichtung) dargestellt, welche kleiner ist als die axiale Abmessung des Schaftes des Schaufelfußes. Die Erfindung ist jedoch in gleicher Weise auch bei Schaufeln anwendbar, deren Füße etwa rhombenförmig ausgebildet sind. Beim Zusammenbau werden die Schaufeln nacheinander in die Umfangsnut 1 herabgelassen, und zwar in einer Stellung, die, wie in Fig. 1 strichpunktiert angedeutet, um ihre radiale Achse um 90⁰ verdreht ist. Danach werden sie um ihre Achse gedreht, durch das unten näher beschriebene Fenster hochgeholt und in Umfangsrichtung in die in Fig. 1 voll ausgezogene Stellung gebracht, in welcher sie radial durch die Schultern 3 an der Außenseite und durch die Hammerkopfschultern 2 an der Innenseite der Nutenstege gehalten werden.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, in welcher die Schaufelblätter der Schaufeleinsätze weggelassen wurden, besitzt die Schlußschaufel einen Fuß 8, deren an den benachbarten Schaufelfüßen 7, 7' anliegende Flächen entweder parallel oder sogar nach außen verjüngt verlaufen, wobei die größte Abmessung in Umfangsrichtung gleich α nach Fig. 2 ist. Bei einer oder bei beiden benachbarten Schaufelfüßen 7, 7' können die Flächen bearbeitet sein, um sie an die Fläche des Fußes 8 der Schlußschaufel anzupassen. Auf diese Weise kann die Schlußschaufel, wenn sie sich zwischen den benachbarten Schaufeln befindet, radial nach außen gezogen werden.

In die erwähnten Umfangsstege (Fig. 1) ist beiderseits der Stelle für den Schaft des Fußes 8 der Schlußschaufel ein radialer Schlitz 5 (Fenster) von solcher Tiefe vorgesehen, daß die Fußplatte mit einer Breite b (Fig. 4) in radialer Richtung hindurchgehen kann, wenn die Schlußschaufel nach oben gezogen wird, um sie in ihre Arbeitsstellung zu bringen. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß die inneren Stegflächen der Umfangsnut, welche die Fliehkraftbelastung der Schaufel aufnehmen, nicht beeinträchtigt sind, da der Radius 4 etwa gleich ist der Tiefe, in welc'her das Material an dieser Stelle entfernt wurde.

Um die Schlußschaufel bei dem Zusammenbau oder, wenn der Läufer stillsteht bzw. so< langsam umläuft, daß die Schaufeln durch die Fliehkraft nicht nach außen gedrückt werden und daher nicht an die inneren Stegflächen sich anpressen, in ihrer richtigen Lage zu halten, sind nach Fig. 4 am Fuß der Schlußschaufel in den schmalen äußeren Schultern Schlitze 10' vorgesehen, welche in Umfangsrichtung das Maß c haben, und sind Einlagen 9, welche in diese Schlitze io' passende Zungen 10 besitzen, an den Seitenflächen dieses Schaftes befestigt, beispielsweise durch nicht dargestellte Schräubchen. Wie strichpunktiert angegeben, werden diese Zungen sodann rechtwinklig in axiale . Schlitze 11 des Läufers umgebogen.

Nach Fig. 6 kann eine normale Schaufel, deren Fußfläche an der einen Seite parallel zu ihrer radialen Achse und an der anderen Seite (wie durch eine strichpunktierte Linie angegeben) radial nach innen verjüngt verläuft, in eine Schlußschaufel (z. B. als Ersatzteil) verwandelt werden, indem man den verjüngten Teil parallel zu der anderen Fläche bearbeitet und eine Beilage 12 befestigt, um

die Fußstärke auf das Maß a des Schlußschaufelfußes 8 gemäß Fig. 3 zu ergänzen.

In Fig. 7 bis 10 sind die letzten Schritte beim Einbau der Läuferschaufeln einer Niederdruckstufe einer mehrstufigen Axialströmungsturbine veranschaulicht. Bei diesen Stufen ist die Länge der Blatteile der Läuferschaufeln verhältnismäßig groß, während die Tiefe des Einschnittes am Umfang unterhalb der Füße der Läuferschaufeln bei einem gewöhnlichen trommeiförmigen Läufer mit einem kegelstumpfförmigen Außenumfang und einem zylindrischen Innenumfang oder einer zylindrischen Hülle eines genuteten Läufers verhältnismäßig klein ist. Man kann daher die Schaufeln in die Umfangsnut 1 nicht flach fallen lassen, wie dies bei einer Hochdruckstufe in Fig. 11 veranschaulicht ist, wo die Blatteile der Läuferschaufeln verhältnismäßig kurz sind und die Umfangsnut verhältnismäßig tief sein kann.

Demgemäß wird bei den Niederdruckstufen gemäß der Erfindung zweckmäßig das folgende Verfahren angewendet:

Nachdem in die Ringnut des Läufers alle Schaufeln bis auf zwei gewöhnliche Schaufeln und die Schlußschaufeln eingesetzt sind, werden diese drei letzten Schaufeln mit um 90⁰ verdrehtem Schaft eingeführt und dann in ihre richtige Stellung gedreht, wobei ihre Füße nach Fig. 7 auf dem Grund der Nut 1 ruhen. Die Füße 6 der gewöhnlichen Schaufeln besitzen je eine radiale und eine geneigte Seite, während der Fuß 8 der Schlußschaufel zwei parallele Seiten aufweist und der Fuß 7 der an die Schluß schaufel rechts anschließenden Schaufel (Fig. 7 bis 11) so ausgebildet ist, daß sie auf die anliegende Fläche des Fußes 8 der Schluß schaufel paßt.

Zunächst wird der gesamte, bereits eingesetzte Schaufelsatz in Umfangsrichtung in eine Stellung verschoben, in welcher das Fenster 14. in den Umfangsstegen 13 neben dem Fuß 6 der gewöhnlichen zweitletzten Schaufel (vor der Schlußschaufel) liegt, worauf diese gewöhnliche Schaufel in ihre Einsatzstellung nach Fig. 8 hochgeholt wird.

Der ganze Schaufelsatz wird dann in Umfangsrichtung auf den Stegen 13 in die Stellung nach Fig. 9 verschoben, in welcher das Fenster 14 neben der letzten gewöhnlichen Schaufel liegt, die sodann in das Fenster 14 hochgeholt wird. Hierauf wird der ganze Schaufelsatz in Umfangsrichtung in die Stellung nach Fig. 10 verschoben, in welcher das Fenster neben der Schlußschaufel liegt, die, da ihr Fuß 8 parallele Flächen hat, zwischen den Fuß 6 der letzten links gelegenen Schaufel und den Fuß 7 der rechts gelegenen Schaufel hochgeholt werden kann. Die Schlußschaufel wird dann durch Umbiegen ihrer Zungen gesichert, wie dies an Hand der Fig. 4 und 5 beschrieben wurde.

Aus Fig. 11 ist ersichtlich, daß wegen der kürzeren Länge der Blatteile der Läuferschaufeln und der größeren Tiefe des Einschnittes 1 unterhalb der Schaufelfüße bei einer Hochdruckturbinenstufe die Schaufeln flach auf den Grund fallen können, von wo man zunächst die beiden gewöhnlichen Schaufein mit den Füßen 6 durch das Fenster 14 hochholen kann. Danach werden sie in Umfangsrichtung längs den Stegen 13 in ihre Stellung verschoben. Schließlich wird die Schlußschaufel, deren Fuß mit 8 bezeichnet ist, in ihre Stellung hochgeholt. Das erwähnte Fenster befindet sich dabei immer neben dem Fuß 7 der Schaufel, welche dfer Schlußschaufel angepaßt ist.

Anstatt nur den Fuß 7 der rechts von der Schlußschaufel gelegenen Schaufel anzupassen, kann man gegebenenfalls auch die Füße der beiderseits der Schlußschaufel gelegenen Schaufeln entsprechend anpassen.

Die Erfindung ist hier zwar in Anwendung bei dem Läufer einer Axialströmungsgasturbine erläutert, jedoch ist sie in gleicher W^reise auch z. B. bei dem Läufer eines Axialströmungsverdichters anwendbar. In diesem Falle wurden sich Fig. 7 bis 10 auf die Niederdruckstufen und Fig. 11 auf eine Hochdruckstufe eines solchen Verdichters beziehen.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Laufschaufelbefestigung bei Axialströmungsmaschinen in Umfangsnuten mittels eines Hammerkopffußes, der bajonettverschlußartig in die Nut eingedreht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufelschaft und die lichte Weite (b) zwisc'hen den Stegen der Nut, im Meridianschnitt gesehen, breiter als das Schaufelblatt sind und daß die Nut tief genug ist, die Schaufeln so weit in sie einzuführen, daß nur das Blatt, nicht der Fuß zwischen den Nutstegen sich befindet, und die beiden vorletzten Schaufeln des Kranzes in ihr so· weit in Umfangsrichtung zu verschieben, daß die Schlußschaufel (8) zwischen den beiden vorletzten Schaufeln (6) eingeführt und eingedreht werden kann (Fig. 1 und Fig. 7 bis 11).

2. Laufschaufelbefestigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufelfuß zwei hervorstehende Schultern (3) hat, die an den beiden Stegen der Nut außen anliegen, und daß in den Nutstegen wenigstens ein Fenster (5) vorgesehen ist, durch das die Schultern (3), nicht aber die Hammerkopfschultern (2) der Sc'haufelfüße 'hindurchgehen können. no

3. Laufschaufelbefestigung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Einlagen (9), die beiderseits der Schlußschaufel zwischen dieser und den Nutstegen eingelegt sind und deren Zunge (10), in einen Schlitz (10 ) der hervorstehenden Schulter (3) der Schlußschaufel ragend, gegen den Nutsteg außen angebogen wird, sobald die Schlußschaufel in ihre endgültige Lage gebracht ist.

4. Laufschaufelbefestigung nach Anspruch 1 iac bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Schaufel mit radial nach innen verjüngtem Schaufelfuß dieser nach paralleler Bearbeitung seiner Seitenflächen durch eine Beilage (12) auf das erforderliche Maß (a) gebracht ist (Fig. 3 und 6).

967 488

5· Laufschaufelbefestigung nach Anspruch ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Füße der gewöhnlichen Schaufeln (6) je eine radiale und eine geneigte Seite aufweisen, während der Fuß der Schluß schaufel (8) zwei parallele Seiten zeigt und der Fuß (7) der an die Schlußschaufel anschließenden Schaufel so ausgebildet ist, daß sie auf die anliegende Fläche des Fußes der Schluß schaufel (8) paßt (Fig. 7 bis 11).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 370 223, 375 539.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 609 61 i/144 i.56
(7Ο9 7Ι6Ί« 11.57)