EP0965729B1 - Schloss für Laufschaufeln eines Turbinenläufers - Google Patents

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EP0965729B1 EP99108999A EP99108999A EP0965729B1 EP 0965729 B1 EP0965729 B1 EP 0965729B1 EP 99108999 A EP99108999 A EP 99108999A EP 99108999 A EP99108999 A EP 99108999A EP 0965729 B1 EP0965729 B1 EP 0965729B1
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turbine rotor
turbine
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/32—Locking, e.g. by final locking blades or keys
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/3023—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of radial insertion type, e.g. in individual recesses
    • F01D5/303—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of radial insertion type, e.g. in individual recesses in a circumferential slot
    • F01D5/3038—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of radial insertion type, e.g. in individual recesses in a circumferential slot the slot having inwardly directed abutment faces on both sides

Definitions

  • the invention relates to a lock for blades of a turbine runner according to the preamble of claim 1.
  • a lock for turbine blading in which the blades form-fitting in the two sides in any shape undercut circumferential groove of the turbine rotor are used.
  • At the turbine rotor circumference At least one entry point is provided in which a with the blade root form-fitting filler is used.
  • the wall of the entry point in the turbine runner and this facing flank of the filler are designed inclined at an angle to the blade axis. The shutter between the wall of the entry point and the flank of the filler takes place with a tight fitted fitting.
  • the known lock is particularly suitable for foot shapes of the blades, where the blade feet completely in the axial direction of the turbine rotor the circumferential groove are supported, for example for hammerhead feet. If the complete axial support of the blade root in the circumferential groove is missing - for example at Fannenbaum Stahl H - the blade foot in the lock area at Dodge installation of filler with oversize, so that in the castle not the required preload can be produced. Without bias of the Sch party veines can during operation the centrifugal effect at the oblique Flank of the lock, the fitting piece is not sufficient jam so that the fitting comes off the lock and the lock fails.
  • the invention has for its object to provide a lock for Blades of a turbine rotor of the type mentioned which is also suitable for blades in which the blade feet are not completely in the axial direction of the Turbine rotor are supported on the circumferential groove.
  • Fig. 1 is a section through a lock of a turbine rotor is shown.
  • Section A - B is sketched in FIG.
  • the axial support is direct through the filler 5 in the turbine runner 1, by the lock 2 in the turbine runner 1 deeper than the circumferential groove for the blade root 12 is worked out and the filler 5 is also extended in this area.
  • the filler 5 is on a flank 9 through the fitting 6 to the thus formed paragraph 4 on the turbine rotor 1 and the blade collar, d. H. pressed the blade root 12. While In operation, the blades in the area of the castle can as well in the rest of the circumferential groove on the slightly inclined support flanks 13 on the turbine rotor 1 create and center.
  • the fitting is according to a training with a wedge-shaped Slot 7 provided.
  • the slot 7 tapers towards the bottom portion of the Castle 2, d. H. in the direction of the axis of the turbine rotor 1.
  • On the floor area opposite top of the fitting 6 are recesses, preferably threaded holes 8 introduced (see Fig. 2), which in the slot 7th lead and the execution of tools and the screwing of screws enable.
  • the support flange 3 in the turbine runner 1 is at a slightly larger angle than that Filler 5 inclined to the radial, so that the spread fitting 6 positive fit is attached.
  • the production of the slot 7 in the fitting piece 6 takes place in one operation together with the wedge 10 by wire erosion.
  • Fig. 2 is a view of a lock 2 of a turbine rotor 1 is shown.
  • the location the blade roots 12 of the juxtaposed blades with respect to Castle 2 is indicated.
  • the location of the wedge 10 relative to the threaded holes 8 is outlined.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schloß für Laufschaufeln eines Turbinenläufers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 30 28 701 A1 ist ein Schloß für Turbinenbeschaufelung bekannt, bei welcher die Laufschaufeln formschlüssig in der beiderseitig in beliebiger Formgebung unterschnittenen Umfangsnut des Turbinenläufers eingesetzt sind. Am Turbinenläuferumfang ist mindestens eine Einfahrstelle vorgesehen, in welcher ein mit dem Schaufelfuß formschlüssiges Füllstück eingesetzt ist. Die Wandung der Einfahrstelle im Turbinenläufer und die dieser zugewandte Flanke des Füllstücks sind mit einem Winkel zur Schaufelachse geneigt ausgeführt. Der Verschluß zwischen der Wandung der Einfahrstelle und der Flanke des Füllstücks erfolgt mit einem stramm sitzenden Paßstück.
Das bekannte Schloß eignet sich insbesondere für Fußformen der Laufschaufeln, bei denen die Schaufelfüße vollständig in axialer Richtung des Turbinenläufers an der Umfangsnut abgestützt werden, beispielsweise für Hammerkopffüße. Wenn die vollständige axiale Abstützung des Schaufelfußes in der Umfangsnut fehlt - beispielsweise bei Tannenbaumfüßen - kann der Schaufelfuß im Schloßbereich bei Einbau des Füllstückes mit Übermaß ausweichen, so daß in dem Schloß nicht die erforderliche Vorspannung hergestellt werden kann. Ohne Vorspannung des Schloßverbandes kann während des Betriebes die Fliehkraftwirkung an der schrägen Flanke des Schlosses das Passstück nicht ausreichend verklemmen, so dass sich das Passstück aus dem Schloss löst und das Schloss versagt.
Aus der DE 196 19 317 A1 ist eine Pelton-Turbine bekannt deren Schaufelfüße in einer auf der Turbinenwelle befestigten Radscheibe durch Spannschrauben festgespannt sind.
In der DE 740 774 wird ein Turbinenläufer beschrieben bei dem die Schaufelfüße der Turbinenschaufeln durch einen Querschlitz in Ringnuten des Turbinenläufers eingeführt werden. Wenn alle Turbinenschaufeln sich an ihrem Platz befinden, wird der Querschlitz durch Füllstücke verschlossen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schloss für Laufschaufeln eines Turbinenläufers der eingangs genannten Art anzugeben, das auch für Laufschaufeln geeignet ist, bei denen die Schaufelfüße nicht vollständig in axialer Richtung des Turbinenläufers an der Umfangsnut abgestützt werden.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass das Schloss auch bei Verwendung von Tannenbaumfüßen als Schaufelfüße einsetzbar ist, wobei die Montage in einfacher Art und Weise durchführbar ist. Auch bei großen Schlossgrößen sind die bei der Montage erforderlichen Einpresskräfte manuell aufbringbar und weit unterhalb der Grenzwerte für die zulässige mechanische Belastung des Turbinenläufers. Bei der Ausgestaltung des Schlosses mit einem geschlitzten Passstück ist es gewährleistet, dass das Passstück auch in der aufgespreizten Einbaulage in vorgegebener Weise innerhalb des Schlosses positioniert ist und beispielsweise keinesfalls das Füllstück überragt.
Im Unterschied zu allgemein bekannten Schlössern für Tannenbaumfüße besteht mit dem erfindungsgemäßen Vorschlag die Möglichkeit, den zugehörigen Schaufelkranz mehrfach neu zu beschaufeln, ohne den Turbinenläufer dabei beschädigen oder nacharbeiten zu müssen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
einen Schnitt durch ein Schloss eines Turbinenläufers,
Fig. 2
eine Sicht auf ein Schloss eines Turbinenläufers.
In Fig. 1 ist ein Schnitt durch ein Schloß eines Turbinenläufers dargestellt. Der Schnittverlauf A - B ist in Fig. 2 skizziert. Prinzipiell erfolgt die Abstützung eines Schaufelfußes 12 - im Beispiel ist ein Tannenbaumfuß gezeigt - unter Verwendung eines Füllstückes 5 und eines Paßstückes 6. Die axiale Abstützung erfolgt direkt durch das Füllstück 5 im Turbinenläufer 1, indem das Schloß 2 in den Turbinenläufer 1 tiefer als die Umfangsnut für den Schaufelfuß 12 ausgearbeitet ist und das Füllstück 5 in diesem Bereich ebenfalls verlängert ausgeführt ist. Das Füllstück 5 wird an einer Flanke 9 durch das Paßstück 6 an den hierdurch gebildeten Absatz 4 am Turbinenläufer 1 und den Schaufelbund, d. h. den Schaufelfuß 12 angepreßt. Während des Betriebes können sich die Laufschaufeln im Bereich des Schlosses ebenso wie in der übrigen Umfangsnut an den leicht geneigten Tragflanken 13 am Turbinenläufer 1 anlegen und zentrieren.
Um insbesondere bei großen Schloßgrößen ein Aufspreizen des Paßstückes 6 zu ermöglichen, ist das Paßstück gemäß einer Ausbildung mit einem keilförmigen Schlitz 7 versehen. Der Schlitz 7 verjüngt sich in Richtung zum Bodenbereich des Schlosses 2, d. h. in Richtung zur Achse des Turbinenläufers 1 . Auf der dem Bodenbereich entgegengesetzten Oberseite des Paßstückes 6 sind Ausnehmungen, vorzugsweise Gewindebohrungen 8 eingebracht (siehe Fig. 2), welche im Schlitz 7 münden und das Durchführen von Werkzeugen sowie das Eindrehen von Schrauben ermöglichen.
Die Tragflanke 3 im Turbinenläufer 1 ist in einem etwas größeren Winkel als das Füllstück 5 zur Radialen schräggestellt, damit das aufgespreizte Paßstück 6 formschlüssig befestigt ist. Bei der Montage liegt ein Keil 10 zunächst lose im Schlitz 7. Nach dem Einsetzen des Paßstückes 6 in das Schloß 2 wird der Keil 10 unter Einsatz eines geeigneten, durch die Bohrungen 8 greifenden Werkzeuges in Richtung zum Bodenbereich des Keilschlosses 2 gedrückt. Hierdurch werden der Schlitz 7 und damit das Paßstück 6 aufgeweitet. Durch Eindrehen von Sicherungsschrauben 11 (verstemmte Gewindestifte) in die Gewindebohrungen 8 wird der eingepreßte Keil 10 in seiner Lage fixiert.
Vorzugsweise erfolgt die Fertigung des Schlitzes 7 im Paßstück 6 in einem Arbeitsgang gemeinsam mit dem Keil 10 durch Drahterodieren.
In Fig. 2 ist eine Sicht auf ein Schloß 2 eines Turbinenläufers 1 dargestellt. Die Lage der Schaufelfüße 12 der nebeneinander angeordneten Laufschaufeln bezüglich des Schlosses 2 ist angedeutet. Es sind das Füllstück 5, die Flanke 9, das Paßstück 6 mit Gewindebohrungen 8 und die Tragflanke 3 zu erkennen. Die Lage des Keiles 10 relativ zu den Gewindebohrungen 8 ist skizziert.

Claims (4)

  1. Turbinenläufer mit Schloss zum Schließen einer Einfahrstelle einer beidseitig hinterschnittenen Umfangsnut für die Aufnahme von Schaufelfüßen (12) von Laufschaufeln des Turbinenläufers (1), wobei sich ein Füllstück (5) mit den Schaufelfüßen angepasster Kontur über ein Passstück (6) gegen eine Tragflanke (3) im Turbinenläufer abstützt, gekennzeichnet durch einen im Bodenbereich des Schlosses (2) vorgesehenen Absatz (4) zur direkten axialen Abstützung des Füllstückes (5) in axialer Richtung des Turbinenläufers.
  2. Turbinenläufer mit Schloss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Passstück (6) mit einem Schlitz (7) versehen ist, in den ein Keil (10) zur Aufspreizung des Passstückes einpressbar ist.
  3. Turbinenläufer mit Schloss nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Ausnehmung (8) im Passstück (6) vorgesehen ist, die zum Eingriff eines zum Einpressen des Keils (10) geeigneten Werkzeuges dient.
  4. Turbinenläufer mit Schloss nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Ausbildung der mindestens einen Ausnehmung als Gewindebohrung (8), in welche eine Sicherungsschraube (11) eindrehbar ist.
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