EP1163427B1 - Gas turbine rotor with internally-cooled gas turbine blade - Google Patents
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- EP1163427B1 EP1163427B1 EP00920496A EP00920496A EP1163427B1 EP 1163427 B1 EP1163427 B1 EP 1163427B1 EP 00920496 A EP00920496 A EP 00920496A EP 00920496 A EP00920496 A EP 00920496A EP 1163427 B1 EP1163427 B1 EP 1163427B1
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- EP
- European Patent Office
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- gas turbine
- disc
- recess
- blade
- turbine rotor
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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
- F01D5/3007—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type
- F01D5/3015—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type with side plates
-
- 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
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/005—Sealing means between non relatively rotating elements
- F01D11/006—Sealing the gap between rotor blades or blades and rotor
Definitions
- the invention relates to a gas turbine rotor with an interior-cooled Gas turbine blade that has a blade root and has a blade platform, and with a disc, has the disc transverse grooves in which the blade root is inserted is, the blade platform outside an outer circumference the disc is arranged and on an end wall portion one long side has a recess into which a Insert strip is inserted into a corresponding one Recess of a blade platform of a second gas turbine blade engages and a space between the two Bucket platforms bridged and sealed.
- sealing plate for a Gas turbine blade known. If cooling air, that of the gas turbine blade is fed into the high-temperature fuel gas channel escapes, this leads among other things to a belittling the performance of the gas turbine.
- the sealing plate which in the gas turbine blade is used to exit prevent cooling air.
- the seal is made except by the named sealing plate by different sealing pins, built between the platforms of two blades are. A variety of sealing elements are required to the desired sealing function against the escape of cooling air manufacture.
- DE-B-1 258 662 discloses a deck device for the Guiding the cooling gas of gas turbine disks, which consist of several individual segments, which are interlinked with sealing strips are sealed. Sealing takes place in one additional device in front of the gas turbine disc and the gas turbine blades inserted therein is. This increases the number of elements required to build the Seal are needed.
- US-A-4 523 890 discloses sealing elements for the foot areas the turbine blades.
- the seal is used for reduction the loss of cooling air at the bottom of the feet.
- the sealing elements must hold grooves in the turbine disk be introduced into which the sealing elements are inserted are. So there are complex manufacturing steps necessary.
- the object of the invention is to provide a gas turbine rotor Specify indoor-cooled gas turbine blade, where both the seal against hot gas entry as well Cooling air outlet and securing the gas turbine blade to produce with little effort and at the same time very reliable are.
- the object is achieved in that the recess up to one disc-side base of the blade platform is sufficient and the insert strip against axial displacement in Safeguarding the direction of use of the gas turbine blade Has positive locking on the disc.
- the seal leaves easy to manufacture and is made by a single element done that in its form individually to different Platform configurations can be adapted.
- the gas turbine blade is sealed and fixed accordingly with a single element, the insert strip.
- a single insert strip also makes it easy to handle and the ability to quickly replace it to clean or repair.
- Insert strips It is preferably highly heat-resistant and resistant to chemical attacks stable material to use, so that the inflowing Hot gas does not deform the insert strip, respectively destroyed corrosively.
- the proposed training of the Insert strips can be made with these materials due to their simple shape can be easily produced and also exhibit great durability with brittle materials.
- each gas turbine blade secured by four insert strips two strips each ensure security in one direction. In this way, the gas turbine blade itself is closed a failure or loss of a deployment strip in the Disk transverse groove non-displaceable through the remaining three Stripes held. Two gas turbine blades each share the one between them in the long side of the bucket platform seated two insert strips.
- the insert strips can thus be attached with little effort and held particularly securely in the recess that the recess obliquely in the direction of a longitudinal axis of the rotor Gas turbine rotor runs and at its disc end into a chamfer on the disc head corresponding to the recess empties.
- the hot gases are due to the inclination of the insert strip used in the direction of the gas turbine wing distracted and thus optimally used without too to be swirled heavily by the bucket platform respectively the blade platform too strong with high temperatures to charge.
- the adjusted bevels provide an even, one-sided Applying the deployment strip to the recess or the chamfer of the disc head, whereby attacking forces to Example shear forces caused by a relative displacement the gas turbine blade compared to another gas turbine blade or the gas turbine blade opposite the disk transverse groove arise without too much selective stress of the deployment strip can be safely intercepted.
- the insert strip is inserted after insertion thereby, for example, through the closed wing-side End of the recess or held by his disc-side end is widened and a Undercut of the recess, so that a Form fit against the attacking centrifugal forces.
- Forces acting on the insert strips can be effective without interruption of the emergency lane is prevented, that it is between the disc-side end of the recess and the outer circumference of the disk a relative movements between the gap and the blade platform allowing gap gives.
- Attacking forces are, for example, shear forces that due to relative movements between the disc and the blade platform or by the relative to each other in the disc transverse grooves shifting gas turbine blades arise.
- the Dimensions of the gap will be at the bottom of the recess designed so that the attacking people of different sizes Forces due to appropriate elastic deformations of the attached Insert strips can be intercepted so that a kind of "springback effect" is achieved.
- the end of the insert strip is in the direction of use of the gas turbine blade as well as possible perpendicular to it, depending on which of the attacking forces are intercepted particularly strongly Need to become.
- the axially displacing forces in particular Shear forces particularly large, it makes sense to leave a gap to choose with a very low height so that the insert strip has sufficient rigidity to the axial To be able to exercise security reliably.
- the insert strip is preferably made of a material that has sufficient elastic deformation properties.
- the recess is designed as a groove.
- the groove is preferably characterized by at least three surrounding them Walls that have a positive connection to prevent the Form the deployment strip. It also provides the sealing strip surrounding groove a better seal against inflowing Hot gas or cooling air flowing out.
- the groove can be designed so that they are close to the Insert strips and thus without additional sealing materials seals.
- Another form of training are on the groove attached cutting edges which engage in the insert strip.
- the groove continues to provide increased security against Effects of forces on the deployment strip, for example shear forces caused by relative displacements the platforms with each other or the platforms relative to the disc.
- the groove is open on the side, which is closest to the neighboring platform. To this The insert strip can easily be placed in the two opposite one another Grooves are inserted and sits there very sure.
- a slip of a deployment strip in the event of attacks by Centrifugal forces can easily be prevented by the Recess at its disc-side end is wider than at their remaining part. In this way, a positive connection is against a slipping of the deployment strip, which by the disc-side end of the recess can be used prevented without simultaneously closing the groove at the top have to be.
- a secure hold of the insert strip with the gas turbine stopped results from the fact that the insert strip in its Insert position is fixed on the disc. In this way is the insert strip slipping out of the recess even when stationary, if not due to the centrifugal force is pushed out due to the rotational movement, prevented.
- the fixation on the disc is still an improved hold against axial slippage. she can be done for example by a screw or a bolt be present below the deployment strip is and does not have to intervene in the latter. This especially simple type of fixation can be made quickly and undo quickly even if corrosion occured.
- a screw part is used to fix the insert strip, which engages in a recess of the insert strip and which is supported under centrifugal force on the insert strip.
- the screwed part secures the insert strip against slipping out when the gas turbine is stopped.
- the insert strip prevents the screw part from slipping out due to the fact that the screw part is supported on the insert strip by centrifugal force. Accordingly, the two elements secure each other. This reduces the number of elements required.
- the insert strip can in turn be easily removed if, for example, gas turbine blades are to be replaced.
- a fall protection of the deployment strip and / or a Protection against ejection of the deployment strip Centrifugal attack, with no additional parts required are achieved in that the insert strip on a disc-side end in a safety recess Engages the face of the disc.
- the insert strip can be used for intervening in the safety recess, for example already have a bent end after insertion or after be inserted into the securing recess. Another possibility is that the insert strip one has a projection that is in the inserted position corresponds to the safety recess.
- the insert strip for any Maintenance purposes or in the event of a failure of the gas turbine blade without additional tools or without the danger caking of the securing element with the material due to a diffusive or corrosive attack at high Easy to remove operating temperatures.
- the part of the Insert strip designed almost any dimension be, so that the fuse even with large external forces is given reliably.
- the insert strip which engages in the securing recess, possible so that thermal expansions respectively attacking gravity without failure respectively damage to the deployment strip is more easily intercepted can be.
- a fuse independent of the disc can be supplied that a security strip under the bucket platform through two insert strips and on its ends are bent.
- the anti-slip device is open given this way regardless of the disc. This is beneficial when large shear forces occur, Put a lot of strain on the attached panel and possibly would detach. This additional security aspect is particularly with high temperature fluctuations respectively strongly changing attacking forces important.
- Figure 1 is a schematic and not to scale a principle Construction of part of the gas turbine rotor, namely a outer part - the head part 6 - the disc 4 shown.
- the disc 4 has circumferential, open to its periphery 7 Disk transverse grooves 3, which are substantially parallel to the longitudinal axis of the rotor 16 run, but also inclined to it can wine.
- the disc transverse grooves 3 are with undercuts 15 equipped.
- a disc transverse groove 3 is one Gas turbine blade 1 with its blade root 2 along the Direction of use 30 of the disc transverse groove 3 used.
- the Blade root 2 is supported with longitudinal ribs 41 on the undercuts 15 of the disc transverse groove 3.
- the gas turbine blade has above the blade root 2 1 a broadened area, the so-called Bucket platform 5.
- Bucket platform 5 On a disc-side base 13 the outside of the blade platform 5 43 of the Blade platform 5 is a wing 40 of the gas turbine blade 1.
- On the wing 40 flow to operate the Gas turbine blade 1 required hot gases to pass and generate a torque of the disc 1.
- an internal cooling system which is not complete here is shown. Only the supply lines are shown 55 to the internal cooling system through which the Cooling air is introduced into the internal cooling system.
- the cooling air is through a supply line, not shown through the disc 4 in the blade root 2 of the gas turbine blade 1 passed and from there to the supply lines 55 of the internal cooling system. To leave early the cooling air in the area of the blade root 2 or the blade platform 5 are to be prevented Insert strips 11 available.
- hot gas will be prevented from between two gas turbine rotor blades 1 in the blade platform 5 or the internal cooling system penetrates and this Areas damaged.
- a second, in an adjacent disc transverse groove used gas turbine blade 1 is dashed shown.
- the long sides 9 of the two gas turbine blades 1 have a space 12.
- the long sides 9 have recesses 10 into which an insert strip 11 is used.
- the recess 10 is up to the disc-side base 13 of the blade platform 5 is designed to be sufficient.
- the Insert strip 11 in turn extends over the disc side End 14 of the recess 10 and lies on its disc-side End 34 on a chamfer 17 on the end face 22 of the Disc 4.
- the insert strip 11 thus has one against axial displacement of the gas turbine blade 1 in the direction of use 30 of the gas turbine blade 1 securing positive engagement the disc 4.
- the insert strip 11 fulfills in this way by the tight Bearing in the recess 10 as well as on the chamfer 17 sealing against both hot gas and cooling air leaks Function, as well as one against slipping of the gas turbine blade 1 in the disk transverse groove 3 respectively function in the direction of use 30.
- the insert strip 11 is preferably a highly heat-resistant material related, for example a nickel-based alloy.
- each a recess 10 is present, and one each Insert strip 11 is inserted into a recess 10 and on one of the two opposite disc ends 22 is present, the gas turbine blade 1 in both possible directions of use 30 secured relative to the disc 4.
- the opposite long side 9 of the blade platform 5 in turn has 8 at its end wall sections the long side 9 recesses 10, in the insert strips 11th are used.
- a gas turbine blade 1 is thus through secured a total of four insert strips 11.
- the seal is a sealing strip in the groove 35 of the Longitudinal sides 9 inserted lengthways.
- Figure 2 shows a side view of the gas turbine blade 1 with an inserted insert strip 11.
- the recess 10 runs obliquely, inclined in the direction of a longitudinal axis of the rotor 16 of the gas turbine rotor and opens at its disc-side End 14 in one of the recess 10 beveled accordingly Chamfer 17 of the disc head 6.
- the disc head is Area of the blade platform 5 very well against Secured entry of hot gas.
- the cooling air through access 29 to the internal cooling system in the gas turbine blade cannot be initiated before reaching the Wing tip of the blade wing 40 through the space 12 escape.
- FIG. 3 shows an end 14 of the recess 10 on the disk side with insert strip 11.
- the gap 19 enables lateral forces to be applied elastic deformation of the insert strip used 11, so that a kind of "springback effect" is achieved.
- the Recess 10 is here, as in the previous illustrations, formed as a groove. In this way the insert strip sits 11 held securely and well sealed in the recess 10th
- the insert strip 11 is in its insertion position on the Disc 4 fixed. In this way, the Prevention strip under the action of gravity and the securing effect of the insert strip 11 against axial Displacements of the gas turbine blade 1 are increased.
- a screw part 20 is used to fix the insert strip 11.
- the screw 20 is in the chamfer 17 in the washer head 6 used.
- the screw part 20 has a head 36 and circumferential shoulders 37. The head 36 protrudes into a recess 60 of the deployment strip 11 and the shoulders 37 support itself on the inside 38 of the insert strip 11.
- the Shoulders 37 lie close to the inside 38 of the insert strip 11 on, so that the insert strip 11 slipping out of the screw part 20 is prevented in the case of attacking centrifugal forces and at the same time the insert strip 11 through the Head 36 of the screw 20 against slipping out stationary gas turbine rotor is secured.
- Figure 4a shows another possible formation of the disc side End 34 of the deployment strip 11.
- the deployment strip 11 engages at its disc-side end 34 in a securing recess 70 of the disc end face 22.
- the safety recess 70 supports the insert strip 11 against Fall out, as well as against slipping sideways.
- the End 14 is preferably after inserting the insert strip 11 bent into the recess 70.
- the insert strip 11 can also in front of its disc-side end 34 be bent and inserted before insertion. requirement this is sufficient resilience of the Strip 11 and / or a sufficient bevel of the recess 70th
- Figure 4b shows the disk-side securing of the insert strip 11 from Fig.4a, however, the securing recess 70 has a flatter bevel. In this way the insert strip 11 is used even with light axial displacements kept captive.
- Figure 5 shows a further security option in the area of the disc-side end 34 of the insert strip 11.
- a Security strip 24 engages under the blade platform 5 and leads through a passage opening 56 in each case in two opposing insert strips 11 and is bent 80 at its ends. That way is a Prevents the insert strips 11 from slipping out.
- the disc 4 is not in this way with holes or openings for Securing the deployment strips 11 affected.
- This type of backup offers increased durability against attacking Shear forces, since such an insert strip 11 has some play to move. Furthermore, securing easily without permanent damage to the Disk 4 can be removed again. Removing the fuse is also easier because such a backup generally not undesirable even at high temperatures material connection with the surrounding material received or if necessary easier to detach from this is.
- the security strip 24 should accordingly as well as the insert strips 11 made of highly heat-resistant material consist.
- the openings 56 should if possible on the security strips 24 be well adjusted so that no hot gas in the Blade platform 5 penetrates.
- the width of the security strip 24 can be adapted to the strength of the attacking forces ends 80 can also be placed under the insert strips 11 reach through and possibly wider than their Width 25.
- Figures 6a, 6b show an exemplary embodiment of a Insert strip 11, the 34 at its disc end has an enlarged width 25 compared to the rest of the part.
- the recess 10 is on its disc side End 14 formed wider than the rest of its part. It has undercuts 85. This is a Slipping out of the insert strip 11 when attacking Centrifugal forces even with an open wing end 75 the recess 10 prevented. No gap 19 is provided and the distance of the blade platform 5 from the disk circumference 7 kept small. This way one can go through strong gas turbine blade acting in the direction of use 30 loads 1 be kept safe.
- the width 25 of the insert strip 11 can be in an alternative Training also from its disc-side end 34 to steadily decrease to its wing-side end 75.
- a screw part 100 or a bolt below the insert strip 11 be arranged on the disc end face 22.
- the insert strip 11 provides for the narrow space 12 a particularly small contact surface compared to hot gases, or is well sealed against the ingress of hot gases.
- the insert strip 11 engages with a predetermined one Depth of engagement 95 in the recess 10 of the blade platform 5 of depth 90 a.
- the depth of engagement 95 of Insert strip 11 in the recess 10 is larger than that Gap 12 between two adjacent blade platforms 5. This enables the insert strip to be held very securely 11 in the recess 10.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Gasturbinenrotor mit einer innenraumgekühlten Gasturbinenschaufel, die einen Schaufelfuß und eine Schaufelplattform aufweist, und mit einer Scheibe, die Scheibenquernuten besitzt, in die der Schaufelfuß eingesetzt ist, wobei die Schaufelplattform außerhalb eines Außenumfangs der Scheibe angeordnet ist und an einem Endwandabschnitt einer Längsseite eine Ausnehmung besitzt, in die ein Einsatzstreifen eingesetzt ist, der in eine entsprechende Ausnehmung einer Schaufelplattform einer zweiten Gasturbinenschaufel eingreift und einen Zwischenraum zwischen den beiden Schaufelplattformen überbrückt und abdichtet.The invention relates to a gas turbine rotor with an interior-cooled Gas turbine blade that has a blade root and has a blade platform, and with a disc, has the disc transverse grooves in which the blade root is inserted is, the blade platform outside an outer circumference the disc is arranged and on an end wall portion one long side has a recess into which a Insert strip is inserted into a corresponding one Recess of a blade platform of a second gas turbine blade engages and a space between the two Bucket platforms bridged and sealed.
Aus der DE-A1-198 10 567 ist eine Dichtungsplatte für eine Gasturbinenlaufschaufel bekannt. Wenn Kühlluft, die der Gasturbinenlaufschaufel zugeführt wird, in den Hochtemperatur-Brenngaskanal entweicht, führt dies u.a. zu einer Herabsetzung der Leistung der Gasturbine. Die Dichtungsplatte, die in die Gasturbinenschaufel eingesetzt wird, soll den Austritt von Kühlluft verhindern. Die Dichtung erfolgt außer durch die genannte Dichtungsplatte durch verschiedene Dichtungsstifte, die zwischen die Plattformen zweier Laufschaufeln eingebaut sind. Es ist eine Vielzahl von Dichtelementen notwendig, um die gewünschte Dichtfunktion gegen den Austritt von Kühlluft herzustellen.From DE-A1-198 10 567 is a sealing plate for a Gas turbine blade known. If cooling air, that of the gas turbine blade is fed into the high-temperature fuel gas channel escapes, this leads among other things to a belittling the performance of the gas turbine. The sealing plate, which in the gas turbine blade is used to exit prevent cooling air. The seal is made except by the named sealing plate by different sealing pins, built between the platforms of two blades are. A variety of sealing elements are required to the desired sealing function against the escape of cooling air manufacture.
Die DE-B-1 258 662 offenbart eine Deckvorrichtung für die Führung des Kühlgases von Gasturbinenscheiben, die aus mehreren einzelnen Segmenten besteht, die untereinander mit Dichtstreifen abgedichtet sind. Die Abdichtung erfolgt also in einer zusätzlichen Vorrichtung, die vor die Gasturbinenscheibe und die darin eingeschobenen Gasturbinenlaufschaufeln gesetzt ist. Dies erhöht die Anzahl der Elemente, die zum Aufbau der Dichtung benötigt werden. DE-B-1 258 662 discloses a deck device for the Guiding the cooling gas of gas turbine disks, which consist of several individual segments, which are interlinked with sealing strips are sealed. Sealing takes place in one additional device in front of the gas turbine disc and the gas turbine blades inserted therein is. This increases the number of elements required to build the Seal are needed.
Die US-A-4 523 890 offenbart Dichtungselemente für die Fußbereiche der Turbinenschaufeln. Die Dichtung dient der Verminderung der Kühlluftverluste am unteren Ende der Füße. Für den Halt der Dichtelemente müssen Haltenuten in die Turbinenscheibe eingebracht werden, in die die Dichtelemente einzuschieben sind. Es sind also aufwendige Herstellungsschritte notwendig.US-A-4 523 890 discloses sealing elements for the foot areas the turbine blades. The seal is used for reduction the loss of cooling air at the bottom of the feet. For the The sealing elements must hold grooves in the turbine disk be introduced into which the sealing elements are inserted are. So there are complex manufacturing steps necessary.
Ähnliche Anordnungen von Dichtelementen werden weiterhin dazu benutzt, den Eintritt von Heißgas in den Plattformbereich beziehungsweise das Innenkühlungssystem einer Gasturbinenlaufschaufel zu verhindern. Derartiger Heißgaseintritt kann zu einer starken Beschädigung der Gasturbinenlaufschaufel führen. Um dies zu verhindern, werden an der dem Heißgasstrom zugewandten Seite der Schaufelplattform der Gasturbinenlaufschaufel mehrere Dichtungselemente in die Schaufelplattform eingesetzt.Similar arrangements of sealing elements continue to do so used, the entry of hot gas into the platform area respectively the internal cooling system of a gas turbine blade to prevent. Such hot gas entry can severe damage to the gas turbine blade. To prevent this, the hot gas flow facing side of the blade platform of the gas turbine blade several sealing elements in the blade platform used.
Bei den beschriebenen Aufbauten zur Dichtung der Plattform der Gasturbinenlaufschaufel erweist es sich als nachteilig, daß die Dichtung aus einer Vielzahl von Elementen aufgebaut ist und demzufolge der Einbau der Dichtung in der Gasturbinenlaufschaufel erschwert wird. Dazu müssen weiterhin verschiedene Sicherungselemente angebracht werden, um zu verhindern, daß die Gasturbinenlaufschaufel in der rotierenden Scheibe der Gasturbine seitlich verrutscht oder sogar herausfällt.In the described structures for sealing the platform the gas turbine blade it turns out to be disadvantageous that the seal is constructed from a variety of elements and consequently the installation of the seal in the gas turbine blade is difficult. To do this, different must continue Fuse elements are attached to prevent that the gas turbine blade is rotating in the Disc of the gas turbine slipped sideways or even falls out.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gasturbinenrotor mit einer innenraumgekühlten Gasturbinenschaufel anzugeben, wobei sowohl die Dichtung gegen Heißgaseintritt als auch Kühlluftaustritt und die Sicherung der Gasturbinenschaufel mit geringem Aufwand herzustellen und zugleich sehr zuverlässig sind.The object of the invention is to provide a gas turbine rotor Specify indoor-cooled gas turbine blade, where both the seal against hot gas entry as well Cooling air outlet and securing the gas turbine blade to produce with little effort and at the same time very reliable are.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Ausnehmung bis an eine scheibenseitige Basis der Schaufelplattform reicht und der Einsatzstreifen einen gegen axiale Verschiebung in Einsatzrichtung der Gasturbinenschaufel absichernden Formschluß an der Scheibe aufweist.The object is achieved in that the recess up to one disc-side base of the blade platform is sufficient and the insert strip against axial displacement in Safeguarding the direction of use of the gas turbine blade Has positive locking on the disc.
Durch die angegebene Ausbildung des Einsatzstreifens insbesondere seine Verlängerung bis an die Schaufelplattform ist einerseits gewährleistet, daß die Schaufelplattform an ihrem Endwandabschnitt gegen Eindringen von Heißgas beziehungsweise Ausströmen von Kühlluft abgedichtet ist. Die Dichtung läßt sich einfach herstellen und wird durch ein einziges Element geleistet, das in seiner Form individuell an verschiedene Plattformausgestaltungen angepaßt werden kann.Due to the specified design of the deployment strip in particular its extension to the bucket platform is on the one hand ensures that the blade platform on its End wall section against penetration of hot gas respectively Outflow of cooling air is sealed. The seal leaves easy to manufacture and is made by a single element done that in its form individually to different Platform configurations can be adapted.
Zugleich ist durch den Einsatzstreifen eine axiale Fixierung der Gasturbinenschaufel in der Scheibe des Gasturbinenrotors gegeben. Die Gasturbinenschaufel, die mit ihrem Schaufelfuß in eine Scheibenquernut der Scheibe eingesetzt ist und deren Plattform außerhalb des Umfangs der Scheibe angeordnet ist, kann sich somit nicht in unerwünschtem Maße relativ zur Scheibenquernut verschieben. Die axiale Fixierung wird durch den Formschluß des Einsatzstreifens an der Scheibe gewährleistet. Dadurch ist insbesondere ein Verrutschen der Gasturbinenschaufel in die Einsatzrichtung verhindert, in die die beim Lauf der Gasturbine angreifenden Kräfte bevorzugt gerichtet sein können. Diese Art der Fixierung ist besonders stabil und einfach ein- und auszubauen und weist eine geringe Störungsanfälligkeit auf.At the same time there is an axial fixation through the insert strips the gas turbine blade in the disk of the gas turbine rotor given. The gas turbine blade, with its blade root is inserted in a disc transverse groove of the disc and the Platform is located outside the circumference of the disc, can not be undesirable relative to Move the disc transverse groove. The axial fixation is done by ensures the positive fit of the insert strip on the disc. This in particular causes the gas turbine blade to slip prevented in the direction in which the forces attacking the gas turbine are preferably directed could be. This type of fixation is special stable and easy to install and remove and has a low Susceptibility to failure.
Nach einer thermischen Ausdehnung, die sich aus der Belastung durch die an den Flügel anströmenden Heißgase einstellt, geht der Einsatzstreifen vollständig in seine Nullage zurück, ohne sich demgegenüber beispielsweise kontinuierlich zu verschieben, was nach einigen Läufen des Gasturbinenrotors zu einem Ausfall der Funktionen des Sicherungselements gegen eine Verschiebung in einer Einsatzrichtung der Gasturbinenschaufel in der Scheibenquernut führen würde. After thermal expansion resulting from the stress through the hot gases flowing to the wing the insert strip completely returns to its zero position on the other hand, to shift continuously, for example which becomes a after a few runs of the gas turbine rotor Failure of the functions of the securing element against displacement in one direction of use of the gas turbine blade in the disc groove would lead.
Die Dichtung und die Fixierung der Gasturbinenschaufel erfolgen demgemäß mit einem einzigen Element, dem Einsatzstreifen. Dies stellt eine wesentliche Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik dar, bei dem hierfür eine Vielzahl von Elementen und damit verbunden ein großer Aufwand in der Einrichtung nötig war. Vorteilhaft ist neben der Einfachheit der Sicherung durch einen einzigen Einsatzstreifen auch dessen gute Handhabbarkeit sowie die Möglichkeit, ihn schnell auszutauschen, zu reinigen beziehungsweise zu reparieren.The gas turbine blade is sealed and fixed accordingly with a single element, the insert strip. This represents a significant improvement over the state the technology, in which a large number of elements and associated with a great effort in the facility was. In addition to the simplicity of the backup, it is advantageous a single insert strip also makes it easy to handle and the ability to quickly replace it to clean or repair.
Vorzugsweise ist hochwarmfestes und gegenüber chemischen Angriffen stabiles Material zu verwenden, damit das anströmende Heißgas den Einsatzstreifen nicht verformt beziehungsweise korrosiv zerstört. Die vorgeschlagenen Ausbildungen des Einsatzstreifens können mit diesen Materialien aufgrund ihrer einfachen Form problemlos hergestellt werden und weisen auch bei spröderen Materialien eine große Haltbarkeit auf.It is preferably highly heat-resistant and resistant to chemical attacks stable material to use, so that the inflowing Hot gas does not deform the insert strip, respectively destroyed corrosively. The proposed training of the Insert strips can be made with these materials due to their simple shape can be easily produced and also exhibit great durability with brittle materials.
Eine umfassende Absicherung gegen axiale Verschiebungen in beiden Einsatzrichtungen der Scheibenquernut wird dadurch geliefert, daß an den Endwandabschnitten einer Längsseite der Schaufelplattform jeweils eine Ausnehmung vorhanden ist, und daß deren Einsatzstreifen an zwei einander gegenüberliegenden Scheibenstirnseiten anliegen und gegen axiale Verschiebungen der Gasturbinenschaufel relativ zur Scheibe absichern. Die Sicherung gegen axiale Verschiebung bzw. gegen ein Vor- und Zurückrutschen der in die Scheibenquernut eingesetzten Gasturbinenschaufel wird durch die zwei sich gegenüberliegenden Einsatzstreifen gewährleistet, die jeweils einen absichernden Formschluß an den beiden sich gegenüberliegenden Scheibenstirnseiten der Scheibe besitzen. Die axiale Bewegung wird soweit gehemmt, daß axiale Verschiebungen der Gasturbinenschaufel relativ zur Scheibe entweder vollständig gehemmt sind oder lediglich in einem vorbestimmten geringen Rahmen möglich sind. Comprehensive protection against axial displacement in both directions of use of the disc transverse groove are delivered that on the end wall portions of a long side of the Bucket platform each has a recess, and that their insert strips on two opposite one another Face the front of the pane and against axial displacement secure the gas turbine blade relative to the disc. The Securing against axial displacement or against a forward and Slipping back of the gas turbine blade inserted into the transverse disk groove is through the two opposite Insert strips guaranteed, each a hedging Form-fit on the two opposite disc ends own the disc. The axial movement will inhibited to the extent that axial displacements of the gas turbine blade either completely inhibited relative to the disc are or only in a predetermined small frame possible are.
Wenn an den Endwandabschnitten jeder Längsseite der Schaufelplattform jeweils eine Ausnehmung vorhanden ist und darin Einsatzstreifen eingesetzt sind, ist jede Gasturbinenschaufel durch vier Einsatzstreifen gesichert, wobei zwei Streifen jeweils die Sicherung in einer Einsatzrichtung gewährleisten. Auf diese Weise ist ist die Gasturbinenschaufel selbst bei einem Versagen oder Verlust eines Einsatzstreifens in der Scheibenquernut verschiebungssicher durch die restlichen drei Streifen gehalten. Dabei teilen sich jeweils zwei Gasturbinenschaufeln die zwischen ihnen in der Längsseite der Schaufelplattform sitzenden zwei Einsatzstreifen.If on the end wall sections of each long side of the bucket platform each has a recess and in it Insert strips are inserted, every gas turbine blade secured by four insert strips, two strips each ensure security in one direction. In this way, the gas turbine blade itself is closed a failure or loss of a deployment strip in the Disk transverse groove non-displaceable through the remaining three Stripes held. Two gas turbine blades each share the one between them in the long side of the bucket platform seated two insert strips.
Die Einsatzstreifen sind dadurch mit geringem Aufwand anzubringen und besonders sicher in der Ausnehmung gehalten, daß die Ausnehmung schräg in Richtung einer Rotorlängsachse des Gasturbinenrotors verläuft und an ihrem scheibenseitigen Ende in eine der Ausnehmung entsprechend schräge Fase des Scheibenkopfes mündet. Die Heißgase werden durch die Schrägstellung des eingesetzten Einsatzstreifens in Richtung des Gasturbinenflügels abgelenkt und somit optimal genutzt, ohne zu stark durch die Schaufelplattform verwirbelt zu werden beziehungsweise die Schaufelplattform zu stark mit hohen Temperaturen zu belasten. Durch das Überstehen des Einsatzstreifens über die Schaufelplattform und das dichte Anliegen an der schrägen Fase ist eine gute Abdichtung gegen Eindringen der Heißgase in die Schaufelplattform bzw. ein Austreten der Kühlluft gewährleistet.The insert strips can thus be attached with little effort and held particularly securely in the recess that the recess obliquely in the direction of a longitudinal axis of the rotor Gas turbine rotor runs and at its disc end into a chamfer on the disc head corresponding to the recess empties. The hot gases are due to the inclination of the insert strip used in the direction of the gas turbine wing distracted and thus optimally used without too to be swirled heavily by the bucket platform respectively the blade platform too strong with high temperatures to charge. By protruding from the deployment strip about the bucket platform and the close contact with the sloping chamfer is a good seal against penetration of the Hot gases in the blade platform or an escape of the Cooling air guaranteed.
Die angepaßten Schrägen liefern eine gleichmäßige, einseitige Anlage des Einsatzstreifens an der Ausnehmung beziehungsweise der Fase des Scheibenkopfes, wodurch angreifende Kräfte, zum Beispiel Scherkräfte, die durch eine relative Verschiebung der Gasturbinenschaufel gegenüber einer anderen Gasturbinenschaufel oder der Gasturbinenschaufel gegenüber der Scheibenquernut entstehen, ohne eine zu starke punktuelle Belastung des Einsatzstreifens sicher abgefangen werden können. The adjusted bevels provide an even, one-sided Applying the deployment strip to the recess or the chamfer of the disc head, whereby attacking forces to Example shear forces caused by a relative displacement the gas turbine blade compared to another gas turbine blade or the gas turbine blade opposite the disk transverse groove arise without too much selective stress of the deployment strip can be safely intercepted.
Eine einfache Sicherung gegen einen Verlust des Einsatzstreifens beispielsweise aufgrund angreifender Fliehkräfte ist dadurch gegeben, daß die Ausnehmung scheibenseitig geöffnet ist und der Einsatzstreifen bei in der Scheibenquernut eingesetzter Gasturbinenschaufel scheibenseitig in die Ausnehmung einzuschieben ist. Der Einsatzstreifen wird nach dem Einschieben dabei beispielsweise durch das geschlossene flügelseitige Ende der Ausnehmung gehalten oder dadurch, daß er an seinem scheibenseitigen Ende verbreitert ausgebildet ist und eine Hinterschneidung der Ausnehmung hintergreift, so daß ein Formschluß entgegen den angreifenden Fliehkräften entsteht.A simple safeguard against loss of the deployment strip for example due to attacking centrifugal forces given that the recess is open on the disc side and the insert strip when inserted in the disc transverse groove Push the gas turbine blade into the recess on the disc side is. The insert strip is inserted after insertion thereby, for example, through the closed wing-side End of the recess or held by his disc-side end is widened and a Undercut of the recess, so that a Form fit against the attacking centrifugal forces.
Auf den Einsatzstreifen wirkende Kräfte können wirksam ohne eine Zerstörung des Einsatzstreifens dadurch abgefangen werden, daß es zwischen dem scheibenseitigen Ende der Ausnehmung und dem Außenumfang der Scheibe einen Relativbewegungen zwischen der Scheibe und der Schaufelplattform zulassenden Spalt gibt. Angreifende Kräfte sind beispielsweise Scherkräfte, die durch relative Bewegungen zwischen Scheibe und Schaufelplattform oder durch die sich in den Scheibenquernuten relativ zueinander verschiebende Gasturbinenschaufeln entstehen. Die Dimensionen des Spalts am unteren Ende der Ausnehmung werden so ausgelegt, daß die unterschiedlich großen angreifenden Kräfte durch entsprechende elastische Verformungen des angesetzten Einsatzstreifens abgefangen werden können, so daß eine Art "Rückfederungseffekt" erreicht wird. Bewegungen des Endes des Einsatzstreifens sind in Einsatzrichtung der Gasturbinenschaufel wie auch senkrecht dazu möglich, je nachdem, welche der angreifenden Kräfte besonders stark abgefangen werden müssen. Sind die axial verschiebenden Kräfte insbesondere Scherkräfte besonders groß, ist es sinnvoll, einen Spalt mit einer sehr geringen Höhe zu wählen, damit der Einsatzstreifen eine ausreichende Steifigkeit besitzt, um die axiale Sicherung zuverlässig ausüben zu können.Forces acting on the insert strips can be effective without interruption of the emergency lane is prevented, that it is between the disc-side end of the recess and the outer circumference of the disk a relative movements between the gap and the blade platform allowing gap gives. Attacking forces are, for example, shear forces that due to relative movements between the disc and the blade platform or by the relative to each other in the disc transverse grooves shifting gas turbine blades arise. The Dimensions of the gap will be at the bottom of the recess designed so that the attacking people of different sizes Forces due to appropriate elastic deformations of the attached Insert strips can be intercepted so that a kind of "springback effect" is achieved. Movements of the The end of the insert strip is in the direction of use of the gas turbine blade as well as possible perpendicular to it, depending on which of the attacking forces are intercepted particularly strongly Need to become. Are the axially displacing forces in particular Shear forces particularly large, it makes sense to leave a gap to choose with a very low height so that the insert strip has sufficient rigidity to the axial To be able to exercise security reliably.
Der Einsatzstreifen besteht vorzugsweise aus einem Material, daß ausreichende elastische Verformungseigenschaften besitzt. The insert strip is preferably made of a material that has sufficient elastic deformation properties.
Dies ist beipielsweise bei einer hochwarmfesten Legierung wie Nickelbasislegierungen gegeben. Dies ermöglicht, daß das Material des Einsatzstreifens dabei zur Vermeidung von Verunreinigungen oder Diffusionsschäden und zur Gewährleistung einer gleichmäßigen thermischen Ausdehung von Schaufelplattform und Einsatzstreifen an das Material der Gasturbinenschaufel angepaßt ausgewählt wird.For example, this is the case with a high-temperature alloy Given nickel-based alloys. This allows the material of the insert strip to avoid contamination or diffusion damage and to ensure a uniform thermal expansion of the blade platform and insert strips on the material of the gas turbine blade selected is selected.
Ein umfassender Halt des Einsatzstreifens ist dadurch gegeben, daß die Ausnehmung als Nut ausgebildet ist. Die Nut ist vorzugsweise gekennzeichnet durch zumindest drei sie umgebende Wände, die einen Formschluß gegen ein Verrutschen des Einsatzstreifens bilden. Darüberhinaus liefert die den Dichtstreifen umgebende Nut eine bessere Abdichtung gegen anströmendes Heißgas beziehungsweise ausströmende Kühlluft. Die Nut kann so ausgebildet werden, daß sie sich dicht um den Einsatzstreifen legt und somit ohne zusätzliche Dichtmaterialien abdichtet. Eine andere Ausbildungsform sind an die Nut angesetzte Schneiden, die in den Einsatzstreifen eingreifen.A comprehensive hold of the deployment strip is given that the recess is designed as a groove. The groove is preferably characterized by at least three surrounding them Walls that have a positive connection to prevent the Form the deployment strip. It also provides the sealing strip surrounding groove a better seal against inflowing Hot gas or cooling air flowing out. The groove can be designed so that they are close to the Insert strips and thus without additional sealing materials seals. Another form of training are on the groove attached cutting edges which engage in the insert strip.
Die Nut liefert weiterhin eine erhöhte Sicherheit gegenüber Einwirkungen von Kräften auf den Einsatzstreifen, zum Beispiel durch relative Verschiebungen entstehende Scherkräfte der Plattformen untereinander beziehungsweise der Plattformen relativ zur Scheibe. Die Nut ist dabei an der Seite offen, die der benachbarten Plattform am nächsten liegt. Auf diese Weise kann der Einsatzstreifen leicht in die beiden sich gegenüberliegenden Nuten eingeschoben werden und sitzt dort sehr sicher.The groove continues to provide increased security against Effects of forces on the deployment strip, for example shear forces caused by relative displacements the platforms with each other or the platforms relative to the disc. The groove is open on the side, which is closest to the neighboring platform. To this The insert strip can easily be placed in the two opposite one another Grooves are inserted and sits there very sure.
Ein Durchrutschen eines Einsatzstreifens bei Angriffen von Fliehkräften kann leicht dadurch verhindert werden, daß die Ausnehmung an ihrem scheibenseitigen Ende breiter ist als an ihrem restlichen Teil. Auf diese Weise ist ein Formschluß gegen ein Hindurchrutschen des Einsatzstreifens, der von dem scheibenseitigen Ende der Ausnehmung eingesetzt werden kann, verhindert, ohne daß gleichzeitig die Nut am oberen Ende geschlossen sein muß.A slip of a deployment strip in the event of attacks by Centrifugal forces can easily be prevented by the Recess at its disc-side end is wider than at their remaining part. In this way, a positive connection is against a slipping of the deployment strip, which by the disc-side end of the recess can be used prevented without simultaneously closing the groove at the top have to be.
Ein sicherer Halt des Einsatzstreifens bei stehender Gasturbine ergibt sich dadurch, daß der Einsatzstreifen in seiner Einschubstellung an der Scheibe fixiert ist. Auf diese Weise ist ein Herausrutschen des Einsatzstreifens aus der Ausnehmung auch im Stand, wenn er nicht durch die Fliehkraftbelastung aufgrund der Rotationsbewegung nach außen gedrückt wird, verhindert. Durch die Fixierung an der Scheibe ist weiterhin ein verbesserter Halt gegen axiales Verrutschen gegeben. Sie kann zum Beispiel durch eine Schraube oder einen Bolzen vorgenommen werden, der unterhalb des Einsatzstreifens vorhanden ist und nicht in letzteren eingreifen muß. Diese besonders einfache Art der Fixierung läßt sich schnell herstellen und auch schnell wieder rückgängig machen auch dann, wenn Korrosion aufgetreten ist.A secure hold of the insert strip with the gas turbine stopped results from the fact that the insert strip in its Insert position is fixed on the disc. In this way is the insert strip slipping out of the recess even when stationary, if not due to the centrifugal force is pushed out due to the rotational movement, prevented. The fixation on the disc is still an improved hold against axial slippage. she can be done for example by a screw or a bolt be present below the deployment strip is and does not have to intervene in the latter. This especially simple type of fixation can be made quickly and undo quickly even if corrosion occured.
Zur Gewährleistung einer Sicherung des Durchrutschwiderstandes
gegen Loslösen aufgrund der Fliehkraftbelastung ist es
vorteilhaft, daß zur Fixierung des Einsatzstreifens ein
Schraubteil dient, das in eine Ausnehmung des Einsatzstreifens
eingreift und das sich unter Fliehkrafteinwirkung am
Einsatzstreifen abstützt. Durch das Eingreifen in die Ausnehmung
des Einsatzstreifens sichert das Schraubteil den
Einsatzstreifen gegen Herausrutschen bei stehender Gasturbine.
Gleichzeitig verhindert der Einsatzstreifen dadurch,
daß sich das Schraubteil am Einsatzstreifen bei Fliehkrafteinwirkung
abstützt, ein Herausrutschen des Schraubteils. Die
beiden Elemente sichern sich dementsprechend gegenseitig.
Dies reduziert die Zahl der benötigten Elemente. Gleichzeitig
läßt sich der Einsatzstreifen wiederum leicht entfernen, wenn
zum Beispiel Gasturbinenschaufeln ausgetauscht werden sollen.To ensure that the slip resistance against loosening due to the centrifugal force load, it is advantageous that a screw part is used to fix the insert strip, which engages in a recess of the insert strip and which is supported under centrifugal force on the insert strip. By engaging in the recess of the insert strip, the screwed part secures the insert strip against slipping out when the gas turbine is stopped. At the same time, the insert strip prevents the screw part from slipping out due to the fact that the screw part is supported on the insert strip by centrifugal force. Accordingly, the two elements secure each other.
This reduces the number of elements required. At the same time, the insert strip can in turn be easily removed if, for example, gas turbine blades are to be replaced.
Das Abstützen des Schraubteils am Einsatzstreifen kann dadurch geschehen, daß das Schraubteil einen Vorsprung aufweist, der im Stillstand der Gasturbinenschaufel unmittelbar an der der Scheibe zugewandten Fläche des Einsatzstreifens anliegt, wobei ein anderer Teil des Schraubteils durch die Ausnehmung des Einsatzstreifens hindurchgreift. Hierbei muß sichergestellt sein, daß der sich am Einsatzstreifen abstützende Teil des Schraubteils nicht durch die gewöhnliche unter thermischer Belastung des Einsatzstreifens auftretenden Verschiebungen ins Leere greift. Dies kann einfach dadurch gewährleistet werden, daß der Vorsprung des Schraubteils rundherum um die Ausnehmung des Einsatzstreifens an der scheibenseitigen Seite des Einsatzstreifens anliegt.This can support the screw part on the insert strip happen that the screw part has a projection, that immediately when the gas turbine blade is at a standstill on the surface of the insert strip facing the pane is applied, with another part of the screw part through the Recess of the insert strip passes through. This must be sure that the one supported on the insert strip Part of the screw part not by the ordinary below thermal stress on the insert strip reaches into the void. This can be easily ensured be that the projection of the screw part all around around the recess of the insert strip on the disc side Side of the insert strip.
Eine Herausfallsicherung des Einsatzstreifens und/oder eine Sicherung gegen Heraussleudern des Einsatzstreifens bei Fliehkraftangriff, wobei keine zusätzlichen Teile benötigt werden, wird dadurch geleistet, daß der Einsatzstreifen an einem scheibenseitigen Ende in eine Sicherungsausnehmung der Scheibenstirnseite eingreift. Der Einsatzstreifen kann für das Eingreifen in die Sicherungsausnehmung beispielsweise vor dem Einsetzen bereits ein umgebogenes Ende besitzen oder nach dem Einsetzen in die Sicherungsausnehmung umgebogen werden. Eine weitere Möglichkeit ist, daß der Einsatzstreifen einen angesetzten Vorsprung besitzt, der in der Einschiebestellung mit der Sicherungsausnehmung korrespondiert.A fall protection of the deployment strip and / or a Protection against ejection of the deployment strip Centrifugal attack, with no additional parts required are achieved in that the insert strip on a disc-side end in a safety recess Engages the face of the disc. The insert strip can be used for intervening in the safety recess, for example already have a bent end after insertion or after be inserted into the securing recess. Another possibility is that the insert strip one has a projection that is in the inserted position corresponds to the safety recess.
Durch derartige Eingriffe in eine Sicherungsausnehmung in der Scheibenstirnseite ist der Einsatzstreifen für eventuelle Wartungszwecke oder bei einem Versagen der Gasturbinenschaufel ohne zusätzliche Werkzeuge beziehungsweise ohne die Gefahr eines Verbackens des Sicherungselements mit dem Material aufgrund eines diffusiven oder korrosiven Angriffs bei hohen Betriebstemperaturen leicht zu entfernen. Andererseits kann der in die Sicherungsausnehmung eingreifende Teil des Einsatzstreifens nahezu beliebig dimensioniert ausgebildet werden, so daß die Sicherung auch bei großen äußeren Kräften zuverlässig gegeben ist. Darüberhinaus ist ein gewisses Spiel des Einsatzstreifens, der in die Sicherungsausnehmung eingreift, möglich, so daß thermische Ausdehnungen beziehungsweise angreifende Schwerkräfte ohne ein Versagen beziehungsweise eine Beschädigung des Einsatzstreifens leichter abgefangen werden können.By such interventions in a security recess in the The front of the pane is the insert strip for any Maintenance purposes or in the event of a failure of the gas turbine blade without additional tools or without the danger caking of the securing element with the material due to a diffusive or corrosive attack at high Easy to remove operating temperatures. On the other hand, can the part of the Insert strip designed almost any dimension be, so that the fuse even with large external forces is given reliably. Furthermore, there is a certain game the insert strip, which engages in the securing recess, possible so that thermal expansions respectively attacking gravity without failure respectively damage to the deployment strip is more easily intercepted can be.
Eine von der Scheibe unabhängige Sicherung kann dadurch geliefert werden, daß ein Sicherungsstreifen unter der Schaufelplattform durch zwei Einsatzstreifen hindurchführt und an seinen Enden umgebogen ist. Die Durchrutschsicherung ist auf diese Weise unabhängig von der Scheibe gegeben. Dies ist vorteilhaft, wenn große Scherkräfte auftreten, die einen an der Scheibe befestigten Einsatzstreifen stark belasten und eventuell loslösen würden. Dieser zusätzliche Sicherheitsaspekt ist besonders bei hohen Temperaturschwankungen beziehungsweise stark wechselnden angreifenden Kräften wichtig.A fuse independent of the disc can be supplied that a security strip under the bucket platform through two insert strips and on its ends are bent. The anti-slip device is open given this way regardless of the disc. This is beneficial when large shear forces occur, Put a lot of strain on the attached panel and possibly would detach. This additional security aspect is particularly with high temperature fluctuations respectively strongly changing attacking forces important.
Ein guter seitlicher Halt und Abdichtung des Einsatzstreifens ist dadurch gegeben, daß der Einsatzstreifen mit einer vorbestimmten Eingriffstiefe in die Ausnehmung der Schaufelplattform eingreift und daß die Eingriffstiefe des Einsatzstreifens in die Ausnehmung größer ist, als der Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Schaufelplattformen. Selbst bei starken relativen Verschiebungen der Schaufelplattformen untereinander ist der Einsatzstreifen verliersicher in den beiden Ausnehmungen gehalten und dichtet hier labyrinthartig gut ab.Good lateral hold and sealing of the insert strip is given in that the insert strip with a predetermined Depth of engagement in the recess of the blade platform engages and that the depth of engagement of the insert strip in the recess is larger than the space between two adjacent blade platforms. Even with strong ones relative shifts between the blade platforms the insert strip is captive in the two Recesses held and seals well here like a labyrinth.
Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen wird der Gasturbinenrotor mit innenraumgekühlten Gasturbinenschaufeln näher erläutert. Es zeigen:
- FIG 1
- eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts der Scheibe mit eingesetzter Gasturbinenschaufel,
- FIG 2
- eine Seitenansicht einer Gasturbinenschaufel mit Einsatzstreifen,
- FIG 3
- eine Seitenansicht einer Schraubfixierung des Einsatzstreifens,
- FIG 4a,b
- Sicherungsnutfixierungen des Einsatzstreifens,
- FIG 5
- eine perspektivische Ansicht einer Gasturbinenschaufel mit eingesetzten Sicherungsstreifen,
- FIG 6a
- eine Aufsicht auf einen scheibenseitig verbreiterten Einsatzstreifen und
- FIG 6b
- eine perspektivische Ansicht eines verbreiterten Einsatzstreifens.
- FIG. 1
- 2 shows a perspective view of a section of the disk with the gas turbine blade inserted,
- FIG 2
- a side view of a gas turbine blade with insert strips,
- FIG 3
- a side view of a screw fixation of the insert strip,
- FIG 4a, b
- Securing groove fixings of the insert strip,
- FIG 5
- 1 shows a perspective view of a gas turbine blade with inserted security strips,
- 6a
- a supervision of an insert strip widened on the pane side and
- 6b
- a perspective view of a widened insert strip.
In Figur 1 ist schematisch und nicht maßstäblich ein prinzipieller
Aufbau eines Teils des Gasturbinenrotors, nämlich ein
äußerer Teil - der Kopfteil 6 - der Scheibe 4 dargestellt.
Die Scheibe 4 besitzt umlaufend, zu ihrem Umfang 7 hin offene
Scheibenquernuten 3, die im wesentlichen parallel zur Rotorlängsachse
16 verlaufen, jedoch auch dazu schräg gestellt
wein können. Die Scheibenquernuten 3 sind mit Hinterschneidungen
15 ausgestattet. In eine Scheibenquernut 3 wird eine
Gasturbinenschaufel 1 mit ihrem Schaufelfuß 2 entlang der
Einsatzrichtung 30 der Scheibenquernut 3 eingesetzt. Der
Schaufelfuß 2 stützt sich mit Längsrippen 41 an den Hinterschneidungen
15 der Scheibenquernut 3 ab. Auf diese Weise ist
die Gasturbinenschaufel 1 bei Rotationen der Scheibe 4 um die
Rotorlängsachse 16 entgegen in Richtung der Längsachse 50 der
Gasturbinenschaufel 1 auftretender Fliehkräfte gehalten. Eine
zusätzliche Verliersicherung muß dann lediglich noch zur Verhinderung
eines Herausrutschens entlang der Einsatzrichtung
30 in der Scheibenquernut 3 erfolgen. In der vorliegenden Erfindung
erfolgt die Sicherung mit Hilfe des Einsatzstreifens
11, wie weiter unten dargestellt.In Figure 1 is a schematic and not to scale a principle
Construction of part of the gas turbine rotor, namely a
outer part - the head part 6 - the
Oberhalb des Schaufelfußes 2 besitzt die Gasturbinenschaufel
1 einen verbreitert ausgebildeten Bereich, die sogenannte
Schaufelplattform 5. An einer einer scheibenseitigen Basis 13
der Schaufelplattform 5 gegenüberliegenden Außenseite 43 der
Schaufelplattform 5 befindet sich ein Flügel 40 der Gasturbinenschaufel
1. An dem Flügel 40 strömen die zum Betrieb der
Gasturbinenschaufel 1 benötigten Heißgase vorbei und erzeugen
ein Drehmoment der Scheibe 1. Bei hohen Betriebstemperaturen
des Gasturbinenrotors benötigt der Flügel 40 der Gasturbinenschaufel
1 ein Innenkühlungssystem, welches hier nicht vollständig
dargestellt ist. Dargestellt sind lediglich die Versorgungsleitungen
55 zum Innenkühlungssystem, durch die die
Kühlluft in das Innenkühlungssystem eingeführt wird.The gas turbine blade has above the
Die Kühlluft wird durch eine nicht dargestellte Zuleitung
durch die Scheibe 4 in den Schaufelfuß 2 der Gasturbinenschaufel
1 geleitet und von dort aus zu den Versorgungsleitungen
55 des Innenkühlungssystems. Um ein frühzeitiges Austreten
der Kühlluft im Bereich des Schaufelfußes 2 beziehungsweise
der Schaufelplattform 5 zu verhindern, sind
Einsatzstreifen 11 vorhanden.The cooling air is through a supply line, not shown
through the
Insbesondere wird verhindert werden, daß Heißgas zwischen
zwei Gasturbinenlaufschaufeln 1 in die Schaufelplattform 5
beziehungsweise das Innenkühlungssystem eindringt und diese
Bereiche beschädigt. Eine zweite, in eine benachbarte Scheibenquernut
eingesetzte Gasturbinenschaufel 1 ist gestrichelt
dargestellt. Die Längsseiten 9 der beiden Gasturbinenschaufeln
1 weisen einen Zwischenraum 12 auf. Die Längsseiten 9
weisen Ausnehmungen 10 auf, in die ein Einsatzstreifen 11
eingesetzt ist.In particular, hot gas will be prevented from between
two gas
Hierzu wird die Ausnehmung 10 bis an die scheibenseitige Basis
13 der Schaufelplattform 5 reichend ausgebildet. Der
Einsatzstreifen 11 reicht wiederum über das scheibenseitige
Ende 14 der Ausnehmung 10 hinaus und liegt an seinem scheibenseitigen
Ende 34 an einer Fase 17 an der Stirnseite 22 der
Scheibe 4 an. Der Einsatzstreifen 11 weist somit einen gegen
axiale Verschiebung der Gasturbinenschaufel 1 in Einsatzrichtung
30 der Gasturbinenschaufel 1 absichernden Formschluß an
der Scheibe 4 auf.For this purpose, the
Der Einsatzstreifen 11 erfüllt auf diese Weise durch das enge
Anliegen in der Ausnehmung 10 wie auch an der Fase 17 eine
sowohl gegen Heißgaseindringen und Kühlluftaustreten abdichtende
Funktion, wie auch eine gegen ein Verrutschen der Gasturbinenschaufel
1 in der Scheibenquernut 3 beziehungsweise
in Einsatzrichtung 30 absichernde Funktion. Für den Einsatzstreifen
11 wird vorzugsweise ein hochwarmfestes Material
verwandt, zum Beispiel eine Nickel-Basis-Legierung.The
Wenn an beiden Endwandabschnitten 8 einer Längsseite 9 jeweils
eine Ausnehmung 10 vorhanden ist, und jeweils ein
Einsatzstreifen 11 in eine Ausnehmung 10 eingesetzt wird und
an jeweils einer der beiden sich gegenüberliegenden Scheibenstirnseiten
22 anliegt, ist die Gasturbinenschaufel 1 in beiden
möglichen Einsatzrichtungen 30 relativ zur Scheibe 4 abgesichert.
Die gegenüberliegende Längsseite 9 der Schaufelplattform
5 besitzt wiederum an ihren Endwandabschnitten 8
der Längsseite 9 Ausnehmungen 10, in die Einsatzstreifen 11
eingesetzt sind. Somit ist eine Gasturbinenschaufel 1 durch
insgesamt vier Einsatzstreifen 11 gesichert. Zur Verbesserung
der Dichtung wird ein Dichtungsstreifen in die Nut 35 der
Längsseiten 9 längs eingeschoben.If on both end wall sections 8 of a
Figur 2 zeigt eine seitliche Ansicht der Gasturbinenschaufel
1 mit einem eingesetzten Einsatzstreifen 11. Die Ausnehmung
10 verläuft schräg, geneigt in Richtung einer Rotorlängsachse
16 des Gasturbinenrotors und mündet an ihrem scheibenseitigen
Ende 14 in eine der Ausnehmung 10 entsprechend abgeschrägten
Fase 17 des Scheibenkopfes 6. Auf diese Weise ist der scheibenkopfseitige
Bereich der Schaufelplattform 5 sehr gut gegen
Eindringen von Heißgas abgesichert. Die Kühlluft, die durch
den Zugang 29 zum Innenkühlungssystem in die Gasturbinenschaufel
eingeleitet wird, kann nicht vor dem Erreichen der
Flügelspitze des Schaufelflügels 40 durch den Zwischenraum 12
entweichen.Figure 2 shows a side view of the
Durch die Auflage auf der Fase 17 liegt eine große Anlagefläche
des Einsatzstreifens 11 vor, wodurch axial angreifende
Kräfte gut abgefangen werden können. Am scheibenseitigen Ende
14 der Ausnehmung 10 kann der Einsatzstreifen 11 von unten in
die Ausnehmung 10 eingesetzt werden. Auf diese Weise ist er
gegen ein Herausrutschen durch angreifende Fliehkräfte gesichert.Due to the support on the
Figur 3 zeigt ein scheibenseitiges Ende 14 der Ausnehmung 10
mit eingesetzem Einsatzstreifen 11. Zwischen dem scheibenseitigen
Ende 14 der Ausnehmung 10 und dem Außenumfang 7 der
Scheibe 4 gibt es einen axiale Relativbewegungen zwischen der
Scheibe 4 und der Schaufelplattform 5 zulassenden Spalt 19.
Der Spalt 19 ermöglicht bei einem Angreifen von Querkräften
eine elastische Verformung des eingesetzten Einsatzstreifens
11, so daß eine Art "Rückfederungseffekt" erreicht wird. Die
Ausnehmung 10 ist hier, wie auch in den vorherigen Abbildungen,
als Nut ausgebildet. Auf diese Weise sitzt der Einsatzstreifen
11 sicher gehalten und gut abgedichtet in der Ausnehmung
10.FIG. 3 shows an
Der Einsatzstreifen 11 ist in seiner Einschubstellung an der
Scheibe 4 fixiert. Auf diese Weise ist ein Herausrutschen des
Einsatzstreifens unter Wirkung der Schwerkraft verhindert und
die sichernde Wirkung des Einsatzstreifens 11 gegenüber axialen
Verschiebungen der Gasturbinenschaufel 1 ist erhöht. Zur
Fixierung des Einsatzstreifens 11 dient ein Schraubteil 20.
Das Schraubteil 20 ist im Bereich der Fase 17 in den Scheibenkopf
6 eingesetzt. Das Schraubteil 20 besitzt einen Kopf
36 und umlaufende Schultern 37. Der Kopf 36 ragt in eine Ausnehmung
60 des Einsatzstreifens 11 und die Schultern 37 stützen
sich an der Innenseite 38 des Einsatzstreifens 11 ab. Die
Schultern 37 liegen dicht an der Innenseite 38 des Einsatzstreifens
11 an, so daß der Einsatzstreifen 11 ein Herausrutschen
des Schraubteils 20 bei angreifenden Fliehkräften verhindert
und gleichzeitig der Einsatzstreifen 11 durch den
Kopf 36 des Schraubteils 20 gegen ein Herausrutschen bei
still stehendem Gasturbinenrotor gesichert ist.The
Figur 4a zeigt eine andere mögliche Ausbildung des scheibenseitigen
Endes 34 des Einsatzstreifens 11. Der Einsatzstreifen
11 greift an seinem scheibenseitigen Ende 34 in eine Sicherungsausnehmung
70 der Scheibenstirnseite 22 ein. Die Sicherungsausnehmung
70 stützt den Einsatzstreifen 11 gegen
Herausfallen, wie auch gegen seitliches Verrutschen ab. Das
Ende 14 ist vorzugsweise nach dem Einschieben des Einsatzstreifens
11 in die Ausnehmung 70 umgebogen. Der Einsatzstreifen
11 kann an seinem scheibenseitigen Ende 34 auch vor
dem Einsetzen umgebogen und eingeschoben werden. Voraussetzung
hierfür ist ein hinreichendes Federungsvermögen des
Streifens 11 und/oder eine ausreichende Abschrägung der Ausnehmung
70.Figure 4a shows another possible formation of the
Figur 4b zeigt die scheibenseitige Sicherung des Einsatzstreifens
11 aus Fig.4a, wobei jedoch die Sicherungsausnehmung
70 eine flachere Abschrägung aufweist. Auf diese Weise
wird der eingesetzte Einsatzstreifen 11 auch bei leichten
axialen Verschiebungen verliersicher gehalten.Figure 4b shows the disk-side securing of the
Figur 5 zeigt eine weitere Sicherungsmöglichkeit im Bereich
des scheibenseitigen Endes 34 des Einsatzstreifens 11. Ein
Sicherungsstreifen 24 greift unter der Schaufelplattform 5
hindurch und führt durch jeweils eine Durchgriffsöffnung 56
in zwei sich gegenüberliegenden Einsatzstreifen 11 hindurch
und ist an seinen Enden 80 umgebogen. Auf diese Weise ist ein
Herausrutschen der Einsatzstreifen 11 verhindert. Die Scheibe
4 wird auf diese Weise nicht mit Bohrungen oder Öffnungen zur
Sicherung der Einsatzstreifen 11 betroffen. Diese Art der Sicherung
bietet eine erhöhte Haltbarkeit gegenüber angreifenden
Scherkräften, da ein derartiger Einsatzstreifen 11 ein
gewisses Spiel zum Verschieben besitzt. Darüberhinaus kann
die Sicherung leicht ohne eine bleibende Beschädigung der
Scheibe 4 wieder entfernt werden. Das Entfernen der Sicherung
ist darüberhinaus einfacher, weil eine derartige Sicherung
selbst bei hohen Temperaturen im allgemeinen keine unerwünschte
stoffmäßige Verbindung mit dem umgebenden Material
eingeht oder gegebenenfalls aus dieser leichter wieder abzulösen
ist. Der Sicherungsstreifen 24 sollte dementsprechend
ebenso wie die Einsatzstreifen 11 aus hochwarmfesten Material
bestehen. Die Öffnungen 56 sollten möglichst an den Sicherungsstreifen
24 gut angepaßt sein, damit kein Heißgas in die
Schaufelplattform 5 eindringt. Die Breite des Sicherungsstreifens
24 kann an die Stärke der angreifenden Kräfte angepaßt
werden, die Enden 80 können auch unter den Einsatzstreifen
11 durchgreifen und gegebenenfalls breiter als deren
Breite 25 sein.Figure 5 shows a further security option in the area
of the disc-
Figuren 6a, 6b zeigen eine beispielhafte Ausführung eines
Einsatzstreifens 11, der an seinem scheibenseitigen Ende 34
eine gegenüber dem restlichen Teil vergrößerte Breite 25 besitzt.
Entsprechend ist die Ausnehmung 10 an ihrem scheibenseitigen
Ende 14 breiter als an ihrem restlichen Teil ausgebildet.
Sie weist Hinterschneidungen 85 auf. Dadurch ist ein
Herausrutschen des Einsatzstreifens 11 bei angreifenden
Fliehkräften selbst bei einem offenen flügelseitigen Ende 75
der Ausnehmung 10 verhindert. Es ist kein Spalt 19 vorgesehen
und der Abstand der Schaufelplattform 5 von dem Scheibenumfang
7 klein gehalten. Auf diese Weise kann auch eine durch
starke, in Einsatzrichtung 30 wirkende Kräfte belastete Gasturbinenschaufel
1 sicher gehalten werden.Figures 6a, 6b show an exemplary embodiment of a
Die Breite 25 des Einsatzstreifens 11 kann in einer alternativen
Ausbildung auch von seinem scheibenseitigen Ende 34 bis
zu seinem flügelseitigen Ende 75 stetig abnehmen. Zur Sicherung
eines derartigen Einsatzstreifens 11 gegen Herausfallen
bei stillstehendem Gasturbinenrotor kann ein Schraubteil 100
beziehungsweise ein Bolzen unterhalb des Einsatzstreifens 11
an der Scheibenstirnseite 22 angeordnet werden.The
Der Einsatzstreifen 11 bietet bei den schmalen Zwischenraum
12 eine besonders geringe Angriffsfläche gegenüber Heißgasen,
beziehungsweise ist gut gegen das Eindringen der Heißgase abgedichtet.
Der Einsatzstreifen 11 greift dabei mit einer vorbestimmten
Eingriffstiefe 95 in die Ausnehmung 10 der Schaufelplattform
5 der Tiefe 90 ein. Die Eingriffstiefe 95 des
Einsatzstreifens 11 in der Ausnehmung 10 ist größer, als der
Zwischenraum 12 zwischen zwei benachbarten Schaufelplattformen
5. Dies ermöglicht einen sehr sicheren Halt des Einsatzstreifens
11 in der Ausnehmung 10.The
Claims (13)
- Gas turbine rotor, with an internally cooled gas turbine blade (1) which has a blade root (2) and a blade platform (5), and with a disc (4) possessing transverse disc grooves (3), into which the blade root (2) is inserted, the blade platform (5) being arranged outside an outer circumference (7) of the disc (4) and possessing, on an end wall portion (8) of one longitudinal side (9), a recess (10) into which is inserted an insert strip (11) which engages into a corresponding recess (10) of a blade platform (5) of a second gas turbine blade (1) and bridges and seals off an interspace (12) between the two blade platforms (5), characterized in that the recess (10) reaches as far as a disc-side base (13) of the blade platform (5), and the insert strip (11) has a form fit to the disc (4) which protects against axial displacement in a direction of insertion (30) of the gas turbine blade (1).
- Gas turbine rotor according to Claim 1, characterized in that there is a recess (10) on each of the end wall portions (8) of one longitudinal side (9) of the blade platform (5), and in that its insert strips (11) bear on two mutually opposite disc end faces (22) and protect against axial displacements of the gas turbine blade (1) relative to the disc (4).
- Gas turbine rotor according to one or more of Claims 1 and 2, characterized in that the recess (10) runs obliquely in the direction of a longitudinal rotor axis (16) of the gas turbine rotor and at its disc-side end (14) issues into a chamfer (17) of the disc head (6), said chamfer being oblique corresponding to the recess (10).
- Gas turbine rotor according to one or more of Claims 1 to 3, characterized in that, with the gas turbine blade (1) inserted into the transverse disc groove (3), the insert strip (11) can be pushed into the recess (10) on the disc side and is secured counter to centrifugal forces by form fit on the disc and/or on the blade platform.
- Gas turbine rotor according to one or more of Claims 1 to 4, characterized in that between the disc-side end (14) of the recess (10) and the outer circumference (7) of the disc (4) there is a gap (19) allowing relative movements between the disc (4) and the blade platform (5).
- Gas turbine rotor according to one or more of Claims 1 to 5, characterized in that the recess (10) is designed as a groove.
- Gas turbine rotor according to one or more of Claims 1 to 6, characterized in that the recess (10) is wider at its disc-side end (14) than in its remaining part.
- Gas turbine rotor according to one or more of Claims 1 to 7, characterized in that the insert strip (11) is fixed in its push-in position on the disc (4).
- Gas turbine rotor according to one or more of Claims 1 to 8, characterized in that there serves for fixing the insert strip (11) a screw part (20) which engages into a recess (60) of the insert strip (11) and is supported on the insert strip (11) under the action of centrifugal force.
- Gas turbine rotor according to one or more of Claims 1 to 9, characterized in that the insert strip (11) engages at its disc-side end (14) into a securing recess (70) of the disc end face (22).
- Gas turbine rotor according to one or more of Claims 1 to 10, characterized in that a securing strip (24) leads through two insert strips (11) below the blade platform (5) and is bent round at its ends (80).
- Gas turbine rotor according to one or more of Claims 1 to 11, characterized in that the insert strip (11) is designed in the form of a wire or of a metal sheet.
- Gas turbine rotor according to one or more of Claims 1 to 12, characterized in that the insert strip (11) engages with a predetermined engagement depth (95) into the recess (10) of the blade platform (5), and in that the engagement depth (95) of the insert strip (11) into the recess (10) is greater than the interspace (12) between two adjacent blade platforms (5).
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