EP1402152A1 - Sicherungssystem für laufschaufeln axial durchströmter turbomaschinen - Google Patents

Sicherungssystem für laufschaufeln axial durchströmter turbomaschinen

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EP1402152A1
EP1402152A1 EP02737718A EP02737718A EP1402152A1 EP 1402152 A1 EP1402152 A1 EP 1402152A1 EP 02737718 A EP02737718 A EP 02737718A EP 02737718 A EP02737718 A EP 02737718A EP 1402152 A1 EP1402152 A1 EP 1402152A1
Authority
EP
European Patent Office
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securing
axial
blade
blade carrier
axial groove
Prior art date
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Application number
EP02737718A
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English (en)
French (fr)
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EP1402152B1 (de
Inventor
Wolfgang Di Diebold
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Accelleron Industries AG
Original Assignee
ABB Turbo Systems AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ABB Turbo Systems AG filed Critical ABB Turbo Systems AG
Publication of EP1402152A1 publication Critical patent/EP1402152A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1402152B1 publication Critical patent/EP1402152B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • F01D5/323—Locking of axial insertion type blades by means of a key or the like parallel to the axis of the rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to an axial securing system for rotor blades of axially flowing turbomachinery according to the preamble of claim 1 and a securing body for the securing system according to the preamble of claim 8.
  • securing bodies arranged in the radial gap between the blade root end and the axial groove base are generally used today.
  • fuse bodies that only extend from the downstream end over part of the radially arranged axial groove, as is known, for example, from US Pat. No. 2,641,443.
  • These securing bodies generally have an upstream projection which engages in an associated groove in the blade root.
  • the downstream end area overhangs the Axial groove and is bent to axially secure the blade so that it engages behind the downstream rear of the blade carrier.
  • a projection on the blade root engages behind the pressure side of the blade carrier at the opposite end of the blade root.
  • securing bodies used for the axial securing extend over the entire length of the axial groove and protrude beyond it on both sides. This is described for example in US-2,928,651 and GB-A-643,1914.
  • a projecting end region is designed as a shoulder-like projection which extends past the pressure side of the blade carrier, while the other projecting end region is brought into a position in the installed state by bending over, in which position it is engages downstream end of the blade carrier.
  • 2,928,651 consists of a sheet metal, the two projecting end regions of which are designed by bending so that they engage behind the two end faces of the blade carrier in the installed state.
  • the axial support connection to the blade root is produced by projections or tongues which protrude from the respective securing bodies and engage in corresponding grooves in the blade roots.
  • the manufacture of the securing bodies described is complex because, on the one hand, the material must be selected so that it can be bent into the required shape but can still absorb the forces that occur. On the other hand, because the end areas of the sheets have to be bent with high precision in order to fix the blades in their axial position exactly.
  • Such a securing body can only be designed to a limited extent for the possible shear and shear forces, with additional bending of the material being introduced by the bending. At the very high speeds that are used today, the bent ends do not always withstand the load and be bent up by the high forces. The blades slide axially out of their position and rub against the housing.
  • the securing system for each rotor blade has a radially arranged axial groove in the blade carrier, into which the rotor blade with its blade root of opposite design can be inserted.
  • a securing body is arranged between the blade root end and the axial groove base, with its first end region lying opposite the axial force acting on it
  • a securing element which is formed in one piece with the blade carrier, is arranged axially adjacent to the first end region of the securing body and forms an axial stop for the latter.
  • the first end region of the securing body comes to lie in a circumferential groove between the stop and the blade carrier. The attack prevents
  • the securing body 20 of the securing body can be axially displaced from its position or the end region can be bent open by the forces which occur, as a result of which the blade root and with it the moving blade are held in their exact position. Due to the one-piece design of the securing element with the blade carrier, manufacture and assembly are particularly simple and inexpensive. The easiest way to manufacture the securing element, which is formed in one piece with the blade carrier, is by means of turning and / or milling; with high-quality material by grinding.
  • the force acting on the end region is distributed over a larger area. This leads to a more favorable ratio of force per area also with respect to the stop formed by the securing element and assigned to the end region.
  • the end regions of the securing body are wider than the base part and also wider than the axial groove, it is very advantageous if the end regions of the securing body protrude radially outward from the base part in the installed state and engage behind the end faces of the blade root and the end faces of the blade carrier. If this is the case, there is no need for an additional tongue or a projection which engages in a suitable groove in the blade root in order to establish the connection between the blade root and the securing body. This simplifies both the manufacture of the blade root and that of the securing body.
  • Such a fuse body according to the invention can of course not only be used in connection with the security system according to the invention, but also instead of known fuse bodies without the fuse element. If the securing element is manufactured as a separate securing disk or as a securing ring, which is then welded or glued to a body integral with the blade carrier, then existing turbomachinery can be retrofitted with the securing system.
  • 1 shows a safety system according to the invention using part of a blade carrier with a moving blade attached to the blade carrier, in perspective and in section along an axial groove bottom of the blade carrier; 2 shows in perspective an inventive fuse body of the security system;
  • FIG. 3 also shows a security system according to the invention in a representation analogous to FIG. 1;
  • FIG. 4 shows the embodiment from FIG. 3 in another perspective view without a rotor blade
  • FIGS. 1 and 3 each show a rotor blade 10 which is fastened with its 12 in a radially arranged axial groove 14 of a blade carrier 16.
  • the blade root 12 is designed as a fir tree root and the axial groove 14 as an opposite groove, so that the blade root 12 is anchored radially and in the circumferential direction in the groove 14 so that it cannot move.
  • a securing body 22 is arranged between a blade root end 13 belonging to the blade root 12 and an axial groove bottom 15 which delimits the axial groove 14 radially inward, the two end regions 26, 26 'of which protrude axially beyond the axial groove 14.
  • the two end regions 26, 26 ' are each wider than a base part 28 of the securing body 22 connecting them.
  • the end regions 26, 26' each protrude radially outward from the base part 28 and each engage behind one end face 38 ", 40 'of the blade root 12 and part of the end faces 38, 40 of the blade carrier 16.
  • the end regions 26, 26' of the securing body 22 are wider than the base part 28 and wider than the axial grooves 14, they also engage behind Parts of the end faces 38, 40 of the blade carrier 16 when they protrude radially outward from the base part 28.
  • the first end face 38 of the blade carrier 16 forms the pressure side of the blade carrier 16. A very large axial force acts on this side due to the direction of flow A (see arrow). Via the blade root 12, this axially acting force is also transmitted to the first end region 26 of the securing body 22, which engages behind the opposite end face 40 of the blade carrier - also called the rear side 40.
  • a securing element 24 is arranged on the rear side 40 of the blade carrier 16 and forms a stop 34 for the first end region 26 downstream in the axial direction, so that the first end region 26 can no longer be bent open.
  • the securing element 24 forms, together with the securing body 22, the axial groove 14 and the blade root 12, a securing system 20 which connects the moving blade 10 to the blade carrier 16 in a positionally secure manner even at very high speeds in the axial, radial and circumferential directions.
  • the securing body 22 is formed from sheet metal and both end regions 26, 26 'are brought to the base part 28 by bending radially outward into their position.
  • the first end region 38 which engages behind the rear side 40 of the blade carrier, can also be designed as a solid projection and only the second end region 26 'can be brought into position by bending.
  • Figures 3 and 4 show the securing element 24 integrally formed with the blade carrier 16.
  • the axial grooves 14 are first milled or cleared into the base body of the blade carrier 16. Then, on the rear side 40 of the blade carrier 16, a strip measuring approximately twice the thickness of the securing body 22 is twisted, radially inwards to such an extent that the stationary shoulder projects radially outwards beyond the axial groove base 15 somewhat more than the first, which protrudes radially outwards End region 26 of the securing body 22.
  • a circumferential groove 42 is created by turning, which extends radially inward somewhat beyond the axial groove bottom 15 and whose width is dimensioned such that it is the first with little play End portion 26 of the fuse body 22 can accommodate.
  • the circumferential groove 42 can also be formed by grinding.
  • each blade root 12 and the base part 28 of each securing body 22 corresponds to the axial extension of the axial grooves 14 which have remained after turning, so that after installation no blade root 12 and no part of a base part 28 protrude into the circumferential groove 42 or over the pressure side 38 of the Blade carrier protrudes.
  • the securing element 24 can be combined with arbitrarily designed securing bodies and then forms a securing system 20 according to the invention. Corresponding adaptations of the circumferential groove 42 do not pose a problem.
  • the securing element 24 can also be designed as a separate securing washer 32 which, for example, is connected to the blade carrier 16 by means of a welded connection 30 to form an integral body.
  • the locking washer 32 has on its side facing the blade carrier 16 a shoulder which is designed such that when connected to the blade carrier 16 there is a circumferential groove 42 in which the respective first end regions 26 of the locking bodies 22 for the rotor blades 10 engage.
  • the securing element 24 can also be designed as a securing ring. Instead of using a welded connection 30, it is also conceivable to connect the securing element 24 to the blade carrier 16 by means of an adhesive connection to form an integral body.
  • An advantage of the separate configuration of the securing element 24 is that existing blade carriers 16 with axial groove / securing body connections can be retrofitted with this securing element 24 and connected to the securing element to form one-piece bodies. In this way, a security system according to the invention can be installed subsequently. This is possible regardless of the design of the fuse body. This is because the security system 20 also works with other security bodies, as are known, for example, from the patents mentioned at the beginning. For this purpose, the securing element 24 may then have to be adapted in accordance with the configuration of the circumferential groove 42 or the stop 34.
  • the securing body 22 is first inserted into the axial groove 14, specifically in such a way that the first end region 26, which is already radially from the base protrudes steeply 28, is received by the circumferential groove 42.
  • the first end region 26 is then inserted with little play between the stop 34 of the securing element 32 and the corresponding parts of the end face 40 of the blade carrier 16.
  • the moving blade with its blade root 14 is then inserted from the pressure side 38 over the securing body 22 into the axial groove 14 of the blade carrier 16 inserted.
  • the second end region 26 'of the securing body 22 is bent radially outward, so that the blade root 12 is axially fixed with the aid of the two end regions 26, 26'.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Vorgestellt wird ein Sicherungssystem für Laufschaufeln (10) axial durchströmter Turbomaschinen, bei denen die Laufschaufeln (10) mittels eines in eine radial angeordnete Axialnut (14) eines Schaufelträgers (16) eingeschobenen Schaufelfusses (12) radial und in Umfangsrichtung gesichert sind. Axial ist die Laufschaufel (10) mit einem zwischen Schaufelfussende (13) und Axialnutboden (15) angeordneten Sicherungskörper (22) gesichert, der mit seinem ersten Endbereich (26) die der angreifenden axialen Kraft gegenüberliegende Rückseite (40) des Schaufelträgers (16) hintergreift. Zusätzlich zu diesen axialen und radialen Sicherungen weist das erfindungsgemässe Sicherungssystem (20) ein Sicherungselement (24) auf, das dem ersten Endbereich (26) des Sicherungskörpers (22) axial benachbart angeordnet ist und für diesen einen axialen Anschlag (34) bildet. Ausserdem wird für dieses Sicherungssystem ein Sicherungskörper vorgeschlagen, dessen Endbereiche (26, 26') breiter sind als die Axialnut (14) und die im eingebauten Zustand radial nur nach aussen von einem sie verbindenden Basisteil (28) abstehen.

Description

Sicherungssystem für Laufschaufeln axial durchströmter Turbomaschinen
Beschreibung
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein axiales Sicherungssystem für Laufschaufeln axial durchströmter Turbomaschinen gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und einen Sicherungskörper für das Sicherungssystem gemäss Oberbegriff des Pa- tentanspruches 8.
Auf die Laufschaufeln von axial durchströmten Turbomaschinen wirken auf Grund der Rotation Zentrifugalkräfte. Diese Kräfte werden in der Regel durch eine tannen- baum- bzw. schwalbenschwanzförmige, radial angeordnete und sich axial erstrek- kende Nut-Federverbindung zwischen Laufschaufel und Schaufelträger aufgefan- gen. Die durch die axiale Strömungsrichtung des Strömungsmediums auftretenden axialen Kräfte müssen dagegen mittels einer gesonderten Sicherungseinrichtung aufgefangen werden.
Stand der Technik
Zur Sicherung der Schaufeln in axialer Richtung werden heute in der Regel im Radi- alspalt zwischen Schaufelfussende und Axialnutboden angeordnete Sicherungskörper verwendet.
Dabei gibt es Sicherungskörper, die sich vom stromabwärts gelegenen Ende her nur über einen Teil der radial angeordneten Axialnut erstrecken, wie dies beispielsweise aus der Patentschrift US-2,641 ,443 bekannt ist. Diese Sicherungskörper weisen im allgemeinen einen stromauf angeordneten Vorsprung auf, der in eine zugehörige Nut des Schaufelfusses eingreift. Der stromabwärts liegende Endbereich überragt die Axialnut und wird zur axialen Sicherung der Laufschaufel so umgebogen, dass er die stromab liegende Rückseite des Schaufelträgers hintergreift. Ein Vorsprung am Schaufelfuss hintergreift am gegenüberliegenden Ende des Schaufelfusses die Druckseite des Schaufelträgers.
Andere zur axialen Sicherung verwendete Sicherungskörper erstrecken sich über die gesamte Länge der Axialnut und überragen diese auf beiden Seiten. Dies ist beispielsweise in US-2,928,651 und GB-A-643,1914 beschrieben. Bei dem in GB-A- 643,1914 beschriebenen Sicherungskörper ist ein überstehender Endbereich als schulterartiger Vorsprung ausgebildet, der die Druckseite des Schaufelträgers hin- tergreift, während der andere überstehende Endbereich in eingebautem Zustand durch Umbiegen in eine Position gebracht wird, in der er die stromabwärts liegende Stirnseite des Schaufelträgers hintergreift. Der in US-2,928,651 offenbarte Sicherungskörper besteht aus einem Blech, dessen beide überstehenden Endbereiche durch Umbiegen so gestaltet sind, dass sie im eingebauten Zustand die beiden Stirnseiten des Schaufelträgers hintergreifen. Auch in diesen beiden Fällen ist die axialen Halt gebende Verbindung mit dem Schaufelfuss durch Vorsprünge oder Zungen hergestellt, welche von den jeweiligen Sicherungskörpern abstehen und in entsprechende Nuten der Schaufelfüsse eingreifen.
Die Herstellung der beschriebenen Sicherungskörper ist aufwendig, da zum einen das Material so gewählt werden muss, dass es in die geforderte Form gebogen werden aber dennoch die auftretenden Kräfte aufnehmen kann. Zum anderen, weil die Endbereiche der Bleche mit hoher Präzision gebogen werden müssen, um die Schaufeln in ihrer axialen Lage genau zu fixieren. Ein solcher Sicherungskörper kann nur bedingt auf die möglichen Schub- und Scherkräfte ausgelegt werden, wo- bei durch das Biegen eine zusätzliche Materialschwächung eingebracht wird. Bei den sehr hohen Drehzahlen, die heute zur Anwendung kommen, kommt es daher immer wieder dazu, dass die umgebogenen Enden der Belastung nicht standhalten und durch die hohen Kräfte aufgebogen werden. Die Schaufeln rutschen axial aus ihrer Position und schleifen am Gehäuse.
Darstellung der Erfindung
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein einfaches und in Herstellung und Montage 5 wirtschaftliches Sicherungssystem für Laufschaufeln axial durchströmter Turbomaschinen zu schaffen, bei dem die axialen Schub- und Scherkräfte sicher aufgenommen und die Laufschaufeln in ihrer exakten Position gehalten werden.
Diese Aufgabe löst ein Sicherungssystem gemäss den Merkmalen des Patentanspruches 1.
l o Erfindungsgemäss weist das Sicherungssystem für jede Laufschaufel eine radial angeordnete Axialnut im Schaufelträger auf, in die die Laufschaufel mit ihrem gegengleich ausgebildeten Schaufelfuss eingeschoben werden kann. Zwischen dem Schaufelfussende und dem Axialnutboden ist ein Sicherungskörper angeordnet, der mit seinem ersten Endbereich die der angreifenden axialen Kraft gegenüberliegende
15 Rückseite des Schaufelträgers hintergreift. Ein Sicherungselement, das einstückig mit dem Schaufelträger ausgebildet ist, ist dem ersten Endbereich des Sicherungskörpers axial benachbart angeordnet und bildet für diesen einen axialen Anschlag. Der erste Endbereich des Sicherungskörpers kommt in einer Umfangsnut zwischen Anschlag und Schaufelträger zu liegen. Durch den Anschlag wird verhindert, dass
20 der Sicherungskörpers durch die auftretenden Kräfte axial aus seiner Position verschoben oder der Endbereich aufgebogen werden kann, wodurch der Schaufelfuss und mit ihm die Laufschaufel in ihrer exakten Position gehalten wird. Durch die einstückige Ausbildung des Sicherungselementes mit dem Schaufelträger sind Herstellung und Montage besonders einfachsten und kostengünstig. Am einfachsten lässt sich das einstückig mit dem Schaufelträger ausgebildete Sicherungselement mittels Drehen und/oder Fräsen herstellen; bei hochwertigem Material durch Schleifen.
Besonders einfach und kostengünstig ist es, bei diesem Sicherungssystem mit ei- nem Sicherungskörper zu arbeiten, der mit seinen beiden Endbereichen axial über die Axialnut hinausragt und dessen Endbereiche in eingebautem Zustand je eine Stirnseite des Schaufelträgers hintergreifen. Dies hat den Vorteil, dass der Schaufelfuss einfach gestaltet sein kann, da er den Schaufelträger nicht auf der Druckseite hintergreifen muss. Aber auch Sicherungskörper, die sich vom stromabwärts gele- genen Ende her nur über einen Teil der Axialnut erstrecken, und Laufschaufeln mit dazu passend ausgebildeten Schaufelfüssen können verwendet werden.
Sind die Endbereiche des Sicherungskörpers breiter als ein sie verbindendes Basisteil des Sicherungskörpers, so verteilt sich die auf den Endbereich wirkende Kraft auf eine grössere Fläche. Dies führt zu einem günstigeren Verhältnis Kraft pro Flä- ehe auch in Bezug auf den durch das Sicherungselement gebildeten, dem Endbereich zugeordneten Anschlag.
Sind die Endbereiche des Sicherungskörpers breiter als das Basisteil und auch breiter als die Axialnut, so ist es sehr vorteilhaft, wenn die Endbereiche des Sicherungskörpers im eingebauten Zustand radial nach aussen vom Basisteil abstehen und die Stirnseiten des Schaufelfusses und die Stirnseiten des Schaufelträgers hintergreifen. Ist dies der Fall, benötigt man keine zusätzliche Zunge und keinen Vorsprung, der in eine passende Nut des Schaufelfusses eingreift, um die Verbindung zwischen Schaufelfuss und Sicherungskörper herzustellen. Dies vereinfacht sowohl die Herstellung des Schaufelfusses als auch diejenige des Sicherungskörpers. Ein solcher erfindungsgemässer Sicherungskörper kann natürlich nicht nur im Zusammenhang mit dem erfindungsgemässen Sicherungssystem, sondern auch anstelle bekannter Sicherungskörper ohne das Sicherungselement eingesetzt werden. Ist das Sicherungselement als separate Sicherungsscheibe oder als Sicherungsring gefertigt, der dann zu einem mit dem Schaufelträger einstückigen Körper ver- schweisst oder verklebt wird, so können bestehende Turbomaschinen mit dem Sicherungssystem nachgerüstet werden.
Weitere Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Erfindung sind Gegenstand weiterer abhängiger Ansprüche.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen, welche in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigen rein schematisch:
Fig. 1 eine erfindungsgemässes Sicherungssystems an Hand eines Teils eines Schaufelträgers mit einer am Schaufelträger befestigten Laufschaufel, perspektivisch und im Schnitt entlang eines Axialnutbodens des Schaufelträgers; Fig. 2 perspektivisch einen erfindungsgemässen Sicherungskörper des Sicherungssystems;
Fig.3 ebenfalls ein erfindungsgemässes Sicherungssystem in zu Fig. 1 analoger Darstellung; und
Fig. 4 die Ausführungsform aus Fig. 3 in einer anderen perspektivischen An- sieht ohne Laufschaufel;
Die in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen und deren Bedeutung sind in der Bezugszeichenliste zusammengefasst aufgelistet. Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Figuren 1 und 3 zeigen jeweils eine Laufschaufel 10, die mit ihrem 12 in einer radial angeordneten Axialnut 14 eines Schaufelträgers 16 befestigt ist. Aus Gründen der besseren Anschaulichkeit ist nur ein Teil des Schaufelträgers 16 und zwar im Schnitt zur Axialnut 14 dargestellt. Der Schaufelfuss 12 ist als Tannenbaumfuss ausgebildet und die Axialnut 14 als gegengleiche Nut, so dass der Schaufelfuss 12 radial und in Umfangsrichtung in der Nut 14 verschiebungssicher verankert ist. Zur axialen Sicherung ist zwischen einem zum Schaufelfuss 12 gehörenden Schaufel- fussende 13 und einem die Axialnut 14 radial nach innen begrenzenden Axialnutboden 15 ein Sicherungskörper 22 angeordnet, dessen beide Endbereiche 26, 26' in axialer Richtung über die Axialnut 14 hinausragen. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind die beiden Endbereiche 26, 26' jeweils breiter als ein sie verbindendes Basisteil 28 des Sicherungskörpers 22. In eingebauten Zustand stehen die Endbereiche 26, 26' jeweils radial nach aussen vom Basisteil 28 ab und hintergreifen jeweils eine Stirnseite 38", 40' des Schaufelfusses 12 und einen Teil der Stirnseiten 38, 40 des Schaufelträgers 16. Dadurch, dass die Endbereiche 26, 26' des Sicherungskörpers 22 breiter sind als das Basisteil 28 und breiter als die Axialnuten 14, hintergreifen sie auch dann noch Teile der Stirnseiten 38, 40 des Schaufelträgers 16, wenn sie radial nach aussen vom Basisteil 28 abstehen.
Die erste Stirnseite 38 des Schaufelträgers 16 bildet die Druckseite des Schaufelträgers 16. Auf diese Seite wirkt aufgrund der Strömungsrichtung A (siehe Pfeil) eine sehr grosse axiale Kraft ein. Via den Schaufelfuss 12 wird diese axial wirkende Kraft auch auf den ersten Endbereich 26 des Sicherungskörpers 22 übertragen, welcher die gegenüberliegende Stirnseite 40 des Schaufelträgers - auch Rückseite 40 genannt - hintergreift. Um nun ein Aufbiegen des ersten Endbereiches 26 zu verhindern ist auf der Rückseite 40 des Schaufelträgers 16 ein Sicherungselement 24 angeordnet, das stromab in axialer Richtung einen Anschlag 34 für den ersten Endbereich 26 bildet, so dass der erste Endbereich 26 nicht mehr aufgebogen werden kann. Das Sicherungselement 24 bildet zusammen mit dem Sicherungskörper 22, der Axialnut 14 und dem Schaufelfuss 12 ein Sicherungssystem 20, das die Laufschaufel 10 auch bei sehr hohen Drehzahlen in axialer, radialer und in Umfangsrichtung positionssicher mit dem Schaufelträger 16 verbindet. Im gezeigten Beispiel ist der Sicherungskörper 22 aus Blech gebildet und beide Endbereiche 26, 26' wer- den durch Umbiegen in ihre Position radial nach aussen abstehend vom Basisteil 28 gebracht. Natürlich kann der erste Endbereich 38, der die Rückseite 40 des Schaufelträgers hintergreift aber auch als massiver Vorsprung ausgebildet sein und nur der zweite Endbereich 26' durch Umbiegen in Position gebracht werden.
Die Figuren 3 und 4 zeigen das Sicherungselement 24 einstückig mit dem Schaufelträger 16 ausgebildet. Bei der Herstellung dieser einstückigen Ausführungsform werden zunächst die Axialnuten 14 in den Grundkörper des Schaufelträgers 16 gefräst oder geräumt. Dann wird auf der Rückseite 40 des Schaufelträgers 16 ein Streifen der etwa die doppelte Dicke des Sicherungskörpers 22 misst, abgedreht, und zwar radial soweit nach innen, dass die stehenbleibende Schulter den Axialnutboden 15 radial etwas weiter nach aussen überragt als der radial nach aussen abstehende erste Endbereich 26 des Sicherungskörpers 22. Schliesslich wird auf der den Axialnuten 14 zugewandten Seite der bestehenden Schulter durch Drehen eine Umfangsnut 42 geschaffen, die radial nach innen etwas über den Axialnutboden 15 hinaus reicht und deren Breite so bemessen ist, dass sie mit geringem Spiel den ersten Endbereich 26 des Sicherungskörpers 22 aufnehmen kann. Bei Verwendung von sehr hochwertigem Material, wie z.B. Nimonic 901 mit ca. 40% Nickel, kann die Umfangsnut 42 auch durch Schleifen gebildet werden. Durch dieses Vorgehen sind stromab der Umfangsnut 42 durch das Fräsen der Axialnuten 14 entstandene Ein- schnitte und dazwischen stehengebliebene Elemente von der ursprünglich gedrehten Schulter übrig geblieben. Die stehengebliebenen Elemente bilden nun jeweils einen axialen Anschlag 34 für den ersten Endbereich 26 des Sicherungskörpers 22, der ja aufgrund seiner Breite die Axialnut 14 und somit auch den Einschnitt in Umfangsrichtung überragt, so dass der Anschlag seine Wirkung entfalten kann. Die axiale Ausdehnung jedes Schaufelfusses 12 und des Basisteils 28 jedes Sicherungskörpers 22 entspricht der axialen Ausdehnung der nach dem Drehen stehengebliebenen Axialnuten 14, so dass nach der Montage kein Schaufelfuss 12 und kein Teil eines Basisteils 28 in die Umfangsnut 42 hineinragt oder über die Druckseite 38 des Schaufelträgers hinausragt. Das Sicherungselementes 24 kann mit beliebig ausgebildeten Sicherungskörpern kombiniert werden und bildet dann ein erfindungsgemässes Sicherungssystem 20. Entsprechende Anpassungen der Umfangsnut 42 stellen dabei kein Problem dar.
Das Sicherungselement 24 kann aber auch, wie in Fig. 1 gezeigt, als separate Si- cherungsscheibe 32 ausgebildet sein, welche beispielsweise mittels einer Schweiss- verbindung 30 mit dem Schaufelträger 16 zu einem einstückigen Körper verbunden sein. Die Sicherungsscheibe 32 weist dabei auf ihrer dem Schaufelträger 16 zugewandten Seite eine Schulter auf, die so ausgestaltet ist, dass sich beim Verbinden mit dem Schaufelträger 16 eine Umfangsnut 42 ergibt, in welcher die jeweils ersten Endbereiche 26 der Sicherungskörper 22 für die Laufschaufeln 10 hineingreifen. Das Sicherungselement 24 kann je nach Ausgestaltung des Schaufelträgers 16 auch als Sicherungsring ausgebildet sein. Statt mittels einer Schweissverbindung 30 ist es auch denkbar, das Sicherungselement 24 mittels einer Klebverbindung mit dem Schaufelträger 16 zu einem einstückigen Körper zu verbinden.
Vorteilhaft an der separaten Ausgestaltung des Sicherungselement 24 ist, dass bestehende Schaufelträger 16 mit Axialnut/Sicherungskörper-Verbindungen mit diesem Sicherungselement 24 nachgerüstet und mit dem Sicherungselement zu einstückigen Körpern verbunden werden können. Auf diese Weise kann ein erfindungsgemässes Sicherungssystem nachträglich 20 installiert werden. Dies ist unabhängig von der Ausgestaltung des Sicherungskörpers möglich. Denn das Sicherungssystem 20 funktioniert auch mit anderen Sicherungskörpern, wie sie beispielsweise aus den eingangs genannten Patentschriften bekannt sind. Dazu muss das Sicherungselement 24 dann eventuell entsprechend der Ausgestaltung der Umfangsnut 42 oder des Anschlages 34 angepasst werden.
Zur Montage der Laufschaufeln 10 im Schaufelträger 16 mit dem erfindungsgemä- ssen Sicherungssystem 20 wird zunächst der Sicherungskörper 22 in die Axialnut 14 eingelegt, und zwar so, dass der erste Endbereich 26, der bereits radial vom Basi- steil 28 absteht, von der Umfangsnut 42 aufgenommen wird. Der erste Endbereich 26 steckt dann mit geringem Spiel zwischen dem Anschlag 34 des Sicherungselementes 32 und den entsprechenden Teilen der Stirnseite 40 des Schaufelträgers 16. Anschliessend wird die Laufschaufel mit ihrem Schaufelfuss 14 von der Druckseite 38 her über dem Sicherungskörper 22 in die Axialnut 14 des Schaufelträgers 16 eingeschoben. Abschliessend wird der zweite Endbereich 26' des Sicherungskörpers 22 radial nach aussen umgebogen, so dass der Schaufelfuss 12 mit Hilfe der beiden Endbereiche 26, 26' axial fixiert ist.
Bezugszeichenliste
A axiale Strömungsrichtung
10 Laufschaufel
12 Schaufelfuss
13 Schaufelfussende
14 Axialnut
15 Axialnutboden
16 Schaufelträger
20 Sicherungssystem
22 Sicherungskörper
24 Sicherungselement
26, 26' Endbereich
28 Basisteil
30 Schweissnaht
32 separate Sicherungsscheibe
34 Anschlag
36 Schraube
38 stromaufwärts gerichtete Stirnseite des Schaufelträgers, Druckseite
38' stromaufwärts gerichtete Stirnseite des Schaufelfusses, Druckseite
40 stromabwärts gerichtete Stirnseite des Schaufelträgers, Rückseite
40' stromabwärts gerichtete Stirnseite des Schaufelfusses, Rückseite
42 Umfangsnut

Claims

Patentansprüche
1. Sicherungssystem für Laufschaufeln (10) axial durchströmter Turbomaschinen, bei denen die Laufschaufeln (10) radial und in Umfangsrichtung mittels eines in eine radial angeordnete Axialnut (14) eines Schaufelträgers (16) eingeschobenen Schaufelfusses (12), gesichert sind, mit einem zwischen Schaufelfussende (13) und Axialnutboden (15) angeordneten Sicherungskörper (22), der mit seinem ersten Endbereich (26) die der angreifenden axialen Kraft gegenüberliegende Rückseite (40) des Schaufelträgers (16) hintergreift, dadurch gekenn- zeichnet, dass ein einstückig mit dem Schaufelträger (16) ausgebildetes Sicherungselement (24) dem ersten Endbereich (26) des Sicherungskörpers (22) axial benachbart angeordnet ist und für diesen einen axialen Anschlag (34) bildet.
2. Sicherungssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in eingebautem Zustand der erste Endbereich (26) des Sicherungskörpers (22) in einer Umfangsnut (42) zwischen Anschlag (34) und Schaufelträger (16) angeordnet ist.
3. Sicherungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (24) mittels Drehen und/oder Fräsen hergestellt ist.
4. Sicherungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (24) als separate Sicherungsscheibe (32) oder als separater Sicherungsring gefertigt und mit dem Schaufelträger (16) zu einem einstük- kigen Körper verschweisst oder verklebt ist.
5. Sicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungskörper (22) mit seinen beiden Endbereichen (26, 26') axial über die Axialnut (14) hinausragt und die Endbereiche (26, 26') in eingebautem Zustand je eine Stirnseite (38, 40) des Schaufelträgers (16) hintergreifen.
6. Sicherungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Endbereiche (26, 26') breiter sind als das sie verbindende Basisteil (28) und breiter als die Axialnut (14), so dass sie die Axialnut (14) in Umfangsrichtung überragen.
7. Sicherungssystem nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass in eingebautem Zustand die Endbereiche (26, 26') des Sicherungskörpers
(22) radial nach aussen vom Basisteil (28) abstehen und sie die Stirnseiten (38', 40') des Schaufelfusses (12) und Teile der Stirnseiten (38, 40) des Schaufelträgers (16) hintergreifen.
8. Sicherungskörper zur axialen Sicherung von Laufschaufeln (10) in einem Schaufelträger (16), dessen Basisteil sich über die gesamte axiale Ausdehnung einer den Sicherungskörper (10) aufnehmenden Axialnut (14) im Schaufelträger (16) erstreckt und dessen erster Endbereich (26) eine der angreifenden axialen Kraft gegenüberliegende Rückseite (40) des Schaufelträgers (16) hintergreift, dadurch gekennzeichnet, dass er einen zweiten Endbereich (26") aufweist, und die beiden Endbereiche (26, 26') in eingebautem Zustand radial nur nach aussen vom Basisteil (28) abstehen und sie neben den Stirnseiten (38', 40') des Schaufelfusses (12) auch Teile der Stirnseiten (38, 40) des Schaufelträgers (16) hintergreifen.
9. Sicherungskörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die bei- den Endbereiche (26, 26') breiter sind als ein sie verbindendes Basisteil (28) und breiter als die Axialnut (14), so dass sie die Axialnut (14) in Umfangsrichtung überragen.
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