EP1515001B1 - Laufschaufelbindung einer Turbomaschine - Google Patents
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- EP1515001B1 EP1515001B1 EP04104236.7A EP04104236A EP1515001B1 EP 1515001 B1 EP1515001 B1 EP 1515001B1 EP 04104236 A EP04104236 A EP 04104236A EP 1515001 B1 EP1515001 B1 EP 1515001B1
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- support surface
- pressure body
- projection
- contour
- turbomachine
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- 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
- F01D5/12—Blades
- F01D5/22—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations
- F01D5/225—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations by shrouding
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- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
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- F05D2250/20—Three-dimensional
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- F05D2250/232—Three-dimensional prismatic conical
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- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/96—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
Definitions
- the present invention relates to a binding of blades of a turbomachine with the features of the preamble of claim 1.
- Out DE 35 17 283 C2 is a blade binding of the type mentioned, are provided in the lugs, which extend in the circumferential direction, are rigidly connected in pairs with a blade and are supported in each case via at least one pressure body to the circumferentially adjacent approach.
- each pressure body on a support side facing the associated approach to a holding contour which projects into a receptacle formed on the associated approach and is supported therein in the circumferential direction and transversely thereto.
- each pressure body on a side facing the adjacent approach support side on a flat support surface, which is supported on a surface of the adjacent approach associated flat counter-support surface.
- the holding contours of the pressure hull are each formed as a cone.
- the associated receptacles are also formed as a cone, wherein the cone of the retaining contour, however, has a different conicity than the cone of the receptacle. This ensures that manufacturing tolerances of the seat and the pressure body by slight plastic deformation on the outer edge of the cone holder and the Konushaltekontur can be compensated.
- the counter support surface on which the support surface of the pressure hull is supported may be formed in a development of the known blade binding by the support surface of a counter-pressure body, which is identical to the pressure hull.
- the known blade binding works optimally when only relative movements occur during operation of the turbomachine, which run parallel to the support surface.
- the support surface can then slide on the mating support surface.
- not only parallel relative movements occur between the approaches to be supported or to be connected to one another.
- twisting and twisting of the blades and thus of the lugs may occur, resulting in particular in increased vibration loading of the blade tie.
- Rotational movements between the lugs lead to a line or point load of the respective pressure body receptacle, which can lead to a brittle fracture of the hard pressure body or to tearing of the pressure body seat.
- US 4,257,743 shows a coupling device with two approaches, one of which is provided with a fixed pressure body in the form of a hemispherical projection and the other with a hemispherical retaining contour for loosely receiving the hemispherical projection when the adjacent blades are mounted.
- JP 63 132801 U and JP H01 152003 U in that the retaining contour of the pressure body and the contour of the associated receptacle can be formed as complementary cylindrical sections.
- EP202531 a blade binding with cone-shaped pressure bodies.
- the object is to provide an improved embodiment for a blade binding of the type mentioned, which makes it possible to compensate for manufacturing tolerances, games, elastic deformation and similar factors exclusively by a sliding movement.
- the invention is based on the general idea of forming the retaining contour of the pressure hull and the contour of the associated receptacle as complementary ball sections and rigidly fixing the counterpressure elements with respect to their longitudinal center axis, so that the counterpressure body can serve as an abutment for the pressure hull supporting thereon.
- the pressure body is supported flat on the associated approach.
- a ball head bearing of the pressure hull is formed on the associated approach, which allows the pressure hull to rotate its support surface around the ball center.
- the rotatably mounted pressure body can compensate for these relative movements, so that a flat power transmission between the mutually supported or interconnected Ansälzen is always achievable.
- Changing angular positions of the moving blades or of the lugs effect an automatic adjustment of the movably mounted pressure bodies in the case of the bucket binding according to the invention. Voltage peaks are thereby avoided.
- the friction damping is fully accentuated by the flat system. There are no high-frequency tilting movements.
- the ball portion of the retaining contour on a ball center, while the support surface is circular and has a circle center.
- the pressure body is then designed so that a straight line which extends through both the center of the circle and through the center of the sphere, is perpendicular to the support surface plane.
- the pressure body is rotationally symmetrical with respect to these straight lines.
- the counter support surface which is assigned to the adjacent approach and on which the supporting surface of the pressure hull is supported in a planar manner, can be formed, for example, by the support surface of a counterpressure body t, which is held on the adjacent projection.
- the counter-pressure body can not carry out tumbling movements with respect to the normal direction of its counter-support surface. In this way, all compensatory movements are performed exclusively by the ball-bearing pressure body. This ensures that the movable pressure body with appropriate twists of the approaches again and again adjusted by itself to its original position.
- both the retaining contour of the counter-pressure body and the associated receptacle are formed as a cone or a truncated cone, both truncated cones have the same conicity.
- both truncated cones have the same conicity.
- the counter-pressure body is fixed rigidly with respect to its longitudinal central axis at the base and can thereby serve as an abutment for the pressure body supported thereon.
- Fig. 1a and 1b are blades 1 of a turbomachine not shown otherwise equipped with two, lying on different sides of the blade lugs 2.
- These lugs 2 extend in a direction indicated by an arrow circumferential direction 3, in which the blades rotate 1 during operation of the turbomachine.
- the lugs 2 are rigidly connected to the respective blade 1 and in particular can form an integral part of the respective blade 1.
- the lugs 2 are designed in the form of support wings, which have aerodynamic profiles and are usually arranged between the radial ends of the blades 1.
- the lugs 2 can also be designed as cover plates or cover bands, which are connected to the radially outer ends of the Blades 1 are arranged.
- the lugs 2 can also be other binding elements.
- the lugs 2 are not supported directly on each other at their end faces 4, but indirectly via at least one pressure body 7 (cf. Fig. 2 ).
- these pressure body 7 are for simplicity of illustration in the Fig. 1 a and 1 b are not reproduced.
- sectional views of Fig. 2 are each the opposite end portions of a pair of lugs 2, which support each other at least during operation of the turbomachine, reproduced in section, while arranged in this area pressure body 7 is not shown cut. It is clear that the sectional view of the Fig. 2 to 4 may also correspond to a section around the section line II in the plane of the drawing Fig. 1 b rotated by 90 °.
- each pressure body 7 has a spherical holding side 8 and a flat support side 9. While the holding side 8 faces that projection 2 to which the respective pressure body 7 is assigned (according to FIGS Fig. 2 in each case the right-hand projection 2), the support side 9 faces the projection 2 which is adjacent in the circumferential direction 3 (ie according to FIG Fig. 2 in each case the left approach 2). On the holding side 8 a down or projecting holding contour 10 is formed.
- the approach 2, which is associated with the pressure body 7, has on its end face 4 a receptacle 11 into which the holding contour 10 of the pressure body 7 is inserted.
- the retaining contour 10 thus protrudes into the receptacle 11 and can are supported in the circumferential direction 3 and transverse to the circumferential direction 3, according to the invention, the holding contour 10 is now formed as a ball portion.
- the receptacle 11 is also formed as a ball section.
- the ball sections have the same radius R, whereby the ball portion of the retaining contour 10 is flat on the ball portion of the receptacle 11 to the plant.
- the pressure body 7 according to the invention thereby forms a kind of ball joint, which is mounted in a joint socket about a spherical center 12 movably on the associated projection 2.
- the joint socket is formed here by the receptacle 11.
- the radii of pressure body 7 and receptacle 11 may also differ slightly from one another.
- the pressure body 7 has on its support side 9 a flat support surface 13. As shown in Fig. 2 it emerges, the pressure body 7 is supported at least during operation of the turbomachine with its support surface 13 on a mating support surface 14 which is associated with the adjacent support wing 2.
- the counter-support surface 14 is also configured so that the support surfaces 13 and 14 rest flat against one another.
- the pressure body 7 of the invention between the interconnected lugs 2 comparatively large forces F transmitted in the circumferential direction 3.
- forces F transmitted in the circumferential direction 3.
- by the friction and coupling moments M between adjacent blades 1 can be transmitted via the interconnected lugs 2.
- Due to the movable mounting of the pressure hull 7 on the associated approach 2 also Drehver einen or twists between adjacent blades 1 and between mutually supported lugs 2 can be compensated.
- the blade binding according to the invention can thus compensate for the rotational movements and different angular positions of the lugs 2 possibly occurring during operation, in particular during startup and shutdown, without resulting in greater elastic or even plastic deformation.
- the geometry of the support body 7 is suitably chosen so that the support surface 13 is configured circular and has a circle center point 15.
- the spherical holding contour 10 is matched to the flat support surface 13, that a straight line 16, which extends through both the center of the circle 15 and through the ball center 12, is perpendicular to the plane of the support surface 13. This results in a rotational symmetry for the pressure body 7, so that the storage achieved thereby acts in all directions as it were.
- the counter support surface 14 may also be formed on a special abutment element 17.
- This abutment element 17 is fixed to the front side 4 of the adjacent projection 2, in particular by soldering or welding.
- the abutment member 17 is designed as a plate which is inserted into the end face 4 of the adjacent lug 2 and disposed therein sunk.
- the counter-support surface 14 is also formed on a counter-pressure member 18.
- the counterpressure body 18 has - just like the pressure body 7 - a support side 19 with a flat support surface which forms the counter support surface 14.
- the counter pressure element 18 is also provided with a holding side 20 on which a holding contour 21 is formed.
- the holding contour 21 of the counterpressure body 18 is inserted into a corresponding receptacle 22, which is formed in the adjacent projection 2.
- the shaping of the retaining contour 21 of the counterpressure body 18 and the cooperating receptacle 22 are matched to one another such that the counter support surface 14 of the counter-pressure member 18 is fixed spatially relative to the associated approach 2.
- the retaining contour 21 is formed as a cone, while fitting the associated receptacle 22 is designed as a cone, which has the same taper as the cone of the retaining contour 21. Consequently, the retaining contour 21 of the counterpressure body 18 abuts flat against the receptacle 22. Although it is in principle still possible to rotate the counter-pressure member 18 about its longitudinal central axis, but the plane of its counter-support surface 14 remains invariant relative to the associated approach 2.
- the support surfaces 13 and / or the counter support surfaces 14 may be provided with a low-friction coating (not shown). At the same time, the frictional forces occurring in the plane of the support surfaces 13 and the counter support surfaces 14 can be reduced by this measure.
- the pressure bodies 7 or the counterpressure bodies 18 may be formed from a suitable hard metal, at least in a section having the support surface 13 or the counter support surface 14.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bindung von Laufschaufeln einer Turbomaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
- Aus
DE 35 17 283 C2 ist eine Laufschaufelbindung der eingangs genannten Art bekannt, bei der Ansätze vorgesehen sind, die sich in Umfangsrichtung erstrecken, paarweise mit einer Laufschaufel starr verbunden sind und sich jeweils über wenigstens einen Druckkörper an dem in Umfangsrichtung benachbarten Ansatz abstützen. Dabei weist jeder Druckkörper an einer dem zugehörigen Ansatz zugewandten Halteseite eine Haltekontur auf, die in eine am zugehörigen Ansatz ausgebildete Aufnahme hineinragt und sich darin in Umfangsrichtung und quer dazu abstützt. Des weiteren weist jeder Druckkörper an einer dem benachbarten Ansatz zugewandten Stützseite eine ebene Stützfläche auf, die sich an einer dem benachbarten Ansatz zugeordneten ebenen Gegenstützfläche flächig abstützt. Bei der bekannten Laufschaufelbindung sind die Haltekonturen der Druckkörper jeweils als Konus ausgebildet. Die zugehörigen Aufnahmen sind ebenfalls als Konus ausgebildet, wobei der Konus der Haltekontur jedoch eine andere Konizität aufweist als der Konus der Aufnahme. Hierdurch wird erreicht, dass Fertigungstoleranzen der Sitzfläche und der Druckkörper durch geringfügige plastische Verformungen am äußeren Rand der Konusaufnahme und der Konushaltekontur ausgeglichen werden können. Die Gegenstützfläche, an welcher sich die Stützfläche des Druckkörpers abstützt, kann bei einer Weiterbildung der bekannten Laufschaufelbindung durch die Stützfläche eines Gegendruckkörpers gebildet sein, der mit dem Druckkörper baugleich ist. - Die bekannte Laufschaufelbindung funktioniert optimal, wenn im Betrieb der Turbomaschine ausschließlich Relativbewegungen auftreten, die parallel zur Stützfläche verlaufen. Die Stützfläche kann dann an der Gegenstützfläche abgleiten. In der Praxis treten jedoch nicht nur parallel geführte Relativbewegungen zwischen den aneinander abzustützenden bzw, miteinander zu verbindenden Ansätzen auf. Insbesondere beim Hochfahren einer Turbine oder bei bestimmten Schwachlast-Betriebsphasen, z.B. während der Ventilation in der letzten Turbinenstufe, kann es zu Verwindungen und Verdrehungen der Laufschaufeln und somit der Ansätze kommen, was insbesondere zu einer verstärkten Schwingungsbeanspruchung der Schaufelbindung führt. Drehbewegungen zwischen den Ansätzen führen jedoch zu einer Linien- oder Punktbelastung der jeweiligen Druckkörperaufnahme, was zu einem Sprödbruch des harten Druckkörpers bzw. zur Anrissbildung des Druckkörpersitzes führen kann.
-
US 4 257 743 A zeigt eine Kopplungsvorrichtung mit zwei Ansätzen, deren einer mit einem fixierten Druckkörper in Form eines halbkugelförmigen Vorsprungs versehen ist und der andere mit einer halbkugelförmigen Haltekontur zur losen Aufnahme des halbkugelförmigen Vorsprungs, wenn die benachbarten Schaufeln montiert sind. - Des weiteren offenbaren
JP 63 132801 U JP H01 152003 U - Ferner offenbart die
EP202531 - Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Laufschaufelbindung der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die es erlaubt, Fertigungstoleranzen, Spiele, elastische Verformung und ähnliche Faktoren ausschliesslich durch eine Gleitbewegung auszugleichen.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Haltekontur des Druckkörpers und die Kontur der zugehörigen Aufnahme als komplementäre Kugelabschnitte auszubilden und die Gegendruckkörper bezüglich ihrer Längsmittelachse starr am Ansatz zu fixieren, so dass der Gegendruckkörper dadurch als Widerlager für den sich daran abstützenden Druckkörper dienen kann. Durch diese Bauweise wird zum einen erreicht, dass der Druckkörper flächig am zugehörigen Ansatz abgestützt ist. Zum anderen wird durch diese Maßnahme eine Kugelkopflagerung des Druckkörpers am zugehörigen Ansatz ausgebildet, die es dem Druckkörper ermöglicht, seine Stützfläche um den Kugelmittelpunkt zu drehen. Im Falle von grösseren Einstelldrehbewegungen der Ansätze bzw. der Laufschaufeln, zum Beispiel während des Hochfahrens auf Nenndrehzahl, können die drehbar gelagerten Druckkörper diese Relativbewegungen ausgleichen, so dass stets eine flächige Kraftübertragung zwischen den aneinander abgestützten bzw. miteinander verbundenen Ansälzen erzielbar ist. Sich ändernde Winkellagen der Laufschaufeln bzw. der Ansätze bewirken bei der erfindungsgemäßen Aufschaufelbindung eine selbsttätige Einstellung der beweglich gelagerten Druckkörper. Spannungsspitzen werden dadurch vermieden. Im Betrieb bei Nenndrehzahl kommt dagegen die Reibdämpfung durch die flächige Anlage voll zur Geltung. Es entstehen keine hochfrequenten Kippbewegungen.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Kugelabschnitt der Haltekontur einen Kugelmittelpunkt auf, während die Stützfläche kreisförmig ist und einen Kreismittelpunkt besitzt. Der Druckkörper ist dann so gestaltet, dass eine Gerade, die sich sowohl durch den Kreismittelpunkt als auch durch den Kugelmittelpunkt erstreckt, senkrecht auf der Stützflächenebene steht. Mit anderen Worten, der Druckkörper ist bezüglich dieser Geraden rotationssymmetrisch aufgebaut. Durch diese Ausgestaltung können quasi beliebig räumlich orientierte Drehungen und Verwindungen der Ansätze bzw. der Laufschaufeln ausgeglichen werden.
- Die Gegenstützfläche, die dem benachbarten Ansatz zugeordnet ist und an weicher sich die Stützfläche des Druckkörpers flächig abstützt, kann beispielsweise durch die Stützfläche eines Gegendruckkörpers gebildet sein t, der am benachbarten Ansatz gehaltert ist. Bevorzugt wird jedoch eine Ausführungsform, bei welcher der Gegendruckkörper bezüglich der Normalenrichtung seiner Gegenstützfläche keine Taumelbewegungen durchführen kann. Auf diese Weise werden sämtliche Ausgleichsbewegungen ausschließlich von dem kugelgelagerte Druckkörper durchgeführt. Hierdurch wird erreicht, dass sich der bewegliche Druckkörper bei entsprechenden Verdrehungen der Ansätze immer wieder von selbst in seine Ausgangslage zurück verstellt. Bei einer Ausführungsform wird dieser Zweck erreicht, indem sowohl die Haltekontur des Gegendruckkörpers als auch die zugehörige Aufnahme als Konus bzw. als Kegelstumpf ausgebildet sind, wobei beide Kegelstümpfe dieselbe Konizität besitzen. Auf diese Weise kommt es zum einen zur einer flächigen Anlage des Gegendruckkörpers am zugehörigen Ansatz. Zum anderen ist der Gegendruckkörper bezüglich seiner Längsmittelachse starr am Ansatz fixiert und kann dadurch als Widerlager für den sich daran abstützenden Druckkörper dienen.
- Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Laufschaufelbindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
- Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen. Es zeigen jeweils schematisch,
- Fig. 1a, 1b
- je eine Draufsicht auf einen Schaufelkranzausschnitt im Außerbetriebszustand (1a) und im Betriebszustand (1b),
- Fig. 2
- einen Schnitt gemäß einer Schnittlinie II - II in
Fig. 1b durch zwei miteinander verbundene Ansätze, - Entsprechend den
Fig. 1a und 1b sind Laufschaufeln 1 einer im übrigen nicht gezeigten Turbomaschine jeweils mit zwei, auf verschiedenen Seiten des Schaufelblatts liegenden Ansätzen 2 ausgestattet. Diese Ansätze 2 erstrecken sich dabei in einer durch einen Pfeil angedeuteten Umfangsrichtung 3, in welcher die Laufschaufeln 1 im Betrieb der Turbomaschine umlaufen. Die Ansätze 2 sind starr mit der jeweiligen Laufschaufel 1 verbunden und können insbesondere einen integralen Bestandteil der jeweiligen Laufschaufel 1 bilden. Zweckmäßig sind die Ansätze 2 in Form von Stützflügeln ausgestaltet, die strömungsgünstige Profile besitzen und in der Regel zwischen den radialen Enden der Laufschaufeln 1 angeordnet sind. Grundsätzlich können die Ansätze 2 aber auch als Deckplatten oder Deckbänder ausgestaltet sein, die an den radial außen liegenden Enden der Laufschaufeln 1 angeordnet sind. Grundsätzlich können die Ansätze 2 auch andere Bindungselemente sein. - Im Außerbetriebszustand gemäß
Fig. 1a ist in Umfangsrichtung 3 zwischen einander zugewandten Stirnseiten 4 benachbarter Ansätze 2 ein Spalt 5 ausgebildet. Im Betriebszustand gemäßFig. 1b bewirken die Fliehkräfte eine Entwindung der Laufschaufeln 1 entsprechend einem inFig 1a eingetragenen Pfeil 6, wodurch sich der Spalt 5 schließt. - Abweichend von den
Fig. 1a und 1b stützen sich die Ansätze 2 jedoch an ihren Stirnseiten 4 nicht direkt aneinander ab, sondern indirekt jeweils über wenigstens einen Druckkörper 7 (vgl. dieFig. 2 ). Diese Druckkörper 7 sind jedoch zur Vereinfachung der Darstellung in denFig. 1 a und 1 b nicht wiedergegeben. - In den Schnittansichten der
Fig. 2 sind jeweils die einander gegenüberliegenden Endabschnitte eines Paars von Ansätzen 2, die sich zumindest im Betrieb der Turbomaschine aneinander abstützen, geschnitten wiedergegebenen, während der in diesem Bereich angeordnete Druckkörper 7 nicht geschnitten dargestellt ist. Es ist klar, dass die Schnittdarstellung derFig. 2 bis 4 auch einem Schnitt entsprechen können, der um die Schnittlinie II in der Zeichnungsebene derFig. 1 b um 90° gedreht ist. - Entsprechend der
Fig. 2 besitzt jeder Druckkörper 7 eine kugelförmige Halteseite 8 und eine ebene Stützseite 9. Während die Halteseite 8 demjenigen Ansatz 2 zugewandt ist, dem der jeweilige Druckkörper 7 zugeordnet ist (gemäß derFig. 2 jeweils der rechte Ansatz 2), ist die Stützseite 9 dem in Umfangsrichtung 3 benachbarten Ansatz 2 zugewandt (also gemäß derFig. 2 jeweils dem linken Ansatz 2). An der Halteseite 8 ist eine ab- oder vorstehende Haltekontur 10 ausgebildet. Der Ansatz 2, dem der Druckkörper 7 zugeordnet ist, weist an seiner Stirnseite 4 eine Aufnahme 11 auf, in welche die Haltekontur 10 des Druckkörpers 7 eingesetzt ist. Die Haltekontur 10 ragt somit in die Aufnahme 11 hinein und kann sich darin in Umfangsrichtung 3 sowie quer zur Umfangsrichtung 3 abstützen, Erfindungsgemäß ist nun die Haltekontur 10 als Kugelabschnitt ausgebildet. Komplementär dazu ist auch die Aufnahme 11 ebenfalls als Kugelabschnitt ausgebildet. Die Kugelabschnitte besitzen dabei denselben Radius R, wodurch der Kugelabschnitt der Haltekontur 10 flächig am Kugelabschnitt der Aufnahme 11 zur Anlage kommt. Gleichzeitig bildet der erfindungsgemäße Druckkörper 7 dadurch eine Art Kugelgelenk, das in einer Gelenkpfanne um einen Kugelmittelpunkt 12 beweglich am zugehörigen Ansatz 2 gelagert ist. Die Gelenkpfanne wird hierbei durch die Aufnahme 11 gebildet. Zur Optimierung des Spannungszustands im Kontaktbereich können die Radien von Druckkörper 7 und Aufnahme 11 auch geringfügig voneinander abweichen. - Des weiteren besitzt der Druckkörper 7 an seiner Stützseite 9 eine ebene Stützfläche 13. Wie aus der
Fig. 2 hervorgeht, stützt sich der Druckkörper 7 zumindest im Betrieb der Turbomaschine mit seiner Stützfläche 13 an einer Gegenstützfläche 14 ab, die dem benachbarten Stützflügel 2 zugeordnet ist. Auch die Gegenstützfläche 14 ist eben ausgestaltet, so dass die Stützflächen 13 und 14 flächig aneinander anliegen. - Wie aus der
Fig. 2 entnehmbar ist, kann der erfindungsgemäße Druckkörper 7 zwischen den miteinander verbundenen Ansätzen 2 vergleichsweise große Kräfte F in Umfangsrichtung 3 übertragen. Darüber hinaus können durch die Reibung auch Koppelmomente M zwischen benachbarten Laufschaufeln 1 über die miteinander verbundenen Ansätze 2 übertragen werden. Auf Grund der beweglichen Lagerung des Druckkörpers 7 am zugehörigen Ansatz 2 können außerdem Drehverstellungen oder Verwindungen zwischen benachbarten Laufschaufeln 1 bzw. zwischen aneinander abgestützten Ansätzen 2 ausgeglichen werden. Durch die vorgeschlagene Lagerung des Druckkörpers 7 bleibt dabei die flächige Anlage zwischen den Stützflächen 13 und 14 erhalten, ebenso wie die flächige Anlage zwischen der Haltekontur 10 und der Aufnahme 11. - Die erfindungsgemäße Laufschaufelbindung kann somit die im Betrieb, vor allem beim An- und Abfahren, möglicherweise anfallenden Drehbewegungen und unterschiedlichen Winkelstellungen der Ansätze 2 ausgleichen, ohne dass es dabei zu größeren elastischen oder sogar zu plastischen Verformungen kommt.
- Die Geometrie des Stützkörpers 7 ist zweckmäßig so gewählt, dass die Stützfläche 13 kreisförmig ausgestaltet ist und einen Kreismittelpunkt 15 besitzt. Die kugelförmige Haltekontur 10 ist dabei so auf die ebene Stützfläche 13 abgestimmt, dass eine Gerade 16, die sowohl durch den Kreismittelpunkt 15 als auch durch den Kugelmittelpunkt 12 verläuft, senkrecht auf der Ebene der Stützfläche 13 steht. Hierdurch ergibt sich eine Rotationssymmetrie für den Druckkörper 7, so dass die hierdurch erzielte Lagerung in allen Raumrichtungen gleichsam wirkt.
- Alternativ dazu kann gemäß der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform die Gegenstützfläche 14 auch an einem speziellen Widerlagerelement 17 ausgebildet sein. Dieses Widerlagerelement 17 ist an der Stirnseite 4 des benachbarten Ansatzes 2 befestigt, insbesondere durch Löten oder Schweißen. Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist das Widerlagerelement 17 als Platte ausgestaltet, die in die Stirnseite 4 des benachbarten Ansatzes 2 eingesetzt und darin versenkt angeordnet ist.
- Bei der Ausführungsform gemäss
Fig. 2 ist die Gegenstützfläche 14 jedoch auch an einem Gegendruckkörper 18 ausgebildet. Hierbei handelt es sich im wesentlichen um die inDE 3517283 dargelegte Bauform. Der Gegendruckkörper 18 besitzt - ebenso wie der Druckkörper 7 - eine Stützseite 19 mit einer ebenen Stützfläche, welche die Gegenstützfläche 14 bildet. Desweiteren ist auch der Gegendruckkörper 18 mit einer Halteseite 20 ausgestattet, an der eine Haltekontur 21 ausgebildet ist. Auch die Haltekontur 21 des Gegendruckkörpers 18 ist in eine entsprechende Aufnahme 22 eingesetzt, die im benachbarten Ansatz 2 ausgebildet ist. Die Formgebung der Haltekontur 21 des Gegendruckkörpers 18 und die damit zusammenwirkende Aufnahme 22 sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass die Gegenstützfläche 14 des Gegendruckkörpers 18 relativ zum zugehörigen Ansatz 2 räumlich fixiert ist. Erreicht wird dies hier dadurch, dass die Haltekontur 21 als Konus ausgebildet ist, während passend dazu auch die zugehörige Aufnahme 22 als Konus ausgestaltet ist, der die selbe Konizität wie der Konus der Haltekontur 21 besitzt. Folglich liegt die Haltekontur 21 des Gegendruckkörpers 18 flächig an der Aufnahme 22 an. Zwar ist es grundsätzlich noch möglich, den Gegendruckkörper 18 um seine Längsmittelachse zu drehen, jedoch bleibt dabei die Ebene seiner Gegenstützfläche 14 relativ zum zugehörigen Ansatz 2 invariant. - Um die ebenen Stützflächen 13 der Druckkörper 7 und die damit zusammenwirkenden Gegenstützflächen 14 vor Verschleiß zu schützen, können die Stützflächen 13 und/oder die Gegenstützflächen 14 mit einer reibungsarmen Beschichtung versehen sein (nicht dargestellt). Gleichzeitig können durch diese Maßnahme die in der Ebene der Stützflächen 13 bzw. der Gegenstützflächen 14 auftretenden Reibungskräfte reduziert werden.
- Zusätzlich oder alternativ kann zur Verschleißreduzierung vorgesehen sein, die Druckkörper 7 bzw. die Gegendruckkörper 18 zumindest in einem die Stützfläche 13 bzw. die Gegenstützfläche 14 aufweisenden Abschnitt aus einem geeigneten Hartmetall auszubilden.
-
- 1
- Laufschaufel
- 2
- Ansatz/Stützflügel
- 3
- Umfangsrichtung
- 4
- Stirnseite von 2
- 5
- Spalt
- 6
- Moment
- 7
- Druckkörper
- 8
- Halteseite von 7
- 9
- Stützseite von 7
- 10
- Haltekontur von 8
- 11
- Aufnahme
- 12
- Kugelmittelpunkt
- 13
- Stützfläche von 9
- 14
- Gegenstützfläche
- 15
- Kreismittelpunkt
- 16
- Gerade
- 18
- Gegendruckkörper
- 19
- Stützseite von 18
- 20
- Halteseite von 18
- 21
- Haltekontur von 20
- 22
- Aufnahme
- R
- Radius
- F
- Kraft
- M
- Kopplungsmoment
Claims (2)
- Bindung von Laufschaufeln (1) einer Turbomaschine, mit Ansätzen (2), die sich in Umfangsrichtung (3) erstrecken, paarweise mit einer Laufschaufel (1) starr verbunden sind und sich zumindest im Betrieb der Turbomaschine jeweils über wenigstens einen Druckkörper (7) am in Umfangsrichtung (3) benachbarten Ansatz (2) abstützen,- wobei jeder Druckkörper (7) an einer dem zugehörigen Ansatz (2) zugewandten Halteseite (8) eine Haltekontur (10) aufweist, die in eine am zugehörigen Ansatz (2) ausgebildete Aufnahme (11) hineinragt und sich darin in Umfangsrichtung (3) und quer dazu abstützt,- wobei jeder Druckkörper (7) an einer dem benachbarten Ansatz (2) zugewandten Stützseite (9) eine ebene Stützfläche (13) aufweist, die sich zumindest im Betrieb der Turbomaschine an einer dem benachbarten Ansatz (2) zugeordneten ebenen Gegenstützfläche (14) flächig abstützt,- wobei jedem Paar sich aneinander abstützender Ansätze (2) mindestens ein Druckkörper (7) zugeordnet ist, dessen Haltekontur (10) als Kugelabschnitt ausgebildet ist,- wobei die zugehörige Aufnahme (11) ebenfalls als Kugelabschnitt ausgebildet ist, deren Radius (R) wenigstens annähernd gleich groß ist wie der Radius (R) des Kugelabschnitts der Haltekontur (10),dadurch gekennzeichnet,
dass die Gegenstützfläche (14) durch die Stützfläche eines Gegendruckkörpers (18) gebildet ist, der mit seiner Haltekontur (21) in eine im benachbarten Ansatz (2) ausgebildete Aufnahme (22) hineinragt,
wobei die Haltekontur (21) des Gegendruckkörpers (18) als Konus ausgebildet ist, und wobei die zugehörige Aufnahme (22) ebenfalls als Konus ausgebildet ist, dessen Konizität gleich groß ist wie die Konizität des Konus der Haltekontur (21). - Laufschaufelbindung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stützfläche (13) und/oder die Gegenstützfläche (14) reibungsarm und verschleissfest ausgeführt ist/sind.
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