EP1524409A2 - Schaufelrückhaltevorrichtung - Google Patents

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EP1524409A2 EP04003299A EP04003299A EP1524409A2 EP 1524409 A2 EP1524409 A2 EP 1524409A2 EP 04003299 A EP04003299 A EP 04003299A EP 04003299 A EP04003299 A EP 04003299A EP 1524409 A2 EP1524409 A2 EP 1524409A2
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blade
disc
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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
    • F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/32—Locking, e.g. by final locking blades or keys
    • F01D5/326—Locking of axial insertion type blades by other means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
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    • F01D5/3015—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type with side plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/30—Retaining components in desired mutual position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/50—Intrinsic material properties or characteristics
    • F05D2300/501—Elasticity

Definitions

  • the invention relates to a blade retention device according to the preamble of the main claim.
  • the invention relates to a bucket restraint for the axial fixation of blades on one Disk of a gas turbine, one connected to the blade, Profiled blade foot in one too the profile matching axial groove of the disc is inserted and is axially fixed by means of a split retaining ring, wherein the retaining ring at least partially in a groove of the blade root is included.
  • a bucket restraint for example, shows the US 6,234,756 B1.
  • the invention is based on the object, a blade retaining device to create the type mentioned, which with a simple structure and simple, cost-effective applicability easy to assemble and a small footprint having.
  • the disc with a circumferential annular groove which has an axially inner Has contact surface for the retaining ring and that the retaining ring at least in the axial direction is elastically deformable.
  • the blade restraint device according to the invention is characterized through a number of significant benefits.
  • the blade restraint device allows the installation also in a multi-stage welded rotor, at which consists of at least one stage of blades, the in the blade root have an outlet opening (micro-turbine).
  • the invention enables a favorable introduction of the centrifugal forces below the blade root and thus a low Weight of shovel and disc. This is also the lifetime to extend the entire arrangement.
  • the retaining ring can be designed as a sheet metal part, compared to known from the prior art expensive forgings.
  • the installation of the blade restraint device according to the invention ensures a high degree of repeatability and thus a repeatability high component reliability.
  • the annular groove is provided with at least one insertion opening. Through this insertion, the retaining ring can be easily and without damage be inserted or removed.
  • the retaining ring of two or more Layers of a metallic material consisting of a End of the retaining ring are connected together. This will significantly increases the elasticity of the retaining ring. this in turn causes the retaining ring to be inserted into the groove can and remains in this without deformation.
  • the retaining ring with a Anti-rotation is provided to a hiking of the retaining ring to avoid in the circumferential direction.
  • the rotation is more preferred Way in the form of a radially directed approach of the Retaining ring formed, the preferred manner at one end the retaining ring is provided.
  • the retaining ring can be inserted and be fixed by means of the rotation.
  • the retaining ring is a strip-shaped Cross section has. By such a rectangular Cross-section is sufficient penetration of the retaining ring in ensures the groove of the blade root or the disc.
  • the retaining ring according to the invention in scope in several segments be divided, for example, in six segments.
  • Fig. 1 shows a simplified representation of a rotatably mounted Disc 2 of a gas turbine engine, at which several Shovels 1 are attached. Adjacent stator blades are provided with the reference numeral 10. Incidentally, to the general structure referred to the prior art reference so that its description can be omitted.
  • the lower portions of the blade roots 3 are each with a Circumferential groove 6 provided.
  • the disc 2 has, as most clearly seen in Fig. 1 is, an annular groove 7, which opens radially outward is and has a plant leg 11, as can be seen from FIG. 1 results.
  • the blade restraining device according to the invention further comprises a divided into individual segments retaining ring 4, the at its free end with a radially outward facing Approach 9 is provided (see in particular Fig. 6).
  • the annular groove 7 has one or more insertion openings 8, realized by an interruption of the plant leg 11 are. Through these insertion openings 8, it is possible in Axial direction elastically deformable retaining ring 4, as can be seen from the illustrations of FIGS. 2 and 3 results.
  • the insertion opening 8 consists, as mentioned, of a recess in the lower Annular groove 7.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaufelrückhaltevorrichtung 1 für die axiale Fixierung von Schaufeln 1 an einer Scheibe 2, wobei ein mit der Schaufel 1 verbundener, mit einem Profil versehener Schaufelfuß 3 in eine zu dem Profil passende Axialnut 5 der Scheibe 2 eingeschoben ist und mittels eines geteilten Halterings 4 axial fixiert ist, wobei der Haltering 4 zumindest teilweise in einer Nut 6 des Schaufelfußes 3 aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe 2 mit einer umlaufenden Ringnut 7 versehen ist, welche eine radial innere Anlagefläche für den Haltering 4 aufweist und dass der Haltering 4 zumindest in axialer Richtung elastisch verformbar ist.
Figure 00000001

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaufelrückhaltevorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Im Einzelnen bezieht sich die Erfindung auf eine Schaufelrückhaltevorrichtung für die axiale Fixierung von Schaufeln an einer Scheibe einer Gasturbine, wobei ein mit der Schaufel verbundener, mit einem Profil versehener Schaufelfuß in eine zu dem Profil passende Axialnut der Scheibe eingeschoben ist und mittels eines geteilten Halterings axial fixiert ist, wobei der Haltering zumindest teilweise in einer Nut des Schaufelfußes aufgenommen ist.
Eine Schaufelrückhaltevorrichtung zeigt beispielsweise die US 6,234,756 B1.
Weiterhin sind aus dem Stand der Technik unterschiedlichste Lösungen zur axialen Fixierung von Schaufeln vorbekannt, die sich unterscheiden in Konstruktionen für Schaufeln eines Kompressors oder einer Turbine. Aus den unterschiedlichsten Konstruktionen ergeben sich eine Vielzahl spezifischer Nachteile, die spezielle konstruktive Voraussetzungen erfordern oder bei bestimmten konstruktiven Lösungen nicht einsetzbar sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaufelrückhaltevorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Anwendbarkeit einfach zu montieren ist und einen geringen Raumbedarf aufweist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Hauptanspruchs gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass die Scheibe mit einer umlaufenden Ringnut versehen ist, welche eine axial innere Anlagefläche für den Haltering aufweist und dass der Haltering zumindest in axialer Richtung elastisch verformbar ist.
Die erfindungsgemäße Schaufelrückhaltevorrichtung zeichnet sich durch eine Reihe erheblicher Vorteile aus.
Die erfindungsgemäße Schaufelrückhaltevorrichtung ermöglicht den Einbau auch bei einem mehrstufigen geschweißten Rotor, bei welchem mindestens eine Stufe aus Laufschaufeln besteht, die im Schaufelfuß eine Austrittsöffnung haben (Mikro-Turbine).
Die Erfindung ermöglicht eine günstige Einleitung der Fliehkräfte unterhalb des Schaufelfußes und dadurch ein niedriges Gewicht von Schaufel und Scheibe. Hierdurch ist auch die Lebensdauer der gesamten Anordnung zu verlängern.
Erfindungsgemäß ergeben sich niedrige Kosten des Schaufelrückhaltemechanismus, da dessen Teile einfach aufgebaut sind. Hierbei wirkt es sich besonders günstig aus, dass der Haltering als Blechteil ausgestaltet werden kann, im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten teuren Schmiedeteilen.
Weiterhin ergibt sich erfindungsgemäß eine niedrige Strömungsverwirbelung, welche in niedrigen Strömungsverlusten resultiert, da eine stromlinienförmige Gestaltung der Schaufelrückhaltevorrichtung möglich ist.
Ein weiterer, wesentlicher Vorteil ergibt sich durch einen leichteren und schnelleren Einbau bzw. Ausbau und durch die hieraus resultierenden Kostenersparnisse.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß von Vorteil, dass das Beschädigungsrisiko für die Scheibe beim Einbau der Schaufelrückhaltevorrichtung auf 0 reduziert werden kann.
Der Einbau der erfindungsgemäßen Schaufelrückhaltevorrichtung gewährleistet eine hohe Wiederholgenauigkeit und damit eine hohe Bauteilzuverlässigkeit.
In günstiger Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ringnut mit zumindest einer Einführöffnung vorgesehen ist. Durch diese Einführöffnung kann der Haltering einfach und beschädigungsfrei eingeschoben bzw. entfernt werden.
Besonders günstig es, wenn der Haltering aus zwei oder mehr Lagen eines metallischen Werkstoffs besteht, welche aus einem Ende des Halterings miteinander verbunden sind. Hierdurch wird die Elastizität des Halterings erheblich erhöht. Dies wiederum führt dazu, dass der Haltering in die Nut eingeschoben werden kann und verformungsfrei in dieser verbleibt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Haltering mit einer Verdrehsicherung versehen ist, um ein Wandern des Halterings in Umfangsrichtung zu vermeiden. Die Verdrehsicherung ist bevorzugter Weise in Form eines radial gerichteten Ansatzes des Halterings ausgebildet, der bevorzugter Weise an einem Ende des Halterings vorgesehen ist. Somit kann der Haltering eingeschoben und mittels der Verdrehsicherung fixiert werden.
Besonders günstig ist es, wenn der Haltering einen streifenförmigen Querschnitt hat. Durch einen derartigen rechteckigen Querschnitt ist ein ausreichendes Eindringen des Halterings in die Nut des Schaufelfußes bzw. der Scheibe gewährleistet.
Der Haltering kann erfindungsgemäß im Umfang in mehrere Segmente geteilt sein, beispielsweise in sechs Segmente.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:
Fig. 1
eine schematische Teil-Seiten-Schnittansicht der Einbausituation der erfindungsgemäßen Schaufelrückhaltevorrichtung,
Fig. 2
eine vergrößerte Teil-Ansicht in radialer Richtung von außen auf den Montagevorgang des Halterings,
Fig. 3
eine vergrößerte Darstellung der Ansicht gemäß Fig. 2,
Fig. 4
eine axiale Teil-Ansicht der erfindungsgemäßen Schaufelrückhaltevorrichtung im montierten Zustand,
Fig. 5
eine perspektivische Teil-Ansicht der in Fig. 4 gezeigten Situation, und
Fig. 6
eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Halterings.
Die Fig. 1 zeigt in vereinfachter Darstellung eine drehbar gelagerte Scheibe 2 eines Gasturbinentriebwerks, an welcher mehrere Schaufeln 1 befestigt sind. Benachbarte Statorschaufeln sind mit dem Bezugszeichen 10 versehen. Im Übrigen kann zu dem generellen Aufbau auf den Stand der Technik Bezug genommen werden, sodass auf dessen Beschreibung verzichtet werden kann.
Wie sich insbesondere aus den Fig. 4 und 5 ergibt, weisen die Schaufeln 1 jeweils einen Schaufelfuß 3 auf, der mit einem Profil versehen ist, welches in eine profilierte Axialnut 5 der Scheibe 2 einführbar ist. Insofern wird hinsichtlich der detaillierten Ausgestaltung ebenfalls auf den Stand der Technik verwiesen.
Die unteren Bereiche der Schaufelfüße 3 sind jeweils mit einer Umfangsnut 6 versehen.
Die Scheibe 2 weist, wie am deutlichsten aus Fig. 1 ersichtlich ist, eine Ringnut 7 auf, die radial nach außen geöffnet ist und einen Anlageschenkel 11 hat, so wie sich dies aus Fig. 1 ergibt.
Die erfindungsgemäße Schaufelrückhaltevorrichtung umfasst weiterhin einen in einzelne Segmente unterteilten Haltering 4, der an seinem freien Ende mit einem radial nach außen weisenden Ansatz 9 versehen ist (siehe insbesondere Fig. 6).
Die Ringnut 7 weist eine oder mehrere Einführöffnungen 8 auf, die durch eine Unterbrechung des Anlageschenkels 11 realisiert sind. Durch diese Einführöffnungen 8 ist es möglich, den in Axialrichtung elastisch verformbaren Haltering 4 einzuschieben, so wie sich dies aus den Darstellungen der Fig. 2 und 3 ergibt.
Beim Einbau werden somit die beiden Bleche (siehe Fig. 2 und 3) des Halterings 4 elastisch gebogen und durch die Einführöffnung 8 in die Nuten 6 und 7 eingefädelt. Die Einführöffnung 8 besteht, wie erwähnt, aus einer Aussparung in der unteren Ringnut 7.
Sollten auch obere Scheibennuten auf den sogenannten Scheibenfingern 12 ausgebildet sein (nicht dargestellt), dann müssten auch die oberen Scheibennuten mit entsprechenden Einführöffnungen versehen sein.
Nachdem der Haltering 4 eingefädelt wurde, schnappt dieser durch seine Elastizität in die Nuten 6 und 7 ein und ist damit gesichert. Diese Federelastizität wird insbesondere durch die mehrlagige Ausgestaltung des Halterings 4 hervorgerufen. Hierzu ist, wie erwähnt, vorgesehen, dass der Haltering 4 aus zwei oder mehr Lagen besteht, die alle an einem Ende verbunden, beispielsweise verschweißt sind. Das Verscheißen kann beispielsweise an dem Ende erfolgen, an dem die Verdrehsicherung mittels des Ansatzes 9 ausgebildet ist. Es ist auch möglich, Blechstreifen zu falten, um den gezeigten zweilagigen Aufbau zu erhalten.
Bezugszeichenliste
1
Schaufel
2
Scheibe
3
Schaufelfuß
4
Halterung
5
Axialnut von 2
6
Nut von 3
7
Ringnut
8
Einführöffnung
9
Ansatz
10
Statorschaufel
11
Anlageschenkel
12
Scheibenfinger

Claims (9)

  1. Schaufelrückhaltevorrichtung (1) für die axiale Fixierung von Schaufeln (1) an einer Scheibe (2), wobei ein mit der Schaufel (1) verbundener, mit einem Profil versehener Schaufelfuß (3) in eine zu dem Profil passende Axialnut (5) der Scheibe (2) eingeschoben ist und mittels eines geteilten Halterings (4) axial fixiert ist, wobei der Haltering (4) zumindest teilweise in einer Nut (6) des Schaufelfußes (3) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (2) mit einer umlaufenden Ringnut (7) versehen ist, welche eine radial innere Anlagefläche für den Haltering (4) aufweist und dass der Haltering (4) zumindest in axialer Richtung elastisch verformbar ist.
  2. Schaufelrückhaltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnut (7) mit zumindest einer Einführöffnung (8) versehen ist.
  3. Schaufelrückhaltevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltering (4) aus zwei oder mehr Lagen besteht, welche an einem Ende des Halterings (4) miteinander verbunden sind.
  4. Schaufelrückhaltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verdrehsicherung für den Haltering (4) vorgesehen ist.
  5. Schaufelrückhaltevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehsicherung einen radial gerichteten Ansatz (9) des Halterings (4) umfasst.
  6. Schaufelrückhaltevorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehsicherung an einem Ende des Halterings (4) ausgebildet ist.
  7. Schaufelrückhaltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltering (4) einen streifenförmigen Querschnitt hat.
  8. Schaufelrückhaltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltering (4) in Umfangsrichtung in Segmente geteilt ist.
  9. Schaufelrückhaltevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sechs Segmente vorgesehen sind.
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