EP1584793A2 - Turbine blade retaining system - Google Patents
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- Y10T29/49321—Assembling individual fluid flow interacting members, e.g., blades, vanes, buckets, on rotary support member
Definitions
- the invention relates to a turbine blade locking device for axial securing of a turbine blade on the turbine disk.
- cover plates, locking rings or locking plates or a combination used by these which deformed during assembly, for example must be bent.
- Another disadvantage is that the overall construction has a higher weight and that the production and the Assembly associated with not inconsiderable costs.
- Another disadvantage is that the functionality and reliability is not always guaranteed or that relatively complex control measures are required to the check correct installation.
- the invention is based on the object, a turbine blade locking device of the type mentioned above, which with a simple structure, simple cost-effective manufacturability and easy assembly a high level of reliability and safety.
- a locking groove is introduced, which the groove for inserting the blade root passes through and which itself extends in the radial direction in the plane of the turbine disk.
- a locking pin is inserted, which thus substantially in the circumferential direction of the turbine disk extends.
- the locking pin is conditional through the groove, displaceable in the radial direction.
- To the Shovel foot is at its bottom a notch or groove introduced, in which at least a part of the locking pin (in terms of its length or in terms of its diameter) is insertable.
- an elastic element which below the locking pin is arranged and this radially pretensions to the outside.
- the centrifugal forces cause a radially outward bias or movement of the Locking bolt, so that safely in the notch or Groove the bottom of the blade root is positioned. While the operation is thus a tailor - made positioning of the Blade foot relative to the turbine disk. This takes place the axial positioning in both axial directions. hereby The present invention differs from the prior art Technology, since there often an axial direction by stops, Noses or the like is blocked while the other axial direction by the mentioned additional locking elements (Sheets etc.) takes place.
- the locking groove according to the invention has a preferred manner a rectangular shape. Furthermore, it is advantageous if the Locking bolt provided with a cylindrical cross section is, since this then in a round cross-section of the notch of the blade root is inserted. For a secure load transfer To ensure it is beneficial when the end areas the locking bolt is a substantially rectangular Have cross-section or just milled.
- the elastic element according to the invention in the form of a spring be formed after the insertion of the blade root in a corresponding groove of the turbine disk under the Locking pin is pushed to this up to press.
- Fig. 1 shows a turbine blade 1, which in one piece is provided with a blade root 3. This is fir-tree-like profiled, as previously known from the prior art is.
- a transversely extending notch 9 which fits to a cylindrical Cross section of a locking pin 5 a may have a semicircular cross-section.
- Fig. 1 further shows an elastic element 5, which is formed in the form of a spring and serves to the locking pin 4 in the notch or groove 9 bring.
- FIG. 2 shows the associated area of a turbine disk 6. This has several profiled, in the axial direction extending grooves 10, which each of lateral Disc fingers 7 are formed. In the radial direction and in the plane of the turbine disk 6 is in each case a locking groove 8, in which the locking pin 4 can be inserted is as shown in Fig. 2. On the presentation of the elastic element 5 was in Fig. 2 for clarity half omitted.
- Fig. 3 shows a schematic partial sectional view in the mounted Status. It can be seen that the locking pin 4 with much of its cross section in the notch or groove 9 is received. Furthermore, it is shown that the blade root 3 in usually with at least one cooling channel 2 can be provided. The embodiment of the cooling channel 2 is not affected by the locking device according to the invention.
- Fig. 3 shows the radial bias of the Locking bolt 4 serving elastic element 5.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Turbinenschaufelarretiervorrichtung zur axialen Sicherung einer Turbinenschaufel an der Turbinenscheibe.The invention relates to a turbine blade locking device for axial securing of a turbine blade on the turbine disk.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die Schaufelfüße von Turbinenschaufeln zu profilieren, um dabei die radial gerichteten Kräfte während des Betriebs einer Gasturbine zu übernehmen.From the prior art, it is known the blade roots of To profile turbine blades, while the radially directed To take forces during operation of a gas turbine.
Um eine axiale Bewegung des Schaufelfußes relativ zu der Turbinenscheibe zu verhindern, ist eine Sicherung erforderlich. Derartige Sicherungen zeigen beispielsweise die EP 0 610 668 B1, die US 5,135,354 oder die US 5,518,369.To an axial movement of the blade root relative to the turbine disk To prevent a backup is required. Such fuses are shown for example in EP 0 610 668 B1, US 5,135,354 or US 5,518,369.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Konstruktionen werden üblicherweise blechartige Elemente eingelegt, die zusammen mit Anschlägen an den Schaufelfüßen oder den Turbinenscheiben die axiale Fixierung bewirken. Als nachteilig erweist sich dabei der hohe Montageaufwand sowie die Gefahr, dass sich diese Arretierungen lösen oder dass diese nicht passgenau montiert sind, sodass sich zumindest geringfügige axiale Verschiebungen zwischen dem Schaufelfuß und der Turbinenscheibe ergeben können.In the constructions known from the prior art usually sheet-like elements are inserted, which together with stops on the blade feet or the turbine disks cause the axial fixation. As a disadvantage proves the high assembly costs as well as the danger that solve these locks or that these are not mounted accurately are, so that at least slight axial displacements between the blade root and the turbine disk can result.
Im Einzelnen werden beim Stand der Technik Deckplatten, Arretierungsringe oder Arretierungsbleche oder eine Kombination von diesen verwendet, die bei der Montage verformt, beispielsweise gebogen werden müssen.Specifically, in the prior art, cover plates, locking rings or locking plates or a combination used by these, which deformed during assembly, for example must be bent.
Als weiterer Nachteil ergibt sich, dass die Gesamtkonstruktion ein höheres Gewicht aufweist und dass die Herstellung und die Montage mit nicht unerheblichen Kosten verbunden sind. Another disadvantage is that the overall construction has a higher weight and that the production and the Assembly associated with not inconsiderable costs.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Funktionsfähigkeit und Zuverlässigkeit nicht immer gesichert ist bzw. dass relativ aufwendige Kontrollmaßnahmen erforderlich sind, um die korrekte Montage zu überprüfen.Another disadvantage is that the functionality and reliability is not always guaranteed or that relatively complex control measures are required to the check correct installation.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Turbinenschaufelarretiervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau, einfacher kostengünstiger Herstellbarkeit und einfacher Montage ein hohes Maß an Zuverlässigkeit und Sicherheit aufweist.The invention is based on the object, a turbine blade locking device of the type mentioned above, which with a simple structure, simple cost-effective manufacturability and easy assembly a high level of reliability and safety.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Hauptanspruchs gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.According to the invention, the object is achieved by the feature combination of the main claim, the dependent claims show further advantageous embodiments of the invention.
Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass in die Turbinenscheibe eine Arretierungsnut eingebracht ist, welche die Nut zum Einschieben des Schaufelfußes durchgreift und welche sich in radialer Richtung in der Ebene der Turbinenscheibe erstreckt. In die Nut ist ein Arretierungsbolzen eingelegt, welcher sich somit im Wesentlichen in Umfangsrichtung der Turbinenscheibe erstreckt. Der Arretierungsbolzen ist, bedingt durch die Nut, in radialer Richtung verschiebbar. An dem Schaufelfuß ist an seiner Unterseite eine Kerbe oder eine Nut eingebracht, in welche zumindest ein Teil des Arretierungsbolzens (bezüglich seiner Länge bzw. bezüglich seines Durchmessers) einschiebbar ist. Zum Einschieben des Arretierungsbolzens in die Kerbe des Schaufelfußes nach erfolgter Montage der Turbinenschaufel dient ein elastisches Element, welches unterhalb des Arretierungsbolzens angeordnet ist und diesen radial nach außen vorspannt. According to the invention it is thus provided that in the turbine disk a locking groove is introduced, which the groove for inserting the blade root passes through and which itself extends in the radial direction in the plane of the turbine disk. In the groove a locking pin is inserted, which thus substantially in the circumferential direction of the turbine disk extends. The locking pin is conditional through the groove, displaceable in the radial direction. To the Shovel foot is at its bottom a notch or groove introduced, in which at least a part of the locking pin (in terms of its length or in terms of its diameter) is insertable. For insertion of the locking pin in the notch of the blade root after installation of the Turbine blade is an elastic element which below the locking pin is arranged and this radially pretensions to the outside.
Beim Betrieb der Gasturbine bewirken die Zentrifugalkräfte eine radial nach außen gerichtete Vorspannung oder Bewegung des Arretierungsbolzens, sodass dieser sicher in der Kerbe oder Nut der Unterseite des Schaufelfußes positioniert ist. Während des Betriebs erfolgt somit eine passgenaue Positionierung des Schaufelfußes relativ zu der Turbinenscheibe. Dabei erfolgt die axiale Positionierung in beiden Axialrichtungen. Hierdurch unterscheidet sich die vorliegende Erfindung vom Stand der Technik, da dort vielfach eine Axialrichtung durch Anschläge, Nasen oder Ähnliches blockiert wird, während die andere Axialrichtung durch die erwähnten zusätzlichen Arretierungselemente (Bleche etc.) erfolgt.During operation of the gas turbine, the centrifugal forces cause a radially outward bias or movement of the Locking bolt, so that safely in the notch or Groove the bottom of the blade root is positioned. While the operation is thus a tailor - made positioning of the Blade foot relative to the turbine disk. This takes place the axial positioning in both axial directions. hereby The present invention differs from the prior art Technology, since there often an axial direction by stops, Noses or the like is blocked while the other axial direction by the mentioned additional locking elements (Sheets etc.) takes place.
Erfindungsgemäß werden die Kräfte in axialer Richtung vom Schaufelfuß durch den Arretierungsbolzen auf die Turbinenscheibe eingeleitet. Hierdurch ist eine sichere Kraftübertragung gewährleistet.According to the invention, the forces in the axial direction of Shovel foot through the locking pin on the turbine disk initiated. This is a safe power transmission guaranteed.
Erfindungsgemäß ergibt sich somit der Vorteil, dass die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit der Gasturbine ganz erheblich gesteigert werden können. Es erfolgt zudem eine einfache Montage ohne zusätzliche kritische Bauteile. Weiterhin kann die sichere Montage in einfacher Weise überprüft werden. Zusätzliche Abdeckbleche oder Rückhalteelemente werden überflüssig.According to the invention thus results in the advantage that the life and the reliability of the gas turbine quite considerably can be increased. There is also a simple Assembly without additional critical components. Furthermore, can Safe mounting can be easily checked. additional Cover plates or retaining elements are unnecessary.
Insgesamt ergibt sich somit eine Reduzierung des Turbinengewichts und damit der Kosten zur Herstellung der Gasturbine.Overall, this results in a reduction of the turbine weight and thus the cost of producing the gas turbine.
Die Arretierungsnut weist erfindungsgemäß bevorzugter Weise eine rechteckige Form auf. Weiterhin ist es günstig, wenn der Arretierungsbolzen mit einem zylindrischen Querschnitt versehen ist, da dieser dann in einen runden Querschnitt der Kerbe des Schaufelfußes einlegbar ist. Um eine sichere Lastübertragung sicherzustellen, ist es vorteilhaft, wenn die Endbereiche des Arretierungsbolzens einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen oder eben gefräst sind.The locking groove according to the invention has a preferred manner a rectangular shape. Furthermore, it is advantageous if the Locking bolt provided with a cylindrical cross section is, since this then in a round cross-section of the notch of the blade root is inserted. For a secure load transfer To ensure it is beneficial when the end areas the locking bolt is a substantially rectangular Have cross-section or just milled.
Das elastische Element kann erfindungsgemäß in Form einer Feder ausgebildet sein, die nach dem Einschieben des Schaufelfußes in einer entsprechenden Nut der Turbinenscheibe unter den Arretierungsbolzen geschoben wird, um diesen nach oben zu drücken.The elastic element according to the invention in the form of a spring be formed after the insertion of the blade root in a corresponding groove of the turbine disk under the Locking pin is pushed to this up to press.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:
- Fig. 1
- eine vereinfachte, isometrische Ansicht einer erfindungsgemäßen Turbinenschaufel mit Schaufelfuß,
- Fig. 2
- eine vereinfachte, isometrische Teil-Ansicht einer Turbinenscheibe mit Arretierungsnut und zugeordnetem Arretierungsbolzen, und
- Fig. 3
- eine schematische Schnittansicht im montierten Zustand.
- Fig. 1
- a simplified, isometric view of a turbine blade according to the invention with blade root,
- Fig. 2
- a simplified, isometric partial view of a turbine disk with locking groove and associated locking pin, and
- Fig. 3
- a schematic sectional view in the mounted state.
Die Fig. 1 zeigt eine Turbinenschaufel 1, welche einstückig mit einem Schaufelfuß 3 versehen ist. Dieser ist tannenbaumartig profiliert, so wie dies aus dem Stand der Technik vorbekannt ist.Fig. 1 shows a turbine blade 1, which in one piece is provided with a blade root 3. This is fir-tree-like profiled, as previously known from the prior art is.
Am unteren Endbereich des Schaufelfußes 3 ist eine sich quer
erstreckende Kerbe 9 ausgebildet, welche passend zu einem zylindrischen
Querschnitt eines Arretierungsbolzens 5 einen
halbrunden Querschnitt aufweisen kann. At the lower end of the blade root 3 is a transversely
extending
Die Fig. 1 zeigt weiterhin ein elastisches Element 5, welches
in Form einer Feder ausgebildet ist und dazu dient, den Arretierungsbolzen
4 in die Kerbe oder Nut 9 einzubringen.Fig. 1 further shows an
Die Fig. 2 zeigt den zugeordneten Bereich einer Turbinenscheibe
6. Diese weist mehrere profilierte, sich in Axialrichtung
erstreckende Nuten 10 auf, welche jeweils von seitlichen
Scheibenfingern 7 gebildet sind. In radialer Richtung und in
der Ebene der Turbinenscheibe 6 ist jeweils eine Arretierungsnut
8 ausgebildet, in welche der Arretierungsbolzen 4 einlegbar
ist, so wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Auf die Darstellung
des elastischen Elements 5 wurde in Fig. 2 der Übersichtlichkeit
halber verzichtet.2 shows the associated area of a
Die Fig. 3 zeigt eine schematische Teil-Schnittansicht im montierten
Zustand. Dabei ist ersichtlich, dass der Arretierungsbolzen
4 mit einem Großteil seines Querschnitts in der Kerbe
oder Nut 9 aufgenommen ist. Weiterhin ist dargestellt, dass
der Schaufelfuß 3 in üblicherweise mit zumindest einem Kühlkanal
2 versehen sein kann. Die Ausgestaltung des Kühlkanals 2
wird durch die erfindungsgemäße Arretiervorrichtung nicht beeinträchtigt.Fig. 3 shows a schematic partial sectional view in the mounted
Status. It can be seen that the
Weiterhin zeigt die Fig. 3 das zur radialen Vorspannung des
Arretierungsbolzens 4 dienende elastische Element 5.Furthermore, Fig. 3 shows the radial bias of the
Zur Montage werden die Arretierungsbolzen 4 in die zugeordneten
Arretierungsnuten 8 eingeschoben. Es ist dabei eine Frage
der Definition, ob bei jeder Nut 10 jeweils zwei seitliche Arretierungsnuten
8 vorgesehen sind oder ob eine einzige, der
Länge des Arretierungsbolzens 4 entsprechende Arretierungsnut
8 ausgebildet ist. Die Erfindung bezieht sich auf beide derartige
Ausgestaltungs- und Definitionsvarianten. Nach dem Einlegen
des Arretierungsbolzens 4 befindet sich dieser am Grund
der Arretierungsnut 8, sodass der Schaufelfuß 3 in die Nut 10
der Turbinenscheibe 6 einschiebbar ist. Nachfolgend wird das
elastische Element 5 zusammen mit der Schaufel (da es am
Schaufelfuß befestigt ist) eingeschoben, sodass der Arretierungsbolzen
in radialer Richtung nach außen in die Kerbe oder
Nut 9 des Schaufelfußes 3 eingedrückt wird.To assemble the
Zur Demontage bzw. zum Ausbau der Turbinenschaufel wird eine
Vorrichtung eingesetzt, mittels derer die Arretierungsbolzen 4
radial nach unten aus der Kerbe 9 des Schaufelfußes 3 ausgedrückt
werden, sodass dieser in axialer Richtung herausschiebbar
ist.For disassembly or removal of the turbine blade is a
Device used by means of which the locking pin. 4
expressed radially downward from the
- 11
- Turbinenschaufelturbine blade
- 22
- Kühlkanalcooling channel
- 33
- Schaufelfußblade
- 44
- Arretierungsbolzenlocking bolt
- 55
- Elastisches ElementElastic element
- 66
- Turbinenscheibeturbine disk
- 77
- Scheibenfingerdisc finger
- 88th
- Arretierungsnutlocking groove
- 99
- Kerbescore
- 1010
- Axiale Nut am ScheibenkranzAxial groove on the disc rim
Claims (5)
dadurch gekennzeichnet, dass die Turbinenscheibe (6) mit einer die Nut (10) durchgreifenden, sich radial in der Ebene der Turbinenscheibe (6) erstreckenden Arretierungsnut (8) versehen ist,
dass in der Arretierungsnut (8) ein Arretierungsbolzen (4) eingelegt ist,
dass der Schaufelfuß (3) an seiner Unterseite mit einer mit der Arretierungsnut (8) fluchtenden Kerbe (9) versehen ist, und
dass in radialer Richtung unterhalb des Arretierungsbolzens (4) ein diesen radial nach außen vorspannendes elastisches Element (5) angeordnet ist.A turbine blade locking device for axially securing a turbine blade (1) which is inserted in an axially extending profiled groove (10) of a turbine disk (6),
characterized in that the turbine disk (6) is provided with a detent groove (8) extending through the groove (10) and extending radially in the plane of the turbine disk (6),
in that a locking pin (4) is inserted in the locking groove (8),
that the blade root (3) is provided on its underside with a notch (9) aligned with the locking groove (8), and
that in the radial direction below the locking pin (4) a radially biasing outwardly elastic element (5) is arranged.
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PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
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Extension state: AL BA HR LV MK YU |
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AK | Designated contracting states |
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AX | Request for extension of the european patent |
Extension state: AL BA HR LV MK YU |
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Designated state(s): DE FR GB |
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Free format text: TURBINE BLADE RETAINING SYSTEM TO AXIALLY LOCK A TURBINE BLADE |
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Inventor name: NEGULESCU, JOANA Inventor name: DAVISON, PETER |
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PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: FR Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 20150331 |