EP1619354B1 - Sicherungsvorrichtung für eine an einer drehbaren Rotorscheibe angeordneten Laufschaufel einer Strömungsmaschine, Strömungsmaschine und Verfahren zur Montage und Demontage einer Laufschaufel an einer Rotorscheibe einer Strömungsmaschine - Google Patents

Sicherungsvorrichtung für eine an einer drehbaren Rotorscheibe angeordneten Laufschaufel einer Strömungsmaschine, Strömungsmaschine und Verfahren zur Montage und Demontage einer Laufschaufel an einer Rotorscheibe einer Strömungsmaschine Download PDF

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EP1619354B1
EP1619354B1 EP04017390A EP04017390A EP1619354B1 EP 1619354 B1 EP1619354 B1 EP 1619354B1 EP 04017390 A EP04017390 A EP 04017390A EP 04017390 A EP04017390 A EP 04017390A EP 1619354 B1 EP1619354 B1 EP 1619354B1
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EP
European Patent Office
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blind hole
securing
blade
turbomachine
screw
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Peter Schroeder
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Siemens AG
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    • F01D5/326—Locking of axial insertion type blades by other means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/3053—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers by means of pins
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    • Y10T29/49316—Impeller making
    • Y10T29/4932—Turbomachine making
    • Y10T29/49321—Assembling individual fluid flow interacting members, e.g., blades, vanes, buckets, on rotary support member

Definitions

  • the invention relates to a securing device for a rotor blade arranged on a rotatable rotor blade of a turbomachine, in which the rotor disk for receiving the blade root of each blade on its outer circumference in each case has a corresponding to the blade root shaped retaining groove, in whose groove bottom in each case a blind hole is provided with a securing element, which securing element projects into a blade foot arranged in the blind hole opposite center hole for securing the blade. Furthermore, the invention relates to a turbomachine with a rotor disk and a rotor blade arranged thereon and to a method for assembling and disassembling a rotor blade of a turbomachine with an above-mentioned securing device.
  • a securing device for the vane ring of an axial compressor comprises a bore in the groove bottom of the retaining groove, in which a support ring segment carries the guide vanes.
  • a spring-loaded retaining pin is provided in the bore in which a spring-loaded retaining pin is provided.
  • the retaining pin engages in a disposed in the support ring segment second bore and thus prevents the displacement of the support ring segment along the retaining groove.
  • two radially extending blind holes are provided in the radial end surface of the guide blade root, in which coil springs are arranged, which are supported on the support ring segment and thus press the vanes radially inwardly.
  • a safety device according to the prior art is made FR 976 790 known.
  • a similar device for mounting a blade along a circumferential groove extending within a rotor of an axial-flow turbomachine shows the DE 101 20 532 A1 ,
  • a particular disadvantage here is that the blade is only partially releasably connected to the rotor disk. Although, by removal, e.g. by grinding, the projection, the blade are released again, however, the blade is then not reusable. At the same time, when grinding the blade, make sure that no chips fall into the turbomachine.
  • the object of the invention is therefore to provide a more reliable, durable and re-releasable security device, the thermal and mechanical occurring Loads during operation of the turbomachine can withstand.
  • Another object of the invention is to provide a turbomachine with such a securing device and a method for assembling and disassembling a blade on a turbomachine with such a securing device.
  • the first object is achieved by the features of claim 1 and directed to the turbomachine task is solved by the features of claim 9. Moreover, the object directed to the method of assembling a blade is solved by the features of claim 10 and the object directed to the method of disassembly by the features of claim 11.
  • the solution provides that in the blind hole a thread and the securing element is designed as a retractable locking screw and that is provided as an axial access for a tool for rotating the locking screw, a recess in the region of the blind hole.
  • the invention is based on the idea that instead of the spring a locking screw is used as a releasable element for securing the blade. It is thus turned away from the elastic spring which holds the retaining pin inserted in the center hole using its spring force. Due to its solid design, the locking screw can withstand the thermal and mechanical stresses more easily than the elastic spring. Furthermore, the threaded locking screw leads to a reduction in the components, since the locking screw at the same time takes over the positioning of the spring and the locking bolt action of the retaining pin.
  • the invention provides a releasable securing device, in which the inserted blade and the fuse element used can be reused.
  • the securing screw can be accessed by a recess provided in the area of the blind hole for a tool.
  • the tool is attached by recess to the locking screw transversely to its longitudinal extent, so that the backup of the blade can be easily and quickly made and solved.
  • the blind hole is formed as a threaded bore, which can be easily and inexpensively manufactured by a cutting process.
  • an insert is arranged with a thread in the blind hole, which insert is secured against rotation in the blind hole.
  • the insert can also be replaced if there are any damage to the thread. This increases service friendliness during maintenance.
  • the recess which allows access to the locking screw from the end face of the rotor disk, can advantageously be provided either in the rotor disk and / or in the blade root. Due to the lateral, ie axial, access or access no additional structural changes in the turbomachine are needed.
  • the locking screw distributed on the circumference, radially extending holes into which a lever rod can be inserted as a tool for turning.
  • the locking screw can be screwed into the blind hole and screwed after attaching the blade by means of the lever rod out of the blind hole out into the center hole.
  • the locking screw in the area accessible through the recess on its outer periphery on a hexagon for serving as a tool for rotating the locking screw hex key.
  • the lever rod thus conventional tool for rotating the locking screw can be used.
  • the locking screw is designed in the manner of a grub screw, it can be very quickly screwed with a corresponding screwdriver when screwing the locking screw in the blind hole.
  • a desired axial position of the blade can be forced simultaneously when the diameter of the center hole tapers conically toward its base and the locking screw has a correspondingly shaped screw head. Due to the conical shape of the center hole and the screw head, the blade is corrected to the desired and predetermined axial position during the unscrewing of the locking screw in the centering.
  • the securing screw is screwed into the blind hole until its screw head lies radially further inward than the groove base of the retaining groove. Subsequently, the blade is inserted into the retaining groove until its center hole is aligned with the blind hole, so that subsequently with the aid of the tool for rotating the locking screw, it is rotated out of the blind hole into the center hole.
  • the steps are carried out in reverse order with inverse directions.
  • FIG. 1 shows a turbomachine 11, which is designed as a gas turbine 13.
  • the gas turbine 13 has for this purpose a compressor 15, a combustion chamber 17 and a turbine unit 19.
  • the gas turbine 13 comprises a rotor 21.
  • the rotor 21 is composed both in the compressor 15 and in the turbine unit 19 of a plurality of axially adjacent rotor disks 23, on the outer periphery of which rotor blades 25 are each arranged in a ring.
  • FIG. 2 2 shows a perspective illustration of a section of the rotor disk 23. On the outer circumference of the rotor disk 23, a transverse retaining groove 29 is shown, into which a blade 25 can be inserted with a blade root which corresponds to the retaining groove 29.
  • each retaining groove 29 for the rotor blades 25 of a ring is shown in the rotor disk 23.
  • a recess 33 is provided, from which extends a radially inwardly into the rotor disk 23 extending blind hole 35.
  • the section III-III through the rotor disk 23 shows Fig. 3 , Radially within the groove bottom 31, the recess 33 is arranged, from which the blind hole 35 extends in the radial direction. In this case, the blind hole 35 at least partially a thread 37.
  • Fig. 4 shows a section through the rotor disc 23 with already screwed into the blind hole 35 securing element 39 and inserted blade 25.
  • the fuse element 39 is not yet screwed into a arranged in the blade root 44 center hole 45 of the blade 25.
  • the diameter of the blind hole-like centering bore 45 provided in the blade root 44 initially remains constant and subsequently narrows conically towards the bottom of the hole.
  • the locking screw 41 has a corresponding, conical screw head 43.
  • the securing element 39 designed as a locking screw 39 is first screwed into the blind hole 35 until the screw head 43 of the locking screw 41 is radially further inward than the groove base 31 of the retaining groove 29 or radially further inward than the opening of the centering bore 45 when the blade 25 is inserted.
  • the locking screw 41 on its front side a slot 42 according to a grub screw, so that the locking screw 41 can be screwed particularly easily and quickly into the thread 37 with a screwdriver.
  • the blade 25 is inserted with its blade root 44 in the retaining groove 29 until the radially extending center hole 45 is the blind hole 35 in alignment.
  • the locking screw 41 is screwed out of the blind hole 35 out in the center hole 45 until the completion of the securing device 50 either her screw head 43 am Base of the center hole 45 or the conical surfaces of center hole 45 and screw head 43 abut each other ( Fig. 5 ). In this operating position, the blade 25 is secured against axial displacement. At the same time the locking screw 41 pushes the blade 25 in a defined radial position radially outward.
  • Fig. 6 shows a provided with radial bores 51 locking screw 41, which are distributed in the upper region over the circumference.
  • a lever rod 53 can be inserted as a tool through which the locking screw 41 can be rotated in the thread 37.
  • a thread 38 is provided, which can be screwed with thread 37.
  • Fig. 7 an alternative embodiment of the locking screw 41 is shown, which has a hexagon 55 in the upper region instead of the holes 51, to which a corresponding hexagon key 57 for rotating the locking screw 41 can be attached.
  • the recess 33 required for the frontal access of the securing screw 41 with a tool can also be provided partially or completely in the blade root 44 of the moving blade 25.
  • Fig. 8 the circumferential surface 59 of the rotor disc 23 with a retaining groove 29 for a blade 25 with the blind hole 35.
  • the blind hole 35 has, instead of the thread in its peripheral surface at least one along the drilling direction extending securing groove 61.
  • insert 63 can be used in the blind hole 35 in the blind hole 35 in Fig. 9 illustrated insert 63 can be used.
  • the insert 63 is formed in the manner of a substantially circular sleeve corresponding to the blind hole 35 and has an internal thread 65 into which the locking screw 41 can be screwed.
  • the insert 63 has on its outer circumference at least one extending in its axial direction projection 67, which is designed to correspond to the securing groove 61.
  • the insert 63 inserted into the blind hole 35 shows Fig. 10 , wherein the projection 67 engages in the securing groove 61, thus forming the means for preventing rotation of the insert 63 in the blind hole 35.
  • two or more projections 67 and securing grooves 61 could also be provided in each case.

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 Erfindung betrifft eine Sicherungsvorrichtung für eine an einer drehbaren Rotorscheibe angeordnete Laufschaufel einer Strömungsmaschine, bei der die Rotorscheibe zur Aufnahme des Schaufelfußes jeder Laufschaufel an ihrem Außenumfang jeweils eine zum Schaufelfuß korrespondierend geformte Haltenut aufweist, in deren Nutgrund jeweils ein Sackloch mit einem Sicherungselement vorgesehen ist, welches Sicherungselement in eine im Schaufelfuß angeordnete, dem Sackloch gegenüberliegende Zentrierbohrung zur Sicherung der Laufschaufel hineinragt. Ferner betrifft die Erfindung eine Strömungsmaschine mit einer Rotorscheibe und einer daran angeordneten Laufschaufel sowie ein Verfahren zur Montage und Demontage einer Laufschaufel einer Strömungsmaschine mit einer oben genannten Sicherungsvorrichtung.
  • Aus der DE 33 41 871 C2 ist eine Sicherungsvorrichtung für den Leitschaufelkranz eines Axialverdichters bekannt. Die Sicherungsvorrichtung umfasst eine Bohrung im Nutgrund der Haltenut, in welcher ein Tragringsegment die Leitschaufeln trägt. In der Bohrung ist ein federgelagerter Haltestift vorgesehen. Der Haltestift greift in eine im Tragringsegment angeordnete zweite Bohrung hinein und verhindert somit das Verschieben des Tragringsegments entlang der Haltenut. Ferner sind in der radialen Endfläche des Leitschaufelfußes zwei radial verlaufende Sacklochbohrungen vorgesehen, in denen Schraubenfedern angeordnet sind, die sich am Tragringsegment abstützen und somit die Leitschaufeln radial nach innen drücken. Eine Sicherungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik ist aus FR 976 790 bekannt.
  • Eine ähnliche Vorrichtung zur Befestigung einer Laufschaufel längs einer innerhalb eines Rotors einer axialdurchströmten Turbomaschine verlaufenden Umfangsnut zeigt die DE 101 20 532 A1 .
  • Eine beim Transport des Verdichters auftretende Erschütterung kann jedoch die Schaufeln entsichern. Durch den dabei auftretenden impulsartigen Stoß können die Haltestifte die Vorspannung der Feder überwinden, so dass sich die Schaufeln verschieben können. Darüber hinaus können beim Betrieb im Verdichter hohe Temperaturen auftreten, welche die Feder in ihrer Elastizität beeinträchtigen. Unter dauerhafter Einwirkung kann dies zum Versagen der Feder führen. Insbesondere, wenn die Sicherungsvorrichtung im Rotor angeordnet ist, treten beim Betrieb weitere, von Fliehkräften hervorgehobene Belastungen auf, welche die Lebensdauer der Feder negativ beeinflussen können.
  • Ebenso ist bekannt, den Schaufelfuß einer Laufschaufel durch einen Anstemmvorgang plastisch zu deformieren, so dass ein dadurch entstandener Vorsprung als Axialsicherung sich mit der Rotorscheibe verhakt.
  • Besonders nachteilig ist hierbei, dass die Laufschaufel nur bedingt lösbar mit der Rotorscheibe verbunden ist. Zwar kann durch Entfernen, z.B. durch Schleifen, des Vorsprunges die Laufschaufel wieder gelöst werden, jedoch ist die Laufschaufel dann nicht wiederverwendbar. Gleichzeitig ist beim Schleifen der Laufschaufel darauf zu achten, dass keine Späne in die Strömungsmaschine fallen.
  • Darüber hinaus ist das Verklemmen von Laufschaufeln in der Haltenut mit Einweg-Sicherungsblechen bekannt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine zuverlässigere, langlebigere und wiederlösbare Sicherungsvorrichtung zu schaffen, die den auftretenden thermischen als auch mechanischen Belastungen beim Betrieb der Strömungsmaschine widerstehen kann. Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Strömungsmaschine mit einer solchen Sicherungsvorrichtung und ein Verfahren zur Montage und Demontage einer Laufschaufel an einer Strömungsmaschine mit solch einer Sicherungsvorrichtung anzugeben.
  • Die erstgenannte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und die auf die Strömungsmaschine gerichtete Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 9 gelöst. Darüber hinaus wird die auf das Verfahren zur Montage einer Laufschaufel gerichtete Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 10 und die auf das Verfahren zur Demontage gerichtete Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 11 gelöst.
  • Die Lösung sieht vor, dass im Sackloch ein Gewinde und das Sicherungselement als eine darin versenkbare Sicherungsschraube ausgebildet ist und dass als axialer Zugang für ein Werkzeug zum Verdrehen der Sicherungsschraube eine Ausnehmung im Bereich des Sackloches vorgesehen ist.
  • Der Erfindung liegt dabei der Gedanke zugrunde, dass anstelle der Feder eine Sicherungsschraube als lösbares Element zum Sichern der Laufschaufel eingesetzt wird. Es wird sich somit von der elastischen Feder abgewandt, welche den Haltestift in der Zentrierbohrung unter Anwendung ihrer Federkraft eingeschoben hält. Die Sicherungsschraube kann aufgrund ihrer massiven Ausführung einfacher den thermischen und mechanischen Belastungen widerstehen als die elastische Feder. Ferner führt die Sicherungsschraube mit Gewinde zu einer Reduzierung der Komponenten, da die Sicherungsschraube zugleich die Positionieraufgabe der Feder als auch die Sperrriegel-Wirkung des Haltestifts übernimmt.
  • Die zur Montage und Sicherung der Laufschaufel nötige Verschiebung des Sicherungselementes zwischen einer Montage- und einer Betriebsposition erfolgt nicht mehr durch das Spannen bzw. Entspannen der Feder, sondern durch das Verdrehen der Sicherungsschraube. Eine ungewollte Entsicherung wie beim Stand der Technik ist daher nur noch erschwert möglich, wenn nicht sogar unmöglich.
  • Durch den Verzicht der Feder wird eine zuverlässigere und belastbarere Sicherungsvorrichtung für eine Laufschaufel geschaffen. Ferner stellt die Erfindung eine lösbare Sicherungsvorrichtung vor, bei der die eingesetzte Laufschaufel als auch das eingesetzte Sicherungselement wieder verwendet werden kann.
  • Die Sicherungsschraube ist trotz montierter Laufschaufel dabei durch eine im Bereich des Sackloches vorgesehene Ausnehmung für ein Werkzeug zugängig. Dafür wird das Werkzeug durch Ausnehmung an die Sicherungsschraube quer zu ihrer Längserstreckung angesetzt, so dass die Sicherung der Laufschaufel einfach und schnell hergestellt und gelöst werden kann.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Sackloch als Gewindebohrung ausgebildet, welches durch einen Schneidvorgang einfach und kostengünstig hergestellt werden kann.
  • In einer alternativen Ausgestaltung ist im Sackloch ein Einsatz mit einem Gewinde angeordnet, welcher Einsatz gegen Verdrehen im Sackloch gesichert ist. Durch den Gewindeeinsatz können Kerben als auch Kerbspannungen in der Rotorscheibe vermieden werden, was die Lebensdauer der Rotorscheibe nicht negativ beeinflusst. Auch bei ggf. auftretenden Schäden am Gewinde kann der Einsatz ausgetauscht werden. Dies erhöht die Servicefreundlichkeit bei Wartungen.
  • Die Ausnehmung, welche den Zugriff auf die Sicherungsschraube von der Stirnseite der Rotorscheibe aus ermöglicht, kann vorteilhafterweise entweder in der Rotorscheibe und/oder im Schaufelfuß vorgesehen sein. Durch den seitlichen, d.h. axialen, Zugriff bzw. Zugang sind keine zusätzlichen baulichen Änderungen in der Strömungsmaschine nötig.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Sicherungsschraube am Umfang verteilte, radial verlaufende Bohrungen auf, in die ein Hebelstab als Werkzeug zum Verdrehen einsteckbar ist. Somit kann die Sicherungsschraube in das Sackloch eingedreht und nach dem Anbringen der Laufschaufel mittels des Hebelstabs aus dem Sackloch heraus in die Zentrierbohrung hinein eingeschraubt werden.
  • In einer alternativen Ausgestaltung weist die Sicherungsschraube in dem durch die Ausnehmung zugänglichen Bereich an ihrem Außenumfang einen Sechskant für einen als Werkzeug zum Verdrehen der Sicherungsschraube dienenden Sechskantschlüssel auf. Anstelle des Hebelstabes kann somit konventionelles Werkzeug zum Verdrehen der Sicherungsschraube eingesetzt werden.
  • Wenn die Sicherungsschraube nach Art einer Madenschraube ausgebildet ist, kann beim Einschrauben der Sicherungsschraube in das Sackloch diese besonders schnell mit einem korrespondierenden Schraubendreher eingedreht werden.
  • Bevorzugtermaßen kann neben der Sicherungswirkung in Axialrichtung auch gleichzeitig eine gewünschte axiale Lage der Laufschaufel erzwungen werden, wenn sich der Durchmesser der Zentrierbohrung zu ihrem Grund hin kegelförmig verjüngt und die Sicherungsschraube einen dazu korrespondierend geformten Schraubenkopf aufweist. Durch die Kegelform der Zentrierbohrung und des Schraubenkopfs wird während des Ausschraubvorgangs der Sicherungsschraube in die Zentrieröffnung die Laufschaufel in die gewünschte und vorgegebene axiale Position korrigiert.
  • Zur Montage einer Laufschaufel an einer Rotorscheibe einer Strömungsmaschine wird in das Sackloch die Sicherungsschraube eingeschraubt, bis ihr Schraubenkopf radial weiter innen liegt als der Nutgrund der Haltenut. Anschließend wird die Laufschaufel in die Haltenut eingeschoben, bis ihre Zentrierbohrung mit dem Sackloch fluchtet, so dass anschließend mit Hilfe des Werkzeugs zum Verdrehen der Sicherungsschraube diese aus dem Sackloch heraus in die Zentrierbohrung hinein gedreht wird. Zur Demontage werden die Schritte in umgekehrter Reihenfolge mit inversen Richtungsangaben durchgeführt.
  • Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine schematisierte Gasturbine in einer Schnittansicht,
    Fig. 2
    eine perspektivische Ansicht eines Ausschnittes einer Rotorscheibe,
    Fig. 3
    eine Schnittansicht einer Rotorscheibe gemäß Fig. 2,
    Fig. 4
    die Rotorscheibe mit einer Sicherungsschraube und mit einer Laufschaufel,
    Fig. 5
    die Rotorscheibe mit der durch die Sicherungsschraube gesicherten Laufschaufel,
    Fig. 6
    eine Sicherungsschraube mit radial verlaufenden Bohrungen,
    Fig. 7
    eine Sicherungsschraube mit einem Sechskant,
    Fig. 8
    eine Rotorscheibe mit einem Einsatz mit einem Gewinde,
    Fig. 9
    Einsatz mit einem Gewinde und einer Verdrehsicherung und
    Fig. 10
    den in der Rotorscheibe eingesetzten Einsatz.
  • Strömungsmaschinen wie Gasturbinen und Verdichter und deren Arbeitsweisen sind allgemein bekannt. Fig. 1 zeigt eine Strömungsmaschine 11, welche als Gasturbine 13 ausgebildet ist. Die Gasturbine 13 weist dazu einen Verdichter 15, eine Brennkammer 17 und eine Turbineneinheit 19 auf. Ferner umfasst die Gasturbine 13 einen Rotor 21. Der Rotor 21 setzt sich sowohl in dem Verdichter 15 als auch in der Turbineneinheit 19 aus mehreren axial benachbarten Rotorscheiben 23 zusammen, an deren Außenumfang Laufschaufeln 25 jeweils in einem Kranz angeordnet sind.
  • Beim Betrieb der Gasturbine 13 wird Luft 4 von dem Verdichter 15 angesaugt und verdichtet. Die verdichtete Luft wird der Brennkammer 17 zugeführt, mit einem Brennmittel B vermischt und an dieser Stelle zu einem Heißgas verbrannt. Das Heißgas strömt in die Turbineneinheit 19 und entspannt sich an den Laufschaufeln 25 der Turbineneinheit 19 arbeitsleistend. Dabei wird der Rotor 21 der Gasturbine 13 angetrieben.
    Fig. 2 zeigte eine perspektivische Darstellung von einem Ausschnitt der Rotorscheibe 23. Am Außenumfang der Rotorscheibe 23 ist eine quer verlaufende Haltenut 29 dargestellt, in die eine Laufschaufel 25 mit einem zur Haltenut 29 korrespondiert ausgeführten Schaufelfuß einschiebbar ist. Der Klarheit halber ist in der Rotorscheibe 23 lediglich eine der über den Umfang verteilten Haltenuten 29 für die Laufschaufeln 25 eines Kranzes gezeigt. Im Nutgrund 31 jeder Haltenut 29 ist eine Ausnehmung 33 vorgesehen, von der aus ein sich radial nach innen in die Rotorscheibe 23 erstreckendes Sackloch 35 verläuft.
  • Den Schnitt III-III durch die Rotorscheibe 23 zeigt Fig. 3. Radial innerhalb des Nutgrundes 31 ist die Ausnehmung 33 angeordnet, von der aus sich das Sackloch 35 in radialer Richtung erstreckt. Dabei weist das Sackloch 35 zumindest teilweise ein Gewinde 37 auf.
  • Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch die Rotorscheibe 23 mit bereits in dem Sackloch 35 eingeschraubtem Sicherungselement 39 und eingesetzter Laufschaufel 25. Das Sicherungselement 39 ist dabei noch nicht in eine im Schaufelfuß 44 angeordnete Zentrierbohrung 45 der Laufschaufel 25 eingeschraubt.
  • Der Durchmesser der im Schaufelfuß 44 vorgesehenen sacklochartigen Zentrierbohrung 45 bleibt zuerst konstant und verkleinert sich anschließend zum Bohrgrund hin kegelförmig.
  • Analog dazu weist die Sicherungsschraube 41 einen korrespondierenden, kegelförmigen Schraubenkopf 43 auf.
  • Zur Montage der Laufschaufel 25 wird zuerst das als Sicherungsschraube 41 ausgebildete Sicherungselement 39 in das Sackloch 35 eingedreht, bis der Schraubenkopf 43 der Sicherungsschraube 41 radial weiter innen liegt als der Nutgrund 31 der Haltenut 29 bzw. radial weiter innen liegt als die Öffnung der Zentrierbohrung 45, wenn die Laufschaufel 25 eingeschoben ist. Hierzu weist die Sicherungsschraube 41 an ihrer Stirnseite einen Schlitz 42 gemäß einer Madenschraube auf, damit die Sicherungsschraube 41 mit einem Schraubendreher besonders einfach und schnell in das Gewinde 37 eingeschraubt werden kann.
  • Anschließend wird die Laufschaufel 25 mit ihrem Schaufelfuß 44 in die Haltenut 29 eingeschoben, bis die sich radial erstreckende Zentrierbohrung 45 dem Sackloch 35 fluchtend gegenüber liegt. Anschließend wird mit einem Werkzeug, welches durch die radial zwischen dem Sackloch 35 und der Zentrierbohrung 45 liegende Ausnehmung 33 seitlich einbringbar ist, die Sicherungsschraube 41 aus dem Sackloch 35 heraus in die Zentrierbohrung 45 eingedreht, bis zur Fertigstellung der Sicherungsvorrichtung 50 entweder ihr Schraubenkopf 43 am Grund der Zentrierbohrung 45 oder die Kegelflächen von Zentrierbohrung 45 und Schraubenkopf 43 aneinander liegen (Fig. 5). In dieser Betriebsposition ist die Laufschaufel 25 gegen axiales Verschieben sichert. Gleichzeitig drückt die Sicherungsschraube 41 die Laufschaufel 25 in eine definierte radiale Lage radial nach außen.
  • Durch die korrespondierenden Kegelformen der Zentrierbohrung 45 als auch des Schraubenkopfes 43 wird die Laufschaufel 25 in eine gewünschte, definierte axiale Lage gezwungen.
  • Fig. 6 zeigt eine mit radialen Bohrungen 51 versehene Sicherungsschraube 41, welche im oberen Bereich über den Umfang verteilt sind. In diese Bohrungen 51 ist ein Hebelstab 53 als Werkzeug einsteckbar, durch den die Sicherungsschraube 41 im Gewinde 37 gedreht werden kann. Im unteren Bereich der Sicherungsschraube 41 ist ein Gewinde 38 vorgesehen, welches mit Gewinde 37 verschraubbar ist.
  • In Fig. 7 ist eine alternative Ausgestaltung der Sicherungsschraube 41 gezeigt, welche im oberen Bereich anstelle der Bohrungen 51 einen Sechskant 55 aufweist, an den ein dazu korrespondierender Sechskantschlüssel 57 zum Verdrehen der Sicherungsschraube 41 ansetzbar ist.
  • Anstatt der gezeigten Ausgestaltung kann die für den stirnseitigen Zugang der Sicherungsschraube 41 mit einem Werkzeug benötigte Ausnehmung 33 auch teilweise oder vollständig im Schaufelfuß 44 der Laufschaufel 25 vorgesehen sein.
  • In einer alternativen Ausgestaltung zeigt Fig. 8 die Umfangfläche 59 der Rotorscheibe 23 mit einer Haltenut 29 für eine Laufschaufel 25 mit dem Sackloch 35. Das Sackloch 35 weist anstelle des Gewindes in ihrer Umfangfläche mindestens eine entlang der Bohrrichtung verlaufende Sicherungsnut 61 auf.
  • In das Sackloch 35 ist ein in Fig. 9 dargestellter Einsatz 63 einsetzbar. Der Einsatz 63 ist nach Art einer im Wesentlichen kreisrunden Hülse korrespondierend zum Sackloch 35 ausgebildet und weist ein Innengewinde 65 auf, in welches die Sicherungsschraube 41 einschraubbar ist. Außerdem weist der Einsatz 63 an seinem Außenumfang zumindest einen in seiner Axialrichtung verlaufenden Vorsprung 67 auf, der zu der Sicherungsnut 61 korrespondierend ausgeführt ist.
  • Den in das Sackloch 35 eingesetzten Einsatz 63 zeigt Fig. 10, wobei der Vorsprung 67 in die Sicherungsnut 61 eingreift, die somit die Mittel für die Verdrehsicherung des Einsatzes 63 im Sackloch 35 bilden. Alternativ könnten auch jeweils zwei oder mehrere Vorsprünge 67 und Sicherungsnuten 61 vorgesehen sein.

Claims (11)

  1. Rotorscheibe für eine Strömungsmaschine, an der eine angeordnete Laufschaufel (25) durch eine Sicherungsvorrichtung (50) gesichert ist bei der die Rotorscheibe (23) zur Aufnahme des Schaufelfußes (44) jeder Laufschaufel (25) an ihrem Außenumfang jeweils eine zum Schaufelfuß (44) korrespondierend geformte Haltenut (29) aufweist, in deren Nutgrund (31) jeweils ein Sackloch (35) mit einem Sicherungselement (39) vorgesehen ist, welches Sicherungselement (39) in eine im Schaufelfuß (44) angeordnete, dem Sackloch (35) gegenüberliegende Zentrierbohrung (45) zur Sicherung der Laufschaufel (25) hineinragt,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass im Sackloch (35) oder in einem im Sackloch angeordneten Einsatz ein Gewinde (37) ausgebildet ist und das Sicherungselement (39) als eine darin versenkbare Sicherungsschraube (41) ausgebildet ist und
    dass als axialer Zugang für ein Werkzeug zum Verdrehen der Sicherungsschraube eine Ausnehmung (33) im Bereich des Sackloches vorgesehen ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Sackloch (35) als Gewindebohrung ausgebildet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass im Sackloch (35) ein Einsatz mit einem Gewinde (37) angeordnet ist, der gegen Verdrehen im Sackloch (35) gesichert ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Ausnehmung (33) in der Rotorscheibe (23) und/oder im Schaufelfuß (44) vorgesehen ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Sicherungsschraube (41) am Umfang verteilte radial verlaufende Bohrungen (51) aufweist, in die ein Hebelstab (53) als Werkzeug zum Verdrehen einsteckbar ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Sicherungsschraube (41) in dem durch die Ausnehmung (33) zugänglichen Bereich an ihrem Außenumfang einen Sechskant (55) für einen als Werkzeug zum Verdrehen der Sicherungsschraube (41) dienenden Sechskantschlüssel (57) aufweist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Sicherungsschraube (41) nach Art einer Madenschraube ausgebildet ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass sich der Durchmesser der Zentrierbohrung (45) zu ihrem Grund hin kegelförmig verjüngt und die Sicherungsschraube (41) einen dazu korrespondierend geformten Schraubenkopf (43) aufweist.
  9. Strömungsmaschine (11), insbesondere Verdichter (15) einer Gasturbine (13),
    mit einer Rotorscheibe (23) und daran angeordneten Laufschaufeln (25),
    nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
  10. Verfahren zur Montage einer Laufschaufel (25) an einer Rotorscheibe (23) einer Strömungsmaschine (11) mit einer Sicherungsvorrichtung (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass durch die Abfolge der Arbeitschritte a) bis c) die Laufschaufel (25) an der Rotorscheibe (23) befestigt und gesichert wird:
    a) die Sicherungsschraube (41) wird in das Sackloch (35) geschraubt,
    b) die Laufschaufel (25) wird in die Haltenut (29) eingeschoben, bis ihre Zentrierbohrung (45) mit dem Sackloch (35) fluchtet,
    c) mit Hilfe des Werkzeugs zum Verdrehen der Sicherungsschraube (41) wird diese aus dem Sackloch (35) heraus- und in die Zentrierbohrung (45) hineingedreht.
  11. Verfahren zur Demontage einer Laufschaufel (25) von einer Rotorscheibe (23) einer Strömungsmaschine (11) mit einer Sicherungsvorrichtung (50) nach einem Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Arbeitschritte a) bis c) des Anspruchs 10 in umgedrehter Reihenfolge mit inversen Richtungsangaben durchgeführt werden.
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