EP1922471A1 - Anordnung zur axialsicherung von laufschaufeln in einem rotor sowie verwendung - Google Patents

Anordnung zur axialsicherung von laufschaufeln in einem rotor sowie verwendung

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Publication number
EP1922471A1
EP1922471A1 EP06778300A EP06778300A EP1922471A1 EP 1922471 A1 EP1922471 A1 EP 1922471A1 EP 06778300 A EP06778300 A EP 06778300A EP 06778300 A EP06778300 A EP 06778300A EP 1922471 A1 EP1922471 A1 EP 1922471A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
securing
arrangement
metal strip
sealing element
rotor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06778300A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dieter Brillert
Harald Hoell
Armin Hülfenhaus
Claus VÖGELIN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1922471A1 publication Critical patent/EP1922471A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F01D5/3007—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type
    • F01D5/3015—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type with side plates
    • 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
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/70—Shape
    • 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

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for axial securing of rotor blades in a rotor, with a shaft collar, extending on the outer circumference in the axial direction of the rotor
  • Blade holding grooves are provided, in each of which blades are arranged with the blade holding groove corresponding blade feet, with a arranged on a front side surface of the shaft collar, in the region of the retaining projection in which a radially outwardly open circumferential groove is provided, wherein for axial securing the Laufschaufein respectively in the circumferential groove engaging sheet-like sealing elements are provided, which form a frontal sealing ring in the circumferential direction, wherein for securing the sealing elements against displacement in the circumferential direction of at least one of the sealing elements comprises a sheet metal strip attached thereto. Furthermore, the invention relates to the use of such an arrangement and a sealing element with a metal strip attached thereto.
  • Each sealing plate 16 is provided at its radially inner end 18 in a groove 20 provided on the front side of a rotor disk 19 inserted and at its radially outer end 22 in a securing groove 24 which is provided on the underside 26 of a platform 28 of the rotor blade 14.
  • a rectilinear sheet metal strip 30 is fixed to each, which extends substantially in the radial direction of the rotor 23.
  • Each sheet metal strip 30 terminates at its radially outer end 32 in a uniform converging point 34.
  • chamfered edges 36 are present, with two opposing
  • Edges 36 of immediately adjacent blades 14 form a tapered recess 38 into which the tip 34 of the sheet metal strip 30 can protrude to secure the sealing plate 16 against displacement in the circumferential direction U and can rest.
  • the sealing plates 16 also provide for a separation of two areas 37, 39, in which on the one hand cooling air and on the other hand, an undesirable hot gas flow can occur.
  • two parallel slots 40 are provided in the latter, through which the already U-shaped pre-bent sheet metal strip 30 is used.
  • the tip 34 opposite end 41 of the sheet metal strip 30 is bent before the assembly of the sealing plate 16 on the rotor disk 19 in the position shown in FIG 2 for fixing the sheet metal strip 30.
  • the sealing plates 16 are successively threaded with the pre-assembled metal strip 30 in the endless circumferential, arranged on the rotor disk 19 groove 20 and arranged in the bottom 26 of the platform 28 securing groove 24.
  • the sealing sheets 16 are positioned along the circumference of the groove 20 so that each sheet metal strip 30 faces a recess 38. Subsequently, the tips 34 of the sheet metal stiffeners 30 are bent into the recesses 38 to to exclude a displacement of the sealing plates 16 in the circumferential direction U.
  • the invention proposes that the metal strip is formed along its extension substantially L-shaped, with its first extending in the circumferential direction leg is attached to the sealing element and its second radially inwardly extending legs engages in a security pocket, which security pocket in the frontal Area of the shaft collar is provided.
  • the invention thus turns away from the previous solution, in which a displacement of the sealing elements in the circumferential direction by the abutment of the sheet metal strips on the blades, i. is prevented in the region of the radially outer end of the sealing element.
  • the invention proposes that the sheet-metal strip engages in a securing pocket, which is now radially inward with respect to the sealing element and is provided on the side surface or end face of the shaft collar.
  • the invention is based on the finding that, if only the security pocket would have been displaced from radially outward to radially inward, while retaining a rectilinear sheet-metal strip, the sheet-metal strip would become inoperative due to the centrifugal force acting on it
  • the metal strip will not more as previously formed rectilinear, but it has in a plane substantially parallel to the sheet-like sealing element level a cranked shape in the manner of an L with two legs.
  • a first, in the circumferential direction extending leg of the metal strip is attached to the sealing element, for example in a known manner and its second, in the radial direction inwardly extending leg engages in the mounted position in the provided on the side surface of the shaft collar fuse pocket. Due to the bent portion of the metal strip between the two rectilinear legs a centrifugal force-induced bending of the metal strip during operation of the gas turbine is effectively and reliably prevented.
  • the sealing elements are to be moved in the circumferential direction and to bend the metal strip accordingly during assembly in the security pocket or during disassembly from the security pocket.
  • each cranked sheet metal strip sits, compared with the known from the prior art metal strip, at a less critical for the sealing elements body and thus improve the buckling behavior of the sealing element.
  • the temperature occurring during operation of the gas turbine at the sealing element also decreases with decreasing radius, which is mainly due to the lower hot gas inlet at this point. Since the metal strips are now provided on the inner radius, and not as previously on the outer radius of the sealing element, they are in an advantageous Manner also subjected to a lower temperature. This leads to an increased and improved rigidity of the metal strip and to an increased life.
  • the construction allows the reuse of the sealing elements after use and then disassembly, in which case only the metal strips are to be renewed.
  • a further advantage of the article according to the invention is that each blade can only be secured by a sealing element assigned to it, so that when replacing a single blade of the blade ring, only one sealing element now has to be removed and not two sealing sheets, as in the closest prior art. This reduces the duration of maintenance and service life of the gas turbine equipped therewith.
  • each sealing element has a metal strip with identical sheet metal strip for protection against its displacement in the circumferential direction.
  • the sealing ring formed by all sealing elements is secured at a plurality of circumferentially distributed positions against displacement in the circumferential direction.
  • the side regions of the second leg of each sheet metal strip abut against the respective radially extending side walls of the security pocket, which represents an effective measure against displacement of the sealing elements in the circumferential direction.
  • the groove running around the end face, in which the sealing elements are held radially inward is arranged radially further in relation to the blade retaining grooves.
  • the security pocket which is provided on the side surface of the shaft collar, formed by two frontally arranged, radially outwardly extending and spaced teeth.
  • the sealing element is securely fixed and positioned at two radially spaced points.
  • the shaft collar is formed by a rotor disk.
  • the frontally circumferential groove is arranged radially in height of the blade holding grooves. Radially further inside another further outwardly open groove is provided, wherein the sealing element engages in both grooves and also bears against the end of the blade frontally.
  • Displacement of the blade in the axial direction occurring force can be reliably compensated by the sealing element.
  • the object directed to the sealing element is achieved by the features of claim 9.
  • the resulting advantages for the sealing element correspond to the advantages of the arrangement.
  • the described arrangement is used in an axially permeable, stationary gas turbine whose rotor blades are each secured by sealing elements against an axial displacement.
  • Blades in a rotor according to the prior
  • FIG 2 shows the cross-sectional view of FIG 1 along the section line II-II
  • FIG. 4 shows, in an alternative embodiment, a further sealing element according to the invention
  • FIG. 3 shows a section of the frontal plan view of the shaft collar 21 formed by a rotor disk 21 of a rotor 23 of a gas turbine.
  • the rotatable about the axis of rotation 50 rotor 23 has distributed on its outer circumference 52 over the circumference U, extending in the axial direction blade holding grooves 12, in each of which a blade 14 with the blade holding groove 12 corresponds executed blade root 54 can be inserted.
  • Blade holding groove 12 is already a blade 14 is inserted.
  • an axially extending projection 58 or widening with a circumferential groove 20 open radially outwards is arranged on an end face of the rotor disk 19 or on a front side surface 56 of the shaft collar 21.
  • the groove 20 is, for example, arranged radially further inwardly than the blade retaining grooves 12.
  • the rotor blade 14 has a platform arranged between the blade root 54 and profiled blade 28, on the underside of which an open groove 20 is provided for the locking groove 24, while being opposite this.
  • a sealing element 42 is inserted into the endless circumferential groove 20 and into the securing groove 24 which secures the blade 14 against displacement along the blade retaining groove.
  • each sealing element 42 completely covers the end opening of one of the blade retaining grooves 12 and thus secures the relevant blade 14 against displacement along the blade retaining groove 12.
  • sealing elements 42 can also be distributed over the circumference, as in the prior art, such that each sealing element 42 secures one of the rotor blades 14 with one half.
  • a fully assembled ring of sealing elements 42 forms a sealing ring which separates a region 37 through which a coolant can flow from a further region 39 into which a hot gas may possibly occur.
  • this includes one Sheet metal strip 60.
  • the sheet metal strip 60 is preferably provided at the inner end 61 of the sealing element 42 and fastened to the sealing element 42 in the same manner as in the prior art. In departure from the prior art, however, extend the necessary, provided in the sealing element 42 slots 40 in the radial direction.
  • the guided through these slots 40 and thus entangled with the sealing element 42 sheet metal strip 60 is cranked and formed substantially L-shaped, provided that the sheet metal strip 60 is considered in a plane substantially parallel to the sheet-like sealing element 42 level.
  • it has a first, in the circumferential direction U of the rotor 23 extending leg 62, with which the metal strip 60 is attached to the sealing element 42.
  • Sheet metal strip 60 engages in a security pocket 66, which securing pocket 66 is provided on the side surface 56 of the shaft collar 21. Due to the cranked shape of the metal strip 60 and its relatively short second leg 64 may be a bending of the
  • the fuse pocket 66 is formed by two spaced apart teeth 68 which project radially outwardly at the outer edge of the projection 58.
  • the security bag could also be formed by a recess 69, with a corresponding length of the second leg 64th
  • the sealing element 42 according to the invention is reliably secured against displacement in the circumferential direction U.
  • every second sealing element or even each sealing element of the sealing ring with a metal strip 60 against displacement along the groove 20th be assured.
  • FIG. 4 shows in an alternative embodiment, the frontally circumferential groove 20 radially in height of the blade retaining grooves 12.
  • Radially further inside a further outwardly open groove 70 is provided in a region adjacent to the shaft collar 21, for example in an adjacent rotor disc 72.
  • the sealing element 42 is inserted into the inner groove 70 and has on its side facing the shaft collar a hook 71 which engages in the outer groove 20. It lies with its outer end 75 at the foot 73 and / or at the neck of the blade 14 at the front.
  • the distance between the groove 20 and the system of the sealing element 42 at the foot 73 is substantially smaller than the distance of the groove 20 to the further groove 70.
  • the of the displacement of the rotor blade 14 in the axial direction The force acting on the sealing element 42 thus acts over a short distance or lever to the "pivot point" in the region of the groove 20.
  • the long distance or lever is provided, which is also locally thickened for stiffening in section 74.
  • the sealing element 42 is secured in a manner analogous to the embodiment shown in Figure 3 against displacement in the circumferential direction, wherein the
  • Teeth for reinforcing the end region of the shaft collar 21 are provided on the adjacent rotor disc 72.

Abstract

Es wird eine Anordnung (10) zur Axialsicherung von Laufschaufeln (14) in einem Rotor vorgestellt, mit einem Wellenbund (21), an dessen Außenumfang (52) in Axialrichtung des Rotors verlaufende Laufschaufelhaltenuten (12) vorgesehen sind. An einer stirnsettigen Seitenfläche (56) des Wellenbundes (21) ist im Bereich der Haltenuten ein Vorsprung angeordnet, in dem eine radial nach außen offene umlaufende Nut (20) vorgesehen ist und mit in jeder Laufschauf ein (14) angeordneten Sicherungsnuten (24), wobei zur Axial Sicherung der Laufschauf ein (14) jeweils in die umlaufende Nut (20) und in die Sicherungsnut (24) eingreifende blechförmige Dichtelemente (42) vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung (U) einen stirnseitigen Dichtring bilden, wobei zur Sicherung der Dichtelemente (42) gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung (U) mindestens eines der Dichtelemente (42) einen an diesen befestigten Blechstreifen (60) umfasst. Es wird vorgeschlagen, dass die am radial inneren Ende des Dichtelementes (42) angebrachten Blechstreifen (60) L-artig geformt sind und sich an der Rotorscheibe (19) abstützen.

Description

Beschreibung
ANORDNXMG ZUR AXIALSICHERUNG VON LAUFSCHAULFΞLN IN EINEM ROTOR SOWIE VERWENDUNG
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Axialsicherung von Laufschaufeln in einem Rotor, mit einem Wellenbund, an dessen Außenumfang in Axialrichtung des Rotors verlaufende
Laufschaufelhaltenuten vorgesehen sind, in denen jeweils Laufschaufeln mit zur Laufschaufelhaltenut korrespondierenden Schaufelfüßen angeordnet sind, mit einem an einer stirnseitigen Seitenfläche des Wellenbundes, im Bereich der Haltenuten angeordneten Vorsprung, in dem eine radial nach außen offene umlaufende Nut vorgesehen ist, wobei zur Axialsicherung der Laufschaufein jeweils in die umlaufende Nut eingreifende blechförmige Dichtelemente vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung einen stirnseitigen Dichtring bilden, wobei zur Sicherung der Dichtelemente gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung mindestens eines der Dichtelemente einen an diesem befestigten Blechstreifen umfasst. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer solchen Anordnung sowie ein Dichtelement mit einem an diesem befestigten Blechstreifen.
Es sind Rotoren von Gasturbinen bekannt, bei denen am Außenumfang in Laufschaufelhaltenuten angeordnete Turbinenlaufschaufeln mittels Dichtblechen gegen eine Axialverschiebung gesichert sind. FIG 1 zeigt eine solche
Anordnung in einer Draufsicht und FIG 2 in einem Querschnitt gemäß der Schnittlinie II-II in FIG 1. Für jede gegen eine axiale Verschiebung innerhalb ihrer Laufschaufelhaltenut 12 zu sichernde Laufschaufel 14 sind zwei benachbarte Dichtbleche 16 vorgesehen, welche jeweils die stirnseitige
Öffnung der Laufschaufelhaltenut 12 hälftig überdecken. Jedes Dichtblech 16 ist an seinem radial inneren Ende 18 in einer an einer Rotorscheibe 19 stirnseitig vorgesehenen Nut 20 eingesteckt und am seinem radial äußeren Ende 22 in einer Sicherungsnut 24, die an der Unterseite 26 einer Plattform 28 der Laufschaufei 14 vorgesehen ist. Um jedes Dichtblech 16 gegen ein Verschieben in Umfangsrichtung U zu sichern, ist an jedem ein geradliniger Blechstreifen 30 befestigt, welcher sich im Wesentlichen in Radialrichtung des Rotors 23 erstreckt. Jeder Blechstreifen 30 endet an seinem radial äußeren Ende 32 in einer gleichmäßig zusammenlaufenden Spitze 34. An den Plattformen 28 der Laufschaufeln 14 sind gefaste Kanten 36 vorhanden, wobei jeweils zwei gegenüberliegende
Kanten 36 von unmittelbar benachbarten Laufschaufeln 14 eine spitz zulaufende Aussparung 38 bilden, in die die Spitze 34 des Blechstreifens 30 zur Sicherung der Dichtblech 16 gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung U hineinragen und anliegen kann.
Die Dichtbleche 16 sorgen außerdem für eine Trennung von zwei Bereichen 37, 39, in denen einerseits Kühlluft und andererseits ein ungewünschter Heißgasstrom auftreten kann.
Zur Befestigung der Blechstreifen 30 am Dichtblech 16 sind im letztgenannten zwei parallele Schlitze 40 vorgesehen, durch die der bereits U-förmig vorgebogene Blechstreifen 30 eingesetzt wird. Das der Spitze 34 gegenüberliegende Ende 41 des Blechstreifens 30 wird bereits vor der Montage des Dichtblechs 16 an der Rotorscheibe 19 in die in FIG 2 dargestellte Position zur Befestigung des Blechstreifens 30 gebogen .
Nach der Montage der Laufschaufeln 14 in die Rotorscheiben 19 werden nacheinander die Dichtbleche 16 mit den vormontierten Blechstreifen 30 in die endlos umlaufende, an der Rotorscheibe 19 angeordnete Nut 20 und in die an der Unterseite 26 der Plattform 28 angeordnete Sicherungsnut 24 eingefädelt. Die Dichtbleche 16 werden so entlang des Umfangs der Nut 20 positioniert, dass jeder Blechstreifen 30 einer Aussparung 38 gegenüberliegt. Anschließend werden die Spitzen 34 der Blechsteifen 30 in die Aussparungen 38 eingebogen, um eine Verschiebung der Dichtbleche 16 in Umfangsrichtung U auszuschließen .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine alternative Anordnung zur Sicherung der Dichtelemente gegen eine in Unfangsrichtung drohende Verschiebung anzugeben. Weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines dafür nutzbaren Dichtelements sowie die Angabe der Verwendung einer solchen Anordnung.
Die auf die Anordnung zur Axialsicherung von Laufschaufeln in einem Rotor gerichtete Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst .
Die Erfindung schlägt vor, dass der Blechstreifen entlang seiner Erstreckung im Wesentlichen L-förmig ausgebildet ist, wobei sein erster sich in Umfangsrichtung erstreckender Schenkel an dem Dichtelement befestigt ist und sein zweiter in Radialrichtung nach innen erstreckender Schenkel in eine Sicherungstasche eingreift, welche Sicherungstasche im stirnseitigen Bereich des Wellenbundes vorgesehen ist. Die Erfindung wendet sich so von der bisherigen Lösung ab, bei der ein Verschieben der Dichtelemente in Umfangsrichtung durch das Anliegen der Blechstreifen an den Laufschaufeln, d.h. im Bereich des radial äußeren Endes des Dichtelements verhindert wird. Die Erfindung schlägt dagegen vor, dass der Blechstreifen in eine Sicherungstasche eingreift, welche nun in Bezug auf das Dichtelement radial innen liegt und an der Seitenfläche bzw. Stirnseite des Wellenbundes vorgesehen ist.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass, wenn lediglich die Sicherungstasche von radial außen nach radial innen verlagert worden wäre unter Beibehaltung eines geradlinigen Blechstreifens, der Blechstreifen sich aufgrund der auf ihn einwirkenden Fliehkraft beim Betrieb der
Gasturbine aufbiegen und somit aus der Sicherungstasche lösen kann. Um dies zu verhindern, geht die Erfindung einen wesentlichen Schritt weiter. Der Blechstreifen, wird nicht mehr wie bisher geradlinig ausgebildet, sondern er weist in einer im Wesentlichen zu dem blechförmigen Dichtelement parallelen Ebene eine gekröpfte Form nach Art eines L mit zwei Schenkeln auf. Ein erster, sich in Umfangsrichtung erstreckender Schenkel des Blechstreifens wird an dem Dichtelement, beispielsweise in bereits bekannter Weise befestigt und sein zweiter, sich in Radialrichtung nach innen erstreckender Schenkel greift in montierter Lage in die an der Seitenfläche des Wellenbundes vorgesehene Sicherungstasche ein. Aufgrund des gebogenen Abschnittes des Blechstreifens zwischen den beiden an sich geradlinigen Schenkeln wird ein fliehkraftbedingtes Aufbiegen des Blechstreifens beim Betrieb der Gasturbine wirksam und zuverlässig verhindert.
Da sich sowohl Sicherung der Laufschaufeln gegen eine Axialverschiebung mittels der Dichtelemente als auch das Konstruktionsprinzip der Verhakung der Blechstreifen mit dem Dichtelement durch zwei darin vorgesehene Schlitze bewährt hat, wurde das Prinzip beibehalten, um die Laufschaufeln weiterhin montieren und demontieren zu können. Hierzu sind die Dichtelemente in Umfangsrichtung zu verschieben und die Blechstreifen entsprechend bei der Montage in die Sicherungstasche oder bei der Demontage aus der Sicherungstasche zu biegen. Es sind weiterhin keine
Verschraubungen oder Stiftverbindungen vorhanden, die beim Ausbau unter Umständen ausgebohrt werden müssen.
Weiterhin sitzt jeder gekröpfte Blechstreifen, verglichen mit den aus dem Stand der Technik bekannten Blechstreifen, an einer für die Dichtelemente unkritischeren Stelle und verbessern damit das Beulverhalten des Dichtelementes. Die beim Betrieb der Gasturbine am Dichtelement auftretende Temperatur nimmt außerdem mit geringer werdenden Radius ab, welches im Wesentlichen auf den geringeren Heißgaseinzug an dieser Stelle zurückzuführen ist. Da die Blechstreifen nun am Innenradius, und nicht wie bisher am Außenradius, des Dichtelementes vorgesehen sind, werden diese in vorteilhafter Weise auch mit einer geringeren Temperatur beaufschlagt. Dies führt zu einer erhöhten und verbesserten Steifigkeit des Blechstreifens sowie zu einer erhöhten Lebensdauer. Zudem werden durch den Biegeprozess, d. h. beim Einbiegen der Blechstreifen in die Sicherungstasche, an den beim Betrieb des Gasturbine höchstbelasteten Stellen des Blechstreifen Druckspannungen eingebracht, die sich während des Betriebes der Gasturbine mit Zugspannungen überlagern und sich somit gegenseitig zumindest teilweise aufheben. Im Stand der Technik haben sich hier in nachteiliger Weise Zugspannungen überlagert .
Weiterhin ermöglicht die Konstruktion die Wiederverwendung der Dichtelemente nach Benutzung und dann erfolgter Demontage, wobei dann lediglich die Blechstreifen zu erneuern sind.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Gegenstandes ist, dass jede Laufschaufel lediglich von einem ihr zugeordneten Dichtelement sicherbar ist, so dass bei einem Austausch einer einzelnen Laufschaufel des Schaufelkranzes nun lediglich ein Dichtelement entfernt werden muss und nicht wie beim nächstliegenden Stand der Technik, zwei Dichtbleche. Dies verringert die Dauer von Wartungsarbeiten und Standzeiten der damit ausgerüsteten Gasturbine.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben .
Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn mindestens jedes zweite, oder jedes Dichtelement einen mit dem Blechstreifen baugleichen Blechstreifen zur Sicherung gegen seine Verschiebung in Umfangsrichtung aufweist. Somit wird der von allen Dichtelementen gebildete Dichtring an mehreren, über den Umfang verteilten Positionen gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung gesichert. In einer Weiterbildung liegen die Seitenbereiche des zweiten Schenkels jedes Blechstreifens an dem jeweiligen sich in Radialrichtung erstreckenden Seitenwänden der Sicherungstasche an, was eine wirksame Maßnahme gegen ein Verschieben der Dichtelemente in Umfangsrichtung darstellt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die stirnseitig umlaufende Nut, in der die Dichtelemente radial innen gehalten werden, in Bezug zu den Laufschaufelhaltenuten radial weiter innen angeordnet ist. Somit kann eine besonders einfach herzustellende und kostengünstige, endlos umlaufende Nut bei der Herstellung des Wellenbundes erreicht werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Sicherungstasche, welche an der Seitenfläche des Wellenbundes vorgesehen ist, von zwei stirnseitig angeordneten, sich radial nach außen erstreckenden und zueinander beabstandeten Zähnen gebildet.
Zweckmäßigerweise ist eine in jeder Laufschaufel angeordnete Sicherungsnut, in die das Dichtelement radial außen eingreifen kann, an einer Unterseite einer Plattform der
Laufschaufei vorgesehen. Hierdurch wird das Dichtelement an zwei radial beabstandeten Punkten sicher fixiert und positioniert .
Zweckmäßigerweise wird der Wellenbund von einer Rotorscheibe gebildet .
In einer alternativen Ausgestaltung ist die stirnseitig umlaufende Nut radial in Höhe der Laufschaufelhaltenuten angeordnet. Radial weiter innen ist eine weitere nach außen offene Nut vorgesehen, wobei das Dichtelement in beide Nuten eingreift und zudem am Fuß der Laufschaufel stirnseitig anliegt. Hierdurch wird eine sichere Verhakung des Dichtelements an mindestens zwei radial voneinander beabstandeten Punkten erreicht, so dass eine durch der
Verschiebung der Laufschaufel in Axialrichtung auftretende Kraft vom Dichtelement sicher kompensiert werden kann. Die auf das Dichtelement gerichtete Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 9 gelöst. Die sich für das Dichtelement ergebenden Vorteile entsprechen der Vorteile der Anordnung .
Besonders vorteilhaft wird die beschriebene Anordnung in einer axial durchströmbaren, stationären Gasturbine verwendet, deren am Rotor angeordnete Laufschaufeln jeweils durch Dichtelemente gegen eine Axialverschiebung gesichert sind.
Die Erfindung wird anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Aus der Erläuterung ergeben sich weitere Vorteile und Merkmale.
FIG 1 zeigt die Anordnung zur axialen Sicherung von
Laufschaufeln in einem Rotor gemäß dem Stand der
Technik,
FIG 2 zeigt die Querschnittsansicht gemäß FIG 1 entlang der Schnittlinie II-II,
FIG 3 zeigt das erfindungsgemäße Dichtelement in einer
Draufsicht und
FIG 4 zeigt in einer alternativen Ausgestaltung ein weiteres erfindungemäßes Dichtelement im
Querschnitt .
FIG 3 zeigt einen Ausschnitt von der stirnseitigen Draufsicht auf den von einer Rotorscheibe 19 gebildeten Wellenbund 21 eines Rotors 23 einer Gasturbine. Der um die Drehachse 50 drehbare Rotor 23 weist an seinem Außenumfang 52 über den Umfang U verteilte, sich in Axialrichtung erstreckende Laufschaufelhaltenuten 12 auf, in die jeweils eine Laufschaufel 14 mit zur Laufschaufelhaltenut 12 korrespondiert ausgeführtem Schaufelfuß 54 eingeschoben werden kann. In der in FIG 3 mittig dargestellten Laufschaufelhaltenut 12 ist bereits eine Laufschaufel 14 eingeschoben. Wie beim in FIG 1 und FIG 2 dargstellten Stand der Technik ist an einer Stirnseite der Rotorscheibe 19 bzw. an einer stirnseitigen Seitenfläche 56 des Wellenbundes 21 ein sich in Axialrichtung erstreckender Vorsprung 58 oder Aufweitung mit einer darin radial nach außen offenen umlaufenden Nut 20 angeordnet. Die Nut 20 ist beispielsweise radial weiter innen als die Laufschaufelhaltenuten 12 angeordnet. Die Laufschaufei 14 weist eine zwischen Schaufelfuß 54 und profiliertem Schaufelblatt angeordnete Plattform 28 auf, an deren Unterseite eine zur umlaufenden Nut 20 geöffnete Sicherungsnut 24 vorgesehen ist und dabei dieser gegenüberliegt. In analoger Weise zum Stand der Technik ist ein Dichtelement 42 in die endlos umlaufende Nut 20 und in die Sicherungsnut 24 eingesetzt, welches die Laufschaufel 14 gegen eine Verschiebung entlang der Laufschaufelhaltenut sichert .
Im Unterschied zum nächstliegenden Stand der Technik deckt, wie in FIG 3 dargestellt, jedes Dichtelement 42 die stirnseitige Öffnung einer der Laufschaufelhaltenuten 12 vollständig ab und sichert so jeweils die betreffende Laufschaufel 14 gegen eine Verschiebung entlang der Laufschaufelhaltenut 12.
Falls erforderlich, können die Dichtelemente 42 auch wie beim Stand der Technik so über den Umfang verteilt werden, dass jedes Dichtelement 42 mit einer Hälfte eine der Laufschaufein 14 sichert .
Wie beim Stand der Technik bildet ein vollständig montierter Kranz von Dichtelementen 42 einen Dichtring, der einen von einem Kühlmittel durchströmbaren Bereich 37 von einem weitern Bereich 39 abtrennt, in den ein Heißgas unter Umständen auftreten kann.
Um das Dichtelement 42 gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung U zu sichern, umfasst dieses einen Blechstreifen 60. Der Blechstreifen 60 ist vorzugsweise am inneren Ende 61 des Dichtelements 42 vorgesehen and in gleicher Art und Weise wie beim Stand der Technik am Dichtelement 42 befestigt. In Abkehr vom Stand der Technik erstrecken sich jedoch die dafür notwendigen, im Dichtelement 42 vorgesehenen Schlitze 40 in Radialrichtung. Der durch diese Schlitzen 40 geführte und so mit dem Dichtelement 42 verhakte Blechstreifen 60 ist gekröpft und im Wesentlichen L- förmig ausgebildet, sofern der Blechstreifen 60 in einer im Wesentlichen zu dem blechförmigen Dichtelement 42 parallelen Ebene betrachtet ist. Entlang seiner Erstreckung weist es einen ersten, sich in Umfangsrichtung U des Rotors 23 erstreckenden Schenkel 62 auf, mit welchem der Blechstreifen 60 am Dichtelement 42 befestigt ist. Der zweite, sich in Radialrichtung nach innen erstreckende Schenkel 64 des
Blechstreifens 60 greift in eine Sicherungstasche 66 ein, welche Sicherungstasche 66 an der Seitenfläche 56 des Wellenbundes 21 vorgesehen ist. Aufgrund der gekröpften Form des Blechstreifens 60 und seines vergleichsweise kurzen zweiten Schenkels 64 kann ein Aufbiegen der
Verschiebesicherung unter Fliehkraft vermieden werden.
Die Sicherungstasche 66 wird von zwei unter einem Abstand angeordneten Zähnen 68 gebildet, die an der äußeren Kante des Vorsprungs 58 radial nach außen vorstehen. Selbstverständlich könnte die Sicherungstasche auch von einer Aussparung 69 gebildet sein, bei entsprechender Länge des zweiten Schenkels 64.
Da die Seitenbereiche des zweiten Schenkels 64 an den sich jeweils in Radialrichtung erstreckenden Seitenwänden der Sicherungstasche 66 bzw. an den Zähnen 68 anliegen, ist das erfindungsgemäße Dichtelement 42 zuverlässig gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung U gesichert.
Obwohl nicht dargestellt, kann jedes zweite Dichtelement oder auch jedes Dichtelement des Dichtrings mit einem Blechstreifen 60 gegen eine Verschiebung entlang der Nut 20 gesichert sein.
FIG 4 zeigt in einer alternativen Ausgestaltung die stirnseitig umlaufende Nut 20 radial in Höhe der Laufschaufelhaltenuten 12. Radial weiter innen ist eine weitere nach außen offene Nut 70 in einem zum Wellenbund 21 benachbarten Bereich, beispielsweise in einer benachbarten Rotorscheibe 72 vorgesehen ist. Das Dichtelement 42 ist in die innere Nut 70 eingesetzt und weist an ihrer dem Wellenbund zugewandten Fläche einen Haken 71 auf, der in die äußere Nut 20 eingreift. Dabei liegt es mit seinem äußern Ende 75 am Fuß 73 und/oder am Hals der Laufschaufel 14 stirnseitig an. Um eine besonders günstige Ausgestaltung zu erreichen, ist in Radialrichtung betrachtet der Abstand zwischen der Nut 20 und der Anlage des Dichtelementes 42 am Fuß 73 wesentlich kleiner als der Abstand der Nut 20 zur weiteren Nut 70. Die von der Verschiebung der Laufschaufei 14 in Axialrichtung auf das Dichtelement 42 wirkende Kraft wirkt somit über einen kurzen Abstand bzw. Hebel zum „Drehpunkt" im Bereich der Nut 20. Zur einfachen Erzeugung einer ausreichenden Gegenkraft ist der lange Abstand bzw. Hebel vorgesehen, welcher außerdem zur Versteifung im Abschnitt 74 lokal aufgedickt ist. Das Dichtelement 42 ist dabei in analoger Weise zu der in FIG 3 gezeigten Ausgestaltung gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung gesichert, wobei die
Zähne zur Verstärkung stirnseitigen Bereich des Wellenbundes 21 an der benachbarten Rotorscheibe 72 vorgesehen sind.
Insgesamt wird mit der Erfindung eine neuartige Anordnung 10 und Sicherung der Dichtelemente angegebenen, bei der die zur Verhinderung einer Verschiebung der Dichtelemente in Umfangsrichtung angebrachten Blechstreifen L-artig geformt sind und im Bereich des radial inneren Ende des Dichtelementes sich an der Rotorscheibe abstützen.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung (10) zur Axialsicherung von Laufschaufeln (14) in einem Rotor (23) , mit einem Wellenbund (21), an dessen Außenumfang (52) in Axialrichtung des Rotors (23) verlaufende Laufschaufel- haltenuten (12) vorgesehen sind, in denen jeweils Laufschaufein (14) mit zur Laufschaufelhaltenut (12) korrespondierenden Schaufelfüßen (54) angeordnet sind, mit einem an einer stirnseitigen Seitenfläche (56) des Wellenbundes (21) im Bereich der Laufschaufelhaltenuten (12) angeordneten Vorsprung (58), in dem eine radial nach außen offene umlaufende Nut (20) vorgesehen ist, wobei zur Axialsicherung der Laufschaufein (14) jeweils in die umlaufende Nut (20) eingreifende blechförmige
Dichtelemente (42) vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung (U) einen stirnseitigen Dichtring bilden, wobei zur Sicherung der Dichtelemente (42) gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung (U) mindestens eines der Dichtelemente (42) einen an diesem befestigten Blechstreifen (60) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechstreifen (60) entlang seiner Erstreckung im Wesentlichen L-förmig ausgebildet, wobei sein erster, sich in Umfangsrichtung (U) erstreckender Schenkel (62) an dem Dichtelement (42) befestigt ist und sein zweiter, sich in Radialrichtung nach innen erstreckender Schenkel (64) in eine im Bereich des Wellenbund (21) vorgesehene Sicherungstasche (66) eingreift.
2. Anordnung (10) nach Anspruch 1, bei der mindestens jedes zweite Dichtelement (42) einen mit dem Blechstreifen baugleichen Blechstreifen (60) zur Sicherung gegen seine Verschiebung in Umfangsrichtung (U) aufweist, die jeweils in eine dafür vorgesehene an der Seitenfläche (56) des Wellenbundes (21) angeordnete Sicherungstasche (66) eingreift.
3. Anordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Seitenbereiche des zweiten Schenkels (64) des Blechstreifens (60) an dem jeweiligen sich in Radialrichtung erstreckenden Seitenwänden der Sicherungstasche (66) anliegen.
4. Anordnung (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der die Sicherungstasche (66) von zwei am Vorsprung (58) angeordneten und zueinander beabstandeten Zähnen (68) gebildet ist.
5. Anordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die stirnseitig umlaufende Nut (20) in Bezug zu den Laufschaufelhaltenuten (12) radial weiter innen ange- ordnet ist .
6. Anordnung (10) nach Anspruch 5, bei der eine in jeder Laufschaufel (14) angeordnete Sicherungsnut (24) an einer Unterseite (26) einer Plattform (28) der Laufschaufel (14) vorgesehen ist, in welche das Dichtelement (42) eingreift.
7. Anordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der der Wellenbund (21) von einer Rotorscheibe (19) gebildet ist.
8. Anordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die stirnseitig umlaufende Nut (20) radial in Höhe Laufschaufelhaltenuten (12) angeordnet ist und radial weiter innen eine weitere nach außen offene Nut (70) vorgesehen ist, wobei das Dichtelement (42) in beide Nuten (20, 70) eingreift und stirnseitig am Laufschaufelfuß anliegt .
9. Blechförmiges Dichtelement (42) mit einem daran befestigbaren Blechstreifen (60), insbesondere für eine Anordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechstreifen (60) entlang seiner Erstreckung im wesentlichen L-förmig ausgebildet ist, wobei sein erster, sich in Umfangsrichtung (U) erstreckender Schenkel (62) an dem Dichtelement (42) befestigt ist und sein zweiter, sich in Radialrichtung nach innen erstreckender Schenkel (64) in eine Sicherungstasche (66) eingreift, welche Sicherungstasche (66) an der Seitenfläche (56) des
Wellenbundes (21) vorgesehen ist.
10. Verwendung einer Anordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder eines Dichtelementes (42) nach Anspruch 9 zur Sicherung von Laufschaufeln (14) einer axial durchströmbaren Gasturbine.
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