EP2088287A1 - Anordnung zur Axialsicherung von Laufschaufeln in einem Rotor einer Gasturbine - Google Patents

Anordnung zur Axialsicherung von Laufschaufeln in einem Rotor einer Gasturbine Download PDF

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EP2088287A1
EP2088287A1 EP08002388A EP08002388A EP2088287A1 EP 2088287 A1 EP2088287 A1 EP 2088287A1 EP 08002388 A EP08002388 A EP 08002388A EP 08002388 A EP08002388 A EP 08002388A EP 2088287 A1 EP2088287 A1 EP 2088287A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
metal strip
rotor
blades
geometry
sealing element
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Withdrawn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
EP08002388A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Reimund Dr. Schlosser
Adam Zimmermann
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
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
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Priority to CN2009801044998A priority patent/CN101939509B/zh
Priority to JP2010545421A priority patent/JP5002063B2/ja
Priority to EP09707238A priority patent/EP2238314B1/de
Priority to PCT/EP2009/050363 priority patent/WO2009098111A1/de
Priority to US12/866,072 priority patent/US8535012B2/en
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
    • F04D29/321—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps for axial flow compressors
    • F04D29/322—Blade mountings
    • 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
    • F01D5/32—Locking, e.g. by final locking blades or keys
    • F01D5/323—Locking of axial insertion type blades by means of a key or the like parallel to the axis of the rotor
    • 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
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/50—Intrinsic material properties or characteristics
    • F05D2300/505—Shape memory behaviour

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for axial securing of rotor blades in a rotor of a gas turbine according to the features of the preamble of claim 1.
  • the assembly 10 comprises a shaft collar 21 formed by a rotor disk 19, which shaft collar 21 is part of the rotor 23 of a gas turbine.
  • the blade feet 54 of the respective blades 14 are inserted, which are secured against displacement along the groove 12.
  • sealing elements 16 are provided, which cover the end-side opening of the respective groove 12 at least partially and the assembled form a frontal sealing ring.
  • an annular groove 20 is provided in which sit in the substantially rectangular sealing elements 16.
  • the sealing elements 16 lie in grooves 24, which are provided on the undersides 26 of the platforms 28 of the blades 14.
  • at least one of the sealing elements 16 comprises a metal strip 30 fastened thereto with a leg 64, which leg 64 either on the rotor blades 14 or their platforms 28 (FIG. FIG. 1 ) or on the rotor disk 19 (FIG. FIG. 2 ) itself positively rests.
  • the sealing elements 16 also have the task of guiding a cooling air flow along the end face of the rotor disk 19.
  • the object of the invention is therefore to provide an arrangement for axial securing of blades in a rotor of a gas turbine, in which the sealing elements are particularly reliable mountable and disassembled.
  • the solution provides that the material of the metal strip is a shape memory alloy.
  • the shape memory alloy as the material for the metal strip, both the assembly and the functional reliability of the metal strip can be increased.
  • Made of shape memory alloys components are characterized by the fact that they can permanently change their outer shape while maintaining high strength by the action of temperature. These components may therefore have a first geometry, i. Shape, contour and have a second geometry. These components can be deformed back from the second geometry to the first geometry solely by a heat treatment.
  • the geometry which the metal strip assumes after heat treatment is also referred to below as functional geometry.
  • the second geometry can be almost arbitrary and can be specified during manufacture of the component.
  • the sheet metal strip is produced in such a form as it should later secure the position of the sealing elements in the installed state.
  • This preliminary shape corresponds to the first geometry.
  • Even before installation of the sheet metal strip is then deformed in a suitable manner in the second geometry, so that it can be attached to the sealing element.
  • the sealing element is mounted on the shaft collar.
  • a temperature treatment whereby the metal strip tries to reform into its first geometry.
  • the temperature treatment can either be done before starting the gas turbine by heating by means of an external heat source. Or the first operation of the gas turbine, in which high temperatures occur, can trigger the deformation of the metal strip. It is also possible that both temperature treatments are applied to achieve a final deformation of the sheet metal strip.
  • the metal strip has assumed its functional geometry and secures the sealing element both against loss from a shift in the circumferential direction. If function geometry and first geometry differ from each other, a prestressed attachment of sealing element resp. Sheet metal strips are achieved.
  • the material has a one-way effect. This means that a single change in shape takes place when the metal strip, which has previously been deformed pseudoplastic in the martensitic state, is heated up. Cooling after heating causes no change in shape. The metal strip remains in its first geometry or functional geometry.
  • the leg of the sheet metal strip is after playing thermal treatment either with play, without play or under a bias on the blades or on the shaft collar.
  • the embodiments known from the prior art can be developed in this way.
  • the bias generated by the metal strip according to the invention then acts namely between the blade and sealing element that the seated in the groove outer end of the sealing element due to the bias against a side wall of the groove, which is arranged in the bottom of the platform of the blade, can be pressed flat.
  • the flat pressing leads to a particularly dense concern of the sealing element in the outer groove. Leakage of cooling air conducted by the sealing element, which leakage could occur between the outer end of the sealing element and the groove, can thereby be reduced and at best avoided.
  • the metal strip 30 shown there may be according to the invention of a shape memory alloy.
  • illustrated geometry of the metal strip 30 represents the first geometry.
  • the metal strip 30 can then be deformed back into the functional geometry by a heat treatment and the positive connection between itself and the platforms 28 (FIG. FIG. 1 ) or the rotor disk 19 (FIG. FIG. 2 ) produce. If the functional geometry corresponds to the first geometry, the sheet-metal strip 30 and thus the sealing element 16 sits unrestrained or with play on the rotor 23.
  • embodiment of the inventively designed metal strip 30, which has a functional geometry that differs at least slightly from the first geometry, so as to a bias between blade 14, respectively.
  • a bias voltage is achieved when the first geometry of the sheet metal strip 30 is chosen so that it can not be achieved despite the heat treatment due to a mechanical blockage by other machine components.
  • the metal strip 30 remains in the functional geometry and biased against the blocking machine component.
  • the blocking machine component may be formed by the groove 24, the annular groove 20, the platform 28 of the blade 14 or by the shaft collar 21.
  • the sealing element 16 can be sealed radially outwardly against the side wall of the groove 24 located in the underside 26 of the platform 28 and / or radially inwardly against a side wall of the annular groove 20 be pressed, whereby a leakage of the sealing element guided cooling air can be reduced and possibly even avoided.
  • FIGS. 3 to 7 different configurations with different metal strips 30 shown. All sheet metal strips 30 shown therein have in common that they are fastened in a suitable manner to a sealing element 16.
  • Each of the Figure 3-7 contains three partial representations, which have either the suffix a, b or c.
  • the partial representations according to suffix a show the sheet-metal strip 30 according to the invention in its original geometry, ie first geometry, wherein the sheet-metal strip 30 is fastened to the sealing element 16 with suitable means but not further illustrated.
  • the metal strips 30 are transferred by a pseudoplastic deformation in the second geometry.
  • the partial representations according to suffix b show the respective metal strip 30 having the second geometry in the installation or assembly situation.
  • the metal strips 30 are each shown in their functional geometry, which you after a single successful Achieve warming and which they then permanently with high strength maintained.
  • closure element 40 is shown, with which the metal strip 30 can be brought into positive engagement.
  • the sheet metal strip 30 is only subjected to the heat treatment, so that it tries to get from the second geometry in the first geometry.
  • the closure element 40 can be configured as desired and places in the FIGS. 3 to 7 Representing either arranged on the shaft collar 21 pocket or arranged between the platforms 26 adjacent blades 14, tapered recess in an abstract manner.
  • the inventive consisting of a shape memory alloy, for securing the sealing element 16 against displacement in the circumferential direction attached thereto sheet metal strip 30 has a cross-sectionally L-shaped, first geometry.
  • the sheet-metal strip comprises two legs 62, 64.
  • One of the two legs of the sheet-metal strip, for example the leg 62, is fastened to the sealing element 16 by suitable means.
  • the leg 62 of the sheet metal strip 30 may be soldered to the sealing element 16.
  • the other leg 64 then serves for the positive fastening of the sealing element 16 or the metal strip 30 in a recess 38.
  • the recess 38 may also alternatively, as in FIG. 1 shown to be tapered between the platforms 28 of two immediately adjacent blades 14. Or the recess 38 can be formed by two teeth 68 arranged on the rotor disk 19 ( FIG. 2 ).
  • FIG. 3 alternative embodiment of the metal strip 30 shows FIG. 4 ,
  • the metal strip 30 comprises in the first geometry according to FIGS. 4a, 4c a beaded end 65, which can be converted by a pseudoplastic deformation in a second geometry.
  • the end 65 is plate-shaped formed, which allows the mounting of the sealing element in the arrangement.
  • FIG. 5 and FIG. 6 show embodiments of a closure element 40 and a metal strip 30, in which the geometry of the closure element 40 and the first geometry of the sheet metal strip are selected so that a biasing force of metal strip 30 can act on the closure member 40.
  • a biasing force of metal strip 30 By means of the biasing force is a play-free attachment of metal strips 30 respectively.
  • Sealing element 16 is achieved on the closure element 40.
  • the function geometry differs from the first geometry.
  • the achievement of the first geometry of the shape memory alloy existing metal strip 30 during the heat treatment is prevented due to the selected shape of the closure member 40 by the complete recovery of the metal strip 30 is at least partially blocked by the closure member 40.
  • a play-free and prestressed attachment of sealing element 16 and closure element 40 can be achieved. Consequently, the embodiment differs according to FIG. 5 from FIG. 3 only in the form and contour of the closure element.
  • FIG. 7 shows an advanced construction according to FIG. 3 ,
  • a further element 60 is attached from a non-shape memory alloy.
  • the element 60 may be designed as a pin-shaped. After the heat treatment, the element 60 is in a recess 70, whereby the metal strip 30 respectively. the sealing element 16 is positively locked against movement relative to the closure element 40.
  • All embodiments have in common that a particularly reliable mounting of the sealing element can be achieved by using a shape memory alloy as the material of the metal strip, without it may come to unwanted damage to the sealing element due to manual bending processes.
  • pre-strained fastening of the sealing element on the rotor can be achieved by cleverly matched components, which reduces leakage of cooling air through the otherwise existing play-seated seat of the sealing element in the groove.
  • the invention provides an arrangement for the axial securing of rotor blades of a gas turbine, which comprises a sealing element arranged on the end face of the rotor, which can be fastened particularly reliably by means of a sheet metal strip consisting of a shape memory alloy.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (10) zur Axialsicherung von Laufschaufeln (14) eines Rotors (23) einer Gasturbine. Die Anordnung umfasst ein an der stirnseitigen Fläche des Rotors (23) angeordnetes Dichtelement (16), welches mittels eines Blechstreifens aus einer Formgedächtnis-Legierung besonders zuverlässig am Rotor (23) befestigt werden kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Axialsicherung von Laufschaufeln in einem Rotor einer Gasturbine gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
  • Aus der WO 2007/028703 A1 ist beispielsweise eine derartige Anordnung bekannt und in den FIG 1 und 2 hier abgebildet. Die Anordnung 10 umfasst einen von einer Rotorscheibe 19 gebildeten Wellenbund 21, welcher Wellenbund 21 Teil des Rotors 23 einer Gasturbine ist. Am Außenumfang 52 des Rotors 23, in der Rotorscheibe 19, sind in Axialrichtung verlaufende Nuten 12 vorgesehen. In den Nuten 12 sind die Laufschaufelfüße 54 der jeweiligen Laufschaufeln 14 eingesetzt, die gegen eine Verschiebung entlang der Nut 12 gesichert sind. Zur Sicherung sind sogenannte Dichtelemente 16 vorgesehen, die die stirnseitige Öffnung der jeweiligen Nut 12 zumindest teilweise überdecken und die zusammengesetzt einen stirnseitigen Dichtring bilden. An der Stirnseite 56 des Wellenbunds 21 ist eine Ringnut 20 vorgesehen, in der die im wesentlich rechteckigen Dichtelemente 16 sitzen. Radial außen liegen die Dichtelemente 16 in Nuten 24, welche an den Unterseiten 26 der Plattformen 28 der Laufschaufeln 14 vorgesehen sind. Um die Dichtelemente 16 gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung zu sichern, umfasst mindestens eines der Dichtelemente 16 einen an diesen befestigten Blechstreifen 30 mit einem Schenkel 64, welcher Schenkel 64 entweder an den Laufschaufeln 14 bzw. deren Plattformen 28 (FIG 1) oder an der Rotorscheibe 19 (FIG 2) selber formschlüssig anliegt. Neben der Sicherung der Laufschaufeln 14 haben die Dichtelemente 16 auch die Aufgabe, eine Kühlluftströmung entlang der Stirnseite der Rotorscheibe 19 zu führen.
  • Bei der Montage der Dichtelemente sowie beim Einbiegen des Blechstreifens können diese jedoch unsachgemäß plastisch verformt werden, so dass das Dichtblech unter zu großem Spiel in der Ringnut sitzen kann. Hierdurch kann es zu Kühlluftverlusten kommen. Außerdem kann durch die nicht vorgesehene plastische Verformung die Integrität des Dichtelements und des Blechstreifens negativ beeinflusst werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Anordnung zur Axialsicherung von Laufschaufeln in einem Rotor einer Gasturbine, bei welcher die Dichtelemente besonders zuverlässig montierbar und demontierbar sind.
  • Die Lösung sieht vor, dass das Material des Blechstreifens eine Formgedächtnislegierung ist. Durch die Verwendung der Formgedächtnislegierung als Material für den Blechstreifen kann sowohl die Montage als auch die Funktionszuverlässigkeit des Blechstreifens gesteigert werden.
  • Aus Formgedächtnislegierungen hergestellte Bauteile zeichnen sich dadurch aus, dass diese durch Temperatureinwirkung ihre äußere Form unter Aufrechterhaltung großer Festigkeit dauerhaft ändern können. Diese Bauteile können also eine erste Geometrie d.h. Form, Kontur und eine zweite Geometrie aufweisen. Diese Bauteile können von der zweiten Geometrie in die erste Geometrie allein durch eine Wärmebehandlung zurückverformt werden. Diejenige Geometrie, welche der Blechstreifen nach erfolgter Wärmebehandlung einnimmt, wird nachfolgend auch Funktionsgeometrie genannt. Die zweite Geometrie kann nahezu beliebig sein und lässt sich beim Herstellen des Bauteils vorgeben.
  • Der in der Veröffentlichung WO 2007/028703 A1 beschriebene Inhalt wird durch diese Bezugnahme in diese Anmeldung vollständig aufgenommen. Insbesondere die im Stand der Technik der WO 2007/028703 A1 beschriebene Anordnung gemäß FIG 1 und FIG 2 und insbesondere die gemäß der WO 2007/028703 A1 erfindungsgemäße Anordnungen bezüglich FIG 3 und FIG 4 können durch die in dieser Anmeldung beschriebene Erfindung weiter verbessert werden.
  • Der Blechstreifen wird in einer derartigen Form hergestellt, wie er später in eingebautem Zustand die Lage der Dichtelemente sichern soll. Diese vorläufige Form entspricht der ersten Geometrie. Noch vor dem Einbau wird der Blechstreifen dann in einer geeigneten Weise in die zweite Geometrie verformt, so dass er an das Dichtelement befestigt werden kann. Anschließend wird das Dichtelement an den Wellenbund montiert. Nach dem Einbau erfolgt eine Temperaturbehandlung, wodurch der Blechstreifen versucht, sich in seine erste Geometrie zurückzuformen. Die Temperaturbehandlung kann entweder noch vor Inbetriebnahme der Gasturbine durch eine Aufheizung mittels einer externen Heizquelle erfolgen. Oder der Erstbetrieb der Gasturbine, bei dem hohe Temperaturen auftreten, kann die Verformung des Blechstreifens auslösen. Es ist auch möglich, dass beide Temperaturbehandlungen angewendet werden, um eine endgültige Verformung des Blechstreifens zu erreichen. Nach der Temperaturbehandlung hat der Blechstreifen seine Funktionsgeometrie angenommen und sichert das Dichtelement sowohl gegen Verlust aus auch gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung. Sofern Funktionsgeometrie und erste Geometrie voneinander abweichen, kann eine vorgespannte Befestigung von Dichtelement resp. Blechstreifen erreicht werden.
  • Insgesamt wird hierdurch eine besonders einfache und sichere Montage des Blechstreifens resp. des Dichtelementes am Wellenbund des Rotors ermöglicht, wodurch die beim Stand der Technik auftretenden Nachteile vermieden werden können. Ein manuelles Einbiegen des Blechstreifens braucht somit nur in eingeschränkten Umfang zu erfolgen, oder bestenfalls gar nicht. Dementsprechend können manuelle Fehlmontagen ausgeschlossen werden, was die Zuverlässigkeit der damit ausgestatteten Gasturbine erhöht.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Vorzugsweise weist das Material einen Einweg-Effekt auf. Dies bedeutet, dass beim Aufheizen des zuvor im martensitischen Zustand pseudoplastisch verformten Blechstreifens eine einmalige Formänderung erfolgt. Das Abkühlen nach erfolgter Aufheizung bewirkt keine Formänderung mehr. Der Blechstreifen verbleibt in seiner ersten Geometrie bzw. Funktionsgeometrie.
  • Gemäß einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liegt der Schenkel des Blechstreifens nach erfolgter thermischer Behandlung entweder spielbehaftet, spielfrei oder unter einer Vorspannung an den Laufschaufeln oder am Wellenbund an.
  • Insbesondere, wenn der Schenkel unter einer Vorspannung an den Laufschaufeln oder am Wellenbund anliegt, kann eine besonders zuverlässige Verbindung und Befestigung des Dichtelements am Wellenbund bzw. am Rotor ermöglicht werden. Vorzugsweise können die in aus dem Stand der Technik bekannten Ausgestaltungen derartig weitergebildet werden. Die vom erfindungsgemäßen Blechstreifen erzeugte Vorspannung wirkt dann nämlich so zwischen Laufschaufel und Dichtelement, dass das in der Nut sitzende äußere Ende des Dichtelements aufgrund der Vorspannung gegen eine Seitenwand der Nut, welche in der Unterseite der Plattform der Laufschaufel angeordnet ist, flächig angepresst werden kann. Das flächige Anpressen führt zu einem besonders dichten Anliegen des Dichtelements in der äußeren Nut. Eine Leckage von vom Dichtelement geleiteter Kühlluft, welche Leckage zwischen dem äußeren Ende des Dichtelements und der Nut auftreten könnte, kann dadurch verringert und bestenfalls vermieden werden. Gleiches gilt für das radial innen in der Ringnut angeordnete innere Ende des Dichtelements, wenn der Blechstreifen sich am Wellenbund vorgespannt abstützt und dabei das innere Ende des Dichtelements an eine Seitenwand der Ringnut dicht und flächig anpresst.
  • Es ist auch denkbar, dass am Blechstreifen ein weiteres Bauteil aus einer nicht Formgedächtnislegierung angebracht ist, um einen verbesserten Formschluss zur Sicherung des Dichtelements zu erreichen.
  • Die Erfindung wird anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert, wobei identische Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Aus der Erläuterung ergeben sich weitere Vorteile und Merkmale.
    • FIG 1, 2
    zeigen zwei Anordnungen von Axialsicherungen von Laufschaufeln.
    FIG 3 - 7
    zeigen weitere unterschiedliche Konstruktionen der Befestigung des aus dem Stand der Technik bekannten Dichtelements mit einem erfindungsgemäßen Blechstreifen aus einer Formgedächtnislegierung in rein schematischer Darstellung.
  • Bezug nehmend auf die Beschreibung der FIG 1 und FIG 2 im Stand der Technik kann der dort dargestellte Blechstreifen 30 erfindungsgemäß aus einer Formgedächtnislegierung sein. Die in FIG 1 und FIG 2 dargestellte Geometrie des Blechstreifens 30 stellt die erste Geometrie dar. Zum Einbau des Blechstreifens 30 ist dieser vorab in die zweite Geometrie zu verformen, so dass das Dichtelement 16 in eine Ringnut 20 eingesetzt werden kann. Nach der Montage des Dichtelements 16 kann sich dann der Blechstreifen 30 durch eine Wärmebehandlung in die Funktionsgeometrie zurückverformen und den Formschluss zwischen sich und den Plattformen 28 (FIG 1) oder der Rotorscheibe 19 (FIG 2) herstellen. Sofern die Funktionsgeometrie der ersten Geometrie entspricht, sitzt der Blechstreifen 30 und somit das Dichtelemente 16 ungespannt oder mit Spiel am Rotor 23.
  • Besonders bevorzugt ist dagegen diejenige Ausgestaltung des erfindungsgemäß ausgebildeten Blechstreifens 30, welche eine Funktionsgeometrie aufweist, die sich zumindest geringfügig von der ersten Geometrie unterscheidet, um so eine Vorspannung zwischen Laufschaufel 14 resp. Wellenbund 21 einerseits und Dichtelement 16 andererseits zu erzeugen. Eine Vorspannung wird erreicht, wenn die erste Geometrie des Blechstreifens 30 so gewählt ist, dass diese trotz der Wärmebehandlung aufgrund einer mechanischen Blockade durch andere Maschinenbauteile nicht erreicht werden kann. In diesem Fall verbleibt nach erfolgter Wärmebehandlung der Blechstreifen 30 in der Funktionsgeometrie und liegt dabei vorgespannt an dem blockierenden Maschinenbauteil an. Das blockierende Maschinenbauteil kann von der Nut 24, der Ringnut 20, der Plattform 28 der Laufschaufel 14 oder auch vom Wellenbund 21 gebildet werden. Sofern die Funktionsgeometrie so gewählt wird, dass sich eine senkrecht zur Zeichnungsebene gerichtete Vorspannung ergibt, kann das Dichtelement 16 radial außen an die Seitenwand der in der Unterseite 26 der Plattform 28 angeordneten Nut 24 und/oder radial innen an eine Seitenwand der Ringnut 20 flächig dichtend angepresst werden, wodurch eine Leckage von vom Dichtelement geführter Kühlluft reduziert und ggf. sogar vermieden werden kann.
  • Anstelle der in FIG 1 und FIG 2 dargestellten Ausgestaltungen kann die Erfindung auch alternativen Ausgestaltungen erfindungsgemäß angewendet werden. Hierzu sind in den Figuren 3 bis 7 unterschiedliche Ausgestaltungen mit unterschiedlichen Blechstreifen 30 gezeigt. Allen darin gezeigten Blechstreifen 30 ist gemein, dass sie in geeigneter Weise an einem Dichtelement 16 befestigt sind. Jede der Figur 3 - 7 enthält drei Teildarstellungen, welche entweder den Suffix a, b oder c haben. Die Teildarstellungen gemäß Suffix a zeigen den erfindungsgemäßen Blechstreifen 30 in seiner Ursprungsgeometrie, d.h. ersten Geometrie, wobei der Blechstreifen 30 mit geeigneten, aber nicht weiter dargestellten Mitteln an dem Dichtelement 16 befestigt ist. Die Blechstreifen 30 werden durch eine pseudoplastische Verformung in die zweite Geometrie überführt. Die Teildarstellungen gemäß Suffix b zeigen den jeweiligen Blechstreifen 30 die zweite Geometrie aufweisend in der Einbau- bzw. Montagesituation. In den Teildarstellungen gemäß Suffix c sind jeweils die Blechstreifen 30 in ihrer Funktionsgeometrie gezeigt, welche Sie nach einmaliger erfolgter Erwärmung erreichen und welche sie dann dauerhaft mit hoher Festigkeit beibehalten. In den Teildarstellungen gemäß Suffix b und c ist jeweils zusätzlich auch Verschlusselement 40 gezeigt, mit welchem der Blechstreifen 30 in Formschluss gebracht werden kann. Hierzu ist der Blechstreifen 30 lediglich der Wärmebehandlung zu unterziehen, so dass dieser versucht, aus der der zweiten Geometrie in die erste Geometrie zu gelangen. Das Verschlusselement 40 kann beliebig ausgestaltet sein und stellt in den Figuren 3 - 7 stellvertretend entweder die am Wellenbund 21 angeordnete Tasche oder die zwischen den Plattformen 26 benachbarter Laufschaufeln 14 angeordnete, spitz zulaufende Ausnehmung in abstrakter Weise dar.
  • Bezüglich der Figuren 3a, 3b, 3c weist der erfindungsgemäße, aus einer Formgedächtnislegierung bestehende, zur Sicherungen des Dichtelements 16 gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung daran befestigte Blechstreifen 30 eine im Querschnitt L-förmige, erste Geometrie auf. Somit umfasst der Blechstreifen zwei Schenkel 62, 64. Einer der beiden Schenkel des Blechstreifens, beispielsweise der Schenkel 62, wird mit geeigneten Mitteln an dem Dichtelement 16 befestigt. Beispielsweise kann der Schenkel 62 des Blechstreifens 30 mit dem Dichtelement 16 verlötet sein. Der andere Schenkel 64 dient dann zur formschlüssigen Befestigung des Dichtelements 16 bzw. des Blechstreifens 30 in einer Aussparung 38. Die Aussparung 38 kann auch alternativ, wie in FIG 1 gezeigt, spitz zulaufend zwischen den Plattformen 28 zweier unmittelbar benachbarten Laufschaufeln 14 angeordnet sein. Oder die Aussparung 38 kann dabei von zwei an der Rotorscheibe 19 angeordneten Zähnen 68 gebildet sein (FIG 2).
  • Eine zu FIG 3 alternative Ausgestaltung des Blechstreifens 30 zeigt FIG 4. Anstelle eines zweiten Schenkels 64 umfasst der Blechstreifen 30 in der ersten Geometrie gemäß FIG 4a, 4c ein wulstartiges Ende 65, welches durch eine pseudoplastische Verformung in eine zweite Geometrie überführt werden kann. In der zweiten Geometrie gemäß FIG 4b ist das Ende 65 plattenförmig ausgebildet, was die Montage des Dichtelements in der Anordnung ermöglicht.
  • Den Ausgestaltungen gemäß FIG 3 und FIG 4 ist gemein, dass die Funktionsgeometrie und die zweite Geometrie übereinstimmen und demnach das Dichtelement 16 mit Spiel in der Aussparung 38 befestigt sein kann.
  • FIG 5 und FIG 6 zeigen Ausgestaltungen eines Verschlusselements 40 und eines Blechstreifens 30, bei dem die Geometrie des Verschlusselements 40 und die erste Geometrie des Blechstreifens so gewählt sind, dass eine Vorspannkraft von Blechstreifen 30 auf das Verschlusselement 40 einwirken kann. Mittels der Vorspannkraft wird eine spielfreie Befestigung von Blechstreifen 30 resp. Dichtelement 16 an dem Verschlusselement 40 erzielt. Im dies zu erreichen, unterscheidet sich die Funktionsgeometrie von der ersten Geometrie. Das Erreichen der ersten Geometrie des aus der Formgedächtnislegierung bestehenden Blechstreifens 30 während erfolgender Wärmebehandlung wird aufgrund der gewählten Form des Verschlusselements 40 verhindert, indem die vollständige Zurückverformung des Blechstreifens 30 zumindest in geringem Maße durch das Verschlusselement 40 blockiert wird. Hierdurch kann eine spielfreie und vorgespannte Befestigung von Dichtelement 16 und Verschlusselement 40 erreicht werden. Folglich unterscheidet sich die Ausgestaltung gemäß FIG 5 von FIG 3 lediglich in Form und Kontur des Verschlusselements.
  • FIG 7 zeigt eine weiterentwickelte Konstruktion gemäß FIG 3. An dem "beweglichen" zweiten Schenkel 64 ist ein weiteres Element 60 aus einer nicht Formgedächtnislegierung befestigt. Das Element 60 kann dabei zapfenförmig ausgebildet sein. Nach erfolgter Wärmebehandlung befindet sich das Element 60 in einer Ausnehmung 70, wodurch der Blechstreifen 30 resp. das Dichtelement 16 formschlüssig gegen eine Bewegung gegenüber dem Verschlusselement 40 verriegelt wird.
  • Allen Ausführungsbeispielen ist gemein, dass durch die Verwendung einer Formgedächtnislegierung als Material des Blechstreifens eine besonders zuverlässige Montage des Dichtelements erreicht werden kann, ohne dass es aufgrund von manuellen Biegeprozessen zu ungewollten Beschädigungen des Dichtelements kommen kann. Außerdem kann durch geschickt aufeinander abgestimmte Bauteile eine vorgespannte Befestigung des Dichtelements am Rotor erzielt werden, was eine Leckage von Kühlluft durch den ansonsten vorhandenen spielbehafteten Sitz des Dichtelements in der Nut verringert.
  • Insgesamt wird mit der Erfindung eine Anordnung zur Axialsicherung von Laufschaufeln eines Rotors einer Gasturbine angegeben, welches ein an der stirnseitigen Fläche des Rotors angeordnetes Dichtelement umfasst, welches mittels eines aus einer Formgedächtnislegierung bestehenden Blechstreifens besonders zuverlässig befestigt werden kann.

Claims (5)

  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 Laufschaufelhaltenuten (12) vorgesehen sind, in denen jeweils Laufschaufeln (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) angeordnete, radial nach außen offene umlaufende Nut (20) vorgesehen ist,
    wobei zur Axialsicherung der Laufschaufeln (14) jeweils in der umlaufenden Nut (20) blechförmige Dichtelemente (16) sitzen, die in Umfangsrichtung einen stirnseitigen Dichtring bilden,
    wobei zur Sicherung der Dichtelemente (16) gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung mindestens eines der Dichtelemente (16) einen an diesem befestigten Blechstreifen (30) mit einem Schenkel (64) umfasst, welcher an den Laufschaufeln (14) oder am Wellenbund (21) formschlüssig anliegt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Material des Blechstreifens (30) eine Formgedächtnis-Legierung ist.
  2. Anordnung (10) nach Anspruch 1,
    bei der das Material einen Einweg-Effekt aufweist.
  3. Anordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2,
    bei der der Schenkel (64) des Blechstreifens (30) nach erfolgter thermischer Behandlung spielbehaftet, spielfrei oder unter einer Vorspannung an den Laufschaufeln (14) oder am Wellenbund (21) anliegt.
  4. Anordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2,
    bei der der Schenkel (64) des Blechstreifens (30) nach erfolgter thermischer Behandlung unter einer Vorspannung an den Laufschaufeln (14) oder am Wellenbund (21) anliegt und dabei das Dichtelement (16) an eine Seitenwand der Nut (24) resp. Ringnut (20) anpresst.
  5. Anordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der am Blechstreifen (30) ein weiteres Element aus einer nicht Formgedächtnis-Legierung angebracht ist.
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