EP2129871A1 - Anordnung zur axialsicherung an laufschaufeln in einem rotor sowie gasturbine mit einer solchen anordnung - Google Patents

Anordnung zur axialsicherung an laufschaufeln in einem rotor sowie gasturbine mit einer solchen anordnung

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Publication number
EP2129871A1
EP2129871A1 EP08717999A EP08717999A EP2129871A1 EP 2129871 A1 EP2129871 A1 EP 2129871A1 EP 08717999 A EP08717999 A EP 08717999A EP 08717999 A EP08717999 A EP 08717999A EP 2129871 A1 EP2129871 A1 EP 2129871A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
arrangement
securing
rotor
recess
blocking element
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08717999A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Darren T. Engle
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
Priority to EP08717999A priority Critical patent/EP2129871A1/de
Publication of EP2129871A1 publication Critical patent/EP2129871A1/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Withdrawn legal-status Critical Current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
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/30—Retaining components in desired mutual position
    • F05B2260/301—Retaining bolts or nuts

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for axial securing of rotor blades in a rotor, with a shaft collar, on the outer circumference of which are provided in the axial direction of the rotor blade holding grooves, in each of which rotor blades with corresponding to the blade holding groove
  • Shovel feet are arranged, with one on a stirnseiti ⁇ gen side surface of the shaft collar, arranged in the region of the retaining projection in which a radially outwardly open circumferential groove is provided and arranged in each blade radially inwardly open securing grooves, each of the circumferential groove radially opposite, being provided for axial securing the Laufschaufein each engaging in the circumferential groove and in the securing groove sheet-shaped sealing elements which form a frontal sealing ring in the circumferential direction, wherein to secure the
  • Sealing elements against displacement in the circumferential direction of at least one of the sealing elements has a means. Furthermore, the invention relates to a gas turbine with such An ⁇ order.
  • FIG. 1 It also shows an arrangement according to FIG. 1. It shows a generic arrangement in a plan view and FIG. 2 in a cross section according to section line II-II in FIG. 1.
  • sealing elements are used two slightly overlapping sealing sheets 16 is provided, which cover in each case the frontal opening of the blade holding groove 12 in half.
  • Each sealing plate 16 is inserted at its radially inner end 18 in an end face on a rotor disk 19 provided circumferential groove 20 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 extend 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 provided on the platforms 28 of the rotor 14, with two opposite edges 36 of immediately adjacent turbine blades 14 forming a tapered recess 38 into which the tip 34 of the sheet metal strip 30 can protrude against the shift in the circumferential direction U to secure the sealing plate 16 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 may enter a part of the hot gas.
  • two parallel slots 40 are provided in the latter, through which the already U-shaped pre-bent sheet metal strip 30 is ⁇ sets.
  • the tip 41 of the 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 metal strip 30.
  • the sealing plates 16 are successively threaded with the pre-assembled metal strips 30 in the endless circumferential, arranged on the rotor disk 19 circumferential groove 20 and arranged in the bottom 26 of the platform 28 securing groove 24.
  • the sealing plates 16 are so along the circumference the circumferential groove 20 positions each sheet metal strip 30 opposite a recess 38. Subsequently, the tips 34 of the sheet metal stiffeners 30 are bent into the recesses 38 in order to preclude a displacement of the sealing sheets 16 in the circumferential direction U.
  • the sheet metal strips may only be bent once due to the extremely high mechanical requirements, in the case of service when replacing a blade, the strip of sheet metal that has then been raised must be replaced by a new sheet metal strip.
  • the slots provided for receiving the metal strips in the sealing sheets weaken the sealing sheets.
  • Object of the present invention is to provide an alternative arrangement for securing the sealing elements against a threatening in the circumferential direction shift, in which the assembly and disassembly times are improved. More ⁇ On transfer of the invention is to provide a gas turbine with such an arrangement.
  • the invention provides that in the generic arrangement, the means for securing the sealing elements against displacement in the circumferential direction provided in the sealing element opening and provided in the side surface of the shaft collar, with the opening approximately aligned recess and in the recess and in the opening includes seated position-secured blocking element.
  • the invention differs from the previous embodiment, in which a sheet metal strip entangled with the sealing element engages positively in a recess. Instead of the metal strip now a blocking element is provided in the front side on
  • Shaft collar provided recess can be used.
  • the blocking element blocks a displacement of the sealing element in the circumferential direction, since, in the region of the sealing element arranged, extending transversely to the circumferential groove, in which the sealing element sits and engages in the opening provided on the sealing element. A slight and tolerable play of the sealing element along the circumferential groove is only possible insofar as in
  • Width seen in the circumferential direction of the opening is greater than the width to be considered in the circumferential direction of the blocking element.
  • the blocking element which engages in the ⁇ ff ⁇ tion of the sealing element and the front side of the shaft ⁇ collar is fixed by a blocking element plastically deforming Anstemmung, a particularly reliable and easy axial securing of the sealing element against displacement in the circumferential direction can be achieved.
  • the assembly is quick and easy to accomplish.
  • the blocking element with a suitable Stemmwerkmaschine, such as tool on the type of hammer and chisel, plastically deform the front side, so that it rests in the recess under tension.
  • a very reliable frictional engagement between the wall of the recess and the blocking element is brought about, which reliably prevents the unwanted release of the blocking element during operation of the gas turbine.
  • the deformed region of the blocking element can be removed by grinding, thus loosening the frictional connection for removal.
  • sealing element omitted with the embodiment of the invention previously debilitating slots which were designed to buildin ⁇ account the locking plate on the sealing element.
  • the rigidity of the sealing element is thus further increased, as is its sealing effect.
  • the blocking element - based on its installation position - in the region of the recess in cross-section wedge-shaped and also includes a frontally outstanding bolt, which is insertable into the opening of the sealing element.
  • a defined position of the blocking element in the rotor is predetermined.
  • the orientation of the wedge shape of the recess is selected so that the mutually running side walls facing outward, as well as the corresponding edges of the blocking element.
  • the blocking element receiving recess is seen radially outwardly open.
  • the blocking element used in relation to the rotor can be plastically deformed circumferentially, instead of the frontal deformation. If then additionally circumferentially arranged pockets are provided in the side walls of the recess, can escape into the parts of the deformed material of the blocking element, in addition to the jamming of the blocking element also a positive connection for securing the position of the blocking element can be provided.
  • the blocking element is secured against loss particularly reliable.
  • the opening provided on the sealing element is then provided at the radially inner end of the sealing element. This area of the log message ⁇ ments heated at least during operation, so that the stiffness and temperature resistance of the seal member through the opening are not affected.
  • every second or each sealing element has the means for securing the sealing elements against displacement.
  • the arrangement is provided on a rotor of a sta tionary ⁇ , passing through in the axial direction of the gas turbine.
  • FIG. 1 shows the arrangement for the axial securing of a sliding disk in a rotor according to the prior art
  • FIG. 2 shows the cross-sectional view according to FIG. 1 along the section line II-II, FIG.
  • FIG. 3 shows the detail of a plan view of a rotor disk with a ⁇ arranged thereon as a blade assembly for an axial securing of the blade by means of a sealing element
  • FIG. 4 shows a perspective view of a blocking 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 19 a rotor 23 of a gas turbine.
  • the rotatable around the axis of rotation 50 rotor 23 has distributed on its outer circumference along the circumference 52 U, extending in the axial direction running ⁇ scoop holding grooves 12, in each of which a blade 14 with the bucket holding groove 12 corresponds executed ⁇ tem blade foot 54 can be inserted.
  • a blade 14 has already been inserted.
  • a projection 58 extending in the axial direction or widening with a circumferential groove 20 open radially outwards is arranged on an end face of the rotor disk 19 or on an end face 56 of the shaft collar 21.
  • the circumferential groove 20 is arranged, for example, radially further inward 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 holding groove.
  • the sealing element 42 covers the frontal opening of one of the running ⁇ blade retaining grooves 12 completely.
  • the sealing elements 42 are secured by one of the sealing elements 42 against displacement along the blade retaining groove 12.
  • sealing elements 42 may also be distributed over the circumference, as in the prior art, so that two immediately adjacent sealing elements each engage in half in the securing groove 24 of the blade 14. Then, two adjacent seal members secure one of the blades 14 against axial displacement.
  • Analogous to the prior art forms a completely montier ⁇ ter ring of sealing elements 42, which overlap each slightly, a sealing ring, the ab separates a through which a coolant region 37 from another region 39 in which a hot gas can occur under certain circumstances (FIG 2).
  • an opening 63 is provided at the radially inner end 61 of the sealing element 42, which can be a notch, but also a bore.
  • a recess 65 is provided on the side surface 56 of the shaft collar 21 in the region of the projection 58, which recess is substantially in the axial direction of the
  • Rotor 23, d. H. runs parallel to the axis of rotation 50.
  • Each recess 65 has two opposite side surfaces 66, which, viewed from the outside, extend in a wedge shape toward one another, but do not touch each other to form a gap.
  • an outwardly closed recess may be present.
  • the two mutually extending side walls 66 touch in a rounded tip.
  • the blocking element 67 shown in perspective in FIG. 4 can be used.
  • the blocking element 67 comprises a section with a wedge shape corresponding to the recess 65 with flanks 70 extending toward one another and a bolt 69 arranged on the wedge-shaped section.
  • a slight and tolerable game of the sealing element 42 along the circumferential groove 20 is possible only insofar as seen in circumferential direction width of the opening 63 is big ⁇ SSER than that to be viewed in the circumferential direction width or the diameter of the bolt.
  • the width of the opening 63 in the Wesentli ⁇ chen speaks to the diameter of the bolt 69th
  • the former After insertion of the blocking element 67 in the recess 65, the former is slightly plastically deformed by means of a Anstemmvorgangs.
  • the blocking element 67 is plastically deformed in the area 71.
  • the flanks 70 are pressed against the side walls 66. This results in a reliable frictional engagement between the walls 66 of the recess 65 and those flanks 70 of the blocking element 67, which reliably prevents the unwanted release of the latter.
  • the Anstemmvorgang can be done by means of a suitable, slightly rounded at the top bit, which is attached to the blocking element in the area 71, provided with a hammer blow.
  • the blocking element has a front-side pre-machined recess 71, in which the chisel is to be set.
  • FIG. 4 An alternative embodiment of the invention is shown in perspective in FIG.
  • the blocking element 67 shown in FIG 4 is used with only a slight change in the recess 65.
  • the front-side trough 71 has to be used for FIG 5
  • Blocking element 67 two - relative to the rotor - shell-side (circumferential) troughs 71 as an aid to the Anstemmvorgang on if the blocking element 67 is inserted in the recess 65 shown in FIG 5, each opposite one in the side walls 66 circumferentially provided pockets 72.
  • the troughs 71 adjacent material of the blocking element can be introduced into the pockets 72, so that there is a positive connection for secure positioning of the blocking element 67 in the recess 65.
  • the invention provides an arrangement in which the known from the prior art disadvantages are eliminated by a blocking element inserted from the end face of the shaft collar into a recess blocking the displacement of the sealing element. So that the blocking element itself is secured against unintentional loosening, this is fastened to the rotor disk by means of a plastic deformation.

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

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (10) von Laufschaufeln (14) in einem Rotor, mit einem Wellenbund (21), an dessen Außenumfang (52) Laufschaufelhaltenuten (12) vorgesehen sind, in denen jeweils Laufschaufeln (14) angeordnet sind, mit einem an einer stirnseitigen Seitenfläche (56) des Wellenbundes (21) im Bereich der Haltenuten angeordneten Vorsprung, in dem eine radial nach außen offene umlaufende Nut (20) vorgesehen ist und mit in jeder Laufschaufeln (14) angeordneten radial nach innen offenen Sicherungsnuten (24), welche jeweils der umlaufenden Nut (20) radial gegenüberliegen, wobei zur Axialsicherung der Laufschaufeln (14) jeweils in die umlaufende Nut (20) und in die Sicherungsnut (24) eingreifende blechförmige Dichtelemente (42) vorgesehen sind. Um eine alternative Sicherung der Dichtelemente (42) gegen eine Verschiebung innerhalb der Nut (20) in Umfangsrichtung anzugeben, wird vorgeschlagen, dass ein von der Stirnseite des Wellenbundes (21) her in eine Ausnehmung (65) eingesetztes Blockierelement (67) den Verschiebeweg des Dichtelementes (42) blockiert. Damit das Blockierelement (67) selber gegen ungewolltes Lösen gesichert ist, wird dieses mittels einer plastischen Deformation an der Rotorscheibe befestigt.

Description

Beschreibung
Anordnung zur Axialsicherung an Laufschaufeln in einem Rotor sowie Gasturbine mit einer solchen Anordnung
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 Lauf- schaufeln mit zur Laufschaufelhaltenut korrespondierenden
Schaufelfüßen angeordnet sind, mit einem an einer stirnseiti¬ gen Seitenfläche des Wellenbundes, im Bereich der Haltenuten angeordneten Vorsprung, in dem eine radial nach außen offene umlaufende Nut vorgesehen ist und mit in jeder Laufschaufel angeordneten radial nach innen offenen Sicherungsnuten, welche jeweils der umlaufenden Nut radial gegenüberliegen, wobei zur Axialsicherung der Laufschaufein jeweils in die umlaufende Nut und in die Sicherungsnut 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 ein Mittel aufweist. Ferner betrifft die Erfindung eine Gasturbine mit einer solchen An¬ ordnung.
Es sind Rotoren von Gasturbinen bekannt, bei denen am Außenumfang in Laufschaufelhaltenuten angeordnete Turbinenlaufschaufeln mittels Dichtblechen gegen eine Axialverschiebung gesichert sind. Dabei ist beispielsweise aus der US 3,957,393 bekannt, diese Dichtbleche durch Nieten am Rotor zu befestigen .
Ferner bekannt ist eine Anordnung gemäß FIG 1. Sie zeigt eine gattungsgemäße 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 als Dichtelemente zwei sich geringfügig überlappende 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 umlaufenden 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, welche sich im Wesentlichen in Radialrichtung des Rotors 23 erstrecken. Jeder Blechstreifen 30 endet an seinem radial äußeren Ende 32 in einer gleichmäßig zusammenlaufenden Spitze 34. An den Plattformen 28 der Laufschaufein 14 sind gefaste Kanten 36 vorhanden, wobei jeweils zwei gegenüberliegende Kanten 36 von unmittelbar benachbarten Turbinenlaufschaufeln 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 unter Umständen ein Teil des Heißgases eintreten 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 einge¬ setzt wird. Das der Spitze 34 gegenüberliegende Ende 41 des Blechstreifens 30 wird bereits vor der Montage des Dicht- blechs 16 an der Rotorscheibe 19 in die in FIG 2 dargestellte Position zur Befestigung des Blechstreifens 30 gebogen.
Nach der Montage der Laufschaufein 14 in die Rotorscheiben 19 werden nacheinander die Dichtbleche 16 mit den vormontierten Blechstreifen 30 in die endlos umlaufende, an der Rotorscheibe 19 angeordnete umlaufende 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 umlaufenden 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 Um- fangsrichtung U auszuschließen.
Da die Blechstreifen aufgrund der enorm hohen mechanischen Anforderungen nur einmal verbogen werden dürfen, ist im Service-Fall beim Austausch einer Laufschaufel der dann aufgebo- gene Blechstreifen durch einen neuen Blechstreifen auszutauschen. Außerdem schwächen die zur Aufnahme der Blechstreifen in den Dichtblechen vorgesehenen Schlitze die Dichtbleche.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine alternative Anordnung zur Sicherung der Dichtelemente gegen eine in Um- fangsrichtung drohende Verschiebung anzugeben, bei der die Montage- und Demontage-Zeiten verbessert sind. Weitere Auf¬ gabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Gasturbine mit 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 sieht vor, dass bei der gattungsgemäßen Anordnung das Mittel zur Sicherung der Dichtelemente gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung eine im Dichtelement vorgesehene Öffnung sowie eine in der Seitenfläche des Wellenbundes vorgesehene, mit der Öffnung annähernd fluchtende Ausnehmung und ein in der Ausnehmung und in der Öffnung sitzendes lagegesichertes Blockierelement umfasst. Die Erfindung wendet sich von der bisherigen Ausgestaltung ab, bei der ein mit dem Dichtelement verhakter Blechstreifen formschlüssig in eine Aussparung eingreift. Anstelle des Blechstreifens ist nun ein Blockierelement vorgesehen, das in die stirnseitig am
Wellenbund vorgesehene Ausnehmung eingesetzt werden kann. Das Blockierelement blockiert eine Verschiebung des Dichtelements in Umfangsrichtung, da es, im Bereich des Dichtelementes angeordnet, sich quer zur umlaufenden Nut erstreckt, in welcher das Dichtelement sitzt und dabei in die am Dichtelement vorgesehene Öffnung eingreift. Ein geringfügiges und tolerierbares Spiel des Dichtelements entlang der umlaufenden Nut ist nur insofern möglich, wie die in
Umfangrichtung gesehene Breite der Öffnung größer ist als die in Umfangrichtung zu betrachtende Breite des Blockierelements .
Durch die Verwendung eines Blockierelements, das in die Öff¬ nung des Dichtelements eingreift und stirnseitig am Wellen¬ bund durch eine das Blockierelement plastisch verformende Anstemmung befestigt ist, kann eine besonders zuverlässige und einfache axiale Sicherung des Dichtelements gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung erzielt werden. Außerdem ist die Montage schnell und einfach zu bewerkstelligen. Hierzu ist das Blockierelement mit einem geeignetem Stemmwerkzeug, beispielsweise Werkzeug nach Art von Hammer und Meißel, stirnseitig plastisch zu deformieren, so dass es in der Ausnehmung unter Spannung anliegt. Dadurch wird ein äußerst zuverlässiger Reibschluss zwischen der Wand der Ausnehmung und dem Blockierelement herbeigeführt, der das ungewollte Lösen des Blockierelements beim Betrieb der Gasturbine zuverlässig verhindert. Zur Demontage des Blockierelements kann der deformierte Bereich des Blockierelements durch Schleifen entfernt und so der Reibschluss zur Entnahme gelockert werden.
Ferner entfallen mit der erfindungsgemäßen Ausführung die das Dichtelement bisher schwächenden Schlitze, welche zur Befes¬ tigung des Sicherungsbleches am Dichtelement vorgesehen waren. Die Steifigkeit des Dichtelements wird folglich weiter erhöht, ebenso dessen Dichtwirkung.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben . In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Blockierelement - bezogen auf seine Einbaulage - im Bereich der Ausnehmung im Querschnitt keilförmig ausgebildet und umfasst zudem einen stirnseitig herausragenden Bolzen, welcher in die Öffnung des Dichtelements einsetzbar ist.
Durch die Keilform des Blockierelements und der zur Keilform korrespondieren Ausnehmung ist eine definierte Lage des Blockierelements im Rotor vorgegeben. Außerdem ist die Orientierung der Keilform der Ausnehmung so gewählt, dass die zueinander laufenden Seitenwände nach außen zeigen, ebenso wie die dazu korrespondierenden Flanken des Blockierelements. Dadurch wird das keilförmige Blockierelement unter Fliehkrafteinwirkung nach außen streben und sich dabei in der Ausnehmung weiter verkeilen bzw. verklemmen, was den Reibschluss zwischen den Flanken und den Seitenwänden weiter erhöht und ein ungewolltes Lösen des Blockierelements weiter erschwert. Folglich kann hierdurch eine besonders sichere Anordnung angegeben werden.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist die das Blockierelement aufnehmende Ausnehmung radial nach außen gesehen offen. In diesen Fall kann das darin eingesetzte Blockierelement- bezogen auf den Rotor - umfangsseitig plastisch deformiert werden, anstelle der stirnseitigen Deformierung. Sofern dann noch in den Seitenwänden der Ausnehmung zusätzlich umfangseitig angeordnete Taschen vorgesehen sind, in die Teile des deformierten Materials des Blockierelements ausweichen kann, kann neben dem Verklemmen des Blockierelements auch noch zusätzlich ein Formschluss zur Lagesicherung des Blockierelements bereitgestellt werden.
Hierdurch ist besonders zuverlässig das Blockierelement gegen Verlust gesichert.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die in der Seitenfläche des Wellenringes sich in Axialrichtung des Rotors erstreckende Ausnehmung derartig angeordnet, dass sie sich bis in die umlaufende Nut erstreckt. Eine Schwächung des Wellenbundes oder einer Rotorscheibe, welche vorzugsweise den Wellenbund bildet, wird dabei vermieden. Demnach ist die am Dichtelement vorgesehene Öffnung dann am radial inneren Ende des Dichtelements vorgesehen. Dieser Bereich des Dichtele¬ ments erwärmt sich beim Betrieb am geringsten, so dass die Steifigkeit und die Temperaturfestigkeit des Dichtelements durch die Öffnung nicht beeinträchtigt werden.
Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn jedes zweite oder jedes Dichtelement das Mittel zur Sicherung der Dichtelemente gegen eine Verschiebung aufweist.
Zweckmäßigerweise ist die Anordnung an einem Rotor einer sta¬ tionären, in Axialrichtung durchströmenden Gasturbine vorgesehen .
Die Erfindung wird anhand mehrerer in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Aus der Erläuterung ergeben sich weitere Vorteile und Merkmale. Es zeigen:
FIG 1 die Anordnung zur axialen Sicherung von Laufschau- fein in einem Rotor gemäß dem Stand der Technik,
FIG 2 die Querschnittsansicht gemäß FIG 1 entlang der Schnittlinie II-II,
FIG 3 den Ausschnitt auf eine Draufsicht auf eine Rotor¬ scheibe mit einer daran angeordneten Laufschaufel als Anordnung zur Axialsicherung der Laufschaufel mittels eines Dichtelements,
FIG 4 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Blockierelements und
FIG 5 eine perspektivische Ansicht eines in die
Ausnehmung des Rotors eingesetzten Blockierelements gemäß einer zweiten Ausgestaltung.
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 entlang des Umfangs U verteilte, sich in Axialrichtung erstreckende Lauf¬ schaufelhaltenuten 12 auf, in die jeweils eine Laufschaufel 14 mit zur Laufschaufelhaltenut 12 korrespondiert ausgeführ¬ tem 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 umlaufende Nut 20 ist beispielsweise radial weiter innen als die Lauf- schaufelhaltenuten 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 Lauf- schaufelhaltenut sichert.
Im Unterschied zum nächstliegenden Stand der Technik deckt das Dichtelement 42 die stirnseitige Öffnung einer der Lauf¬ schaufelhaltenuten 12 vollständig ab. So ist jeweils nur eine der Laufschaufein 14 von einem der Dichtelemente 42 gegen eine Verschiebung entlang der Laufschaufelhaltenut 12 gesi- chert.
Die Dichtelemente 42 können aber auch, wie beim Stand der Technik, so über den Umfang verteilt sein, dass zwei unmittelbar benachbarte Dichtelemente jeweils hälftig in die Sicherungsnut 24 der Laufschaufel 14 eingreifen. Dann sichern zwei benachbarte Dichtelemente eine der Laufschaufein 14 gegen eine Axialverschiebung. Analog zum Stand der Technik bildet ein vollständig montier¬ ter Kranz von Dichtelementen 42, die sich jeweils geringfügig überlappen, einen Dichtring, der einen von einem Kühlmittel durchströmbaren Bereich 37 von einem weiteren Bereich 39 ab- trennt, in dem ein Heißgas unter Umständen auftreten kann (FIG 2) .
Um das Dichtelement 42 selber gegen eine Verschiebung in Um- fangsrichtung zu sichern, ist am radial inneren Ende 61 des Dichtelementes 42 eine Öffnung 63 vorgesehen, welche eine Ausklinkung, aber auch eine Bohrung sein kann.
Außerdem ist an der Seitenfläche 56 des Wellenbundes 21 im Bereich des Vorsprungs 58 jeweils eine Ausnehmung 65 vorgesehen, welche im Wesentlichen in Axialrichtung des
Rotors 23, d. h. parallel zu dessen Drehachse 50 verläuft. Jede Ausnehmung 65 weist zwei gegenüberliegenden Seitenflächen 66 auf, die, nach außen betrachtet, keilförmig aufeinander zu verlaufen, sich aber unter Bildung eines Spalts nicht berühren.
Anstelle einer nach außen offenen Ausnehmung 65 kann auch eine nach außen geschlossene Ausnehmung vorhanden sein. In diesem Fall berühren sich die beiden zueinander verlaufenden Seitenwände 66 in einer abgerundeten Spitze.
In der Ausnehmung 65 ist das in FIG 4 perspektivisch dargestellte Blockierelement 67 einsetzbar. Das Blockierelement 67 umfasst einen Abschnitt mit einer zur Ausnehmung 65 korrespondierenden Keilform mit aufeinander zu verlaufen Flanken 70 und einen am keilförmigen Abschnitt stirnseitig angeordnetem Bolzen 69. Bei in der Ausnehmung 65 eingesetztem Blockierelement 67 greift dessen Bolzen 69 in die Öffnung 63 des Dichtelementes 42 ein.
Insgesamt umfasst somit das Mittel zur Sicherung des Dichtelementes 42 gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung U die Öffnung 63 im Dichtelement 42, die in der Stirnseite der Rotorscheibe 19 angeordnete Ausnehmung 65 sowie das darin einsetzbare Blockierelement 67.
Ein geringfügiges und tolerierbares Spiel des Dichtelements 42 entlang der umlaufenden Nut 20 ist nur insofern möglich, wie die in Umfangrichtung gesehene Breite der Öffnung 63 grö¬ ßer ist als die in Umfangrichtung zu betrachtende Breite bzw. der Durchmesser des Bolzens. Um eine besonders dichte Trennung des Bereichs 37 vom Bereich 39 zu erreichen, ent- spricht vorzugsweise die Breite der Öffnung 63 im Wesentli¬ chen dem Durchmesser des Bolzens 69.
Nach dem Einsetzen des Blockierelements 67 in die Ausnehmung 65 wird das erstgenannte mittels eines Anstemmvorgangs geringfügig plastisch deformiert. Das Blockierelement 67 wird dabei im Bereich 71 plastisch deformiert. Hierdurch wird das noch zum Einsetzen des Blockierelements 67 vorhandene, aber geringfügige Spiel beseitigt, so dass sich ein sicherer Sitz des Blockierelements 67 ergibt. Durch die Beseitigung des Spiels werden die Flanken 70 an die Seitenwände 66 gepresst. Hierdurch entsteht ein zuverlässiger Reibschluss zwischen den Wänden 66 der Ausnehmung 65 und denen Flanken 70 des Blockierelements 67, welcher das ungewollte Lösen des letztgenannten sicher verhindert.
Der Anstemmvorgang kann mittels eines geeigneten, an der Spitze leicht abgerundetem Meißels erfolgen, der am Blockierelement im Bereich 71 angesetzt, mit einem Hammerschlag versehen wird. Zur kontrollierten Positionierung des Meißels weist das Blockierelement eine stirnseitige vorgearbeitete Mulde 71 auf, in der der Meißel anzusetzen ist .
Eine alternative Ausgestaltung der Erfindung ist in FIG 5 perspektivisch dargestellt. Dabei ist das aus der FIG 4 gezeigte Blockierelement 67 mit nur einer geringfügigen Veränderung in der Ausnehmung 65 eingesetzt. Anstelle der stirnseitigen Mulde 71 weist das für FIG 5 zu verwendende Blockierelement 67 zwei - bezogen auf den Rotor - mantelseitige (umfangsseitige) Mulden 71 als Hilfe für den Anstemmvorgang auf, die sofern das Blockierelement 67 in der Ausnehmung 65 gemäß FIG 5 eingesetzt ist, jeweils einer in den Seitenwänden 66 umfangsseitig vorgesehenen Taschen 72 gegenüberliegen. Durch einen Anstemmvorgang gemäß vorgenannter Art und Weise kann das den Mulden 71 benachbarte Material des Blockierelements in die Taschen 72 eingebracht werden, so dass sich zur sicheren Positionierung des Blockierelements 67 in der Ausnehmung 65 ein Formschluss ergibt .
Insgesamt wird mit der Erfindung eine Anordnung angegeben, bei der die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile eliminiert werden, indem ein von der Stirnseite des Wellenbundes her in eine Ausnehmung eingesetztes Blockierelement den Verschiebeweg des Dichtelementes blockiert. Damit das Blockierelement selber gegen ungewolltes Lösen gesichert ist, wird dieses mittels einer plastischen Deformation an der Rotorscheibe befestigt.

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 Laufschaufelhal- tenuten (12) vorgesehen sind, in denen jeweils Laufschaufeln (14) mit zur Laufschaufelhaltenut (12) korrespondie- renden Schaufelfüßen (54) angeordnet sind, mit einem an einer stirnseitigen Seitenfläche (56) des Wel¬ lenbundes (21) im Bereich der Laufschaufelhaltenuten (12) angeordneten Vorsprung (58), in dem eine radial nach außen offene umlaufende Nut (20) vorgesehen ist und mit in jeder Laufschaufel (14) angeord¬ neten radial nach innen offenen Sicherungsnuten (24), welche jeweils der umlaufenden Nut (20) radial gegenüber¬ liegt, wobei zur Axialsicherung der Laufschaufein (14) jeweils in die umlaufende Nut (20) und in die Sicherungsnut (24) ein¬ greifende blechförmige Dichtelemente (42) vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung (U) einen stirnseitigen Dichtring bilden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Sicherung der Dichtelemente (42) gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung (U) mindestens eines der Dichtelemente (42) eine Öffnung (63) aufweist und in der Seitenfläche (56) des Wellenbundes (21) eine mit der Öffnung (63) annähernd fluchtende Ausnehmung (65) sowie ein in der Ausnehmung (65) sitzendes Blockierelement (67) mit einem stirnseitig herausragenden Bolzen (69) vorgesehen, welcher Bolzen (69) in die Öffnung (63) eingreift, wobei das Blockierelement (67) durch eine dieses plastisch verformende Anstemmung gegen Verlust gesichert ist.
2. Anordnung (10) nach Anspruch 1, bei der das Blockierelement (67) - bezogen auf seine Einbaulage - im Bereich der Ausnehmung (65) im Querschnitt keilförmig ausgebildet ist.
3. Anordnung (10) nach Anspruch 2, bei der die Ausnehmung (65) zur Keilform des Blockierelements (67) korrespondierend ausgebildet ist und bei der die Seitenwände (66) der Ausnehmung (65) nach außen gesehen zueinander geneigt sind.
4. Anordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Ausnehmung (65) radial nach außen offen ist.
5. Anordnung (10) nach Anspruch 4, bei der in den Seitenwänden (66) der Ausnehmungen (65) - bezogen auf den Rotor - umfangsseitige Taschen vorgesehen sind, in die Material des Blockierelements (67) durch die plastische Deformation zumindest teilweise einbringbar ist.
6. Anordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der der Wellenbund (21) von einer Rotorscheibe (19) ge¬ bildet ist.
7. Anordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der mindestens jedes zweite Dichtelement (42) das Mit¬ tel zur Sicherung der Dichtelemente (42) gegen eine Verschiebung aufweist.
8. Gasturbine mit einer Anordnung (10) nach einem der
Ansprüche 1 bis 6 zur Sicherung von Laufschaufeln (14) .
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