EP2696035A1

EP2696035A1 - Rückhaltevorrichtung für Laufschaufeln einer Strömungsmaschine und zugehöriges Montageverfahren

Info

Publication number: EP2696035A1
Application number: EP12179777.3A
Authority: EP
Inventors: Felix Kern; Frank Stiehler; Stephan Klän
Original assignee: MTU Aero Engines AG
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 2012-08-09
Filing date: 2012-08-09
Publication date: 2014-02-12
Also published as: US20140044550A1

Abstract

Offenbart ist eine Rückhaltevorrichtung für Laufschaufeln einer Strömungsmaschine an einer Rotorscheibe, die Schaufelfußaufnahmen zur radialen Führung der Laufschaufeln hat, mit einer Vielzahl von axialen Sicherungselementen, die jeweils zumindest einen Steg zur Positionierung in jeweils einer Schaufelfußaufnahme haben, wobei jeder Steg endseitig einen Halteabschnitt zur Herstellung einer Formschlussverbindung mit einem Gegenhalter eines anderen axialen Sicherungselementes hat, ein Verfahren zur axialen Sicherung von Laufschaufeln an einer Rotorscheibe sowie eine Strömungsmaschine.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rückhaltevorrichtung für Laufschaufeln einer Strömungsmaschine an einer Rotorscheibe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, ein Verfahren zur axialen Sicherung von Laufschaufeln an einer Rotorscheibe einer Strömungsmaschine sowie eine Strömungsmaschine.
Laufschaufeln 1, die wie in Figuren 1 und 2 gezeigt, mit ihrem Fuß 2 in einer axialen Nut 4 einer Rotorscheibe 6 einer Strömungsmaschine angeordnet sind, werden regelmäßig durch eine Rückhaltevorrichtung in axialer Richtung gesichert. Eine bekannte Rückhaltevorrichtung weist eine Vielzahl von Sicherungselementen 8 auf, die jeweils in der Nut 4 zwischen dem Fuß 2 und einem Nutgrund angeordnet sind. Ein Sicherungselement 8 hat jeweils einen Steg 10 zur Anordnung in den Nuten 4 und zwei sich endseitig von dem Steg 10 erstreckende Sicherungsabschnitte 12, 14, die gegenüber der Nut 4 verbreitert sind und im montierten Zustand an einer vorderen Scheibenfläche 16 und einer hinteren Scheibenfläche 18 anliegen. Aufgrund der gegenüber den Nuten 4 verbreiterten Sicherungsabschnitten 12, 14 werden die Sicherungselemente 8 vor der Beschaufelung der Rotorscheibe 6 in den Nuten 4 positioniert. Wird jedoch beim Umbiegen ein Sicherungsabschnitt 12, 14 beschädigt, muss die gesamten Rotorscheibe 6 entschaufelt werden, um das defekte Sicherungselement 8 zu ersetzen. Weitere stegartige Sicherungselemente mit verbreiterten Sicherungsabschnitten sind in der amerikanischen Patentanmeldung US 2009/0060746 A1 sowie in der europäischen Patentanmeldung EP 1 057 973 A2 gezeigt. Alternative Rückhaltevorrichtungen sehen bogenartige Plattenelemente vor, die zusammen einen geschlossenen Ring bilden. Sie werden im Bereich der hinteren Scheibenfläche zwischen Abschnitten der Rotorscheibe und der Laufschaufeln eingesetzt und erstrecken sich jeweils über mehrere Laufschaufeln. Derartige Rückhaltevorrichtungen sind beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung EP 0 761 930 A1 , der deutschen Offenlegungsschrift DE 199 60 896 A1 , der amerikanischen Patentanmeldung US 2004/0062643 A1 und in der europäischen Patentanmeldung EP 1 650 406 A2 gezeigt. Nachteilig an diesen plattenartigen Rückhaltevorrichtungen ist, dass entsprechende Rotortscheibenabschnitte und Schaufelabschnitte zum Halten der Plattenelemente vorzusehen sind. Des Weiteren ist die Montage und Demontage der einzelnen Plattenelemente zu einem geschlossenen Ring aufwendig.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rückhaltevorrichtung für Laufschaufeln einer Strömungsmaschine an einer Rotorscheibe zu schaffen, die die vorgenannten Nachteile beseitigt und eine günstige Kraftübertragung zwischen den Laufschaufeln und der Rotorscheibe ermöglicht. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur axialen Sicherung von Laufschaufeln an einer Rotorscheibe einer Strömungsmaschine sowie eine Strömungsmaschine mit einer verbesserten axialen Laufschaufelsicherung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Rückhaltevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 und durch eine Strömungsmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11.
Eine erfindungsgemäße Rückhaltevorrichtung für Laufschaufeln einer Strömungsmaschine an einer Rotorscheibe, die Schaufelfußaufnahmen zur Anordnung der Laufschaufeln hat, hat eine Vielzahl von axialen Sicherungselementen, die jeweils zumindest einen Steg zur Positionierung in einer Schaufelfußaufnahme aufweisen. Erfindungsgemäß hat jeder Steg endseitig ein Halteabschnitt zur Herstellung einer Formschlussverbindung mit einem Gegenhalter eines entgegengesetzten axialen Sicherungselementes.
Dadurch, dass die Sicherungselemente jeweils formschlüssig mit einem Sicherungselement der Gegenseite verbunden werden, stützen sie sich gegenseitig, wodurch eine nach außen momentenfreie Kraftübertragung erfolgt. Zudem wird ein definierter Kraftfluss gewährleistet. Die Sicherungselemente sind unabhängig von einer Montagerichtung in axialer Richtung betrachtet von vorne oder von hinten montierbar.
Um einen Austausch der Sicherungselemente im beschaufelten Zustand der Rotorscheibe zu ermöglichen, können die Halteabschnitte schmaler als die Schaufelfußaufnahmen im Anordnungsbereich der Sicherungselemente sein und eine von einer Sicherungsstellung abweichende Montagestellung einnehmen. In der Montagestellung sind die Halteabschnitte so flach bzw. nahezu so flach wie die Stege ausgerichtet, so dass die Halteabschnitte und die Stege eine gleiche bzw. nahezu gleiche Höhe haben. Die Halteabschnitte können plastisch verformbar sein, wobei sie dann aus der flachen Montagestellung in die aufrechte Sicherungsstellung umgebogen werden. Alternativ sind die Halteabschnitte in ihre aufrechte Sicherungsstellung vorgespannt und dann aus dieser elastisch in die flache Montagestellung verformbar. Hierdurch können versehentlich beschädigte Sicherungselemente jederzeit ausgetauscht werden, wodurch entsprechende Reparaturen schnell durchgeführt werden können.
Bevorzugterweise sind die Gegenhalter in Hochrichtung der Sicherungselemente versetzt und haben eine sich in Querrichtung der Sicherungselemente erstreckende längliche Gestalt, wobei sie eine derartige Erstreckung haben, dass sie sich im montierten Zustand über zumindest eine benachbarte Schaufelfußaufnahme hinaus erstrecken bzw. eine benachbarte Schaufelfußaufnahme überbrücken. Die Gegenhalter befinden sich hierdurch bereits stets in seiner Sicherungsstellung und müssen nicht erst in diese überführt werden. Zudem laufen die Gegenhalter bei der Montage auf die Rotorscheibe auf und definieren so eine eindeutige axiale Sicherungsposition der Sicherungselemente in den Schaufelfußaufnahmen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel bilden zwei Sicherungselemente jeweils ein Sicherungselementenpaar. Bevorzugte Sicherungselemente haben jeweils einen Steg, von dem sich ein Gegenhalter einseitig in Querrichtung erstreckt. Die beiden Sicherungselemente dieses Paares haben eine gleiche bzw. identische L-förmige Gestalt. Hierdurch lassen sich zwei benachbarte Laufschaufeln schnell und verlässlich sichern. Das Sicherungselementenpaar kann als Reparaturteil eingesetzt werden, wenn beispielsweise ein herkömmliches stegartig Sicherungselement beschädigt ist. Das defekte Sicherungselement und ein benachbartes Sicherungselement können entfernt und durch ein Sicherungselementenpaar ersetzt werden.
Die Rückhaltevorrichtung kann jedoch auch zumindest ein Sicherungselementenpaar aufweisen, von denen das eine Sicherungselement einen Steg mit einem sich beidseits des Stegs erstreckenden Gegenhalter hat, und das andere Sicherungselement zwei voneinander beabstandete Stege hat, die durch ein Gegenhalter miteinander verbunden sind. Im montierten Zustand ist der Steg des T-förmigen Sicherungselements zwischen den Stegen des U-förmigen Sicherungselementes angeordnet und die Halteabschnitte bilden jeweils eine Formschlussverbindung mit den Gegenhaltern. Mittels dem U-förmigen Sicherungselements und dem T-förmigen Sicherungselement können drei benachbarte Laufschaufeln an der Rotorscheibe gesichert werden, so dass in Kombination der beiden Sicherungselementenpaare (2 L-förmige Sicherungselemente ergeben ein Sicherungselementenpaar, 1 T-förmiges Sicherungselement und 1 U-förmiges Sicherungselement ergeben ein Sicherungselementenpaar) die Rückhaltevorrichtung sowohl bei Rotorscheiben mit einer geraden, als auch bei Rotorscheiben mit einer ungerader Laufschaufelzahl verwendet werden kann. Beispielsweise ist es vorstellbar, das Sicherungselementenpaar bestehend aus dem U-förmigen und dem T-förmigen Sicherungselement bei ungeraden Laufschaufelzahlen quasi als Verschluss der Rückhaltevorrichtung zu verwenden.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel bilden die Sicherungselemente kein in sich geschlossenes Sicherungselementenpaar, sondern identische Sicherungselemente werden kettenartig zusammengesetzt. Bevorzugte Sicherungselemente zur Bildung der Sicherungselementenkette sind jeweils U-förmig und haben jeweils zwei Stege, die durch ein Gegenhalter miteinander verbunden sind und derart voneinander beabstandet sind, dass zwei Sicherungselemente mit jeweils einem ihrer beiden Stege zwischen den Stegen angeordnet werden kann. Somit erstreckt sich jedes Sicherungselement über vier Laufschaufeln.
Zum Schließen der Sicherungselementenkette bei nicht durch vier teilbaren Laufschaufelzahlen, können ein U-förmiges Sicherungselement und ein I-förmiges Sicherungselement vorgesehen sein, die einfach oder mehrfach montiert werden können. Das I-förmige Sicherungselement hat anstelle eines Gegenhalters einen Körperabschnitt, der breiter als die jeweilige Schaufelfußaufnahme im Anordnungsbereich des Sicherungselementes ist und im montierten Zustand frei von einem Eingriff eines Halteabschnitts ist. Das I-förmige Sicherungselement wird zwischen zwei gleich orientierten U-förmigen Sicherungselementen positioniert, wobei das entgegengesetzte U-förmige Sicherungselement einen verbreiterten Gegenhalter hat, so dass drei Stege zwischen seinen beiden Stegen angeordnet werden können.
Der jeweilige Formschluss lässt sich verbessern bzw. vereinfacht herstellen, wenn die Halteabschnitte jeweils eine formstabile Rastnase zum abschnittsweisen Umgreifen des jeweiligen Gegenhalters haben.
Bei einem bevorzugten Verfahren zur axialen Sicherung von Laufschaufeln einer Strömungsmaschine an einer Rotorscheibe, die mit ihren Füßen in axialen Schaufelfußaufnahmen der Rotorscheibe eingesetzt sind, werden axiale Sicherungselemente in die Schaufelfußaufnahmen eingesetzt, die durch zumindest einen Formschluss miteinander verbunden sind. Hierdurch werden die Sicherungselemente jeweils mit einem Sicherungselement der Gegenseite verbunden und stützen sie sich somit gegenseitig, wodurch eine nach außen momentenfreie Kraftübertragung erfolgt. Zudem wird ein definierter Kraftfluss gewährleistet.
Die gegenseitige Stützung kann weiter verbessert werden, wenn die Sicherungselemente durch jeweils einen gegenseitigen Formschluss miteinander verbunden werden.
Eine bevorzugte Strömungsmaschine hat eine beschaufelte Rotorscheibe, deren Laufschaufeln in ihren Schaufelfußaufnahmen eingesetzt und durch eine erfindungsgemäße Rückhaltevorrichtung in axialer Richtung gesichert sind.
Sonstige vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:

Figuren 1 und 2: eine bekannte axiale Sicherung einer Laufschaufel an einer Rotorscheibe,
Figur 3: eine Zusammenbauzeichnung eines Sicherungselementenpaars einer erfindungsgemäßen Rückhaltevorrichtung,
Figur 4: eine Einzeldarstellung eines L-förmigen axialen Sicherungselementes des Sicherungselementenpaars,
Figur 5: eine Explosionszeichnung eines Sicherungselementenpaars mit einem U-förmigen Sicherungselementes und einem T-förmigen Sicherungselementes,
Figur 6: eine Zusammenbauzeichnung einer Sicherungselementenkette einer erfindungsgemäßen Rückhaltevorrichtung,
Figur 7: eine Einzeldarstellung eines U-förmigen axialen Sicherungselementes der Sicherungselementenkette, und
Figur 8: eine Explosionszeichnung eines Sicherungselementenpaars mit einem verlängerten U-förmigen Sicherungselemente und einem 1-förmigen Sicherungselement.

In Figur 3 ist ein Sicherungselementenpaar 20 einer erfindungsgemäßen Rückhaltevorrichtung zur axialen Sicherung von Laufschaufeln (nicht gezeigt) an einer Rotorscheibe (nicht gezeigt) gezeigt. Die Laufschaufeln sind mit ihren Füßen jeweils in eine axiale Schaufelfußaufnahmen bzw. Rotornut der Rotorscheibe eingesetzt. Eine radiale Sicherung der Laufschaufeln in den Rotornuten erfolgt durch eine formschlüssige Konturierung der Rotornuten und der Füße. Die Rückhaltevorrichtung weist eine Vielzahl von den Sicherungselementenpaaren 20 auf, die jeweils zwei identischen axialen Sicherungselementen 22, 22' haben, die jeweils gegenseitig eine Formschlussverbindung bilden.
Die Sicherungselemente 22, 22' haben, wie in Figur 4 beispielhaft am Sicherungselement 22 beziffert, einen Steg 24, der endseitig einen Halteabschnitt 26 sowie endseitig einen Gegenhalter 28 aufweist. Der Steg 24 hat eine plattenartige Kontur und eine Erstreckung in Querrichtung y bzw. eine Breite, die der Rotornut im Anordnungsbereich des Sicherungselementes 22 entspricht. Vornehmlich hat der Steg 24 somit eine Breite, die gleich oder schmaler eines Nutgrundes ist.
Der Gegenhalter 28 ist steif ausgeführt und gegenüber dem Steg 24 in Hochrichtung z versetzt angeordnet. Es hat eine längliche Erstreckung in Querrichtung y des Sicherungselements 22 und hierdurch eine längliche Erstreckung in Umfangsrichtung der Rotorscheibe. Er ist somit in Hochrichtung z von dem Steg 24 beabstandet und in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als einseitiger Arm ausgebildet. Es hat eine derartige Erstreckung in Querrichtung y, dass er eine benachbarte Rotornut überbrückt.
Der Halteabschnitt 26 ist plastisch verformbar und endseitig gegenüber nicht bezifferten Stegflanken zurückgestuft. Es ist somit schmaler als die Rotornut im Anordnungsbereich des Sicherungselementes 22. Es ist aus einer flachen Montagestellung in eine gezeigte aufrechte Sicherungsstellung überführbar. Durch die schmale Ausbildung und die flache Montagestellung des Halteabschnitts 26 kann die Rotorscheibe vor dem Einsetzen der Sicherungselemente 22 in den Rotornuten beschaufelt werden, da der Halteabschnitt 26 zwischen dem Nutgrund und den Schaufelfüßen hindurchgeschoben werden kann. Vorzugsweise hat der Halteabschnitt 26 eine Rastnase 30 zum Bilden einer radial äußeren Begrenzungsfläche für einen Gegenhalter 28' eines benachbarten Sicherungselementes 22' (s. Figur 3).
Im an der Rotorscheibe montierten Zustand sind jeweils zwei Sicherungselemente 22, 22' in Axialrichtung x entgegengesetzt zueinander orientiert. Sie durchsetzen jeweils mit ihren Stegen 24, 24' eine Rotornut und liegen mit ihren Gegenhaltern 28, 28' an einer vorderen Seitenfläche bzw. einer hinteren Seitenfläche der Rotorscheibe an. Die Gegenhalter 28, 28' sind in Umfangsrichtung der Rotorscheibe entgegengesetzt zueinander orientiert und überbrücken jeweils die Rotornut, in der der Steg 24, 24' des entgegengesetzten Sicherungselementes 22, 22' angeordnet ist bzw. aus der der Halteabschnitt26, 26' des entgegengesetzten Sicherungselements 22, 22' hervorsteht. Die Halteabschnitte 26, 26' werden um den Gegenhalter 28, 28' des jeweils entgegengesetzten Sicherungselementes 26, 26' verformt, bis diese mit ihren Rastnasen 30, 30' die Gegenhalter 28, 28' umgreifen. Die Sicherungselemente 22, 22' sind nun gegenseitig mittels Formschluss miteinander verbunden und die in diesen Rotornuten angeordneten Laufschaufeln sind in axialer Richtung an der Rotorscheibe lösbar gesichert.
Dadurch dass sich die Sicherungselemente 22, 22' gegenseitig sichern, sind die Laufschaufeln doppelt gesichert. Sollte sich zum Beispiel versehentlich der Halteabschnitt 26 aus dem Formschluss mit dem Gegenhalter 28' lösen oder gar abbrechen, ist die jeweilige Laufschaufel immer noch durch den die Rotornut überbrückenden Gegenhalter 28' axial gesichert.
Um ebenfalls ungerade Laufschaufelzahlen abdecken zu können, ist ein in Figur 5 gezeigtes Sicherungselementenpaar 32 vorgesehen, mittels dem drei Laufschaufeln an einer Rotorscheibe gesichert werden können. Dieses Sicherungselementenpaar 32 besteht aus zwei unterschiedlichen Sicherungselementen 34, 36; und zwar weist es ein T-förmiges Sicherungselement 34 und U-förmigen Sicherungselement 36 auf, die in Axialrichtung x entgegengesetzt zueinander montiert werden.
Das T-förmige Sicherungselement 34 hat einen Steg 24, der mittig eines Gegenhalters 28 angeordnet ist. Somit erstreckt sich der Gegenhalter 28 beidseits des Stegs 24 und weist quasi zwei Armhälften 38, 40 auf. Die Armhälften 38, 40 haben eine derartige Erstreckung in Querrichtung y, dass sie im montierten Zustand jeweils eine benachbarte Rotornut überbücken. Endseitig weist der Steg 24 einen plastisch verformbares Halteabschnitt 26 mit einer Rastnase 30 auf.
Das Sicherungselement 36 ist U-förmig mit zwei in Querrichtung y voneinander beabstandeten Stegen 24' ausgebildet, die jeweils einen Halteabschnitt 26' mit einer Rastnase 30' haben und über ein Gegenhalter 28' miteinander verbunden sind. Die Stege 24' sind derart voneinander beabstandet, dass sie im montierten Zustand nicht in der jeweils benachbarten Rotornut aufgenommen sind, sondern in der übernächsten Rotornut. Mit anderen Worten, im montierten Zustand ist zwischen den Stegen eine Leernut zur Aufnahme des Stegs 24 des T-förmigen Sicherungselementes 34 gebildet.
Im an der Rotorscheibe montierten Zustand sind das T-förmige Sicherungselement 34 und das U-förmige Sicherungselemente 36 in Axialrichtung x entgegengesetzt zueinander orientiert. Sie durchsetzen jeweils mit ihren Stegen 24, 24' eine Rotornut und liegen mit ihren Gegenhaltern 28, 28' an einer vorderen Seitenfläche bzw. einer hinteren Seitenfläche der Rotorscheibe an. Dabei ist das T-förmige Sicherungselement 34 mit seinem Steg 24 in der Leernut zwischen den Stegen 24' des U-förmigen Sicherungselementes angeordnet. Die Halteabschnitte 26, 26' sind um die Gegenhalter 28, 28' bzw. den Gegenhalter 28' und die Armhälften 38, 40 des entgegengesetzten Sicherungselementes 34, 36 gelegt, die hierdurch mittels gegenseitigem Formschluss miteinander verbunden sind.
Somit lassen sich durch eine Kombination der Sicherungselementenpaare 20 bestehend aus den L-förmigen Sicherungselementen 22, 22' mit den Sicherungselementenpaaren 32 bestehend aus den T-förmigen Sicherungselementen 34 und U-förmigen Sicherungselementen 36 sämtliche Laufschaufelzahlen abdecken.
In Figur 6 ist eine Sicherungselementenkette 42 einer erfindungsgemäßen Rückhaltevorrichtung gezeigt. Die Sicherungselementenkette 42 zeichnet sich dadurch aus, dass ein Sicherungselement 44' mit seinen beiden benachbarten Sicherungselementen 44, 44" gegenseitig formschlüssig verbunden ist, so dass die Rückhaltevorrichtung über den Umfang der Rotorscheibe ringartig geschlossen ist.
Die Sicherungselemente 44, 44', 44" sind identisch und, wie beispielhaft am Sicherungselement 44 in Figur 7 klar zu erkennen, U-förmig ausgebildet. Sie haben jeweils zwei in Querrichtung y voneinander beabstandete Stege 24, die jeweils einen Halteabschnitt 26 mit einer Rastnase 30 aufweisen und die durch einen Gegenhalter 28 miteinander verbunden sind. Im Unterschied zum U-förmigen Sicherungselement 36 nach Figur 5 sind die Stege 24 bei den Sicherungselementen 44, 44', 44" jedoch derart weit voneinander beabstandet, dass im montierten Zustand nicht nur eine Leernut, sondern jeweils zwei freie Leernuten zwischen ihnen gebildet sind. Die U-förmigen Sicherungselemente 44, 44', 44" erstrecken sich somit jeweils über vier Laufschaufeln.
Wie in Figur 6 gezeigt, sind im an der Rotorscheibe montierten Zustand jeweils zwei der U-förmigen Sicherungselemente 44, 44" in Axialrichtung x gleich orientiert und nebeneinander angeordnet. Ein drittes U-förmigen Sicherungselemente 44', ist in Axialrichtung x entgegengesetzt zu den beiden gleichorientierten U-förmigen Sicherungselement 44, 44" ausgerichtet. Das entgegengesetzte Sicherungselement 44' überbrückt mit seinem Gegenhalter 28' zwei Leernuten, in der die gleich orientierten Sicherungselemente 44, 44" jeweils mit einem Steg 24, 24" angeordnet sind. Die Halteabschnitte 26, 26', 26" sind formschlüssig um die Gegenhalter 28, 28', 28" der Sicherungselemente 44, 44', 44" gelegt und somit mittels gegenseitigen Formschluss mit diesen verbunden. Diese Anordnung setzt sich fort, bis die Sicherungselementenkette 42 geschlossen ist.
Zum Schließen der Kette wird bei nicht durch vier (4) teilbaren Schaufelzahlen (n mod 4 ≠ 0 mit n: Schaufelzahl) ein in Figur 8 gezeigtes Sicherungselementenpaar 46 als Verschluss ein- oder mehrfach verbaut. Denn bei durch nicht durch vier (4) teilbaren Schaufelzahlen entsteht zwischen den endseitigen und in Axialrichtung x gleich ausgerichteten Sicherungselementen 44, 44" zumindest eine Leernut. Die endseitigen Sicherungselemente 44, 44" sind somit in Umfangsrichtung voneinander beabstandet und können nicht mehr mit einem identischen Sicherungselement 44' verbunden werden, da dessen Gegenhalter 28' eine zu kurze Quererstreckung y hat.
Das Sicherungselementenpaar 46 umfasst ein U-förmiges Sicherungselement 48, dessen beiden Stege 24' derart voneinander beabstandet sind, dass sich dessen Gegenhalter 28' über drei Leernuten erstrecken kann. Das U-förmige Sicherungselement 48 ist somit gegenüber dem U-förmigen Sicherungselement 44, 44', 44" nach den Figuren 6 und 7 in Querrichtung y verbreitert. Endseitig weisen die Stege 24' jeweils einen Halteabschnitt 26' mit einer Rastnase 30' auf.
Zur Sicherung der in der mittleren Leernut angeordneten Laufschaufel weist das Sicherungselementenpaar 46 ein etwa I-förmiges Sicherungselement 50 auf. Das I-förmige Sicherungselement 50 hat einen Steg 24"', der einen Halteabschnitt 26'" mit einer Rastnut 30'" hat. Anstelle eines Gegenhalters 28 weist das I-förmige Sicherungselement 50 einen endseitigen Körperabschnitt 52 auf. Der Körperabschnitt 52 ist gegenüber dem Steg 24'" in Hochrichtung z versetzt angeordnet und hat eine derartige Erstreckung beidseits des Stegs 24"', dass dieser im montierten Zustand an den Seitenflächen der Rotorscheibe anliegt.
Im montierten Zustand ist das verbreiterte U-förmige Sicherungselement 48 in Axialrichtung x entgegengesetzt zu den endseitigen U-förmige Sicherungselementen 44, 44" orientiert und überbrückt die Leernut. Die Halteabschnitte 26', 26' des verbreiterten U-förmigen Sicherungselements 48 umgreifen die Gegenhalter 28, 28" der endseitigen Sicherungselemente 44, 44". Die Halteabschnitte 26, 26" der endseitigen Sicherungselemente 44, 44" umgreifen mit ihren Rastnasen 30, 30" den Gegenhalter 28' des verbreiterten U-förmigen Sicherungselements 48. Die Sicherungselemente 44, 44", 48 befinden sich nun im gegenseitigen Formschluss. Zur axialen Sicherung der in der Leernut angeordneten Laufschaufel ist das I-förmige Sicherungselement 50 entgegengesetzt zum verbreiterten U-förmigen Sicherungselement 48 in die Leernut eingesetzt. Es liegt mit seinem Körperabschnitt 52 seitlich der Leernut an den Seitenflächen der Rotorscheibe an und umgreift mit seinem Halteabschnitt 26'" und seiner Rastnase 30"' formschlüssig den Gegenhalter 28' des U-förmigen Sicherungselements.
Die Sicherungselemente 22, 34, 36, 44, 48, 50 bestehen jeweils aus einem metallischen Werkstoff bzw. einer Metalllegierung. Die Gegenhalter 28 sind vorzugsweise entsprechend der Rotorscheibe in Querrichtung y der Sicherungselemente und somit in Umfangsrichtung der Rückhaltevorrichtung bzw. der Rotorscheibe bogenförmig.
Offenbart ist eine Rückhaltevorrichtung für Laufschaufeln einer Strömungsmaschine an einer Rotorscheibe, die Schaufelfußaufnahmen zur radialen Führung der Laufschaufeln hat, mit einer Vielzahl von axialen Sicherungselementen, die jeweils zumindest einen Steg zur Positionierung in jeweils einer Schaufelfußaufnahme haben, wobei jeder Steg endseitig einen Halteabschnitt zur Herstellung einer Formschlussverbindung mit einem Gegenhalter eines anderen axialen Sicherungselementes hat, ein Verfahren zur axialen Sicherung von Laufschaufeln an einer Rotorscheibe sowie eine Strömungsmaschine.

Bezugszeichenliste

1: Laufschaufel
2: Fuß
4: Nut
6: Rotorscheibe
8: Sicherungselement
10: Steg
12: Sicherungsabschnitt
14: Sicherungsabschnitt
16: vordere Scheibenfläche
18: hintere Scheibenfläche
20: Sicherungselementenpaar
22, 22': Sicherungselement
24, 24', 24": Steg
26, 26', 26": Halteabschnitt
28, 28', 28": Gegenhalter
30, 30', 30": Rastnase
32: Sicherungselementenpaar
34: Sicherungselement
36: Sicherungselement
38: Armhälfte
40: Armhälfte
42: Sicherungselementenkette
44, 44', 44": Sicherungselement
46: Sicherungselementenpaar
48: Sicherungselement
50: Sicherungselement
52: Körperabschnitt
x: Axialrichtung
y: Querrichtung
z: Hochrichtung

Claims

Rückhaltevorrichtung für Laufschaufeln einer Strömungsmaschine an einer Rotorscheibe, die Schaufelfußaufnahmen zur Anordnung der Laufschaufeln hat, mit einer Vielzahl von axialen Sicherungselementen (22, 34, 36, 44, 48, 50) die jeweils zumindest einen Steg (24) zur Positionierung in einer Schaufelfußaufnahme haben, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Steg (24) endseitig einen Halteabschnitt (26) zur Herstellung einer Formschlussverbindung mit einem Gegenhalter (28) eines entgegengesetzten axialen Sicherungselements (22, 34, 36, 44, 48, 50) hat.
Rückhaltevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Halteabschnitte (26) schmaler als die Schaufelfußaufnahmen im Anordnungsbereich der Sicherungselemente (22, 34, 36, 44, 48, 50) sind und eine Montagestellung sowie eine Sicherungsstellung haben.
Rückhaltevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Gegenhalter (28) in Hochrichtung (z) der Sicherungselemente (22, 34, 36, 44, 48, 50) versetzt sind und eine sich in Querrichtung (y) der Sicherungselemente (22, 34, 36, 44, 48, 50) erstreckende längliche Gestalt haben, wobei sie eine derartige Erstreckung haben, dass sie sich im montierten Zustand über zumindest eine benachbarte Schaufelfußaufnahme hinaus erstrecken.
Rückhaltevorrichtung nach Anspruch 3, wobei zumindest zwei Sicherungselemente (22, 22') ein Sicherungselementenpaar (20) bilden und jeweils einen Steg (24, 24') aufweisen, von dem sich ein Gegenhalter (28, 28') einseitig in Querrichtung (y) erstreckt.
Rückhaltevorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei zumindest zwei Sicherungselemente (34, 36) ein Sicherungselementenpaar (32) bilden, von denen das eine Sicherungselement (34) einen Steg (24) mit einem sich beidseits des Stegs (24) erstreckenden Gegenhalter (28) hat, und das andere Sicherungselement (36) zwei voneinander beabstandete Stege (24') hat, die durch einen Gegenhalter (28') miteinander verbunden.
Rückhaltevorrichtung nach Anspruch 3, wobei zumindest einige Sicherungselemente (44') jeweils zwei Stege (24') aufweisen, die durch einen Gegenhalter (28') miteinander verbunden sind und derart voneinander beabstandet sind, dass zwei entgegengesetzte Sicherungselemente (44, 44") mit jeweils einem Steg (24, 24") zwischen den Stegen (24') positionierbar sind.
Rückhaltevorrichtung nach einem der Ansprüche 6, wobei zumindest ein U-förmiges Sicherungselement (48) zwei Stege (24') aufweist, die durch einen Gegenhalter (28') miteinander verbunden sind und zumindest ein I-förmiges Sicherungselement (46) mit einem Steg (24"') vorgesehen ist, das anstelle eines Gegenhalters (28) einen Körperabschnitt (52) hat, der breiter als die jeweilige Schaufelfußaufnahme im Anordnungsbereich des Sicherungselements (46) ist und im montierten Zustand frei von einem Eingriff eines Halteabschnittes (26) ist, wobei die Stege (24') des U-förmigen Sicherungselements (48) derart voneinander beabstandet sind, dass zwei entgegengesetzte Sicherungselemente (44, 44") mit jeweils einem Steg (24, 24') und das I-förmige Sicherungselement (46) mit seinem Steg (24"') zwischen ihnen positionierbar ist.
Rückhaltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Halteabschnitte (26) jeweils eine Rastnase (30) zum Umgreifen des jeweiligen Gegenhalters (28') haben.
Verfahren zur axialen Sicherung von Laufschaufeln einer Strömungsmaschine an einer Rotorscheibe, die mit ihren Füßen in axialen Schaufelfußaufnahmen der Rotorscheibe eingesetzt sind, wobei Sicherungselemente (22, 34, 36, 44, 48, 50) in den Schaufelfußaufnahmen eingesetzt werden, die durch zumindest einen Formschluss miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Sicherungselemente (22, 34, 36, 44, 48, 50) durch einen gegenseitigen Formschluss miteinander verbunden werden.
Strömungsmaschine mit einer beschaufelten Rotorscheibe, deren Laufschaufeln in ihren Schaufelfußaufnahmen eingesetzt und durch eine Rückhaltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in axialer Richtung gesichert sind.