EP2873809A1 - Rotor of a fluid flow machine - Google Patents
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- EP2873809A1 EP2873809A1 EP20140193326 EP14193326A EP2873809A1 EP 2873809 A1 EP2873809 A1 EP 2873809A1 EP 20140193326 EP20140193326 EP 20140193326 EP 14193326 A EP14193326 A EP 14193326A EP 2873809 A1 EP2873809 A1 EP 2873809A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
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- F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
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- F01D5/303—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of radial insertion type, e.g. in individual recesses in a circumferential slot
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- F01D5/32—Locking, e.g. by final locking blades or keys
Abstract
Die Erfindung betrifft einen Rotor einer Strömungsmaschine. Der Rotor umfasst mindestens eine Schaufel (4, 6, 8), die ein Schaufelblatt (20) und einen Schaufelfuß (54, 55, 58) aufweist, und einen Rotorgrundkörper (2), insbesondere eine Scheibe (2), die eine nach außen geöffnete Umfangsnut (12) zur Aufnahme des Schaufelfußes (54, 55, 58) aufweist. Dabei sind die Umfangsnut (12) und der Schaufelfuß (54, 55, 58) derart geformt, dass durch Drehen der Schaufel (4, 6, 8) um eine Achse (A r , A T ) der Schaufelfuß (54, 55, 58) in der Umfangsnut (12) sicherbar ist.The invention relates to a rotor of a turbomachine. The rotor comprises at least one blade (4, 6, 8), which has an airfoil (20) and a blade root (54, 55, 58), and a rotor base body (2), in particular a disk (2), which faces outwards having open circumferential groove (12) for receiving the blade root (54, 55, 58). In this case, the circumferential groove (12) and the blade root (54, 55, 58) are shaped such that by rotating the blade (4, 6, 8) about an axis (A r, AT) of the blade root (54, 55, 58) in the circumferential groove (12) is securable.
Description
Die Erfindung betrifft einen Rotor einer Strömungsmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a rotor of a turbomachine according to the preamble of
Ein solcher Rotor ist aus der Druckschrift
Dieser Aufbau ist insbesondere nachteilig, da die Übergange von solchen Aussparungen zu den an der Umfangsnut angeordneten Erhebungen des Rotors die Rotorscheibe derart strukturmechanisch schwächen können, dass solche Rotoren an diesen Übergängen eine Kerbwirkung erfahren können und an diesen Stellen entsprechend Risse entstehen können. Im schlimmsten Fall kann es sogar zum Versagen eines Rotors führen.This structure is disadvantageous in particular, since the transitions from such recesses to the projections of the rotor arranged on the circumferential groove can weaken the rotor disk structurally in such a way that such rotors can experience a notch effect at these transitions and corresponding cracks can arise at these points. In the worst case, it can even lead to the failure of a rotor.
Somit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde diese Nachteile zu überwinden.Thus, the object of the present invention is to overcome these disadvantages.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object is solved by the features of
Die Erfindung betrifft einen Rotor einer Strömungsmaschine. Der Rotor umfasst mindestens eine Schaufel, die ein Schaufelblatt und einen Schaufelfuß aufweist, und mindestens einen Rotorgrundkörper, insbesondere eine Scheibe, die eine nach außen geöffnete Umfangsnut zur Aufnahme des Schaufelfußes aufweist. Die Umfangsnut und der Schaufelfuß sind derart geformt, dass durch Drehen der Schaufel um eine Achse der Schaufelfuß in der Umfangsnut sicherbar ist.The invention relates to a rotor of a turbomachine. The rotor comprises at least one blade, which has an airfoil and a blade root, and at least one rotor base body, in particular a disk, which has an outwardly open peripheral groove for receiving the blade root. The circumferential groove and the blade root are shaped such that the blade root can be secured in the circumferential groove by rotating the blade about an axis.
Dies hat den Vorteil, dass die Schaufeln bereits direkt nach dem Drehen in der Nut gesichert sind. Eine weitere Sicherung entfällt. Dabei wird viel Montagezeit eingespart. Dabei kann die Umfangsnut mit geringem Kerbfaktor ausgeführt werden.This has the advantage that the blades are already secured in the groove immediately after turning. Another backup is omitted. This saves a lot of assembly time. In this case, the circumferential groove can be executed with a low notch factor.
Weitere Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.Further advantageous embodiment of the invention are given in the dependent claims.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verläuft die Achse parallel zur Senkrechten der Rotationsachse des Rotorgrundkörpers. Alternativ oder in Kombination dazu verläuft die Achse radial zum Rotorgrundkörper.In an advantageous embodiment of the invention, the axis runs parallel to the perpendicular of the axis of rotation of the rotor body. Alternatively or in combination, the axis extends radially to the rotor body.
Dies ist insbesondere vorteilhaft, da die absoluten Bewegungen zum Sichern der Schaufel verhältnismäßig klein sind. Bei einer eventuellen Reparatur kann eine defekte Schaufel ausgebaut werden, ohne den Rotorgrundkörper aus dem Triebwerk auszubauen.This is particularly advantageous because the absolute movements for securing the blade are relatively small. In case of repair, a defective bucket can be removed without removing the rotor body from the engine.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Rotor in der Umfangsnut ein Sicherungselement, insbesondere einen Sicherungsdraht, der gegen die Unterseite des Schaufelfußes aufliegt.In a further advantageous embodiment of the invention, the rotor in the circumferential groove comprises a securing element, in particular a securing wire, which rests against the underside of the blade root.
Dies ist insbesondere vorteilhaft, da damit wirksam verhindert wird, dass die Schaufeln in die Umfangsnut hineinfallen, wenn sich der Rotor bzw. die Scheibe nicht mehr dreht und die Fliehkraft die Schaufeln nicht mehr radial nach außen drücken. Das Sicherungselement kann als ein c-förmiger Sicherungsdraht gestaltet sein und im nicht eingebauten Zustand einen etwas größeren Radius aufweisen als im eingebauten Zustand. Damit ist der Sicherungsdraht in der Umfangsnut vorgespannt und kann sich an allen Schaufel abstützen. Der Sicherungsdraht erfährt dadurch eine Zentrierung und berührt die Basis der Umfangsnut nicht. Das Sicherungselement kann als Blech ausgebildet sein.This is particularly advantageous because it effectively prevents the blades from falling into the circumferential groove when the rotor or disk stops rotating and the centrifugal force stops pressing the blades radially outward. The fuse element can be designed as a c-shaped fuse wire and in the non-installed state have a slightly larger radius than in the installed state. Thus, the fuse wire is biased in the circumferential groove and can be supported on all blades. The fuse wire thus undergoes a centering and does not touch the base of the circumferential groove. The securing element may be formed as a sheet metal.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Schaufelfuß ein zum Sicherungselement komplementär geformtes Führungselement, insbesondere eine Führungsnut, auf.In a further advantageous embodiment of the invention, the blade root has a securing element complementary shaped guide element, in particular a guide groove on.
Dies ist insbesondere vorteilhaft, da die Schaufel erst dann ein Einrasten erfährt, wenn die Schaufel in der Umfangsnut richtig platziert ist. Das Sicherungselement muss nicht zwingend mittig im Schaufelfuß angeordnet sein. Die Führungsnut kann in der unteren Fläche des Schaufelfußes geformt sein oder aber die Führungsnut kann seitlich im Schaufelfuß geformt sein.This is particularly advantageous because the blade only then engages when the blade is properly placed in the circumferential groove. The securing element does not necessarily have to be arranged centrally in the blade root. The guide groove may be formed in the lower surface of the blade root or the guide groove may be formed laterally in the blade root.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Schaufel, insbesondere zwischen dem Schaufelblatt und dem Schaufelfuß, ein quer zum Schaufelblatt verlaufendes Innendeckband auf, so dass im eingebauten Zustand nur ein erster Steg des Innendeckbandes zusammen mit der Scheibe einen Spalt bildet. Dabei kann der Abstand des Spaltes Null betragen, so dass der erste Steg die Scheibe berührt, insbesondere den stromabwärts gerichteten Schenkel der Scheibe. Es ist anzumerken, dass das Innendeckband einen stromaufwärts angeordneten Steg und einen stromabwärts angeordneten Steg aufweist. Vorzugsweise ist der stromabwärts angeordnete Steg der erste Steg. Im Betrieb des Tuebwerkes (stationäre oder instationäre Gasturbine) drückt der Strömungsdruck dann die einzelnen Schaufel auf diesen ersten Steg und sichert damit die richtige Positionierung der Schaufeln in axialer Richtung.In a further advantageous embodiment of the invention, the blade, in particular between the blade and the blade root, on a transversely extending to the blade inner shroud, so that when installed only a first ridge of the inner shroud forms a gap together with the disc. In this case, the distance of the gap may be zero, so that the first web touches the disc, in particular the downstream leg of the disc. It should be noted that the inner shroud has an upstream web and a downstream web. Preferably, the downstream land is the first land. During operation of the Tuebwerk (stationary or transient gas turbine), the flow pressure then presses the individual blade onto this first web and thus ensures the correct positioning of the blades in the axial direction.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Engstelle der Umfangsnut derart groß, dass beim Drehen der Schaufeln um die Achse der Schaufelfuß in die Umfangsnut einführbar ist und/oder die Engstelle der Schenkel derart klein ist, dass im eingebauten Zustand die Auflageflächen des Schaufelfußes auf die Auflageflächen der Schenkel liegen.In a further advantageous embodiment of the invention, the constriction of the circumferential groove is so large that when turning the blades about the axis of the blade root is inserted into the circumferential groove and / or the bottleneck of the legs is so small that in the installed state, the bearing surfaces of the blade root on the bearing surfaces of the legs are.
Dies ist insbesondere vorteilhaft, da die einzelnen Schaufeln nicht über einen in den Schenkeln eingebrachten Durchgang eingefädelt werden müssen und anschließend in Umfangsuchtung entlang der Umfangsnut an ihre Position verschoben werden müssen, im schlimmsten Fall sogar bis zur zum Durchgang diametral gegenüberliegende Position. Erfindungsgemäß können die Schaufeln an jeder Stelle der Umfangsnut eingebracht werden. Die hat den Vorteil, dass Montagezeit eingespart werden kann. Darüber hinaus wird kein Durchgang benötigt, der das Scheibenmaterial schwächt und eine potentielle Sollbruchstelle darstellt.This is particularly advantageous because the individual blades do not need to be threaded over a passage made in the legs and then have to be moved in circumferential alignment along the circumferential groove to their position, in the worst case even to the diametrically opposite position to the passage. According to the invention, the blades can be introduced at any point of the circumferential groove. This has the advantage that assembly time can be saved. In addition, no passage is needed which weakens the disk material and constitutes a potential break point.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Engstelle der Umfangsnut größer ist als eine Tiefe des Schaufelfußes. Alternativ oder in Kombination dazu ist Engstelle der Umfangsnut kleiner als die Breite des Schaufelfußes. In allen Fällen ist die die Breite des Schaufelfußes größer ist als die Tiefe des Schaufelfußes, wobei die Breite im eingebauten Zustand der Schaufel die Ausdehnung des Schaufelfußes in axialer Richtung des Rotorgrundkörpers wiederspiegelt und die Tiefe die Ausdehnung des Schaufelfußes in radialer Richtung des Rotorgrundkörpers wiederspiegelt.In a further advantageous embodiment of the invention, the constriction of the circumferential groove is greater than a depth of the blade root. Alternatively or in combination there is bottleneck the circumferential groove is smaller than the width of the blade root. In all cases, the width of the blade root is greater than the depth of the blade root, wherein the width in the installed state of the blade reflects the expansion of the blade root in the axial direction of the rotor body and the depth reflects the expansion of the blade root in the radial direction of the rotor body.
Dies insbesondere vorteilhaft, dass die Schaufeln entlang einer radialen Achse in die Umfangsnut einführbar sind, und anschließend durch Drehen um die radiale Achse die Schaufel in der Nut gesichert wird. Bei Rotoren mit vielen Laufschaufeln kann damit die Engstelle der Umfangsnut kleiner ausfallen und das der Umfangsnut umgebende Material kann weniger sein, so dass der Rotor schlanker und damit leichter ausgelegt werden kann.This is particularly advantageous in that the blades can be introduced into the circumferential groove along a radial axis, and then the blade is secured in the groove by rotation about the radial axis. In rotors with many blades so that the bottleneck of the circumferential groove can turn out smaller and surrounding the peripheral groove material may be less, so that the rotor can be slimmer and thus easier to design.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Rotor eine Umfangssicherung, die einen Kopfbereich mit einer Aufnahme für einen Teil mindestens eines Schaufelfußes aufweist. Ferner weist der Schaufelfuß einen zur Aufnahme komplementär geformten Überhang.In a further advantageous embodiment of the invention, the rotor comprises a circumferential securing, which has a head region with a receptacle for a part of at least one blade root. Furthermore, the blade root has a complementarily shaped overhang for receiving.
Dies ist insbesondere vorteilhaft, da die Umfangssicherung formschlüssig mit der benachbarten Schaufel verbunden ist. Damit wird verhindert, dass sich die Schaufeln innerhalb der Umfangsnut verschieben können. Vorzugsweise weisen zwei benachbarte Schaufelfüße komplementär geformte Überhänge auf, so dass diese in der Aufnahme der Umfangssicherung angeordnet sind. Die Form der Auflagefläche der Aufnahme kann beliebig sein. Die Form der Auflagefläche kann gebogen, eben, dachförmig, sphärisch oder zylinderförmig sein.This is particularly advantageous because the circumferential securing is positively connected to the adjacent blade. This prevents that the blades can move within the circumferential groove. Preferably, two adjacent blade roots have complementary shaped overhangs, so that they are arranged in the receptacle of the circumferential securing. The shape of the support surface of the recording can be arbitrary. The shape of the support surface may be curved, flat, roof-shaped, spherical or cylindrical.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Rotor eine Umfangssicherung mit einem Fußbereich, der auf der Basis der Umfangsnut aufliegt.In a further advantageous embodiment of the invention, the rotor comprises a circumferential securing with a foot region which rests on the base of the circumferential groove.
Die Umfangssicherung kann über unterschiedliche Befestigungsarten in der Umfangsnut fixiert werden. So kann eine Schraube (bspw. Madenschraube) die Umfangssicherung an die Scheibe befestigen. Denkbar sind auch Blech- und/oder Drahtelemente.The circumferential securing can be fixed in the circumferential groove via different types of fastening. For example, a screw (eg grub screw) can fix the perimeter lock to the window. Also conceivable are sheet metal and / or wire elements.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Rotorgrundkörper mindestens eine Aussparung und/oder eine Erhöhung in der Basis der Umfangsnut auf. Ferner weist die Umfangssicherung einen Fußbereich auf, der in der zweiten Aussparung angeordnet ist.In a further advantageous embodiment of the invention, the rotor base body has at least one recess and / or an increase in the base of the circumferential groove. Furthermore, the circumferential securing has a foot region, which is arranged in the second recess.
Vorzugsweise ist die Aussparung, insbesondere die zweite Aussparung, schmetterlingsförmig. Die Umfangssicherung wird soweit radial verschoben, bis der Fußbereich der Umfangssicherung in diese Aussparung eingeführt ist. Die Aussparung kann darüber hinaus mindestens noch einen Anschlag aufweisen, der quer zur Umfangsnut verläuft. Die Umfangssicherung kann in der Umfangsnut nur soweit gedreht werden, bis der Fußbereich an den Anschlag gelangt. Der Anschlag sichert, dass die Breite der Umfangssicherung genau senkrecht zur Umfangsnut verläuft, da ein Überdrehen vermieden werden kann. Außerdem bietet der Anschlag eine formschlüssige Umfangssicherung mit der Scheibe, d. h. die Scheibe samt Schaufeln, Umfangssicherung und Sicherungselement können in Umfangsrichtung nicht mehr in sich verdrehen. Im Gegensatz zur Halterung weist die Umfangssicherung vorzugsweise keine Öffnung auf. Nachdem die Halterung und das Sicherungselement in die entsprechenden Öffnung eingeführt wurde, dient die Umfangssicherung als Anschlag für das Sicherungselement, so dass dieser seine Lage nicht mehr verlassen kann. Die Umfangssicherung kann aber auch ein Sack oder Durchgangsöffnung aufweisen, um die Sicherungselementenden aufzunehmen und zu fixieren.Preferably, the recess, in particular the second recess, is butterfly-shaped. The circumferential securing is displaced radially until the foot area of the circumferential securing device is inserted into this recess. The recess may also have at least one stop, which extends transversely to the circumferential groove. The circumferential securing can only be turned in the circumferential groove until the foot area reaches the stop. The stop ensures that the width of the circumferential securing runs exactly perpendicular to the circumferential groove, as over-tightening can be avoided. In addition, the stop provides a positive circumferential securing with the disc, d. H. The disk together with blades, circumferential securing and securing element can not rotate in the circumferential direction in itself. In contrast to the holder, the circumferential securing preferably has no opening. After the holder and the fuse element has been inserted into the corresponding opening, the circumferential securing serves as a stop for the securing element, so that it can no longer leave its position. However, the circumferential securing can also have a bag or passage opening in order to receive and fix the securing element ends.
Eine Erhöhung kann an der Basis der Umfangsnut angeformt sein und radial nach außen ragen, so dass es mit der Scheibe eine Einheit bildet.An elevation may be formed on the base of the circumferential groove and project radially outward so as to be integral with the disc.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Breite des Kopfbereiches der Umfangssicherung größer als die Engstelle der Schenkel.In a further advantageous embodiment of the invention, the width of the head region of the circumferential securing is greater than the constriction of the legs.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Höhe der Umfangssicherung mindestens genauso groß wie die Nuthöhe. Ferner umfasst der Rotor mindestens eine zur Umfangsnut querverlaufende Nut zur Aufnahme der Umfangssicherung auf.In a further advantageous embodiment of the invention, the height of the circumferential securing is at least as large as the groove height. Furthermore, the rotor comprises at least one groove transverse to the circumferential groove for receiving the circumferential securing.
Dies ist insbesondere vorteilhaft, da eine solche Nut verhindert, dass sich die Umfangssicherung entlang der Umfangsnut bewegen kann. Damit werden auch die Schaufeln in der Umfangsnut gesichert.This is particularly advantageous since such a groove prevents the circumferential securing can move along the circumferential groove. Thus, the blades are secured in the circumferential groove.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Höhe der Umfangssicherung kleiner ist als die Nuthöhe. Mindestens eine Seitenwandung, insbesondere ein Schenkel, der Umfangsnut weist eine , insbesondere dritte, Aufnahme für die Umfangssicherung auf.In a further advantageous embodiment of the invention, the height of the circumferential securing is smaller than the groove height. At least one side wall, in particular a leg, of the circumferential groove has a, in particular third, receptacle for the circumferential securing.
Damit wird ebenfalls die Umfangssicherung sichergestellt. Vorzugsweise kann diese dritte Aufnahme kreissegmentförmig ausgebildet sein. Damit kann die Umfangssicherung in die Umfangsnut eingedreht werden.This also ensures the scope of coverage. Preferably, this third recording can be formed circular segment. Thus, the circumferential securing can be screwed into the circumferential groove.
Im Weiteren werden anhand der schematischen Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Dabei zeigen:
- - Figur 1:
- eine Schrägansicht von einem Teil eines Rotor mit einigen ein- gebauten Schaufeln und eine Umfangssicherung,
- - Figur 2:
- eine Schrägansicht von einigen Schaufeln mit einer Umfangssicherung und einer Halterung,
- - Figur 3:
- die gleiche Ansicht wie in
, jedoch mit weniger Schaufeln,Figur 2 - - Figur 4A:
- einen Schnitt quer durch die Umfangsnut der Scheibe, wobei die Schaufel im eingebauten Zustand abgebildet ist,
- - Figur 4B:
- einen Schnitt quer durch die Umfangsnut der Scheibe, wobei die Schaufel im gekippten Zustand abgebildet ist,
- -
Figur 5 - eine axiale Ansicht auf einen Teil des Rotors mit eingebauten Schaufeln,
- -
Figur 6 - einen Schnitt quer durch die Umfangsnut der Scheibe, wobei die Halterung abgebildet ist,
- - Figur 7
- eine Draufsicht auf die Umfangsnut in radialer Richtung, und
- -
Figur 8 - einen Schnitt quer durch die Umfangsnut der Scheibe, wobei zwei Ausführungsformen der Umfangssicherung abgebildet sind.
- - Figure 1:
- an oblique view of a part of a rotor with some built-in blades and a circumferential securing,
- - Figure 2:
- an oblique view of some blades with a circumferential securing and a holder,
- - Figure 3:
- the same view as in
FIG. 2 but with fewer blades, - - Figure 4A:
- a section across the circumferential groove of the disc, wherein the blade is shown in the installed state,
- - Figure 4B:
- a section across the circumferential groove of the disc, wherein the blade is shown in the tilted state,
- - Figure 5
- an axial view of a part of the rotor with built-in blades,
- - Figure 6
- a section across the circumferential groove of the disc, wherein the holder is shown,
- - Figure 7
- a plan view of the circumferential groove in the radial direction, and
- - Figure 8
- a section across the circumferential groove of the disc, wherein two embodiments of the circumferential securing are shown.
Die
Die Umfangsnut 12 weist ferner eine zweite radial nach innen verlaufende Nut 34 auf, die sich in den beiden Schenkeln 16 und 18 eingelassen ist. In diese beiden zweite Nuten 34 ist die Umfangssicherung 10 angeordnet.The
In den
Zwischen der Umfangssicherung 10 und der Drahthalterung 36 sind drei unterschiedliche Schaufeln 4, 6 und 8 mit einer Tiefe T angeordnet (siehe
In der
Im Betrieb fließt die Strömung von rechts nach links und wird durch die Strömungsrichtung 62 angegeben. Der untere Bereich des zweiten im Wesentlichen schwalbenschanzförmigen Schaufelfußes 55 der zweiten Schaufel 6 weist eine dritte Nut 64 auf, um den Sicherungsdraht 51 aufzunehmen. Die anderen Schaufelfüße 54 und 58 können diesbezüglich ähnlich gestaltet sein und können im unteren Bereich eine zur dritten Nut 64 ähnliche gestaltete Nut aufweisen. Es ist festzuhalten, dass die Öffnung 50 der Drahthalterung 36 mit der dritten Nut 64 fluchtet. Die Unterseite 30 des ersten Stegs 26 liegt, wie in
Alternativ dazu kann beispielsweise die zweite Schaufel 6 (auch die anderen Schaufeln) um die radiale Achse Ar gedreht werden, um in der Umfangsnut 12 gesichert zu werden. Dazu wird diese zweite Schaufel 6 vorab radial entlang der radialen Achse Ar verschoben, wobei die Tiefe T der Schaufel 6 parallel zur Engstelle SE ausgerichtet ist. Erst wenn der Schaufelfuß 55 ausreichend weit in die Umfangsnut 12 eingeschoben wurde, kann die zweite Schaufel 6 um die radiale Achse Ar gedreht werden bis der Sicherungsdraht 51 in die dritte Nut 64 (Führungsnut) einschnappt. Dann ist die Breite B der zweiten Schaufel 6 im Wesentlichen parallel zur Engstelle SE orientiert.Alternatively, for example, the second blade 6 (also the other blades) may be rotated about the radial axis A r to be secured in the
Dabei ist in den
Gemäß der Erfindung werden zur Sicherung der Schaufeln 4, 6 und 8 in einem Schaufel-Scheibe-Verbund eine bestimmte Anzahl von Schaufeln 4, 6 und 8 mit einem Formelement, hier mit dem Sicherungsdraht 51 und einem oder mehreren Umfangssicherung 10 und einem oder mehreren Drahthalterungen 36 montiert. Die Anzahl der dazu verwendeten Sicherungselemente 10 und 36 und Sicherungsdrähte 51 ist variabel und bestimmt dabei die Teilung und die Anzahl der benötigten zweiten Radialnuten 34 in der Scheibe 2. Die Umfangs sicherungen 10 dienen nach der Fertigstellung der gesamten Montage als Anschlag für den Sicherungsdraht 51. Dieser ist damit in Umfangsrichtung formschlüssig gesichert. Die Drahthalterungen 36 werden in radialer Richtung durch Schwalbenschwanzanlageflächen 70 und 72 in der Scheibe 2 gehalten. Der Sicherungsdraht 51 wird wiederum durch die Drahthalterungen 36 am Herausfallen gehindert, da die Drahthalterungen 36 in Richtung der Drehachse an der Scheibe 2 auf der Basis 14 anliegen. Die Elastizität des Sicherungsdraht 51 gewährleistet, dass die Schaufeln durch leichtes verdrücken des Sicherungsdrahts 51 eingekippt werden können (siehe
Im Folgenden wird eine mögliche Montage des Rotors wiedergegeben. Im ersten Schritt können die Umfangsicherungen 10 durch radiales Einstecken in die entsprechenden Nuten in der Scheibe 2 montiert werden. Nach der Montage der Umfangs sicherungen 10 werden die Drahthalterungen 36 in die Umfangsnut 12 der Scheibe 2 eingedreht oder gekippt. Danach kann der Sicherungsdraht 51 montiert werden. Dieser Sicherungsdraht 51 wird durch die Löcher bzw. Bohrungen 50 der Drahthalterungen 36 gesteckt. Nach Montage aller Sicherungselemente werden die Schaufeln 4, 6 und 8 durch Kippen oder durch Drehen montiert. In entsprechender Reihenfolge müssen zuerst die an den Sicherungsteilen (Drahthalterung 36 bzw. Umfangssicherung 10) anliegenden Schaufeln 4 und 8 in die Umfangsnut eingeschwenkt werden und an ihre Zielposition in Umfangsrichtung geschoben werden. Danach können die restlichen Schaufeln 6 montiert werden. Die Demontage erfolgt analog in umgekehrter Reihenfolge.In the following, a possible assembly of the rotor is reproduced. In the first step, the circumferential fuses 10 can be mounted by radial insertion into the corresponding grooves in the
In der
In der
In der
In einer zweiten Ausführungsform der Umfangssicherung 10' ist die Höhe hU' der Umfangssicherung 10 von der Basis 14 bis zum Ende des Kopfbereichs 38 kleiner als die Nuthöhe hN. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform wird diese Umfangssicherung 10' wie die Drahthalterung 36 in die Umfangsnut 12 gedreht. Dazu müssen dritte Aufnahmen 74 in den Schenkeln 16 und 18 eingelassen sein, die vorzugsweise bogenförmig sind (siehe
Die Sicherung der Schaufeln in Umfangsrichtung erfolgt durch eingesetzte Sicherungsteile (Umfangssicherung 10 und Drahthalterung 36) die formschlüssig in die Umfangsnut 10 der Scheibe 2 eingreifen. Das herauskippen einzelner Schaufeln 4, 6, und 8 wird durch ein Formelement (z.B. Sicherungsdraht 51) an den Schaufelfüßen 54, 55 und 58 verhindert. Mit Hilfe dieses Sicherungsdrahts entsteht ein Formschluss für den gesamten Scheibe-Schaufel-Verbund. Ein Verrutschen des Drahts in Umfangsrichtung wird durch die Umfangssicherung 10 verhindert. Im eingebauten Zustand, und insbesondere im Betrieb sind alle Sicherungsdrähte quasi Spannungsfrei und bilden kein lebensdauerminimierendes Bauelement. Im Betrieb liegen die Sicherungselemente (insbesondere die Sicherungsdrähte 51) großflächig an den angrenzenden Bauteilen an. Dadurch entstehen kaum Kanten- oder Punktlasten und die damit verbundenen Spannungsspitzen im Material. Die Montage erfolgt ohne plastische Verformung oder Verschraubungen. Damit werden undefinierte Materialspannungen durch Verformung und damit mögliche Rißbildung vermieden. Durch die Art der Konstruktion verteilt sich die Fliehkraft der Sicherungselemente im Betrieb nahezu gleichmäßig auf die Schaufeln. Durch entsprechende Auslegung wird zudem die unsymmetrische Belastung des Schwalbenschwanzes der Schaufeln 4, 6 und 8 minimiert. Es besteht zudem keine mechanische Verbindung zwischen Scheibe 2 und Sicherungsdraht 51. Damit wird insbesondere Fretting zwischen diesen beiden Bauteilen verhindert.The securing of the blades in the circumferential direction is carried out by securing parts used (circumferential securing 10 and wire holder 36) which engage positively in the
An einer einzigen Scheibe können beliebig viele Sicherungsdrähte am gesamten Umfang und beliebig viele Drahthalterungen verwendet werden. Wenn nur ein einziger durchgehender Sicherungsdraht verwendet wird, so muss dieser über den gesamten Rotorumfang verlaufen. Der Sicherungsdraht kann zur Montagevereinfachung vorgebogen sein.You can use any number of locking wires on the entire circumference and any number of wire holders on a single disk. If only a single continuous safety wire is used, it must run over the entire circumference of the rotor. The fuse wire may be pre-bent for ease of assembly.
Die Erfindung kann insbesondere im Verdichter- und im Turbinenbereich von Strömungsmaschinen eingesetzt werden.The invention can be used in particular in the compressor and in the turbine area of turbomachines.
- 22
- Scheibedisc
- 44
- erste Schaufelfirst shovel
- 66
- zweite Schaufelsecond shovel
- 88th
- dritte Schaufelthird shovel
- 1010
- Umfangssicherungextensive safety
- 1212
- Umfangsnutcircumferential groove
- 1414
- BasisBase
- 1616
- stromabwärts gerichteter Schenkel (erste Schenkel)downstream leg (first leg)
- 1818
- stromaufwärts gerichteter Schenkel (zweite Schenkel)upstream leg (second leg)
- 2020
- Schaufelblattairfoil
- 2222
- Schaufelfuß von 4Shovel foot of 4
- 2424
- InnendeckbandInner shroud
- 2626
- erster Stegfirst jetty
- 2828
- zweiter Stegsecond bridge
- 3030
- Unterseite von 26Bottom of 26
- 3232
- Oberseite von 16Top of 16
- 3434
- zweite Nutsecond groove
- 3636
- Halterungbracket
- 3838
- Kopfbereich von 10Head area of 10
- 4040
- Fußbereich von 10Foot area of 10
- 4242
- erste Aufnahme von 10first shot of 10
- 4444
- Kopf von 36Head of 36
- 4646
- Fuß von 36Foot of 36
- 4848
- zweite Aufnahme von 36second shot of 36
- 5050
- Öffnung von 36Opening of 36
- 5151
- Sicherungselementfuse element
- 5252
- Stirnflächeface
- 5454
- erster Schaufelfuß von 4first blade foot of 4
- 5555
- zweiter Schaufelfuß von 6second blade foot from 6
- 5656
- Überhang von 54Overhang of 54
- 5858
- Schaufelfuß von 8Shovel foot of 8
- 6060
- Überhang von 58Overhang of 58
- 6262
- Strömungsrichtungflow direction
- 6363
- Unterseite von 8Bottom of 8
- 6464
- Führungselement (dritte Nut)Guide element (third groove)
- 6666
- Anlageflächecontact surface
- 6868
- Anlageflächecontact surface
- 6969
- erste Aussparungfirst recess
- 7070
- Drehachseaxis of rotation
- 7171
-
verlängerter Bereich des Fuß 46extended area of the
foot 46 - 7272
- Anschlagattack
- 7474
- dritte Aufnahmethird recording
- 7676
- verlängerter Bereich des Fußbereich von 40extended area of the foot area of 40
- 7878
- zweite Aussparungsecond recess
- 7979
- Spaltgap
- 8181
- Erhöhungincrease
- Ar A r
- radiale Achseradial axis
- AT A T
- parallele Achseparallel axis
- BB
- Breite des SchaufelfußesWidth of the blade foot
- bU b U
- Breite des Kopfbereiches der UmfangssicherungWidth of the header area of the perimeter guard
- hN h N
- Nuthöhegroove height
- hu, hU'hu, h U '
- Höhe der UmfangssicherungAmount of girth security
- SE S E
- Engstelle zwischen den SchenkelNarrowing between the thighs
- TT
- Tiefe des SchaufelfußesDepth of the blade foot
Claims (15)
dadurch gekennzeichnet, dass
die Umfangsnut (12) und der Schaufelfuß (54, 55, 58) derart geformt sind, dass durch Drehen der Schaufel (4, 6, 8) um eine Achse (Ar, AT) in die Umfangsnut (12) der Schaufelfuß (54, 55, 58) sicherbar ist.
characterized in that
the circumferential groove (12) and the blade root (54, 55, 58) are shaped such that by rotating the blade (4, 6, 8) about an axis (A r , A T ) into the circumferential groove (12) of the blade root (12) 54, 55, 58) is securable.
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