EP3019706B1 - Anordnung zum sichern einer funktionsstellung einer an einer läuferscheibe angeordneten deckplatte relativ zu einer an der läuferscheibe angeordneten laufschaufel - Google Patents

Anordnung zum sichern einer funktionsstellung einer an einer läuferscheibe angeordneten deckplatte relativ zu einer an der läuferscheibe angeordneten laufschaufel Download PDF

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EP3019706B1
EP3019706B1 EP14759178.8A EP14759178A EP3019706B1 EP 3019706 B1 EP3019706 B1 EP 3019706B1 EP 14759178 A EP14759178 A EP 14759178A EP 3019706 B1 EP3019706 B1 EP 3019706B1
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EP
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rotor
securing
arrangement
web
blade
Prior art date
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Sascha Dungs
Karsten Kolk
Peter Schröder
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • 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
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/005—Sealing means between non relatively rotating elements
    • F01D11/006—Sealing the gap between rotor blades or blades and rotor
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01D5/08—Heating, heat-insulating or cooling means
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    • F05D2260/30—Retaining components in desired mutual position
    • F05D2260/31—Retaining bolts or nuts

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for securing a functional position of a arranged on an outer circumference of a rotor of a rotor of a gas turbine cover plate of the rotor relative to a arranged on the outer circumference of the rotor disk rotor blade, wherein between the cover plate located in its functional position and one of the cover plate side facing a blade root of the blade, a channel portion of an annular cooling channel of the rotor is formed.
  • the invention further relates to a rotor assembly of a rotor of a gas turbine, comprising a rotor disk, a rotor blade arranged on the outer circumference of the rotor disk, a cover plate ring arranged on the outer circumference of the rotor disk.
  • the invention relates to a rotor for a gas turbine and a gas turbine.
  • EP 1 944 471 A1 discloses the technical features of the preamble of claim 1.
  • this publication proposes a blocking element in insert an opening formed on the cover plate keyhole-like, which engages in its functional position in a arranged on one of the cover plate side of a blade root of the blade arranged hole.
  • This functional position of the blocking element is ensured that the blocking element engages in a certain rotational position relative to the cover plate the edge of the opening blade end side by means of a cam formed on the blocking element and that the blocking element located in this rotational position is secured against rotation relative to the cover plate about a longitudinal axis of the blocking element. Securing the rotational position of the blocking element is achieved in that a part of the blocking element is plastically deformed and thereby engages in a beard opening of the keyhole-like opening.
  • the object of the invention is to provide a novel and easy way to secure functional positions of arranged on an outer circumference of a rotor of a rotor of a gas turbine cover plates of the rotor relative to arranged on the outer circumference of the rotor disc rotor blades of the rotor.
  • the functional position of the cover plate is secured when the securing bolt extends partially in the formable on the guide portion of the cover plate guide opening and the web is at least partially disposed in the recesses. This is effected in particular by the fact that the web extends radially with respect to the rotor disk when the rotor blade is arranged on the rotor disk.
  • the thickening formed on the cover plate or the guide section which can be formed thereby enables the formation of a longer guide opening and thus a good guidance of the securing bolt.
  • the guide portion completely surrounds the guide opening.
  • the fact that the outer diameter of the securing bolt corresponds to the diameter of the guide opening is intended to mean that the securing bolt can be inserted in a form-fitting manner into the guide opening.
  • the open towards the end of the locking bolt training and diametrical arrangement of the recesses allows simultaneous insertion of the web in the two recesses by the locking pin is placed on the bridge.
  • the width of the recesses is preferably equal to the width of the web.
  • the safety device for securing a functional position of the safety bolt on the cover plate and the blade keeps the safety pin permanently secure in its plugged onto the web position, d. H. in its functional position.
  • the securing device may be designed in any manner suitable for this purpose.
  • the inventive arrangement can be realized in the course of retrofitting an existing gas turbine.
  • the arrangement can already be taken into account in a new development of gas turbines.
  • various types of gas turbines can be equipped.
  • an arrangement according to the invention is provided for each cover plate of a rotor.
  • the securing bolt and / or the web are formed of metal and may be hardened to reduce wear on these components in a suitable manner.
  • the securing device preferably comprises a groove arranged on the side of the guide section facing the blade root, which extends radially from the guide opening over at least part of the guide section, and an L-shaped, plastically deformable securing wire, wherein the diameter of the longitudinal bore of the securing bolt Width of the groove and the width of the recesses are greater than or equal to the outer diameter of the safety wire.
  • One leg of the L-shaped safety wire can thus be arranged in the longitudinal bore of the partially in the guide opening on the cover plate Fuse bolt are introduced until the other leg of the fuse wire is at least partially in the groove formed on the guide portion.
  • the safety pin is secured relative to the cover plate against rotation about its longitudinal axis.
  • the diameter of the longitudinal bore, the width of the groove and the width of the recesses are preferably equal to the outer diameter of the safety wire, so that appropriate form fit between components of the assembly can be produced.
  • a recess is preferably formed by a predetermined length difference longer than the other recess, wherein the difference in length is greater than or equal to the outer diameter of the safety wire.
  • the difference in length is equal to the outer diameter of the safety wire.
  • the length of the shorter recess may, for example, correspond to the height of the web, whereas the length of the longer recess may correspond to the sum of the height of the web and the outside diameter of the safety wire.
  • the recesses may alternatively be designed to be of equal length.
  • the web is preferably formed monolithically with the blade.
  • the web for example, can be produced inexpensively together with the remaining blade in a casting process. As a result, a very robust connection between the web and the remaining blade is created. Alternatively, the web can be made separately and then connected to the blade.
  • the web can be arranged on a recess which can be formed on the side of the blade root facing the cover plate.
  • axial space can be saved to despite the attachment of an inventive arrangement on a rotor of a gas turbine to allow a compact design of the rotor or the gas turbine.
  • At least one longitudinal edge of the web arranged on the side of the web remote from the blade root is preferably provided with a chamfer.
  • the chamfer can be formed by a mechanical reworking of the web formed on the blade.
  • both are provided on the side remote from the blade root of the web arranged longitudinal edges of the web, each with a chamfer. The formation of the chamfer or chamfers on the web allows for easier assembly of the arrangement, which is particularly difficult because the web is hardly or not visible during assembly of the arrangement.
  • the not provided with the recesses end of the securing bolt is preferably provided on a side facing the longitudinal bore with a at least over a part of the inner circumference of the longitudinal bore extending rounding.
  • the rounding can serve as a contact surface for a plastic deformation of the safety wire in order to bend a blade end remote from the safety pin end of the safety wire, preferably by 90 °.
  • This plastic deformation of the safety wire can be used to keep the safety pin permanently in its functional position. Without the rounding at the end of the securing bolt, damage to the securing wire could occur during bending of the safety wire and / or under mechanical stress during operation of a correspondingly formed gas turbine. This could in turn the durability of a corresponding fuse the functional position of the locking bolt are affected.
  • At least one free end of at least one recess is provided with a chamfer.
  • the chamfer can be formed by a mechanical reworking of the free end of the recess.
  • both free ends of each recess are each provided with a chamfer. The formation of the chamfer or chamfers on the recess or the recesses also allows a simpler installation of the arrangement, which is particularly difficult because the web is hardly or not visible during assembly of the arrangement.
  • the chamfers at the free ends of the recesses Due to the chamfers at the free ends of the recesses, it can come to a desired positive orientation of the securing bolt relative to the web at a contact between the safety pin or the chamfer formed on the chamfer and the web on which also chamfers may be formed attach the safety pin to the bridge as desired or to transfer the safety pin to its functional position.
  • the arrangement preferably comprises a sealing groove, which can be arranged on the blade side on a sealing wing formed on a platform of the blade, in which a radially outer edge section of the cover plate can be arranged.
  • a sealing groove which can be arranged on the blade side on a sealing wing formed on a platform of the blade, in which a radially outer edge section of the cover plate can be arranged.
  • a cover plate can rotate about the safety pin to a certain extent in order to follow the tilting movements of the platforms to a certain extent.
  • the rotor assembly according to the invention for a rotor of a gas turbine comprises a rotor disk, a rotor blade arranged on the outer circumference of the rotor disk, a cover plate ring arranged on the outer circumference of the rotor disk and at least one arrangement according to one of the aforementioned embodiments or any combination thereof.
  • the rotor according to the invention for a gas turbine comprises at least one aforementioned rotor assembly.
  • the gas turbine according to the invention comprises an aforementioned rotor.
  • FIG. 1 shows a section of a side view of an embodiment of a blade 1 according to the invention, ie, a blade 1, which at the one in the FIGS. 7, 8 and 9 shown cover plate 2 facing side 3 of the blade root 4 of the blade 1 arranged web 5, which is arranged on the blade root 4, that the web 5 extends radially arranged at a not shown rotor disc rotor blade 1 with respect to the rotor.
  • the web 5 is arranged on a side facing the cover plate 2 side 3 of the blade root 4 recess 6, which is the Figures 2 and 9 can be better seen.
  • the web 5 is formed monolithically with the blade 1, wherein the two on the side facing away from the blade root 4 of the web 5 longitudinal edges of the web 5 are each provided with a chamfer 9. Above the recess 6, a sealing wing 7 of a platform 8 of the blade 1 is arranged.
  • FIG. 2 shows a section of a sectional view of in FIG. 1 shown blade 1 according to the in FIG. 1 shown arrow A.
  • On the sealing wing 7 of the platform 8 of the blade 1 is on the blade root side a sealing groove 10 is formed, in which a radially outer edge portion of the cover plate 2 can be arranged, as in FIG. 9 is shown.
  • the web 5 is flush with the rest of the cover plate 2 facing side 3 of the blade root 4 from, ie, that the height h of the web 5 corresponds to the depth of the recess 6.
  • FIG. 3 shows a perspective view of an embodiment of a securing bolt 11 of an inventive arrangement 12, as shown in FIG. 9 is shown.
  • the securing bolt 11 has a continuous longitudinal bore 13 and at one end two recesses 14 and 15, which are arranged diametrically opposite one another and are open towards this end.
  • the recesses 14 and 15 extend from this end of the securing bolt 11 parallel to the longitudinal axis L of the securing bolt 11 over part of the length of the securing bolt 11.
  • the width b A of the recesses and the diameter d L of the longitudinal bore 13 are equal to the width b S of Stegs 5.
  • the free ends of the recesses 14 and 15 are each provided with a chamfer 16.
  • the not provided with the recesses 14 and 15 end of the securing bolt 11 is provided on one of the longitudinal bore 13 facing side with a over the entire inner circumference of the longitudinal bore 13 extending rounding 17, which is better FIG. 4 can be removed.
  • FIG. 4 shows a longitudinal section through the in FIG. 3
  • the length l 1 of the shorter recess 14 is equal to the height h of the web 5.
  • the difference in length .DELTA.l, the width b A of the recesses 14 and 15, the width b S of the web 5 are equal to the diameter d of the longitudinal bore thirteenth
  • FIG. 5 shows an end view of the in the FIGS. 3 and 4 shown securing bolt 11 according to the arrow B from FIG. 4 ,
  • FIG. 6 shows a side view of an embodiment of a fuse wire 18 of the inventive arrangement 12.
  • the plastically deformable fuse wire 18 is L-shaped and has a shorter leg 19 and a longer leg 20.
  • the fuse wire 18 has a circular cross-section and is formed of metal.
  • the fuse wire 18 forms part of a securing device for securing the in FIG. 9 shown functional position of the securing bolt 11 on the cover plate 2 and the blade 1.
  • the length l 2 of the longer recess 15 is equal to the sum of the height h of the web 5 and the outer diameter d a of the fuse wire.
  • the diameter d L of the longitudinal bore 13, the difference in length ⁇ l, the width b A of the recesses 14 and 15 and the width b S of the web 5 are equal to the outer diameter d a of the safety wire 18th
  • FIG. 7 shows a section of a side view of an embodiment of a cover plate 2 according to the invention on the cover plate 2 is formed by a formed on the cover plate 2 thickening 21 guide portion 22 and formed by a arranged on the cover plate 2 through hole 23 guide opening 24, wherein the guide portion 22 completely surrounds the guide opening 24.
  • the securing device comprises a groove 26 arranged on the side 25 of the guide section 22 facing the blade root 4, which groove extends radially from the guide opening 24 over the guide section 22.
  • the width b N of the groove 26 is equal to the outer diameter d a of the safety wire 18.
  • the outer diameter d S of the securing bolt 11 is equal to the diameter d F of the guide opening 24th
  • FIG. 8 shows a section of a longitudinal section through the in FIG. 7 shown cover plate 2 according to the line CC FIG. 7 ,
  • FIG. 9 shows a section of a sectional view of an embodiment of an inventive arrangement 12 for securing the shown functional position of arranged on an outer periphery of a rotor of a rotor of a gas turbine cover plate 2 of the rotor relative to the arranged on the outer circumference of the rotor disc rotor blade 1 of the rotor.
  • the fuse wire 18 can be pre-assembled in the securing bolt 11 by the longer leg 20 of the fuse wire 18 is inserted into the longitudinal bore 13 of the securing bolt 11 until the shorter leg 19 of the fuse wire 18 engages in the longer recess 15 of the securing bolt 11.
  • the thus preassembled module can be pushed by the blade root 4 facing side 25 of the guide portion 22 in the guide opening 24 until the shorter leg 19 of the fuse wire 18 is at least partially disposed in the groove 26. As a result, the fuse wire 18 is secured against axial rotation.
  • the cover plate 2 can then be positioned together with the assembly of securing wire 18 and securing bolt 11 arranged thereon in a functional position relative to the moving blade 1 or its blade root 4. Then, the securing bolt 11 can be pressed and displaced axially from the side of the cover plate 2 facing away from the blade root 4 in the direction of the blade root 4, so that the web 5 engages in the recesses 14 and 15 on the securing bolt 11. Finally, the protruding from the securing bolt 11 end of the longer leg 20 of the fuse wire 18 radially over the trained on the safety pin 11 Rounding 17 to be bent outward as it is in FIG. 5 is shown. This prevents that the securing bolt 11 can move axially away from the blade root 4.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Sichern einer Funktionsstellung einer an einem Außenumfang einer Läuferscheibe eines Läufers einer Gasturbine angeordneten Deckplatte des Läufers relativ zu einer an dem Außenumfang der Läuferscheibe angeordneten Laufschaufel des Läufers, wobei zwischen der in ihrer Funktionsstellung befindlichen Deckplatte und einer der Deckplatte zugewandten Seite eines Schaufelfußes der Laufschaufel ein Kanalabschnitt eines ringförmigen Kühlkanals des Läufers ausgebildet ist.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Läuferbaugruppe für einen Läufer einer Gasturbine, aufweisend eine Läuferscheibe, einen an dem Außenumfang der Läuferscheibe angeordneten Laufschaufelkranz, einen an dem Außenumfang der Läuferscheibe angeordneten Deckplattenkranz.
  • Ferner betrifft die Erfindung einen Läufer für eine Gasturbine und eine Gasturbine.
  • Eine Anordnung der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der Veröffentlichung WO 2010/094539 A1 bekannt. EP 1 944 471 A1 offenbart die technischen Merkmale vom Oberbegriff vom Anspruch 1. Um eine Funktionsstellung einer an einem Außenumfang einer Läuferscheibe eines Läufers einer Gasturbine angeordneten Deckplatte des Läufers relativ zu einer an dem Außenumfang der Läuferscheibe angeordneten Laufschaufel des Läufers zu sichern, schlägt dieser Veröffentlichung vor, ein Blockierelement in eine an der Deckplatte schlüssellochartig ausgebildete Öffnung einzufügen, welches in seiner Funktionsstellung in ein an einer der Deckplatte zugewandten Seite eines Schaufelfußes der Laufschaufel angeordnetes Loch eingreift. Diese Funktionsstellung des Blockierelementes wird dadurch gesichert, dass das Blockierelement in einer bestimmten Drehstellung relativ zu der Deckplatte den Rand der Öffnung schaufelfußseitig mittels eines an dem Blockierelement ausgebildeten Nockens hintergreift und dass das in dieser Drehstellung befindliche Blockierelement gegen ein Verdrehen relativ zu der Deckplatte um eine Längsachse des Blockierelementes gesichert ist. Die Sicherung der Drehstellung des Blockierelementes wird dadurch erreicht, dass ein Teil des Blockierelementes plastisch verformt wird und hierdurch in eine Bartöffnung der schlüssellochartigen Öffnung eingreift. Aufgabe der Erfindung ist es, eine neuartige und einfache Möglichkeit zur Sicherung von Funktionsstellungen von an einem Außenumfang einer Läuferscheibe eines Läufers einer Gasturbine angeordneten Deckplatten des Läufers relativ zu an dem Außenumfang der Läuferscheibe angeordneten Laufschaufeln des Läufers zu schaffen.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung zum Sichern einer Funktionsstellung einer an einem Außenumfang einer Läuferscheibe eines Läufers einer Gasturbine angeordneten Deckplatte des Läufers relativ zu einer an dem Außenumfang der Läuferscheibe angeordneten Laufschaufel des Läufers ist im Anspruch 1 beschrieben.
  • Gemäß der Erfindung ist die Funktionsstellung der Deckplatte gesichert, wenn der Sicherungsbolzen sich teilweise in der an dem Führungsabschnitt der Deckplatte ausbildbaren Führungsöffnung erstreckt und der Steg zumindest teilweise in den Ausnehmungen angeordnet ist. Dies wird insbesondere dadurch bewirkt, dass der Steg bei an der Läuferscheibe angeordneter Laufschaufel bezüglich der Läuferscheibe radial verläuft.
  • Die an der Deckplatte ausgebildete Aufdickung bzw. der dadurch ausbildbare Führungsabschnitt ermöglicht die Ausbildung einer längeren Führungsöffnung und hierdurch eine gute Führung des Sicherungsbolzens. Zudem können während des Betriebs einer entsprechend ausgebildeten Gasturbine durch den Kontakt mit dem Sicherungsbolzen im Bereich der Führungsöffnung auftretende Kräfte wegen der Aufdickung bzw. dem Führungsabschnitt besser von der Deckplatte aufgenommen werden, ohne dass es zu Schäden an der Deckplatte, insbesondere im Bereich der Führungsöffnung, kommt. Vorzugsweise umgibt der Führungsabschnitt die Führungsöffnung vollständig.
  • Dass der Außendurchmesser des Sicherungsbolzens dem Durchmesser der Führungsöffnung entspricht, soll bedeuten, dass der Sicherungsbolzen formschlüssig in die Führungsöffnung einfügbar ist.
  • Die zu dem Ende des Sicherungsbolzens hin offene Ausbildung und diametrale Anordnung der Ausnehmungen ermöglicht ein gleichzeitiges Einführen des Stegs in die beiden Ausnehmungen, indem der Sicherungsbolzen auf den Steg gesteckt wird. Um formschlüssige Verbindungen zwischen den Ausnehmungen und dem Steg zu erreichen, ist die Breite der Ausnehmungen vorzugsweise gleich der Breite des Stegs.
  • Die Sicherungseinrichtung zum Sichern einer Funktionsstellung des Sicherungsbolzens an der Deckplatte und der Laufschaufel hält den Sicherungsbolzen dauerhaft sicher in seiner auf den Steg aufgesteckten Stellung, d. h. in seiner Funktionsstellung. Die Sicherungseinrichtung kann auf irgendeine zu diesem Zweck geeignete Art und Weise ausgebildet sein.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung kann im Zuge einer Nachrüstung einer bereits vorhandenen Gasturbine realisiert werden. Zudem kann die Anordnung schon bei einer Neuentwicklung von Gasturbinen berücksichtigt werden. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung können verschiedenste Typen von Gasturbinen ausgestattet werden. Vorzugsweise ist für jede Deckplatte eines Läufers eine erfindungsgemäße Anordnung vorgesehen.
  • Der Sicherungsbolzen und/oder der Steg sind aus Metall gebildet und können zur Verringerung eines Verschleißes an diesen Bauteilen auf eine geeignete Art und Weise gehärtet sein.
  • Bevorzugt umfasst die Sicherungseinrichtung eine an der dem Schaufelfuß zugewandten Seite des Führungsabschnitts angeordnete Nut, welche sich von der Führungsöffnung radial über zumindest einen Teil des Führungsabschnitts erstreckt, und einen L-förmig ausgebildeten, plastisch verformbaren Sicherungsdraht, wobei der Durchmesser der Längsbohrung des Sicherungsbolzens, die Breite der Nut und die Breite der Ausnehmungen größer als der oder gleich dem Außendurchmesser des Sicherungsdrahts sind. Ein Schenkel des L-förmig ausgebildeten Sicherungsdrahts kann derart in die Längsbohrung des teilweise in der Führungsöffnung an der Deckplatte angeordneten Sicherungsbolzens eingeführt werden, bis sich der andere Schenkel des Sicherungsdrahts zumindest teilweise in der an dem Führungsabschnitt ausgebildeten Nut befindet. Erstreckt sich der zumindest teilweise in der Nut angeordnete Schenkel des Sicherungsdrahts gleichzeitig durch eine der Ausnehmungen an dem Sicherungsbolzen, ist der Sicherungsbolzen relativ zu der Deckplatte gegen eine Verdrehung um seine Längsachse gesichert. Um eine optimale Robustheit der Anordnung zu erreichen, sind der Durchmesser der Längsbohrung, die Breite der Nut und die Breite der Ausnehmungen vorzugsweise gleich dem Außendurchmesser des Sicherungsdrahts, so dass entsprechende Formschlüsse zwischen Bauteilen der Anordnung herstellbar sind.
  • Eine Ausnehmung ist bevorzugt um einen vorgegebenen Längenunterschied länger als die andere Ausnehmung ausgebildet, wobei der Längenunterschied größer als der oder gleich dem Außendurchmesser des Sicherungsdrahts ist. Vorzugsweise ist der Längenunterschied gleich dem Außendurchmesser des Sicherungsdrahts. Die Länge der kürzeren Ausnehmung kann beispielsweise der Höhe des Stegs entsprechen, wohingegen die Länge der längeren Ausnehmung der Summe aus der Höhe des Stegs und dem Außendurchmesser des Sicherungsdrahts entsprechen kann. Zur Vereinfachung des mit dem Sicherungsbolzen verbundenen Herstellungsaufwands können die Ausnehmungen alternativ gleichlang ausgebildet sein.
  • Der Steg ist bevorzugt monolithisch mit der Laufschaufel ausgebildet. Der Steg kann beispielsweise zusammen mit der übrigen Laufschaufel in einem Gießverfahren kostengünstig hergestellt sein. Hierdurch wird eine sehr robuste Verbindung zwischen dem Steg und der übrigen Laufschaufel geschaffen. Alternativ kann der Steg separat hergestellt und anschließend mit der Laufschaufel verbunden werden.
  • Bevorzugt ist der Steg an einem an der der Deckplatte zugewandten Seite des Schaufelfußes ausbildbaren Rücksprung anordbar. Hierdurch kann axialer Bauraum gespart werden, um trotz der Anbringung einer erfindungsgemäßen Anordnung an einem Läufer einer Gasturbine eine kompakte Ausbildung des Läufers bzw. der Gasturbine zu ermöglichen.
  • Wenigstens eine auf der dem Schaufelfuß abgewandten Seite des Stegs angeordnete Längskante des Stegs ist bevorzugt mit einer Fase versehen. Die Fase kann durch eine mechanische Nachbearbeitung des an der Laufschaufel ausgebildeten Stegs ausgebildet werden. Vorzugsweise sind beide auf der dem Schaufelfuß abgewandten Seite des Stegs angeordneten Längskanten des Stegs mit jeweils einer Fase versehen. Die Ausbildung der Fase bzw. Fasen an dem Steg ermöglicht eine einfachere Montage der Anordnung, welche insbesondere dadurch erschwert ist, da der Steg während der Montage der Anordnung kaum oder nicht sichtbar ist. Durch die Fase bzw. Fasen an dem Steg kann es bei einem Kontakt zwischen dem Sicherungsbolzen bzw. den an dem Sicherungsbolzen ausgebildeten Rändern der Ausnehmungen und dem Steg zu einer gewünschten Zwangsausrichtung des Sicherungsbolzens relativ zu dem Steg kommen, um den Sicherungsbolzen wie gewünscht auf den Steg aufstecken bzw. den Sicherungsbolzen in seine Funktionsstellung überführen zu können.
  • Das nicht mit den Ausnehmungen versehene Ende des Sicherungsbolzens ist bevorzugt an einer der Längsbohrung zugewandten Seite mit einer sich wenigstens über einen Teil des Innenumfangs der Längsbohrung erstreckenden Abrundung versehen. Die Abrundung kann als Anlagefläche für eine plastische Umformung des Sicherungsdrahts dienen, um ein schaufelfußabseitig aus dem Sicherungsbolzen herausragendes Ende des Sicherungsdrahts, vorzugsweise um 90°, zu biegen. Diese plastische Verformung des Sicherungsdrahts kann dazu genutzt werden, den Sicherungsbolzen dauerhaft in seiner Funktionsstellung zu halten. Ohne die Abrundung an dem Ende des Sicherungsbolzens könnte es beim Biegen des Sicherungsdrahts und/oder bei mechanischen Beanspruchungen im Betrieb einer entsprechend ausgebildeten Gasturbine zu Schäden an dem Sicherungsdraht kommen. Hierdurch könnte wiederum die Dauerhaftigkeit einer entsprechenden Sicherung der Funktionsstellung des Sicherungsbolzens beeinträchtigt werden.
  • Bevorzugt ist wenigstens ein freies Ende von zumindest einer Ausnehmung mit einer Fase versehen. Die Fase kann durch eine mechanische Nachbearbeitung des freien Endes der Ausnehmung ausgebildet werden. Vorzugsweise sind beide freien Enden von jeder Ausnehmung mit jeweils einer Fase versehen. Die Ausbildung der Fase bzw. Fasen an der Ausnehmung bzw. den Ausnehmungen ermöglicht ebenfalls eine einfachere Montage der Anordnung, welche insbesondere dadurch erschwert ist, da der Steg während der Montage der Anordnung kaum oder nicht sichtbar ist. Durch die Fasen an den freien Enden der Ausnehmungen kann es bei einem Kontakt zwischen dem Sicherungsbolzen bzw. den an dem Sicherungsbolzen ausgebildeten Fasen und dem Steg, an dem ebenfalls Fasen ausgebildet sein können, zu einer gewünschten Zwangsausrichtung des Sicherungsbolzens relativ zu dem Steg kommen, um den Sicherungsbolzen wie gewünscht auf den Steg aufstecken bzw. den Sicherungsbolzen in seine Funktionsstellung überführen zu können.
  • Die Anordnung umfasst bevorzugt eine schaufelseitig an einem an einer Plattform der Laufschaufel ausgebildeten Dichtflügel anordbare Dichtnut, in welcher ein radial äußerer Randabschnitt der Deckplatte anordbar ist. Bei bestimmungsgemäß an einem Läufer angebrachter Anordnung ist der radial äußere Randabschnitt der Deckplatte in einen Teil die Dichtnut eingeführt. Im Betrieb einer entsprechend ausgestatteten Gasturbine kann sich die Deckplatte radial nach außen bewegen und weitergehender in die Dichtnut eintauchen. Je weiter der radial äußere Randabschnitt der Deckplatte in die Dichtnut eintaucht, desto besser ist die Deckplatte gegen den Dichtflügel abgedichtet, was mit einer Verbesserung der Abdichtung eines zwischen den Deckplatten und den Schaufelfüßen ausgebildeten, ringförmigen Kühlkanals des Läufers einhergeht. Im Betrieb einer Gasturbine kommt es zudem in der Regel zu Kippbewegungen der Plattformen der Laufschaufeln und hierdurch der Dichtflügel der Laufschaufeln. Aufgrund des in der Dichtnut vorhandenen Spiels und der punktuellen Aufhängung der Deckplatte über den Sicherungsbolzen an dem Läufer kann sich eine Deckplatte um den Sicherungsbolzen um ein bestimmtes Maß drehen, um den Kippbewegungen der Plattformen um ein bestimmtes Maß folgen zu können.
  • Die erfindungsgemäße Läuferbaugruppe für einen Läufer einer Gasturbine umfasst eine Läuferscheibe, einen an dem Außenumfang der Läuferscheibe angeordneten Laufschaufelkranz, einen an dem Außenumfang der Läuferscheibe angeordneten Deckplattenkranz und wenigstens eine Anordnung gemäß einer der vorgenannten Ausgestaltungen oder einer beliebigen Kombination derselben. Hiermit sind die oben mit Bezug auf die Anordnung genannten Vorteile entsprechend verbunden.
  • Der erfindungsgemäße Läufer für eine Gasturbine umfasst wenigstens eine vorgenannte Läuferbaugruppe.
  • Die erfindungsgemäße Gasturbine umfasst einen vorgenannten Läufer.
  • Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigt:
    • FIG 1
    einen Ausschnitt einer Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Laufschaufel,
    FIG 2
    einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung der in Figur 1 gezeigten Laufschaufel,
    FIG 3
    eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für einen Sicherungsbolzen einer erfindungsgemäßen Anordnung,
    FIG 4
    einen Längsschnitt durch den in Figur 3 gezeigten Sicherungsbolzen,
    FIG 5
    eine Stirnansicht des in Figur 3 gezeigten Sicherungsbolzens,
    FIG 6
    eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels für einen Sicherungsdraht der erfindungsgemäßen Anordnung,
    FIG 7
    einen Ausschnitt einer Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Deckplatte,
    FIG 8
    einen Ausschnitt eines Längsschnitts durch die in Figur 7 gezeigte Deckplatte,
    FIG 9
    einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung in ihrer Funktionsstellung.
  • Figur 1 zeigt einen Ausschnitt einer Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Laufschaufel 1, d. h. eine Laufschaufel 1, welche einen an der einer in den Figuren 7, 8 und 9 gezeigten Deckplatte 2 zugewandten Seite 3 des Schaufelfußes 4 der Laufschaufel 1 angeordneten Steg 5 aufweist, welcher derart an dem Schaufelfuß 4 angeordnet ist, dass der Steg 5 bei an einer nicht gezeigten Läuferscheibe angeordneter Laufschaufel 1 bezüglich der Läuferscheibe radial verläuft. Der Steg 5 ist an einem an der der Deckplatte 2 zugewandten Seite 3 des Schaufelfußes 4 ausgebildeten Rücksprung 6 angeordnet, was den Figuren 2 und 9 besser zu entnehmen ist. Der Steg 5 ist monolithisch mit der Laufschaufel 1 ausgebildet, wobei die beiden auf der dem Schaufelfuß 4 abgewandten Seite des Stegs 5 angeordneten Längskanten des Stegs 5 jeweils mit einer Fase 9 versehen sind. Oberhalb des Rücksprungs 6 ist ein Dichtflügel 7 einer Plattform 8 der Laufschaufel 1 angeordnet.
  • Figur 2 zeigt einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung der in Figur 1 gezeigten Laufschaufel 1 entsprechend dem in Figur 1 gezeigten Pfeil A. An dem Dichtflügel 7 der Plattform 8 der Laufschaufel 1 ist schaufelfußseitig eine Dichtnut 10 ausgebildet, in welcher ein radial äußerer Randabschnitt der Deckplatte 2 anordbar ist, wie es in Figur 9 gezeigt ist. Der Steg 5 schließt bündig mit der übrigen der Deckplatte 2 zugewandten Seite 3 des Schaufelfußes 4 ab, d. h., dass die Höhe h des Stegs 5 der Tiefe des Rücksprungs 6 entspricht.
  • Figur 3 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für einen Sicherungsbolzen 11 einer erfindungsgemäßen Anordnung 12, wie sie in Figur 9 gezeigt ist. Der Sicherungsbolzen 11 weist eine durchgehende Längsbohrung 13 und an einem Ende zwei diametral zueinander angeordnete, zu diesem Ende hin offene und gleichbreit ausgebildete Ausnehmungen 14 und 15 auf. Die Ausnehmungen 14 und 15 erstrecken sich von diesem Ende des Sicherungsbolzens 11 parallel zur Längsachse L des Sicherungsbolzens 11 über einen Teil der Länge des Sicherungsbolzens 11. Die Breite bA der Ausnehmungen und der Durchmesser dL der Längsbohrung 13 sind gleich der Breite bS des Stegs 5. Die freien Enden der Ausnehmungen 14 und 15 sind jeweils mit einer Fase 16 versehen. Das nicht mit den Ausnehmungen 14 und 15 versehene Ende des Sicherungsbolzens 11 ist an einer der Längsbohrung 13 zugewandten Seite mit einer sich über den gesamten Innenumfang der Längsbohrung 13 erstreckenden Abrundung 17 versehen ist, was besser Figur 4 entnommen werden kann.
  • Figur 4 zeigt einen Längsschnitt durch den in Figur 3 gezeigten Sicherungsbolzen 11. Die Ausnehmung 14 ist um einen vorgegebenen Längenunterschied Δl=l2-l1 länger als die Ausnehmung 15 ausgebildet. Die Länge l1 der kürzeren Ausnehmung 14 ist gleich der Höhe h des Stegs 5. Der Längenunterschied Δl, die Breite bA der Ausnehmungen 14 und 15, die Breite bS des Stegs 5 sind gleich dem Durchmesser d der Längsbohrung 13.
  • Figur 5 zeigt eine Stirnansicht des in den Figuren 3 und 4 gezeigten Sicherungsbolzens 11 entsprechend dem Pfeil B aus Figur 4.
  • Figur 6 zeigt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels für einen Sicherungsdraht 18 der erfindungsgemäßen Anordnung 12. Der plastisch verformbare Sicherungsdraht 18 ist L-förmig ausgebildet und weist einen kürzeren Schenkel 19 sowie einen längeren Schenkel 20 auf. Der Sicherungsdraht 18 weist einen kreisförmigen Querschnitt auf und ist aus Metall gebildet. Der Sicherungsdraht 18 bildet einen Teil einer Sicherungseinrichtung zum Sichern der in Figur 9 gezeigten Funktionsstellung des Sicherungsbolzens 11 an der Deckplatte 2 und der Laufschaufel 1. Die Länge l2 der längeren Ausnehmung 15 ist gleich der Summe aus der Höhe h des Stegs 5 und dem Außendurchmesser da des Sicherungsdrahts. Der Durchmesser dL der Längsbohrung 13, der Längenunterschied Δl, die Breite bA der Ausnehmungen 14 und 15 und die Breite bS des Stegs 5 sind gleich dem Außendurchmesser da des Sicherungsdrahts 18.
  • Figur 7 zeigt einen Ausschnitt einer Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Deckplatte 2. An der Deckplatte 2 sind ein durch eine an der Deckplatte 2 ausgebildete Aufdickung 21 ausgebildeter Führungsabschnitt 22 und eine durch eine an der Deckplatte 2 angeordnete Durchgangsbohrung 23 ausgebildete Führungsöffnung 24 angeordnet, wobei der Führungsabschnitt 22 die Führungsöffnung 24 vollständig umgibt. Die Sicherungseinrichtung umfasst eine an der dem Schaufelfuß 4 zugewandten Seite 25 des Führungsabschnitts 22 angeordnete Nut 26, welche sich von der Führungsöffnung 24 radial über den Führungsabschnitt 22 erstreckt. Die Breite bN der Nut 26 ist gleich dem Außendurchmesser da des Sicherungsdrahts 18. Der Außendurchmesser dS des Sicherungsbolzens 11 ist gleich dem Durchmesser dF der Führungsöffnung 24.
  • Figur 8 zeigt einen Ausschnitt eines Längsschnitts durch die in Figur 7 gezeigte Deckplatte 2 entsprechend der Linie C-C aus Figur 7.
  • Figur 9 zeigt einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung 12 zum Sichern der gezeigten Funktionsstellung der an einem Außenumfang einer Läuferscheibe eines Läufers einer Gasturbine angeordneten Deckplatte 2 des Läufers relativ zu der an dem Außenumfang der Läuferscheibe angeordneten Laufschaufel 1 des Läufers. Zwischen der in ihrer Funktionsstellung befindlichen Deckplatte 2 und der der Deckplatte 2 zugewandten Seite 3 eines Schaufelfußes 4 der Laufschaufel 1 ist ein Kanalabschnitt 27 eines nicht näher dargestellten, ringförmigen Kühlkanals des Läufers ausgebildet.
  • Im Folgenden wird die Montage der in Figur 9 gezeigten Anordnung 12 näher beschrieben:
    Zunächst kann der Sicherungsdraht 18 in den Sicherungsbolzen 11 vormontiert werden, indem der längere Schenkel 20 des Sicherungsdrahts 18 derart in die Längsbohrung 13 des Sicherungsbolzens 11 eingeführt wird, bis der kürzere Schenkel 19 des Sicherungsdrahts 18 in die längere Ausnehmung 15 des Sicherungsbolzens 11 eingreift. Die derart vormontierte Baugruppe kann von der dem Schaufelfuß 4 zugewandten Seite 25 des Führungsabschnitts 22 in die Führungsöffnung 24 geschoben werden, bis der kürzere Schenkel 19 des Sicherungsdrahts 18 zumindest teilweise in der Nut 26 angeordnet ist. Hierdurch ist der Sicherungsdraht 18 gegen ein axiales Verdrehen gesichert. Anschließend kann die Deckplatte 2 zusammen mit der daran angeordneten Baugruppe aus Sicherungsdraht 18 und Sicherungsbolzen 11 in einer Funktionsstellung relativ zu der Laufschaufel 1 bzw. deren Schaufelfuß 4 positioniert werden. Dann kann der Sicherungsbolzen 11 von der dem Schaufelfuß 4 abgewandten Seite der Deckplatte 2 her axial in Richtung des Schaufelfußes 4 gedrückt und verlagert werden, so dass der Steg 5 in die Ausnehmungen 14 und 15 an dem Sicherungsbolzen 11 eingreift. Zuletzt kann das aus dem Sicherungsbolzen 11 herausragende Ende des längeren Schenkels 20 des Sicherungsdrahts 18 radial über die an dem Sicherungsbolzen 11 ausgebildete Abrundung 17 nach außen gebogen werden, wie es in Figur 5 gezeigt ist. Hierdurch wird verhindert, dass sich der Sicherungsbolzen 11 axial von dem Schaufelfuß 4 weg bewegen kann.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims (11)

  1. Anordnung (12) zum Sichern einer Funktionsstellung einer an einem Außenumfang einer Läuferscheibe eines Läufers einer Gasturbine angeordneten Deckplatte (2) des Läufers relativ zu einer an dem Außenumfang der Läuferscheibe angeordneten Laufschaufel (1) des Läufers, wobei zwischen der in ihrer Funktionsstellung befindlichen Deckplatte (2) und einer der Deckplatte (2) zugewandten Seite (3) eines Schaufelfußes (4) der Laufschaufel (1) ein Kanalabschnitt (27) eines ringförmigen Kühlkanals des Läufers ausgebildet ist, aufweisend- einen durch eine an der Deckplatte (2) ausgebildete Aufdickung (21) ausbildbaren Führungsabschnitt (22) und eine durch eine an der Deckplatte (2) angeordnete Durchgangsbohrung (23) ausbildbare Führungsöffnung (24), wobei der Führungsabschnitt (22) die Führungsöffnung (24) zumindest teilweise umgibt,
    - einen Sicherungsbolzen (11), dessen Außendurchmesser (dS) dem Durchmesser (dF) der Führungsöffnung (24) entspricht, eine Sicherungseinrichtung zum Sichern einer Funktionsstellung des Sicherungsbolzens (11) an der Deckplatte (2) und der Laufschaufel (1),
    gekennzeichnet durch
    einen an der der Deckplatte (2) zugewandten Seite (3) des Schaufelfußes (4) monolithisch an der Laufschaufel (1) angeordneten Steg (5), welcher (5) bei an der Läuferscheibe angeordneter Laufschaufel (1) bezüglich der Läuferscheibe radial verläuft, wobei der eine durchgehende Längsbohrung (13) aufweisende Sicherungsbolzen (11) an einem Ende zwei diametral zueinander angeordnete, zu diesem Ende hin offene und gleichbreit ausgebildete Ausnehmungen (14, 15) aufweist, die sich von diesem Ende des Sicherungsbolzens (11) parallel zur Längsachse (L) des Sicherungsbolzens (11) über einen Teil der Länge des Sicherungsbolzens (11) erstrecken, wobei die Breite (bA) der Ausnehmungen (14, 15) größer als die oder gleich der Breite (bS) des Stegs (5) ist.
  2. Anordnung (12) gemäß Anspruch 1,
    wobei die Sicherungseinrichtung eine an der dem Schaufelfuß (4) zugewandten Seite (25) des Führungsabschnitts (22) anordbare Nut (26), welche sich von der Führungsöffnung (24) radial über zumindest einen Teil des Führungsabschnitts (22) erstreckt, und einen L-förmig ausgebildeten, plastisch verformbaren Sicherungsdraht (18) aufweist,
    wobei der Innendurchmesser dL) der Längsbohrung (13) und die Breite (bN) der Nut (26) größer als der oder gleich dem Außendurchmesser (da) des Sicherungsdrahts (18) sind.
  3. Anordnung (12) gemäß Anspruch 2,
    wobei eine Ausnehmung (15) um einen vorgegebenen Längenunterschied (Δl) länger als die andere Ausnehmung (14) ausgebildet ist,
    wobei der Längenunterschied (Δl) größer als der oder gleich dem Außendurchmesser (da) des Sicherungsdrahts (18) ist.
  4. Anordnung (12) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3,
    wobei der Steg (5) an einem an der der Deckplatte (2) zugewandten Seite (3) des Schaufelfußes (4) ausgebildeten Rücksprung (6) anordbar ist.
  5. Anordnung (12) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4,
    wobei wenigstens eine auf der dem Schaufelfuß (4) abgewandten Seite des Stegs (5) angeordnete Längskante des Stegs (5) mit einer Fase (9) versehen ist.
  6. Anordnung (12) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5,
    wobei das nicht mit den Ausnehmungen (14, 15) versehene Ende des Sicherungsbolzens (11) an einer der Längsbohrung (13) zugewandten Seite mit einer sich wenigstens über einen Teil des Innenumfangs der Längsbohrung (13) erstreckenden Abrundung (17) versehen ist.
  7. Anordnung (12) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6,
    wobei wenigstens ein freies Ende von zumindest einer Ausnehmung (14, 15) mit einer Fase (16) versehen ist.
  8. Anordnung (12) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7,
    aufweisend eine schaufelseitig an einem an einer Plattform (8) der Laufschaufel (1) ausgebildeten Dichtflügel (7) anordbare Dichtnut (10), in welcher ein radial äußerer Randabschnitt der Deckplatte (2) anordbar ist.
  9. Läuferbaugruppe für einen Läufer einer Gasturbine, aufweisend eine Läuferscheibe, einen an dem Außenumfang der Läuferscheibe angeordneten Laufschaufelkranz, einen an dem Außenumfang der Läuferscheibe angeordneten Deckplattenkranz und wenigstens eine Anordnung (12) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.
  10. Läufer für eine Gasturbine,
    aufweisend wenigstens eine Läuferbaugruppe gemäß Anspruch 9.
  11. Gasturbine,
    aufweisend wenigstens einen Läufer gemäß Anspruch 10.
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