EP3212895A1 - Schaufelbefestigung mit sicherungseinrichtung für turbinenschaufeln - Google Patents

Schaufelbefestigung mit sicherungseinrichtung für turbinenschaufeln

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EP3212895A1
EP3212895A1 EP16700042.1A EP16700042A EP3212895A1 EP 3212895 A1 EP3212895 A1 EP 3212895A1 EP 16700042 A EP16700042 A EP 16700042A EP 3212895 A1 EP3212895 A1 EP 3212895A1
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EP
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rotor
recess
turbine blade
projection
holding piece
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Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a rotor comprising at least one turbine blade and a securing device for axial and radial securing of the turbine blade, wherein the rotor comprises a blade groove and the turbine blade comprises a turbine blade root, wherein the blade groove and the turbine blade root is adapted to the blade groove Si ⁇ insurance device has a holding piece which is arranged between the blade groove and the turbine blade root.
  • Blade fasteners are typically used to secure rotor blades to a rotor of a turbomachine, particularly a steam turbine. Due to the comparatively high ⁇ as the rotation of the rotor on the rotor is arranged ⁇ rotor blades are subjected to high centrifugal forces.
  • the turbine blade root of the turbine blades must therefore withstand high forces and is urged radially outward in the blade groove.
  • strong vibration loads pose a further problem, which can result in mechanical damage or material fatigue.
  • Corrosion and migration of the blade root by the Dmpfbeetzung or vibrations within the blade groove pose further problems.
  • Lö ⁇ solutions such as metal wedges, spring washers or sealing pieces known.
  • the object of the invention is to provide a blade fastening in a turbomachine in which a precise and firm support of blades, the associated blade holders, is ensured over a long period of operation.
  • a rotor comprising at least one turbine blade and a securing device for axi ⁇ alen and radially secure the turbine blade, the rotor having a blade groove and the turbine blade comprises a Turbi ⁇ nenschaufelfuß, wherein the blade groove and the Turbi ⁇ nenschaufelfuß adapted to the blade groove
  • the securing means comprises a holding piece, which is arranged between the blade groove and the turbine blade root, wherein the holding piece has a projection which is arranged in a recess in the turbine blade root, wherein the projection engages in the recess such that a displacement of the Holding member is prevented in the axial direction
  • the securing means comprises a force spring which exerts a radially acting force from the rotor to the turbine blade.
  • the invention is thus proposed to dispose a Siche ⁇ inference means in a space between the rotor and the turbine blade root.
  • This space is preferably arranged in the rotor.
  • the formed by the space Notch in a radially inner direction to the axis of rotation shifted.
  • the forces acting on the rotor are better distributed.
  • the holding piece is directly in the
  • Integrated blade foot This is seen in the axial direction optionally pronounced on the leading edge of the blade root or preferably at the trailing edge of the blade root in the radially inner direction.
  • An occurrence of the leading edge and trailing edge is here possible for the imple ⁇ Zung an axial recess, which also allows the axial insertion of the modified blade.
  • the securing device is a plate on which is disposed in a second recess in the holding piece and in a rotor cavity, wherein the sheet is engaged in the second recess and in the Ro ⁇ torausinstituung such that a displacement of the sheet in the axial Direction is prevented.
  • the sheet is in this case arranged in a rotor recess and in a second recess in the holding piece and thus forms a barrier for the holding piece to be moved in the axial direction can.
  • a force spring is arranged between the blade groove and the holding piece.
  • the force spring is arranged next to the holding piece between the blade groove and the blade root.
  • Blade foot seen in the axial direction arranged front edge and seen in the axial direction to the front edge opposite rear edge, wherein the holding piece from the front edge to the trailing edge protrudes.
  • a first locking plate is arranged on the front edge and a second securing plate on the rear edge.
  • a first force spring is arranged on the front edge and a second force spring on the rear edge. This allows symmetric distributions of forces and
  • Vibrations are further minimized that occur especially when starting or during transport.
  • the projection in the circumferential direction is elongate.
  • An elongated training is usually a Featureswei ⁇ se simple production process, which will lead to cost savings here.
  • the projection has a rectangular cross-section.
  • the projection is designed as a cylinder and engages in a recess designed as a blind hole ⁇ hole.
  • This provides an alterna- tive to the elongated shape of the protrusion.
  • the blind hole ⁇ bore in which the protrusion formed as a cylinder is engaged acts selectively engaging a force.
  • the rotor recess and the second recess are arranged one above the other in the radial direction.
  • Figure 1 is a perspective view of a Fuse L ⁇ direction
  • Figure 2 is a cross-sectional view of a first variant of
  • FIG. 3 is a perspective view of the holding piece according to the first variant from FIG. 2,
  • Figure 4 is a further perspective view of the holding ⁇ piece of Figure 3
  • Figure 5 is a perspective view of a sheet
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view of a securing device according to a second variant
  • FIG. 7 shows a perspective view of the holding piece according to the second variant from FIG. 6,
  • FIG 8 is a further perspective view of the holding ⁇ piece of Figure 7,
  • FIG. 10 shows a cross-sectional view of a securing device according to a third variant
  • FIG. 11 is a perspective view of the holding piece according to the third variant
  • FIG. 12 shows a further perspective view of the holding piece according to FIG. 11 for the third variant
  • FIG. 13 shows the sheet for the third variant
  • FIG. 14 shows a cross-sectional view of the securing device according to a fourth variant
  • Figure 15 is a cross-sectional view of a part of the securing device according to the fourth variant.
  • FIG. 1 shows a securing device 1. According to FIG. 1, a part of a rotor 2 and of a turbine blade root 3 can be seen. For clarity, the blade of the turbine blade is not shown.
  • the rotor has a
  • This blade groove 4 may be a blade groove 4 formed parallel to a rotation axis 5 of the rotor.
  • the blade groove 4 may also be a curved blade groove 4, which is then arranged at a front edge in the axial direction 7.
  • the rotation axis 5 and the axial direction 7 are arranged parallel to each other.
  • the rotor 2 rotates about the rotation axis 5 at a rotational speed.
  • the turbine blade is adapted in the blade groove 4, so that as little as possible clearance between the turbine blade root 3 and the Schau ⁇ felnut 4 is formed. Without safety device 8, the turbine blade could be moved freely in the axial direction 7.
  • the rotor 2 and the turbine blade may be part of a turbo ⁇ machine, such as a steam turbine.
  • a turbo machine such as a steam turbine.
  • the centrifugal forces are still comparatively low, during transport no centrifugal forces are present. Thereby, there is the possibility that the turbine blade can shift in the axial direction 7. This is prevented by a safety device 8. From a certain rotational frequency, the centrifugal forces are so great that the turbine blade presses in the blade groove 4 against so-called support flanks 9 and thereby receives a stable ⁇ le position. From this particular rotational frequency, axial displacement is difficult to achieve. With the securing device 8 is a displacement of the turbine blade effectively prevented in the axial 7 and radial directions.
  • the securing device 8 comprises a holding piece 10.
  • FIGS. 1 to 5 show a first embodiment of the holding piece 10.
  • the holding piece 10 is arranged between the blade groove 4 and the turbine blade root 3.
  • the holding piece 10 comprises a front side 11, which is arranged on the front edge 6.
  • the holding piece 10 has an upper side 13 and a lower side 14.
  • the top 13 is arranged opposite the bottom 14 at ⁇ .
  • the top 13 abuts against an underside of the door ⁇ binenschaufelfußes 3, as shown in FIG. 2
  • the front 11 and the front edge 6 are hereby flush.
  • the underside 14 of the holding piece 10 points in the direction of the axis of rotation 5.
  • the holding piece On the upper side 13, the holding piece on a projection 15 which is elongated in a circumferential direction 16 according to a first variant of the invention.
  • the projection 15 has a rectangular cross-section.
  • the projection 15 is formed over the entire top 13 and protrudes into a recess 17 in the turbine blade root 3.
  • the recess 17 is in this case formed complementary to the projection 15. That is, the recess 17 also has an elongated shape and a rectangular cross section.
  • a displacement of the holding piece, when the projection is arranged in the recess 17, in the axial direction 7 is no longer possible, so that a displacement of the holding piece 10 in the axial direction 7 is prevented.
  • the securing device 10 has a metal sheet 19, which engages in a rotor recess 20 and in a second recess 21, so that a displacement of the sheet 19 in axia ⁇ ler direction 7 is prevented.
  • the second recess 21 is arranged in the holding piece 10. The sheet 19 is thereby inserted from the side.
  • the sheet 19 is shaped so as to face in the circumferential direction 16.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of this first Va ⁇ riante of the retaining piece 10 and the entire security facility 8.
  • Figures 3 and 4 show a perspective view on ⁇ of the retaining piece 10 in its first variant.
  • FIG. 5 shows the metal sheet 19, which is formed in a circumferential direction 16. The sheet has a top sheet 22 which projects into the second recess 21. The sheet bottom 23 protrudes into the rotor recess 20th
  • Figures 6 to 9 show a second variant of the Siche ⁇ inference means 8.
  • the projection 15 is not an elongated shape but is designed as a cylinder 24 and in projects a blind ⁇ hole in the turbine blade root 3.
  • the cylinder 24 in this case has a similar mode of action as the projection 15 according to FIG. 1, namely that displacement in the axial direction 7 is prevented.
  • FIGS. 7 and 8 show a perspective view of the holding piece 10 according to variant 2.
  • the sheet 19 is arranged circumferentially in the circumferential direction 16 and is executed here segmented. This means that the sheet 19 consists of individual segments.
  • the sheet 19 is positively arranged in the rotor recess 20 and in the two ⁇ th recess.
  • the plates 19 are introduced via a milled opening of the circumferential groove on a doctorssspositi- on and pushed to its final position, after insertion of the last segment, the segments are joined together at the divisions by spot welding.
  • the force spring 18 serves to ensure the installation of the turbine blade to the rotor 2 at a standstill, z. B. during transport.
  • the power spring 18 is formed for example as a plate spring. But the spring 18 can also be performed as a clamping piece.
  • FIGS 10 to 13 show a third variant of the Siche ⁇ inference means 8.
  • the third variant is characterized in that the holding piece 10 and the power spring 18 are disposed side by side in the axial direction. 7 This means that the force spring 18 is arranged directly on the rotor 2 and directly on the turbine blade root 3 and the force is transmitted directly from the rotor 2 to the turbine blade root 3.
  • the holding piece 10 is arranged in the axial direction 7 next to the force spring 18.
  • the holding piece 10 also has a projection 15 and a second recess 21.
  • the projection 15 may be elongated according to the first variant.
  • the projection 15 may be formed according to the second variant as a cylinder.
  • FIG. 10 shows a cross-sectional view of the securing device 8 according to the third variant.
  • Figures 11 and 12 show a perspective view of the holding member 10.
  • Figure 13 shows a perspective view of the sheet at ⁇ 19th
  • Figures 14 and 15 show a fourth variant of the Siche ⁇ inference means 8.
  • the locking means 8 according to the fourth variant is characterized in that the holding ⁇ piece 10 to the trailing edge of the turbine blade root out now from the front edge 6 of the turbine blade root 3 ⁇ is forming.
  • This means that the holding piece 10 is arranged completely from the front edge 6 to the trailing edge.
  • the holding piece 10 likewise has a projection 15 which is located in a ne recess 17 engages.
  • a metal plate 19 is likewise provided, which engages in a second recess 21 and in a rotor recess 20.
  • the force spring 18 is also arranged between the holding piece 10 and the rotor 2.

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sicherungseinrichtung (2) für eine Turbinenschaufel, die ein radiales und axiales Verschieben der Turbinenschaufel verhindert, wobei die Sicherungseinrichtung (2) sich durch ein Haltestück (10) auszeichnet, das einen Vorsprung (15) aufweist, der in eine Ausnehmung (17) im Turbinenschaufelfuß (3) hineinragt und ein axiales Verschieben verhindert.

Description

Beschreibung
Schaufelbefestigung mit Sicherungseinrichtung für Turbinenschaufeln
Die Erfindung betrifft einen Rotor umfassend zumindest eine Turbinenschaufel und eine Sicherungseinrichtung zur axialen und radialen Sicherung der Turbinenschaufel, wobei der Rotor eine Schaufelnut und die Turbinenschaufel einen Turbinen- schaufelfuß umfasst, wobei die Schaufelnut und der Turbinen- schaufelfuß an die Schaufelnut angepasst ist, wobei die Si¬ cherungseinrichtung ein Haltestück aufweist, das zwischen der Schaufelnut und dem Turbinenschaufelfuß angeordnet ist. Schaufelbefestigungen werden in der Regel zum Befestigen von Laufschaufein an einem Rotor einer Strömungsmaschine, insbesondere einer Dampfturbine verwendet. Durch die vergleichs¬ weise hohe Rotation des Rotors werden die auf dem Rotor ange¬ ordneten Laufschaufein hohen Fliehkräften ausgesetzt. Der Turbinenschaufelfuß der Turbinenschaufeln muss daher hohen Kräften standhalten und wird in der Schaufelnut radial nach außen gedrängt. Neben den Fliehkräften stellen starke Schwingungsbelastungen ein weiteres Problem dar, die mechanische Beschädigungen, Materialermüdungen zur Folge haben können. Korrosion und eine Wanderbewegung des Schaufelfußes durch die Dmpfbeaufschlagung oder Schwingungen innerhalb der Schaufelnut stellen weitere Probleme dar. Zum Festlegen des Turbinenschaufelfußes innerhalb der Schaufelnut sind verschiedene Lö¬ sungen wie beispielsweise Metallkeile, Federringe oder Ab- dichtungsstücke bekannt. Metallkeile stellen zwar axial als auch radial eine Arretierung des zugehörigen Schaufelfußes innerhalb einer Schaufelnut her, aber bei großen Laufschau¬ feln ist es mit solchen Metallkeilen schwierig, ausreichende Haltekräfte während der Rotation in radialer Richtung zu er- zeugen. Des Weiteren zeigen Metallkeile bei längerem Betrieb im Dampfmedium ein korrosives Verhalten, das die Demontage schwierig macht. Es sind axial gefädelte Laufschaufeln bekannt, die in Turbo¬ maschinen wie beispielsweise Dampfturbinen, die aufgrund der Betriebsbeanspruchung eine Konstruktion benötigen, die die axialen Betriebskräfte der Turbinenschaufel aufnimmt und die Schaufel in ihrer axialen Position hält. Solche Sicherungen werden auch als axiale Sicherungen bezeichnet. In der Regel werden bei solchen axialen Sicherungen zwei Kerben angeordnet, die zueinander überlagert ausgebildet sind. Allerdings zeigen Überlagerungen von Kerben häufig eine erhöhte Bean- spruchung und bedeuten somit eine begrenzte Anwendbarkeit im Turbomaschinenbau .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaufelbefes- tigung bei einer Strömungsmaschine bereitzustellen, bei der über einen langen Betriebszeitraum hinweg eine präzise und feste Halterung von Schaufeln, den zugehörigen Schaufelhaltern, sichergestellt ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Rotor umfassend zumindest eine Turbinenschaufel und eine Sicherungseinrichtung zur axi¬ alen und radialen Sicherung der Turbinenschaufel, wobei der Rotor eine Schaufelnut und die Turbinenschaufel einen Turbi¬ nenschaufelfuß umfasst, wobei die Schaufelnut und der Turbi¬ nenschaufelfuß an die Schaufelnut angepasst ist, wobei die Sicherungseinrichtung ein Haltestück aufweist, das zwischen der Schaufelnut und dem Turbinenschaufelfuß angeordnet ist, wobei das Haltestück einen Vorsprung aufweist, der in eine Ausnehmung im Turbinenschaufelfuß angeordnet ist, wobei der Vorsprung in die Ausnehmung derart eingreift, dass ein Ver- schieben des Haltestücks in der axialen Richtung verhindert ist, wobei die Sicherungseinrichtung eine Kraftfeder aufweist, die eine in radialer Richtung wirkende Kraft von dem Rotor auf die Turbinenschaufel ausübt. Mit der Erfindung wird somit vorgeschlagen, in einen Raum zwischen dem Rotor und dem Turbinenschaufelfuß eine Siche¬ rungseinrichtung anzuordnen. Dieser Raum ist vorzugszweise im Rotor angeordnet. Somit wird die durch den Raum gebildete Kerbe in eine radial innere Richtung zur Rotationsachse hin verschoben. Dadurch sind die angreifenden Kräfte auf den Rotor besser verteilt. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben .
In einer Weiterbildung ist das Haltestück direkt in den
Schaufelfuß integriert. Hierbei ist dies in axialer Richtung gesehen wahlweise an der Vorderkante des Schaufelfußes oder bevorzugterweise an der Hinterkante des Schaufelfußes in die radial innere Richtung ausgeprägt. Eine Ausprägung an der Vorderkante und Hinterkante ist hier möglich bei der Umset¬ zung einer axialen Ausnehmung, die das axiale Einschieben der modifizierten Schaufel weiterhin ermöglicht.
In einer ersten vorteilhaften Weiterbildung weist die Sicherungseinrichtung ein Blech auf, das in einer zweiten Ausnehmung im Haltestück und in einer Rotorausnehmung angeordnet ist, wobei das Blech in die zweite Ausnehmung und in die Ro¬ torausnehmung derart eingreift, dass ein Verschieben des Blechs in der axialen Richtung verhindert ist.
Somit wird ein wirksames Verschieben in axialer Richtung des Haltestücks wirksam vermieden. Das Blech wird hierbei in eine Rotorausnehmung und in eine zweite Ausnehmung im Haltestück angeordnet und bildet somit eine Sperre für das Haltestück um in axialer Richtung verschoben werden zu können. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist zwischen der Schaufelnut und dem Haltestück eine Kraftfeder anordnet.
Mit dieser Kraftfeder wird eine Kraft von dem Rotor auf den Turbinenschaufelfuß ausgeübt. Beim Transport sowie im Betrieb ist es wichtig, gerade bei niedrigen Rotationsgeschwindigkei¬ ten eine Kraft auf den Turbinenschaufelfuß auszuüben, der in einer radialen Richtung wirkt. Dadurch ist ein Verschieben der Turbinenschaufel in axialer Richtung durch Reibungseffek- te weiter vermieden. Ab einer bestimmten Rotationsgeschwindigkeit sind in radialer Richtung auf die Turbinenschaufel wirkende Fliehkräfte so groß, dass der Einfluss der Feder¬ kraft durch die Kraftfeder zu vernachlässigen ist.
Vorteilhafterweise ist die Kraftfeder neben dem Haltestück zwischen der Schaufelnut und dem Schaufelfuß angeordnet.
Dies ist eine besonders einfache und konstruktive Lösung, die durch einfache Mittel herstellbar ist.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist der
Schaufelfuß eine in axialer Richtung gesehen angeordnete Vorderkante und in der axialen Richtung gesehen zur Vorderkante gegenüber angeordnete Hinterkante auf, wobei das Haltestück von der Vorderkante bis zur Hinterkante ragt.
Hierbei wird nun erfindungsgemäß vorteilhafterweise vorge¬ schlagen, das Haltestück derart weiterzubilden, dass die Aus- maße in axialer Richtung derart sind, dass das Haltestück von der Vorderkante bis zur Hinterkante ragt.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist ein erstes Sicherungsblech an der Vorderkante und ein zweites Siche- rungsblech an der Hinterkante angeordnet.
Dadurch wird ein Verschieben in axialer Richtung des Haltestückes sowohl in die eine axiale Richtung als auch in die entgegengesetzt zeigende axiale Richtung wirksam verhindert.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist eine erste Kraftfeder an der Vorderkante und eine zweite Kraftfeder an der Hinterkante angeordnet. Dadurch können symmetrische Verteilungen von Kräften und
Schwingungen weiter minimiert werden, die insbesondere beim Anfahren oder beim Transport auftreten. In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der Vorsprung in Umfangsrichtung (bezogen auf die Rotationsachse) länglich ausgebildet. Eine längliche Ausbildung ist in der Regel ein vergleichswei¬ se einfaches Herstellungsverfahren, was hier zu einer Kostenersparnis führen wird.
Vorteilhafterweise weist der Vorsprung einen rechtwinkligen Querschnitt auf.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der Vorsprung als Zylinder ausgeführt und greift in eine als Sack¬ lochbohrung ausgebildete Ausnehmung auf. Dies stellt eine Al- ternative zu der länglich ausgebildeten Form des Vorsprungs dar. Auf die hier vorteilhafterweise vorgeschlagene Sacklock¬ bohrung, in der der als Vorsprung ausgebildete Zylinder eingreift, wirkt eine punktuell eingreifende Kraft. Vorteilhafterweise sind die Rotorausnehmung und die zweite Ausnehmung in radialer Richtung übereinander angeordnet.
Durch die in radialer Richtung übereinander angeordnete Ausrichtung ist ein Verkippen des Blechs wirksam vermieden. Die oben beschriebenen Eigenschafen, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese sollen die Ausführungsbeispiele nicht maßgeblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wozu Erläuterungen dienlich, in schematisierter
und/oder leicht verzehrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf
Ergänzungen der in der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer Sicherungsein¬ richtung,
Figur 2 eine Querschnittsansicht einer ersten Variante der
Sicherungseinrichtung,
Figur 3 eine perspektivische Darstellung des Haltestücks gemäß der ersten Variante aus Figur 2,
Figur 4 eine weitere perspektivische Darstellung des Halte¬ stücks aus Figur 3, Figur 5 eine perspektivische Darstellung eines Blechs,
Figur 6 eine Querschnittsansicht einer Sicherungseinrichtung gemäß einer zweiten Variante, Figur 7 eine perspektivische Darstellung des Haltestücks gemäß der zweiten Variante aus Figur 6,
Figur 8 eine weitere perspektivische Darstellung des Halte¬ stücks aus Figur 7,
Figur 9 eine perspektivische Darstellung des Blechs,
Figur 10 eine Querschnittsansicht einer Sicherungseinrichtung gemäß einer dritten Variante,
Figur 11 eine perspektivische Ansicht des Haltestücks gemäß der dritten Variante,
Figur 12 eine weitere perspektivische Ansicht des halte- Stücks gemäß Figur 11 für die dritte Variante,
Figur 13 Darstellung des Blechs für die dritte Variante, Figur 14 Querschnittsansicht der Sicherungseinrichtung gemäß einer vierten Variante,
Figur 15 Querschnittsansicht eines Teils der Sicherungsein- richtung gemäß der vierten Variante.
Figur 1 zeigt eine Sicherungseinrichtung 1. Gemäß Figur 1 ist ein Teil eines Rotors 2 und eines Turbinenschaufelfußes 3 zu sehen. Der Übersichtlichkeit wegen ist das Schaufelblatt der Turbinenschaufel nicht dargestellt. Der Rotor weist eine
Schaufelnut 4 auf. Diese Schaufelnut 4 kann eine parallel zu einer Rotationsachse 5 des Rotors ausgebildete Schaufelnut 4 sein. Die Schaufelnut 4 kann ebenso eine gebogene Schaufelnut 4 sein, die dann an einer Vorderkante in axialer Richtung 7 angeordnet ist.
Die Rotationsachse 5 und die axiale Richtung 7 sind parallel zueinander angeordnet. Der Rotor 2 rotiert um die Rotationsachse 5 mit einer Drehgeschwindigkeit. Die Turbinenschaufel ist in der Schaufelnut 4 angepasst, so dass möglichst wenig Spielraum zwischen dem Turbinenschaufelfuß 3 und der Schau¬ felnut 4 entsteht. Ohne Sicherungseinrichtung 8 könnte die Turbinenschaufel in der axialen Richtung 7 frei verschoben werden .
Der Rotor 2 und die Turbinenschaufel können Teil einer Turbo¬ maschine, beispielsweise einer Dampfturbine sein. Während des Anfahrens einer Strömungsmaschine sind die Fliehkräfte noch vergleichsweise gering, beim Transport sind keinerlei Flieh- kräfte vorhanden. Dadurch besteht die Möglichkeit, dass die Turbinenschaufel sich in der axialen Richtung 7 verschieben kann. Dies wird verhindert durch eine Sicherungseinrichtung 8. Ab einer gewissen Rotationsfrequenz sind die Fliehkräfte derart groß, dass die Turbinenschaufel in der Schaufelnut 4 gegen sogenannte Tragflanken 9 drückt und dadurch eine stabi¬ le Position erhält. Ab dieser bestimmten Rotationsfrequenz ist ein axiales Verschieben schwer möglich. Mit der Sicherungseinrichtung 8 ist ein Verschieben der Turbinenschaufel in axialer 7 und radialer Richtung wirksam verhindert. Die Sicherungseinrichtung 8 umfasst ein Haltestück 10. Die Figuren 1 bis 5 zeigen eine erste Ausführung des Haltestücks 10. Das Haltestück 10 wird zwischen der Schaufelnut 4 und dem Turbinenschaufelfuß 3 angeordnet. Das Haltestück 10 umfasst eine Vorderseite 11 auf, das an der Vorderkante 6 angeordnet ist. An der gegenüberliegenden Seite zur Vorderseite 11 ist eine Rückseite 12 angeordnet (lediglich in Figur 2 sichtbar) . Das Haltestück 10 weist eine Oberseite 13 und eine Unterseite 14 auf. Die Oberseite 13 ist gegenüber der Unterseite 14 an¬ geordnet. Die Oberseite 13 liegt an einer Unterseite des Tur¬ binenschaufelfußes 3 an, wie es in der Figur 2 dargestellt ist. Die Vorderseite 11 und die Vorderkante 6 sind hierbei bündig. Die Unterseite 14 des Haltestücks 10 zeigt in Rich- tung der Rotationsachse 5.
Auf der Oberseite 13 weist das Haltestück einen Vorsprung 15 auf, der gemäß einer ersten Variante der Erfindung in einer Umfangsrichtung 16 länglich ausgebildet ist. Der Vorsprung 15 weist einen rechtwinkligen Querschnitt auf. Der Vorsprung 15 ist über die komplette Oberseite 13 ausgebildet und ragt in eine Ausnehmung 17 im Turbinenschaufelfuß 3. Die Ausnehmung 17 ist hierbei komplementär zum Vorsprung 15 ausgebildet. Das bedeutet, dass die Ausnehmung 17 ebenso eine längliche Form und einen rechtwinkligen Querschnitt aufweist.
Ein Verschieben des Haltestücks ist, wenn der Vorsprung in der Ausnehmung 17 angeordnet ist, in axialer Richtung 7 nicht mehr möglich, so dass ein Verschieben des Haltestücks 10 in der axialen Richtung 7 verhindert ist.
Wie in Figur 2 dargestellt, ist zwischen der Unterseite 14 und dem Rotor 2 ein Raum, in dem eine Kraftfeder 18 angeordnet ist. Die Kraftfeder 18 führt zu einer Kraft von dem Rotor 2 auf das Haltestück 10 und schließlich dann auf den Turbinenschaufelfuß 3. Durch diese Kraft wird verhindert, dass das Haltestück 10 aus der Ausnehmung 17 springt. Zur weiteren Sicherung weist die Sicherungseinrichtung 10 ein Blech 19 auf, das in eine Rotorausnehmung 20 und in eine zweite Ausnehmung 21 eingreift, so dass ein Verschieben des Blechs 19 in axia¬ ler Richtung 7 verhindert ist. Die zweite Ausnehmung 21 ist im Haltestück 10 angeordnet. Das Blech 19 wird hierbei von der Seite eingeschoben. Das Blech 19 ist derart geformt, dass es in die Umfangsrichtung 16 zeigt.
Die Figur 2 zeigt eine Querschnittsansicht dieser ersten Va¬ riante des Haltestücks 10 und der gesamten Sicherungseinrich- tung 8. Die Figuren 3 und 4 zeigen eine perspektivische An¬ sicht des Haltestücks 10 in seiner ersten Variante. Die Figur 5 zeigt das Blech 19, das in einer Umfangsrichtung 16 ausgebildet ist. Das Blech weist eine Blechoberseite 22, das in die zweite Ausnehmung 21 ragt. Die Blechunterseite 23 ragt in die Rotorausnehmung 20.
Die Figuren 6 bis 9 zeigen eine zweite Variante der Siche¬ rungseinrichtung 8. Der Unterschied der Sicherungseinrichtung 8 gemäß der zweiten Variante gegenüber der Sicherungseinrichtung 8 der ersten Variante ist, dass der Vorsprung 15 nicht länglich ausgebildet ist, sondern als Zylinder 24 ausgeführt ist und in eine Sack¬ lochbohrung im Turbinenschaufelfuß 3 hineinragt. Der Zylinder 24 hat hierbei eine ähnliche Wirkungsweise wie der Vorsprung 15 gemäß 1, nämlich dass ein Verschieben in axialer Richtung 7 verhindert wird.
Die Figuren 7 und 8 zeigen eine perspektivische Ansicht des Haltestücks 10 gemäß der Variante 2.
Die Figur 9 zeigt das Blech 19, das für die Variante 2 ausge¬ bildet ist, wobei das Blech 19 gemäß Variante 1 und Variante 3 identisch ist.
Das Blech 19 ist in Umfangsrichtung 16 umlaufend angeordnet und ist hierbei segmentiert ausgeführt. Das bedeutet, dass das Blech 19 aus einzelnen Segmenten besteht. Das Blech 19 ist formschlüssig in der Rotorausnehmung 20 und in der zwei¬ ten Ausnehmung angeordnet. Die Bleche 19 werden über eine angefräste Öffnung der umlaufenden Nut an eine Umfangspositi- on eingeführt und an ihre finale Position geschoben, nach Einführen des letzten Segmentes werden die Segmente an den Teilungen miteinander durch Punktschweißung verbunden. Die Kraftfeder 18 dient zur Sicherstellung der Anlage der Turbinenschaufel an den Rotor 2 unter Stillstand, z. B. während des Transportes. Die Kraftfeder 18 ist beispielsweise als Tellerfeder ausgebildet. Die Kraftfeder 18 kann aber ebenso auch als Klemmstück ausgeführt werden.
Die Figuren 10 bis 13 zeigen eine dritte Variante der Siche¬ rungseinrichtung 8. Die dritte Variante zeichnet sich dadurch aus, dass das Haltestück 10 und die Kraftfeder 18 nebeneinander in axialer Richtung 7 angeordnet sind. Das bedeutet, dass die Kraftfeder 18 direkt auf dem Rotor 2 und direkt auf dem Turbinenschaufelfuß 3 angeordnet ist und die Kraft direkt vom Rotor 2 auf den Turbinenschaufelfuß 3 übertragen wird. Das Haltestück 10 ist in axialer Richtung 7 neben der Kraftfeder 18 angeordnet. Das Haltestück 10 weist ebenso einen Vorsprung 15 und eine zweite Ausnehmung 21 auf. Der Vorsprung 15 kann gemäß der ersten Variante länglich ausgebildet sein. Ebenso kann der Vorsprung 15 gemäß der zweiten Variante als Zylinder ausgebildet sein. Die Figur 10 zeigt eine Querschnittsansicht der Sicherungseinrichtung 8 gemäß der dritten Variante. Die Figuren 11 und 12 zeigen eine perspektivische Ansicht des Haltestücks 10. Die Figur 13 zeigt eine perspektivische An¬ sicht des Blechs 19.
Die Figuren 14 und 15 zeigen eine vierte Variante der Siche¬ rungseinrichtung 8. Die Sicherungseinrichtung 8 gemäß der vierten Variante zeichnet sich dadurch aus, dass das Halte¬ stück 10 nunmehr von der Vorderkante 6 des Turbinenschaufel- fußes 3 bis zur Hinterkante des Turbinenschaufelfußes ausge¬ bildet ist. Das bedeutet, dass das Haltestück 10 komplett von der Vorderkante 6 bis zur Hinterkante angeordnet ist. Das Haltestück 10 weist ebenso einen Vorsprung 15 auf, der in ei- ne Ausnehmung 17 eingreift. Des Weiteren ist ebenso ein Blech 19 vorgesehen, dass in eine zweite Ausnehmung 21 und in eine Rotorausnehmung 20 eingreift. Die Kraftfeder 18 ist ebenso zwischen dem Haltestück 10 und dem Rotor 2 ausgeordnet.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

Claims

Patentansprüche
1. Rotor (2) umfassend
zumindest eine Turbinenschaufel
und eine Sicherungseinrichtung (1) zur axialen und radialen
Sicherung der Turbinenschaufel,
wobei der Rotor (2) eine Schaufelnut (4) und
die Turbinenschaufel einen Turbinenschaufelfuß (3) umfasst, wobei die Schaufelnut (4) und der Turbinenschaufelfuß (3) an die Schaufelnut (4) angepasst ist,
wobei die Sicherungseinrichtung (1) ein Haltestück (10) aufweist,
das zwischen der Schaufelnut (4) und dem Turbinenschaufel- fuß (3) angeordnet ist,
wobei das Haltestück (10) eine zum Turbinenschaufelfuß (3) zeigende Oberfläche aufweist,
wobei die Oberfläche am Turbinenschaufelfuß (3) anliegt, wobei das Haltestück (10) einen Vorsprung (15) auf der Oberfläche aufweist, der in eine Ausnehmung (17) im Turbi- nenschaufelfuß (4) angeordnet ist, wobei der Vorsprung (15) in die Ausnehmung (17) derart eingreift, dass ein Verschie¬ ben des Haltestücks (10) in der axialen Richtung (7) verhindert ist,
wobei die Sicherungseinrichtung (1) eine Kraftfeder (18) aufweist, die eine in radialer Richtung wirkende Kraft von dem Rotor (2) auf die Turbinenschaufel ausübt.
2. Rotor (2) nach Anspruch 1,
wobei die Kraftfeder als separates Bauteil ausgebildet ist.
3. Rotor (2) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die Ausnehmung (17) komplementär zum Vorsprung (15) ausgebildet ist.
4. Rotor (2) nach Anspruch 1, 2 oder 3,
wobei der Vorsprung einen rechtwinkligen Querschnitt aufweist.
5. Rotor (2) nach Anspruch 1,
wobei die Sicherungseinrichtung (1) ein Blech (19) aufweist,
dass in eine zweite Ausnehmung (21) im Haltestück (10) und in einer Rotorausnehmung (20) angeordnet ist,
wobei das Blech (19) in eine zweite Ausnehmung (21) und in eine Rotationsausnehmung (20) derart eingreift, dass ein Verschieben des Blechs (19) in der axialen Richtung (7) verhindert ist.
6. Rotor nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die Kraftfeder (18) zwischen der Schaufelnut (4) und dem Haltestück (10) angeordnet ist.
7. Rotor (2) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die Kraftfeder (18) neben dem Haltestück (10) zwischen der Schaufelnut (4) und dem Schaufelfuß (3) angeord¬ net ist.
8. Rotor (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Schaufelfuß (3) eine in axialer Richtung (7) ge¬ sehen angeordnete Vorderkante (6) und in der axialen Rich¬ tung (7) gesehen zur Vorderkante (6) gegenüber angeordnete Hinterkante ausweist,
wobei das Haltestück (10) von der Vorderkante (6) bis zur
Hinterkante ragt.
9. Rotor (2) nach Anspruch 5,
wobei ein erstes Sicherungsblech an der Vorderkante (6) und ein zweites Sicherungsblech an der Hinterkante angeordnet ist .
10. Rotor (2) nach Anspruch 5 oder 6,
wobei eine erste Kraftfeder (18) an der Vorderkante (6) und eine zweite Kraftfeder an der Hinterkante angeordnet ist.
11. Rotor (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Vorsprung (15) in einer zu der Rotationsachse (5) des Rotors (2) orientierten Umfangsrichtung länglich ausgebildet ist.
12. Rotor (2) nach Anspruch 1,
wobei der Vorsprung (15) einen rechtwinkligen Querschnitt aufweist .
13. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
wobei der Vorsprung (15) als Zylinder (24) ausgeführt ist und in die als Sackloch-Bohrung (25) ausgebildete Ausneh¬ mung eingreift.
14. Rotor (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Rotorausnehmung (20) und die zweite Ausnehmung
(21) in radialer Richtung übereinander angeordnet sind.
15. Rotor (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Sicherungseinrichtung (1) in einer Einrichtungs- Ausnehmung im Rotor (2) angeordnet ist.
16. Rotor nach Anspruch 12,
wobei eine erste Einrichtungs-Ausnehmung an der Vorderkante (11) und eine zweite Einrichtungs-Ausnehmung an der Hinter- kante ausgebildet ist.
17. Rotor (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Kraftfeder (18) als Tellerfeder ausgebildet ist.
18. Rotor (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Haltestück (10) Teil des Turbinenschaufelfußes (3) ist.
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