EP3289184B1

EP3289184B1 - Laufschaufelanordnung mit elastischen stützelementen für eine thermische strömungsmaschine

Info

Publication number: EP3289184B1
Application number: EP16733558.7A
Authority: EP
Inventors: Dimitri Zelmer
Original assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Current assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date: 2015-07-09
Filing date: 2016-06-30
Publication date: 2023-11-29
Anticipated expiration: 2036-06-30
Also published as: EP3115554A1; US10487673B2; CN107835888A; EP3289184A1; WO2017005592A1; US20180195399A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Laufschaufelanordnung für eine Strömungsmaschine mit einem Schaufelträger, an dessen äußerer Umfangsfläche eine umlaufende T-Nut ausgebildet ist, einem Schaufelkranz, der eine Mehrzahl von Schaufeln und Distanzstücken umfasst, die abwechselnd in die T-Nut eingesetzt sind, und Stützelementen, die sich zwischen den Schaufeln und Distanzstücken einerseits und einem Grund der T-Nut andererseits derart abstützen, dass die Schaufeln und Distanzstücke radial auswärts gedrückt werden. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Montieren einer erfindungsgemäßen Laufschaufelanordnung.
Derartige Laufschaufelanordnungen sind im Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt und dienen dazu, die Strömungsenergie eines Arbeitsfluids in Rotationenergie umzuwandeln. Eine Strömungsmaschine, beispielsweise eine Dampfturbine oder eine Gasturbine, umfasst ein Turbinengehäuse und eine Turbinenwelle, die das Turbinengehäuse durchsetzt und mit der Antriebswelle einer Arbeitsmaschine, beispielsweise eines Generators, verbunden ist. An der Turbinenwelle sind eine oder mehrere Laufschaufelanordnungen drehfest gehalten, an denen jeweils Schaufeln in Form eines Schaufelkranzes gehalten sind. Während des Betriebs der Strömungsmaschine versetzt eine von dem Arbeitsfluid, beispielsweise Wasserdampf oder Heißgas, auf die Schaufeln ausgeübte Umfangskraft die Turbinenwelle in Rotation, wodurch die Arbeitsmaschine angetrieben wird.
Beim Zusammenbau einer Laufschaufelanordnung für eine Strömungsmaschine wird ein Schaufelträger mit einem umlaufenden Schaufelkranz versehen. Dabei werden Schaufeln und Distanzstücke abwechselnd in eine entlang der äußeren Umfangsfläche des Schaufelträgers umlaufenden T-Nut eingesetzt und darin in der Umfangsrichtung verschoben. Dazu müssen die Schaufeln und Distanzstücke in der umlaufenden T-Nut verschiebbar sein. Dies wird erreicht, indem die Schaufelfüße und Distanzstücke in Bezug auf die umlaufende T-Nut mit Spiel, insbesondere mit radialem Spiel, hergestellt werden. Bei der Montage des Schaufelkranzes an dem Schaufelträger müssen die Distanzstücke und Schaufelfüße radial auswärts vorgespannt werden, um sich zwischen den Distanzstücken, den Schaufelfüßen und der T-Nut bildende Spalte zu minimieren, auch bei niedrigen Drehzahlen der Turbinenwelle einen festen Sitz insbesondere der Schaufeln zu gewährleisten und bei Bedarf die Spitzen der Schaufeln auch im montierten Zustand mit hoher Präzision nachbearbeiten zu können.
Daher wird beispielsweise in der EP 2 562 356 A1 vorgeschlagen, Stützelemente in die T-Nut einzusetzen, die sich zwischen dem Grund der T-Nut einerseits und den Unterseiten der Schaufeln und der Distanzstücke andererseits abstützen und die Schaufeln und die Distanzstücke radial auswärts gegen Schulterflächen der T-Nut drücken und somit in radialer Richtung festlegen. Allerdings muss bei der Montage einer Laufschaufelanordnung sichergestellt werden, dass die Stützelemente an ihrer bestimmungsgemäßen Position auf dem Grund der T-Nut verbleiben. Dies kann beispielsweise durch zusätzliche Nuten innerhalb der T-Nut erfolgen, in denen die Stützelemente gehalten sind. Alternativ können die Stützelemente - wie in der EP 2 562 356 A1 vorgeschlagen - auch derart dimensioniert und ausgelegt werden, dass sie sich zumindest in der Umfangsrichtung wechselseitig in Position halten. Zum Ausgleich etwaiger Fertigungstoleranzen werden die Stützelemente mit einer gewissen Überlänge in der Umfangsrichtung hergestellt, so dass das letzte in die T-Nut einzusetzende Stützelement entsprechend verkürzt werden muss, um in die verbliebene Lücke zu passen, was mit einem zusätzlichen Aufwand einhergeht. Eine grundsätzliche Schwierigkeit bei der Handhabung derartiger Stützelemente liegt darin, dass der Zwischenraum zwischen den Unterseiten 16733558.7
der Distanzstücke und Schaufeln einerseits und dem Grund der T-Nut andererseits kaum zugänglich ist, um die Stützelemente darin zu positionieren.
Eine weitere Lösung zur Fixierung der Schaufeln und Distanzstücke ist in US 2002127105 A1 offenbart. Gleichfalls ist vorgesehen, dass wechselnd Laufschaufeln und Distanzstücke in einer umlaufenden T-Nut eingesetzt sind. Erforderlich ist es weiterhin die Montage eines letzten Distanzstücks zu ermöglichen. Hierzu wird ein in axialer Richtung geteiltes Distanzstück eingesetzt, wobei die beiden Hälften durch ein mittiges Stützelement in der Position gesichert werden. Dabei weist das Stützelement radial außen zwei elastische Laschen auf, welche unter Vorsprüngen an den hälftigen Distanzstücken greifen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Laufschaufelanordnung der eingangs genannten Art mit einem alternativen Aufbau zu schaffen, die einfach zu montieren ist.
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung eine Laufschaufelanordnung der eingangs genannten Art, bei der jedem Distanzstück ein separates Stützelement zugeordnet und an diesem lösbar gehalten, insbesondere klemmend fixiert ist.
Der Erfindung gemäß Anspruch 1 liegt die Idee zugrunde, die Stützelemente an den zugeordneten Distanzstücken durch Klemmen lösbar zu fixieren. Dieser Befestigungsvorgang kann außerhalb der T-Nut erfolgen. Erst anschließend wird das mit dem Stützelement versehene Distanzstück in die T-Nut eingesetzt und in der Umfangsrichtung an seinen Bestimmungsort verschoben, so dass das Stützelement gemeinsam mit dem zugeordneten Distanzstück automatisch in die gewünschte Position gelangt. In dieser Position ist das Stützelement einerseits zwischen der Unterseite des Distanzstücks und dem Nut-Grund der T-Nut und andererseits zwischen der Unterseite der Schaufel und dem Nut-Grund der T-Nut eingespannt. Im Ergebnis gestaltet sich die Montage einfach.
Dabei ist es erforderlich, dass die Stützelemente als elastische Federbleche derart ausgebildet und angeordnet sind, so dass die zugeordneten Distanzstücke in der T-Nut radial auswärts vorgespannt werden. Zum Verschieben in der Umfangsrichtung der T-Nut können die Distanzstücke gegen die auswärts gerichtete elastische Rückstellkraft der Federbleche nach innen gedrückt werden, um das für das Verschieben benötigte radiale Spiel herzustellen.
Erforderlich ist weiterhin, dass an den Stützelementen jeweils wenigstens ein radial auswärts vorstehender Vorsprung ausgebildet ist, der mit dem jeweils zugeordneten Distanzstück in Eingriff kommt, um die Stützelemente an den zugeordneten Distanzstücken lösbar zu befestigen.
Dazu sind in den Distanzstücken zu den Vorsprüngen korrespondierende Ausnehmungen ausgebildet, in welche die Vorsprünge der Stützelemente insbesondere klemmend eingreifen. Ein klemmender Eingriff in eine Ausnehmung stellt eine ebenso sichere wie leicht lösbare Befestigungsart dar.
In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind die Ausnehmungen axial mittig an den Distanzstücken angeordnet, wobei sie insbesondere eine axiale Breite besitzen, die wenigstens 30% und insbesondere wenigstens 50% der axialen Breite der Distanzstücke beträgt. Dabei besitzen die Vorsprünge der Stützelemente insbesondere eine axiale Breite, die der axialen Breite der Ausnehmungen entspricht.
Insbesondere kann die Breite der Vorsprünge derart gewählt sein, dass die Stützelemente in den Ausnehmungen über die Vorsprünge axial positioniert werden. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Stützelemente axial mittig zu den Distanzstücken ausgerichtet sind und somit die von den Vorsprüngen auf die Distanzstücke ausgeübten Klemmkräfte sowie die radial auswärts gerichteten Vorspannkräfte, welche die Stützelemente auf die Distanzstücke ausüben zentral in die Distanzstücke eingebracht werden.
Weiterhin ist vorgesehen, dass an den Stützelementen jeweils zwei in der Umfangsrichtung der T-Nut beabstandete Vorsprünge ausgebildet sind. Zwei Vorsprünge ermöglichen eine besonders stabile Verbindung zwischen einem Stützelement und dem zugeordneten Distanzstück.
Gemäß der erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die beiden Vorsprünge jeweils derart an den Stützelementen angeordnet, dass die zugeordneten Distanzstücke zwischen den Vorsprüngen eingeklemmt werden. Diese Art des Eingriffs lässt sich bei dem Montieren der Laufschaufelanordnung besonders einfach handhaben. Im Detail dienen damit die Zwischenstücke auch als Montagewerkzeug zum Einschieben eines der Enden der Stützelemente in den Raum zwischen Schaufelfußunterseite und Nut-Grund der T-Nut.
Vorzugsweise sind die betreffenden Vorsprünge der Stützelemente derart ausgestaltet, dass sie an der jeweils unmittelbar benachbarten Schaufel seitlich anliegend eine in Umfangsrichtung wirkende Kraft darauf ausüben, wobei die betreffenden Vorsprünge jeweils im Wesentlichen U-förmig ausgebildet sind und zwei elastische miteinander verbundene Schenkel aufweisen, von denen der eine Schenkel am Distanzstück und der andere Schenkel an der betreffenden benachbarten Schaufel vorgespannt anliegt. Damit lässt sich eine im Wesentlichen spielfreie Befestigung aller Zwischenstücke und Schaufeln erreichen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die beiden korrespondierenden Ausnehmungen an in der Umfangsrichtung der T-Nut gegenüberliegenden Stirnflächen des Distanzstücks ausgebildet. Mit anderen Worten sind die beiden Ausnehmungen in der Umfangsrichtung der T-Nut offen ausgebildet. Solche offen ausgebildeten Ausnehmungen sind leicht herzustellen.
Außerdem besitzen derart angeordnete Ausnehmungen einen maximalen Abstand, der für eine hohe Verdrehsicherheit des Stützelements relativ zu dem Distanzstück sorgt. In der Umfangsrichtung der T-Nut offene Ausnehmungen können überdies die Handhabung der Stützelemente beim Verbinden mit den jeweils zugeordneten Distanzstücken erleichtern.
In weiterer Ausgestaltung einer Ausführungsform können die Vorsprünge der Stützelemente in den korrespondierenden Ausnehmungen der zugeordneten Distanzstücke derart aufgenommen sein, dass die Stirnflächen der Distanzstücke mit benachbarten Schaufeln in Anlage kommen. Mit anderen Worten sind die Ausnehmungen derart ausgebildet, dass die Vorsprünge in den korrespondierenden Ausnehmungen derart vollständig aufgenommen sind, dass sie nicht in der Umfangsrichtung der T-Nut aus den Stirnflächen vorstehen. Auf diese Weise können die Schaufeln und Distanzstücke zu einem lückenlosen Schaufelkranz zusammengesetzt werden.
Bei einer Variante der Erfindung ist zwischen den Vorsprüngen jeweils ein insbesondere wellenförmiger Federbereich derart ausgebildet, dass der Federbereich benachbart zu den Vorsprüngen mit dem Grund der T-Nut und in einem mittleren Bereich mit dem zugeordneten Distanzstück in Anlage kommt. Ein wellenförmiger Federbereich kann die zur radialen Vorspannung der Distanzstücke erforderliche auswärts gerichtete elastische Kraft aufbringen und ist einfach herzustellen und handzuhaben. Alternativ und/oder ergänzend zum wellenförmigen Federbereich könnten auch die Vorsprünge derart ausgestaltet sein, dass diese an radial nach innen weisenden Flächen der Ausnehmungen vorgespannt zur Radialverspannung der Zwischenstücke anliegen.
Bevorzugt sind die Stützelemente in der Umfangsrichtung der T-Nut beabstandet voneinander angeordnet. Dadurch wird erreicht, dass bei der Herstellung der Stützelemente auftretende Fertigungsungenauigkeiten keine manuelle Nachbearbeitung bei der Montage erfordern. Ebenso bevorzugt wird jede der betreffende Schaufeln von zwei benachbarten Zwischenstücken radial nach außen auswärts gedrückt.
In einer erfindungsgemäßen Variante stehen in der Umfangsrichtung der T-Nut gegenüberliegende Endbereiche der Stützelemente von den zugeordneten Distanzstücken derart vor, dass sie benachbarte Schaufeln untergreifen. Solche Endbereiche können beispielsweise als Zungen ausgebildet sein, die in den Zwischenraum zwischen einer benachbarten Schaufel und dem Grund der T-Nut hineinragen.
Dabei sind die vorstehenden Endbereiche derart ausbildet, dass sie die benachbarten Schaufeln radial auswärts vorspannen, wobei sie jeweils mit der benachbarten Schaufel und dem Grund der T-Nut in Anlage kommen. Dadurch wird die benachbarte Schaufel auswärts gedrückt und in radialer Richtung festgelegt.
Gemäß einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist an jedem Endbereich wenigstens eine Sicke ausgebildet, die mit dem Grund der T-Nut in Anlage kommt und insbesondere in einem axial zentralen Bereich des Endbereichs positioniert ist. Dabei können die Sicke eine axiale Breite besitzt, die wenigstens 30% und insbesondere wenigstens 50% der axialen Breite des Endbereichs beträgt. Sicken lassen sich einfach und kostengünstig beispielsweise durch Prägen in die Endbereiche der Stützelemente einbringen. Die zentrale Anordnung der Sicken stellt dabei sicher, dass die untergriffenen Schaufeln bezogen auf die Axialrichtung gleichmäßig radial auswärts gedrückt werden. Dabei weisen breitere Sicken eine größere Elastizität auf, was die Handhabbarkeit erleichtert.
Ferner schafft die vorliegende Erfindung nach Anspruch 13 ein Verfahren zum Montieren einer erfindungsgemäßen Laufschaufelanordnung unter Verwendung erfindungsgemäßer Distanzstücke und Stützelemente, umfassend die Schritte:

eine Schaufel wird in die T-Nut eingesetzt und in der Umfangsrichtung der T-Nut an ihren Bestimmungsort verschoben;
an einem Distanzstück wird ein Stützelement derart angeordnet, dass das Stützelement an dem Distanzstück lösbar klemmend fixiert ist;
das Distanzstück wird mit dem daran angeordneten Stützelement in die T-Nut eingesetzt und in der Umfangsrichtung der T-Nut derart verschoben, dass eine Stirnfläche des Distanzstücks mit der in die T-Nut eingesetzten Schaufel in Anlage kommt und ein Endbereich des Stützelements die eingesetzte Schaufel untergreift;
eine weitere Schaufel wird in die T-Nut eingesetzt und in der Umfangsrichtung der T-Nut derart verschoben, dass die weitere Schaufel mit der gegenüberliegenden Stirnfläche des eingesetzten Distanzstücks in Anlage kommt und der gegenüberliegende Endbereich des Stützelements die weitere Schaufel untergreift.

Bei diesem Verfahren erfolgt die Anordnung der Stützelemente relativ zu den Distanzstücken außerhalb der T-Nut, was mit einer einfachen Handhabung insbesondere ohne spezielle Werkzeuge einhergeht. Eine unabhängige Positionierung der Stützelemente, die aufgrund der schlechten Zugänglichkeit des Zwischenraums zwischen dem Grund der T-Nut und den Unterseiten der Schaufeln und Distanzstücke schwierig durchzuführen ist, entfällt. Ferner ist keine manuelle Nachbearbeitung der Stützelemente beim Zusammensetzen der Laufschaufelanordnung erforderlich.
Die erfindungsgemäße Laufschaufelanordnung kann insbesondere in thermischen Strömungsmaschinen angewendet werden, die axial durchströmbar sind. Unter dem Begriff thermische Strömungsmaschinen können sowohl Verdichter als auch in Turbinen verstanden werden. Die Turbine kann dabei als Dampfturbine oder auch als Turbineneinheit einer Gasturbine ausgestaltet sein.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Laufschaufelanordnung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich.

Darin sind

Figur 1: eine Querschnittsansicht eines Abschnitts einer Laufschaufelanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Figur 2: eine perspektivische Untenansicht eines an einem Distanzstück gehaltenen Stützelements der in Figur 1 dargestellten Laufschaufelanordnung;
Figur 3: eine Seitenansicht des in Figur 2 gezeigten Distanzstücks; und
Figur 4: eine Querschnittsansicht des in Figur 3 dargestellten Distanzstücks entlang der Linie IV-IV.

Die Figuren 1 bis 4 zeigen eine Laufschaufelanordnung 1 für eine Strömungsmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Laufschaufelanordnung 1 umfasst einen Schaufelträger 2, an dessen äußerer Umfangsfläche 3 eine umlaufende T-Nut 4 ausgebildet ist, und einen Schaufelkranz 5. Der Schaufelkranz 5 weist eine Mehrzahl von Schaufeln 6 und Distanzstücken 8 auf, wobei Schaufelfüße 7 der Schaufeln 6 abwechselnd mit den Distanzstücken 8 in die T-Nut 4 eingesetzt sind.
Ferner umfasst die Laufschaufelanordnung 1 Stützelemente 9, die sich zwischen den jeweiligen Unterseiten 6a der Schaufeln 6 und den jeweiligen Unterseiten 8a der Distanzstücke 8 einerseits und einem Grund 10 der T-Nut 4 andererseits derart abstützen, dass die Schaufeln 6 und die Distanzstücke 8 radial auswärts gegen Schulterflächen der T-Nut gedrückt werden. Die Stützelemente 9 sind als elastische Federbleche ausgebildet und in der Umfangsrichtung der T-Nut 4 beabstandet voneinander angeordnet. Dabei ist jedem Distanzstück 8 ein separates Stützelement 9 zugeordnet, welches lösbar fixiert ist.
Hierzu sind an den Stützelementen 9 vorliegend jeweils zwei radial auswärts vorstehende Vorsprünge 11 ausgebildet. Die Vorsprünge 11 können als im Querschnitt betrachtet U-förmige Abschnitte des elastischen Federblechs umfassend zwei miteinander verbundene Schenkel 17, 18 ausgestaltet sein. Die Vorsprünge 11 kommen mit dem jeweils zugeordneten Distanzstück 8 in Eingriff, um die Stützelemente 9 an den zugeordneten Distanzstücken 8 festzuklemmen.
Konkret weisen die Distanzstücke 2 zu den Vorsprüngen 11 der zugeordneten Stützelemente 9 korrespondierende Ausnehmungen auf, welche als offene Vertiefungen in den umfangsseiteigen Stirnflächen der Distanzstücke 8 ausgebildet sind. Die Ausnehmungen besitzen dabei eine derartige Tiefe in der Umfangsrichtung, dass die Vorsprünge 11 radial vollständig in den Ausnehmungen 12 aufgenommen werden und das Distanzstück 8 zwischen den Vorsprüngen 11 festgeklemmt wird. Die Ausnehmungen 12 sind dabei axial mittig an den Distanzstücken 8 angeordnet und besitzen eine axiale Breite, die etwa 50% der axialen Breite der Distanzstücke 8 beträgt. Des Weiteren besitzen die Vorsprünge 11 der Stützelemente 9 eine axiale Breite, die der axialen Breite der Ausnehmungen 12 entspricht, so dass sichergestellt ist, dass die Stützelemente 9 an den Distanzstücken 2 etwa axial mittig angreifen und positioniert sind.
Vorzugsweise können die beiden Vorsprünge 11 jedes Stützelements 9 - in Umfangsrichtung betrachtet - derart ausgestaltet sein, dass sie aus den Ausnehmungen 12 geringfügig hervorstehen. Mithin ist dann das innere Ende des betreffenden Zwischenstücks 8 zwischen den beiden einen Schenkel 17 der beiden Vorsprünge 11 federnd eingeklemmt, wobei die beiden anderen Schenkel 18 über diejenigen Seitenflächen der Zwischenstücke hinausragen, welche den benachbarten Schaufeln 6 zugewandt sind. Aufgrund des bogenförmigen Verbindungsbereichs zwischen den beiden Schenkeln 17, 18 eines jeden Vorsprungs 11 sind dessen Schenkel 17, 18 zueinander elastisch beweglich. Im zusammengesetzten Zustand liegen die Schenkel 18 an den Seitenwänden der Schaufeln 6 vorgespannt an, so dass die dadurch vorhandene Umfangsverspannung einen spielfreien Sitz von Zwischenstücken 8 und Schaufeln 6 gewährleistet.
In einer alternativen Ausführungsform, welche nicht Teil der Erfindung darstellt, kann eine Befestigung eines Stützelements 9 an einem Distanzstück 8 aber auch mittels eines einzigen Vorsprungs 11 und einer einzigen korrespondierenden Ausnehmung 12 realisiert werden.
Zwischen den beiden Vorsprüngen 11 ist ein wellenförmiger Federbereich 13 ausgebildet, der benachbart zu den beiden Vorsprüngen 11 jeweils Wellentäler 13a, die mit dem Grund 10 der T-Nut 4 in Anlage kommen, und zwischen den Wellentälern 13a einen Wellenberg 13b, der mit dem zugeordneten Distanzstück 8 in Anlage kommt, aufweist.
Die Stützelemente 9 weisen ferner in der Umfangsrichtung der T-Nut 4 gegenüberliegende vorliegend zungenförmige Endbereiche 14 auf, die von den zugeordneten Distanzstücken 8 in der Umfangsrichtung der T-Nut 4 derart vorstehen, dass sie benachbarte Schaufeln 6 untergreifen. Jeder vorstehende Endbereich ist derart ausgebildet, dass er die benachbarte Schaufel 6 radial auswärts vorspannt und gegen Schulterflächen der T-Nut 4 drückt, wobei er mit der benachbarten Schaufel 6 und dem Grund 10 der T-Nut 4 in Anlage kommt. Dabei kommt eine an jedem vorstehenden Endbereich 14 ausgebildete Sicke 15, die von dem Endbereich 14 radial einwärts vorsteht, mit dem Grund 10 der T-Nut 4 in Anlage, während das freie Ende des vorstehenden Endbereichs an der benachbarten Schaufel 6 anliegt. Die Sicke 15 ist in einem axial zentralen Bereich des Endbereichs 14 positioniert und besitzt eine axiale Breite, die etwa 50% der axialen Breite des Endbereichs 14 beträgt.
Zum Zusammensetzen einer erfindungsgemäßen Laufschaufelanordnung wird zunächst eine Schaufel 6 in die T-Nut 4 eingesetzt und in der Umfangsrichtung der T-Nut 4 an ihren Bestimmungsort verschoben. Dann wird an einem Distanzstück 8 ein Stützelement 9 klemmend fixiert. Hierzu wird das Stützelement 9 von unten auf das Distanzstück 8 aufgesteckt, so dass die beiden Vorsprünge 11 des Stützelements 9 mit den korrespondierenden Ausnehmungen 12 des Distanzstücks 8 in klemmenden Eingriff kommen. Das Distanzstück 8 mit dem daran angeordneten Stützelement 9 wird anschließend in die T-Nut 4 eingesetzt und in der Umfangsrichtung der T-Nut 4 derart verschoben, dass eine Stirnfläche des Distanzstücks 8 mit der in die T-Nut 4 eingesetzten Schaufel 6 in Anlage kommt und ein Endbereich 14 des Stützelements 9 die eingesetzte Schaufel 6 untergreift. Bei dem oben beschriebenen Stützelement 9 wird das in die T-Nut 4 eingesetzte Distanzstück 8 durch die elastische Federkraft des Federbereichs 13 radial auswärts vorgespannt. Zum Verschieben wird daher auf das Distanzstück 8 gegen dessen auswärts gerichtete elastische Rückstellkraft eine radial einwärts gerichtete Kraft ausgeübt. Daraufhin wird eine weitere Schaufel 6 in die T-Nut 4 eingesetzt und in der Umfangsrichtung der T-Nut 4 derart verschoben, dass die weitere Schaufel 6 mit der gegenüberliegenden Stirnfläche des Distanzstücks 8 in Anlage kommt und der gegenüberliegende Endbereich 14 des Stützelements 9 die weitere Schaufel 6 untergreift. Beide benachbarten Schaufeln 6 werden durch die an dem jeweils untergreifenden Endbereich 14 vorgesehenen Sicken 15 in der T-Nut radial auswärts gegen Schulterflächen der T-Nut 4 gedrückt und radial festgelegt. Diese Verfahrensschritte werden so lange wiederholt, bis der Schaufelkranz 5 - abgesehen von einer letzten Lücke - geschlossen ist. In die verbliebene Lücke wird abschließend eine spezielle Schlussbaugruppe (nicht dargestellt) eingesetzt, um den Schaufelkranz 5 zu schließen.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Laufschaufelanordnung 1 liegt darin, dass die Stützelemente 9 außerhalb der T-Nut 4 auf einfache Weise an den Distanzstücken 8 befestigt werden und in der Folge ausschließlich gemeinsam mit den zugeordneten Distanzstücken 8 gehandhabt werden. Auf diese Weise sind beim Zusammensetzen einer erfindungsgemäßen Laufschaufelanordnung 1 keine speziellen Verfahrensschritte und/oder Werkzeuge erforderlich, um die Stützelemente 9 korrekt in der T-Nut 4 zu platzieren, was mit einer einfachen Montage des Schaufelkranzes 5 einhergeht.
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, wie er in den Ansprüchen definiert ist.

Claims

Laufschaufelanordnung (1) für eine Strömungsmaschine, mit einem Schaufelträger (2), an dessen äußerer Umfangsfläche (3) eine umlaufende T-Nut (4) ausgebildet ist, und mit einem Schaufelkranz (5), der eine Mehrzahl von Schaufeln (6) und Distanzstücken (8) umfasst, die längs des Umfangs der T-Nut abwechselnd in die T-Nut (4) eingesetzt sind, und mit Stützelementen (9), die sich zwischen den Schaufeln (6) und Distanzstücken (8) einerseits und einem Grund (10) der T-Nut (4) andererseits derart abstützen, dass die Schaufeln (6) und Distanzstücke (8) radial auswärts gedrückt werden, wobei jedem Distanzstück (8) ein separates Stützelement (9) zugeordnet und an diesem lösbar klemmend fixiert ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stützelemente (9) als elastische Federbleche derart ausgebildet und angeordnet sind, dass die zugeordneten Distanzstücke (8) in der T-Nut (4) radial auswärts vorgespannt werden,

wobei an den Stützelementen (9) jeweils zwei in der Umfangsrichtung der T-Nut (4) beabstandete, radial auswärts vorstehende Vorsprünge (11) ausgebildet sind, die mit dem jeweils zugeordneten Distanzstück (8) in Eingriff kommen, um die Stützelemente (9) an den zugeordneten Distanzstücken (8) zu befestigen,

wobei in den Distanzstücken (8) zu den Vorsprüngen (11) korrespondierende Ausnehmungen (12) ausgebildet sind, in welche die Vorsprünge (11) der Stützelemente (9) klemmend eingreifen, und

die beiden Vorsprünge (11) jeweils derart an den Stützelementen (9) angeordnet sind, dass die zugeordneten Distanzstücke (8) zwischen den Vorsprüngen (11) eingeklemmt werden.
Laufschaufelanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ausnehmungen (12) axial mittig an den Distanzstücken (8) angeordnet sind, wobei sie insbesondere eine axiale Breite besitzen, die wenigstens 30% und insbesondere wenigstens 50% der axialen Breite der Distanzstücke (8) beträgt.
Laufschaufelanordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die axiale Breite der Vorsprünge (11) der Stützelemente (9) zumindest im Wesentlichen der axialen Breite der Ausnehmungen (12) entspricht.
Laufschaufelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die betreffenden Vorsprünge (11) der Stützelemente (9) derart ausgestaltet sind, dass sie an der jeweils unmittelbar benachbarten Schaufel (6) anliegend eine in Umfangsrichtung wirkende Kraft ausüben.
Laufschaufelanordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die betreffenden Vorsprünge (11) jeweils im Wesentlichen U-förmig ausgebildet sind und zwei elastische miteinander verbundene Schenkel (17, 18) aufweisen, von denen der eine Schenkel (17) am Distanzstück (8) und der andere Schenkel (18) an der betreffenden benachbarten Schaufel (6) anliegt.
Laufschaufelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die beiden korrespondierenden Ausnehmungen (12) an in der Umfangsrichtung der T-Nut (4) gegenüberliegenden Stirnflächen des Distanzstücks (8) ausgebildet sind.
Laufschaufelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorsprünge (11) der Stützelemente (9) in den korrespondierenden Ausnehmungen (12) der zugeordneten Distanzstücke (8) derart aufgenommen sind, dass die Stirnflächen der Distanzstücke (8) mit benachbarten Schaufeln in Anlage kommen.
Laufschaufelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen den Vorsprüngen (11) jeweils ein insbesondere wellenförmiger Federbereich (13) derart ausgebildet ist, dass der Federbereich (13) benachbart zu den Vorsprüngen (11) mit dem Grund der T-Nut (4) und in einem mittleren Bereich mit dem zugeordneten Distanzstück (8) in Anlage kommt.
Laufschaufelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stützelemente (9) in der Umfangsrichtung der T-Nut (4) beabstandet voneinander angeordnet sind und/oder jede betreffende Schaufel von zwei benachbarten Zwischenstücken radial nach außen auswärts gedrückt werden.
Laufschaufelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der Umfangsrichtung der T-Nut (4) gegenüberliegende Endbereiche (14) der Stützelemente (9) von den zugeordneten Distanzstücken (8) derart vorstehen, dass sie benachbarte Schaufeln (6) untergreifen.
Laufschaufelanordnung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass jeder vorstehende Endbereich (14) derart ausbildet ist, dass er die benachbarte Schaufel (6) radial auswärts vorspannt, wobei er mit der benachbarten Schaufel (6) und dem Grund der T-Nut (4) in Anlage kommt.
Laufschaufelanordnung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass an jedem Endbereich (14) wenigstens eine Sicke (15) ausgebildet ist, die mit dem Grund der T-Nut (4) in Anlage kommt und insbesondere in einem axial zentralen Bereich des Endbereichs (14) positioniert ist.
Verfahren zum Montieren einer Laufschaufelanordnung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
umfassend die Schritte:
- eine Schaufel (6) wird in die T-Nut (4) eingesetzt und in der Umfangsrichtung der T-Nut (4) an ihren Bestimmungsort verschoben;

- an einem Distanzstück (8) wird ein elastisches Stützelement (9) derart angeordnet, dass das Stützelement (9) an dem Distanzstück (8) lösbar klemmend fixiert ist;

- das Distanzstück (8) wird mit dem daran angeordneten Stützelement (9) in die T-Nut (4) eingesetzt und in der Umfangsrichtung der T-Nut (4) derart verschoben, dass eine Stirnfläche des Distanzstücks (8) mit der in die T-Nut (4) eingesetzten Schaufel (6) in Anlage kommt und ein Endbereich (14) des Stützelements (9) die eingesetzte Schaufel (6) untergreift;

- eine weitere Schaufel (6) wird in die T-Nut (4) eingesetzt und in der Umfangsrichtung der T-Nut (4) derart verschoben, dass die weitere Schaufel (6) mit der gegenüberliegenden Stirnfläche des eingesetzten Distanzstücks (8) in Anlage kommt und der gegenüberliegende Endbereich (14) des Stützelements (9) die weitere Schaufel (6) untergreift,
wobei durch das sich zwischen die Schaufeln (6) und dem Distanzstück (8) einerseits und dem Grund (10) der T-Nut (4) anderseits abstützende Stützelement (9) die Schaufeln (6) und das Distanzstück (8) radial auswärts gedrückt werden.