EP3564489A1 - Rotor with for centrifugal forces optimized contact surfaces - Google Patents

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EP3564489A1
EP3564489A1 EP18170613.6A EP18170613A EP3564489A1 EP 3564489 A1 EP3564489 A1 EP 3564489A1 EP 18170613 A EP18170613 A EP 18170613A EP 3564489 A1 EP3564489 A1 EP 3564489A1
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EP
European Patent Office
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rotor
holding
radius
shoulder
disk
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18170613.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Harald Hoell
Kevin KAMPKA
Peter Schröder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Priority to US17/044,828 priority patent/US11319824B2/en
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Priority to EP19720467.0A priority patent/EP3724456B1/en
Priority to JP2020549678A priority patent/JP6995217B2/en
Priority to CN201980029755.5A priority patent/CN112119205B/en
Priority to PCT/EP2019/059727 priority patent/WO2019211091A1/en
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a rotor having a rotor disk and a plurality of rotor components fastened circumferentially to the rotor disk, wherein the rotor disk has a support surface facing the rotor axis and the respective rotor component has a support surface complementary to the support surface.
  • the rotor disk has a circumferential projection extending axially in front of the end face, against which a fastening shoulder extending on the sealing element to the rotor disk is respectively supported.
  • a supporting surface facing the rotor axis is almost compulsorily formed on the projection of the rotor disk by a rotating surface rotating about the rotor axis.
  • the voltage applied to the support surface holding surface of the attachment paragraph is basically complementary to the support surface with matching radius.
  • Object of the present invention is therefore to realize an attachment of rotor components to a rotor disk at large centrifugal forces occurring.
  • the generic rotor is used in particular for use in a gas turbine. However, the embodiment can also be used in other types of rotors, for example in steam turbines. At least the rotor has at least one rotor disk on which a plurality of rotor components are distributed in the circumference.
  • the rotor disk in a first embodiment has a circumferential, axially extending fastening shoulder.
  • the rotor disk has a plurality of circumferentially distributed fastening heels, which each extend axially.
  • the encircling attachment paragraph or in this case the individual distributed in the circumference arranged mounting heels on the side facing the rotor axis side forms a support surface.
  • the support surface is a rotation surface revolving around the rotor axis or a portion of a corresponding rotation surface.
  • the support surface in turn has a mean support radius.
  • the rotor components each have a circumferentially extending and the rotor disk axially extending retaining shoulder, which is arranged on the side facing the rotor axis below the mounting paragraph of.
  • the holding shoulder on a support surface complementary to the support surface.
  • the holding surface is likewise a section of a rotation surface and has a middle holding radius.
  • the centrifugal forces occurring in the rotor component can thus be transmitted to the fastening shoulder at least proportionally via the retaining shoulder in the bearing of the retaining surface on the support surface.
  • the axial overlap between the holding surface and support surface can be used and an integral mean value of the respective radius or an average value at the geometric center in the axial direction can be determined here.
  • the holding surface and the support surface are formed by a matching surface of rotation and thus match the holding radius and the support radius according to the invention now the holding radius is smaller than the support radius. It has been shown in terms of achieving maximum load capacity that a holding radius with at least 0.99 times the support radius and at the same time with a maximum of 0.999 support radius according to the invention is of particular advantage over the known embodiments of the prior art.
  • the embodiment according to the invention is particularly advantageously suitable for a rotor disk on which a plurality of rotor blades distributed in the circumference can be attached.
  • the rotor disk distributed in the circumference has a plurality of blade disk axially penetrating the rotor disk.
  • the blade retaining grooves are hereby covered on one end side of the rotor disk by the rotor components distributed in the circumference at least in sections.
  • the particular advantage of the high load capacity of the connection according to the invention between the holding shoulder and the attachment paragraph is especially useful if the rotor component has an aperture penetrating the rotor component axially, which is arranged approximately in the center of the rotor component in the circumferential direction.
  • the breakthrough is located radially outside the position of the holding surface.
  • the opening extends in the circumferential direction over at least 0.25 times the width of the rotor component in the circumferential direction. It is particularly advantageous if the breakthrough extends over at least 0.4 times the width. In contrast, the breakthrough should not be greater than the 0.75 times the width of the rotor component in the circumferential direction. Again, it is particularly advantageous if the opening extends over a maximum of 0.6 times the width of the rotor component.
  • the rotor component may have different shapes, wherein the type of attachment to the rotor is advantageously suitable when the rotor component has a substantially flat in the circumferential direction and radially extending shape.
  • the tensile stresses in this case are at least twice as large as the bending stresses.
  • the rotor component can be supported on the rotor opposite to the holding shoulder with an inner edge portion facing the rotor axis.
  • the rotor disk on a circumferential, axially spaced from an end face of the rotor disk or from the fastening shoulder annular projection.
  • the corresponding annular projection is arranged on a second rotor disk adjacent to the rotor disk. At least the corresponding annular projection on the rotor disk or the second rotor disk forms a contact surface facing the fastening shoulder, against which the inner edge portion of the rotor components comes to rest.
  • FIG. 1 is schematically sketched in a longitudinal section through the rotor axis through the rotor disk 01 and the rotor member 11 in the region of the connection between the rotor member 11 and the rotor disk 01.
  • the rotor disk 01 can be seen with a blade holding groove 02 located on the radially outer circumference. This disk 02 is intended to accommodate moving blades (not shown here).
  • the rotor disk 01 in this case has a fastening shoulder 04, which extends in the circumferential direction and in the axial direction and has a support surface 05 on the side facing the rotor axis.
  • the support surface 05 is shown by way of example only slightly inclined and slightly convex executed sketched.
  • the rotor component 11, which is fastened to the rotor disk 01, can also be seen.
  • the rotor component 11 has a holding shoulder 14, which 14 likewise extends in the circumferential direction and axially.
  • the holding shoulder 14 forms a holding surface 15, which 15 is arranged on the radially outwardly facing side.
  • the holding surface 15 and the support surface 05 are listed complementary to each other.
  • the retaining shoulder 14 is arranged near the end of the rotor component 11 facing the rotor axis, an inner edge section 17 being located at the end on the side facing the rotor axis. This 17 is in this case axially against the annular projection 07 of the rotor disk 01.
  • the support surface 05 as well as the support surface 15, which, viewed in the axial direction, abut one another over a support width 10.
  • the support surface 05 as a rotation surface about the rotor axis to a central support radius 06.
  • the holding surface 15 of the rotor component 11 is likewise designed as a section of a rotation surface and can also be designed with a middle holding radius 16 to be discribed.
  • the holding radius 16 is in this case determined at the same axial position as the support radius 06.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotor einer Gasturbine mit einer Rotorscheibe (01) und einer Mehrzahl über den Umfang der Rotorscheibe (01) verteilten Rotorbauteilen (11). Hierzu weist die Rotorscheibe (11) einen sich axial erstreckenden Befestigungsabsatz (04) mit einer Stützfläche (05) auf. Weiterhin umfasst jedes der Rotorbauteile (11) einen sich axial erstreckenden Halteabsatz (14) mit einer Haltefläche (15), sodass jeweils die Halteflächen (16) der Halteabsätze (14) zur Anlage mit der Stützfläche (05) des Befestigungsabsatzes (04) der Rotorscheibe (01) kommen. Zur Optimierung der Auflagespannungen zwischen dem Halteabsatz (15) und dem Befestigungsabsatz (05) ist vorgesehen, dass die Haltefläche (15) einen kleineren mittleren Haltradius (16) aufweist als der mittlere Stützradius (06) der Stützfläche (05). Dadurch wird die Erzielung höchster Belastungsfähigkeit der Haltverbindung ermöglicht. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Rotorbauteil (11) einen sich über den Umfang erstreckenden Durchbruch (12) aufweist.The invention relates to a rotor of a gas turbine with a rotor disk (01) and a plurality of rotor components (11) distributed over the circumference of the rotor disk (01). For this purpose, the rotor disk (11) has an axially extending fastening shoulder (04) with a support surface (05). Furthermore, each of the rotor components (11) comprises an axially extending holding shoulder (14) with a holding surface (15), so that in each case the holding surfaces (16) of the holding heels (14) for engagement with the support surface (05) of the attachment paragraph (04) of the rotor disk (01) come. In order to optimize the contact stresses between the retaining shoulder (15) and the fastening shoulder (05), it is provided that the retaining surface (15) has a smaller central holding radius (16) than the central supporting radius (06) of the supporting surface (05). This makes it possible to achieve the highest load capacity of the holding connection. This applies in particular when the rotor component (11) has an opening (12) extending over the circumference.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotor mit einer Rotorscheibe und einer Mehrzahl im Umfang an der Rotorscheibe befestigten Rotorbauteilen, wobei die Rotorscheibe eine zur Rotorachse weisende Stützfläche und das jeweilige Rotorbauteil eine zur Stützfläche komplementäre Haltefläche aufweist.The invention relates to a rotor having a rotor disk and a plurality of rotor components fastened circumferentially to the rotor disk, wherein the rotor disk has a support surface facing the rotor axis and the respective rotor component has a support surface complementary to the support surface.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedenste Möglichkeiten zur Anbringung von Rotorbauteilen an Rotorscheiben bekannt. So zeigt beispielsweise die EP 1944471 B1 einen Rotor mit einer Rotorscheibe, an der an einer Stirnseite eine Mehrzahl von Dichtelementen angeordnet ist. Hierbei weist die Rotorscheibe im Umfang verteilt eine Mehrzahl Schaufelhaltenuten auf, welche zur Aufnahme von Laufschaufeln bestimmt sind. Zur Abdeckung der Schaufelhaltenuten auf einer Stirnseite der Rotorscheibe befinden sich dort die im Umfang verteilt angeordneten Dichtelemente. Die Dichtelemente stützen sich hierbei unter Einwirkung von Fliehkraft bei Rotation des Rotors unmittelbar am zur Rotorachse weisenden Ende der Dichtelemente an der Rotorscheibe ab. Hierzu weist die Rotorscheibe einen umlaufenden sich axial vor der Stirnseite erstreckenden Vorsprung auf, an dem jeweils ein sich am Dichtelement zur Rotorscheibe erstreckender Befestigungsabsatz abstützt. Hierbei wird nahezu zwingend eine zur Rotorachse weisende Stützfläche am Vorsprung der Rotorscheibe von einer um die Rotorachse rotierenden Rotationsfläche gebildet. Die an der Stützfläche anliegende Haltefläche des Befestigungsabsatzes wird grundsätzlich komplementär zur Stützfläche mit übereinstimmendem Radius ausgeführt.From the prior art a variety of ways for attaching rotor components to rotor disks are known. For example, shows the EP 1944471 B1 a rotor having a rotor disk on which a plurality of sealing elements is arranged on one end face. In this case, the rotor disk distributed in the circumference on a plurality of blade holding grooves, which are intended for receiving blades. To cover the blade retaining grooves on an end face of the rotor disk there are distributed around the circumference arranged sealing elements. The sealing elements are based here under the action of centrifugal force during rotation of the rotor directly on the rotor axis facing the end of the sealing elements on the rotor disk. For this purpose, the rotor disk has a circumferential projection extending axially in front of the end face, against which a fastening shoulder extending on the sealing element to the rotor disk is respectively supported. In this case, a supporting surface facing the rotor axis is almost compulsorily formed on the projection of the rotor disk by a rotating surface rotating about the rotor axis. The voltage applied to the support surface holding surface of the attachment paragraph is basically complementary to the support surface with matching radius.

Weitere analoge Ausführungen sind auch aus der EP 2344723 B1 , der EP 2414641 B1 , der EP 3077627 B1 , der EP 3090135 B1 , der EP 3129599 , der EP 3129600 , der EP 3167163 und der EP 3227532 bekannt, wobei weiterhin alternative Befestigungen an der Rotorscheibe in der der EP 2399004 B1 , der EP 2426315 B1 , der US 9109457 B2 , der EP 3071795 , der EP 3019706 , der WO 2017174355 und der WO 2017174723 offenbart werden.Further analogous versions are also from the EP 2344723 B1 , of the EP 2414641 B1 , of the EP 3077627 B1 , of the EP 3090135 B1 , of the EP 3129599 , of the EP 3129600 , of the EP 3167163 and the EP 3227532 known, with further alternative attachments to the rotor disk in the EP 2399004 B1 , of the EP 2426315 B1 , of the US 9109457 B2 , of the EP 3071795 , of the EP 3019706 , of the WO 2017174355 and the WO 2017174723 be revealed.

Wenngleich sich die Befestigung der Dichtelemente an der Rotorscheibe über die Anlage des Befestigungsabsatz es der Dichtelemente am Haltevorsprung an den Rotorscheiben bewährt hat, so treten bei Strömungsmaschinen mit hohen Leistungen Belastungen an dem Haltevorsprung und dem Befestigungsabsatz nahe den zulässigen Materialkennwerten auf.Although the attachment of the sealing elements on the rotor disk on the attachment of the mounting paragraph it has proven the sealing elements on the retaining projection on the rotor discs, so occur in high-performance turbomachinery loads on the retaining projection and the mounting paragraph close to the permissible material properties.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Befestigung von Rotorbauteilen an einer Rotorscheibe bei großen auftretenden Fliehkräften zu realisieren.Object of the present invention is therefore to realize an attachment of rotor components to a rotor disk at large centrifugal forces occurring.

Die gestellte Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Ausführungsform nach der Lehre des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.The stated object is achieved by an embodiment according to the invention according to the teaching of claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Der gattungsgemäße Rotor dient insbesondere zur Verwendung bei einer Gasturbine. Die Ausführungsform kann jedoch ebenso bei anderen Arten von Rotoren, beispielsweise bei Dampfturbinen zum Einsatz kommen. Zumindest weist der Rotor zumindest eine Rotorscheibe auf, an der im Umfang verteilt eine Mehrzahl Rotorbauteile angeordnet sind.The generic rotor is used in particular for use in a gas turbine. However, the embodiment can also be used in other types of rotors, for example in steam turbines. At least the rotor has at least one rotor disk on which a plurality of rotor components are distributed in the circumference.

Hierzu weist die Rotorscheibe in einer ersten Ausführungsform einen umlaufenden sich axial erstreckenden Befestigungsabsatz auf. In einer zweiten Ausführungsform weist die Rotorscheibe eine Mehrzahl im Umfang verteilt angeordnete Befestigungsabsätze auf, welche sich jeweils axial erstrecken. Dabei bildet der umlaufende Befestigungsabsatz bzw. dabei bilden die einzelnen im Umfang verteilt angeordneten Befestigungsabsätze auf der zur Rotorachse weisenden Seite eine Stützfläche. Bei der Stützfläche handelt es sich um eine um die Rotorachse umlaufende Rotationsfläche oder um einen Abschnitt einer entsprechenden Rotationsfläche. Die Stützfläche wiederum weist hierbei einen mittleren Stützradius auf.For this purpose, the rotor disk in a first embodiment has a circumferential, axially extending fastening shoulder. In a second embodiment, the rotor disk has a plurality of circumferentially distributed fastening heels, which each extend axially. In this case, the encircling attachment paragraph or in this case the individual distributed in the circumference arranged mounting heels on the side facing the rotor axis side forms a support surface. The support surface is a rotation surface revolving around the rotor axis or a portion of a corresponding rotation surface. The support surface in turn has a mean support radius.

Demgegenüber besitzen die Rotorbauteile jeweils einen sich in Umfangsrichtung und zur Rotorscheibe axial erstreckenden Halteabsatz, welcher auf der zur Rotorachse weisenden Seite unterhalb des Befestigungsabsatz des angeordnet ist. Dabei weist der Halteabsatz eine zur Stützfläche komplementäre Haltefläche auf. Analog zur Stützfläche stellt sich ebenso die Haltefläche als Abschnitt einer Rotationsfläche dar und weist einen mittleren Halteradius auf.In contrast, the rotor components each have a circumferentially extending and the rotor disk axially extending retaining shoulder, which is arranged on the side facing the rotor axis below the mounting paragraph of. In this case, the holding shoulder on a support surface complementary to the support surface. Analogous to the support surface, the holding surface is likewise a section of a rotation surface and has a middle holding radius.

Bestimmungsgemäß können somit die im Rotorbauteil auftretenden Fliehkräfte zumindest anteilig über den Halteabsatz in der Anlage der Haltefläche an der Stützfläche auf den Befestigungsabsatz übertragen werden.As a result, the centrifugal forces occurring in the rotor component can thus be transmitted to the fastening shoulder at least proportionally via the retaining shoulder in the bearing of the retaining surface on the support surface.

Zur Bestimmung des Stützradius sowie des Halteradius kann die axiale Überdeckung zwischen Haltefläche und Stützfläche herangezogen werden und hier ein integraler Mittelwert des jeweiligen Radius oder ein Mittelwert an der in axialer Richtung geometrischen Mitte bestimmt werden.To determine the support radius and the holding radius, the axial overlap between the holding surface and support surface can be used and an integral mean value of the respective radius or an average value at the geometric center in the axial direction can be determined here.

Während hingegen im Stand der Technik grundsätzlich die Haltefläche und die Stützfläche von einer übereinstimmenden Rotationsfläche gebildet werden und insofern der Halteradius und der Stützradius übereinstimmen wird erfindungsgemäß nunmehr der Halteradius kleiner als der Stützradius ausgeführt. Dabei hat es sich hinsichtlich der Erzielung höchster Belastungsfähigkeit gezeigt, dass ein Halteradius mit mindestens dem 0,99-fachen Stützradius und zugleich mit maximal dem 0,999-fachen Stützradius erfindungsgemäß von besonderem Vorteil gegenüber den bekannten Ausführungen aus dem Stand der Technik ist.Whereas in the prior art, in principle, the holding surface and the support surface are formed by a matching surface of rotation and thus match the holding radius and the support radius according to the invention now the holding radius is smaller than the support radius. It has been shown in terms of achieving maximum load capacity that a holding radius with at least 0.99 times the support radius and at the same time with a maximum of 0.999 support radius according to the invention is of particular advantage over the known embodiments of the prior art.

Die erfindungsgemäße Ausführungsform eignet sich in besonders vorteilhafter Weise bei einer Rotorscheibe, an der eine Mehrzahl im Umfang verteilt angeordnete Laufschaufeln angebracht werden können. Hierzu weist die Rotorscheibe im Umfang verteilt eine Mehrzahl die Rotorscheibe axial durchdringende Schaufelhaltenuten auf. Die Schaufelhaltenuten werden hierbei auf einer Stirnseite der Rotorscheibe durch die im Umfang verteilt angeordneten Rotorbauteile zumindest abschnittsweise abgedeckt.The embodiment according to the invention is particularly advantageously suitable for a rotor disk on which a plurality of rotor blades distributed in the circumference can be attached. For this purpose, the rotor disk distributed in the circumference has a plurality of blade disk axially penetrating the rotor disk. The blade retaining grooves are hereby covered on one end side of the rotor disk by the rotor components distributed in the circumference at least in sections.

Der besondere Vorteil der hohen Belastungsfähigkeit der erfindungsgemäßen Verbindung zwischen dem Halteabsatz und dem Befestigungsabsatz kommt besonders zum Tragen, wenn das Rotorbauteil einen das Rotorbauteil axial durchdringenden Durchbruch aufweist, welcher hierbei ungefähr in Umfangsrichtung betrachtet in der Mitte des Rotorbauteils angeordnet ist. Dabei befindet sich der Durchbruch radial außerhalb der Lage der Haltefläche. Insbesondere bei einer derartigen Ausführungsform treten ungleichmäßige Verformungen in der Rotorscheibe und den Rotorbauteilen auf, denen durch die erfindungsgemäße Lösung entgegengewirkt wird.The particular advantage of the high load capacity of the connection according to the invention between the holding shoulder and the attachment paragraph is especially useful if the rotor component has an aperture penetrating the rotor component axially, which is arranged approximately in the center of the rotor component in the circumferential direction. In this case, the breakthrough is located radially outside the position of the holding surface. In particular, in such an embodiment occur uneven deformations in the rotor disk and the rotor components, which is counteracted by the inventive solution.

Dabei ist es von Vorteil, wenn sich der Durchbruch in Umfangsrichtung über zumindest dem 0,25-fachen der Breite des Rotorbauteils in Umfangsrichtung erstreckt. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn sich der Durchbruch über zumindest der 0,4-fachen Breite erstreckt. Demgegenüber sollte der Durchbruch nicht größer sein als die 0,75-fache Breite des Rotorbauteils in Umfangsrichtung. Besonders vorteilhaft ist es hierbei wieder, wenn sich der Durchbruch über maximal die 0,6-fache Breite des Rotorbauteils erstreckt.It is advantageous if the opening extends in the circumferential direction over at least 0.25 times the width of the rotor component in the circumferential direction. It is particularly advantageous if the breakthrough extends over at least 0.4 times the width. In contrast, the breakthrough should not be greater than the 0.75 times the width of the rotor component in the circumferential direction. Again, it is particularly advantageous if the opening extends over a maximum of 0.6 times the width of the rotor component.

Das Rotorbauteil kann unterschiedliche Gestalten aufweisen, wobei die Befestigungsart am Rotor vorteilhaft geeignet ist, wenn das Rotorbauteil eine im Wesentlichen flache sich in Umfangsrichtung und radial erstreckende Gestalt aufweist. Insofern treten im Rotorbauteil bei einwirkender Fliehkraft innerhalb des Rotorbauteils vorwiegend Zugspannungen und nur untergeordnete Biegespannungen auf. Beispielsweise sind die Zugspannungen in diesem Fall zumindest doppelt so groß wie die Biegespannungen.The rotor component may have different shapes, wherein the type of attachment to the rotor is advantageously suitable when the rotor component has a substantially flat in the circumferential direction and radially extending shape. In this respect occur in the rotor component with acting centrifugal force within the rotor component mainly tensile stresses and only minor bending stresses. For example, the tensile stresses in this case are at least twice as large as the bending stresses.

Zur Befestigung des Rotorbauteils am Rotor über Abstützung der Fliehkräfte vom Halteabsatz auf den Befestigungsabsatz ist es weiterhin von Vorteil, wenn sich das Rotorbauteil gegenüberliegend zum Halteabsatz mit einem inneren, zur Rotorachse weisenden Randabschnitt am Rotor abstützen kann. Hierzu weist wahlweise die Rotorscheibe einen umlaufenden, von einer Stirnseite der Rotorscheibe bzw. vom Befestigungsabsatz axial beabstandeten Ringvorsprung auf. Jedoch kann auch vorgesehen sein, dass der entsprechende Ringvorsprung an einer zur Rotorscheibe benachbarten zweiten Rotorscheibe angeordnet ist. Zumindest bildet der entsprechende Ringvorsprung an der Rotorscheibe bzw. der zweiten Rotorscheibe eine zum Befestigungsabsatz weisende Anlagefläche auf, an der der innere Randabschnitt der Rotorbauteile zur Anlage kommt.To fasten the rotor component to the rotor by supporting the centrifugal forces from the holding shoulder onto the fastening shoulder It is furthermore advantageous if the rotor component can be supported on the rotor opposite to the holding shoulder with an inner edge portion facing the rotor axis. For this purpose, optionally, the rotor disk on a circumferential, axially spaced from an end face of the rotor disk or from the fastening shoulder annular projection. However, it can also be provided that the corresponding annular projection is arranged on a second rotor disk adjacent to the rotor disk. At least the corresponding annular projection on the rotor disk or the second rotor disk forms a contact surface facing the fastening shoulder, against which the inner edge portion of the rotor components comes to rest.

In den nachfolgenden Figuren wird eine beispielhafte Ausführungsform für einen Rotor im Bereich der Verbindung zwischen Rotorbauteil und Rotorscheibe skizziert. Es zeigen:

Fig. 1
In der Fig. 1 wird im Längsschnitt abschnittsweise die Rotorscheibe sowie das daran befestigte Rotorbauteil skizziert;
Fig. 2
die Fig. 2 zeigt die Anordnung mit der Rotorscheibe und dem Rotorbauteil in einem Schnitt quer zur Rotorachse.
In the following figures, an exemplary embodiment for a rotor in the region of the connection between the rotor component and the rotor disk is sketched. Show it:
Fig. 1
In the Fig. 1 in sections, the rotor disk and the rotor component attached thereto are sketched in sections;
Fig. 2
the Fig. 2 shows the arrangement with the rotor disk and the rotor component in a section transverse to the rotor axis.

In der Fig. 1 wird schematisch in einem Längsschnitt durch die Rotorachse durch die Rotorscheibe 01 und das Rotorbauteil 11 im Bereich der Verbindung zwischen dem Rotorbauteil 11 und der Rotorscheibe 01 skizziert. Zu erkennen ist die Rotorscheibe 01 mit einer sich am radial äußeren Umfang befindlichen Schaufelhaltenut 02. Diese 02 ist bestimmt zur Aufnahme von Laufschaufeln (hier nicht dargestellt). Die Rotorscheibe 01 weist hierbei einen Befestigungsabsatz 04 auf, welcher 04 sich in Umfangsrichtung und in axialer Richtung erstreckt und auf der zur Rotorachse weisenden Seite eine Stützfläche 05 aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel wird rein exemplarisch die Stützfläche 05 leicht geneigt und leicht ballig ausgeführt skizziert. In der Regel kann als einfache untaugliche Gestalt eine konische Form der Stützfläche gewählt werden. Weiterhin weist die Rotorscheibe 01 in axialer Richtung beabstandete vom Befestigungsabsatz 04 einen umlaufenden sich radial auswärts erstreckenden Ringvorsprung 07 auf. Insofern bildet sich in diesem Ausführungsbeispiel unterhalb des Befestigungsabsatzes 04 und hinter dem Ringvorsprung 07 eine umlaufende NutIn the Fig. 1 is schematically sketched in a longitudinal section through the rotor axis through the rotor disk 01 and the rotor member 11 in the region of the connection between the rotor member 11 and the rotor disk 01. The rotor disk 01 can be seen with a blade holding groove 02 located on the radially outer circumference. This disk 02 is intended to accommodate moving blades (not shown here). The rotor disk 01 in this case has a fastening shoulder 04, which extends in the circumferential direction and in the axial direction and has a support surface 05 on the side facing the rotor axis. In this embodiment, the support surface 05 is shown by way of example only slightly inclined and slightly convex executed sketched. In general, as a simple unfit Shape a conical shape of the support surface to be chosen. Furthermore, the rotor disk 01 in the axial direction spaced from the mounting shoulder 04 on a circumferential radially outwardly extending annular projection 07. In this respect, an encircling groove is formed below the fastening shoulder 04 and behind the annular projection 07 in this exemplary embodiment

Weiter zu erkennen ist das Rotorbauteil 11, welches 11 an der Rotorscheibe 01 befestigt ist. Hierzu weist das Rotorbauteil 11 einen Halteabsatz 14 auf, welcher 14 sich ebenso in Umfangsrichtung und axial erstreckt. Analog bildet der Halteabsatz 14 eine Haltefläche 15, welche 15 auf der radial auswärts weisenden Seite angeordnet ist. Hierbei ist sind die Haltefläche 15 sowie die Stützfläche 05 komplementär zueinander aufgeführt. Der Halteabsatz 14 ist nahe dem zur Rotorachse weisenden Ende des Rotorbauteils 11 angeordnet, wobei sich am Ende auf der zur Rotorachse weisenden Seite ein innerer Randabschnitt 17 befindet. Dieser 17 liegt hierbei axial an dem Ringvorsprung 07 der Rotorscheibe 01 an. Bei entsprechenden Fliehkräften aufgrund der Rotation des Rotors führte die Abstützung des Rotorbauteils 11 über den Halteabsatz 14 mit der Haltefläche 15 auf die Stützfläche 05 des Befestigungsabsatzes 04 zu einem Moment im Rotorbauteil 11, welches über die Anlage des inneren Randabschnitts 17 am Ringvorsprung 07 abgestützt wird. Weiterhin weist das Rotorbauteil 11 einen in axialer Richtung das Rotorbauteil 11 durchdringenden Durchbruch 12 auf.The rotor component 11, which is fastened to the rotor disk 01, can also be seen. For this purpose, the rotor component 11 has a holding shoulder 14, which 14 likewise extends in the circumferential direction and axially. Similarly, the holding shoulder 14 forms a holding surface 15, which 15 is arranged on the radially outwardly facing side. Here, the holding surface 15 and the support surface 05 are listed complementary to each other. The retaining shoulder 14 is arranged near the end of the rotor component 11 facing the rotor axis, an inner edge section 17 being located at the end on the side facing the rotor axis. This 17 is in this case axially against the annular projection 07 of the rotor disk 01. With appropriate centrifugal forces due to the rotation of the rotor, the support of the rotor component 11 via the holding shoulder 14 with the support surface 15 on the support surface 05 of the fastening paragraph 04 led to a moment in the rotor member 11, which is supported on the annular projection 07 via the system of the inner edge portion 17. Furthermore, the rotor component 11 has an opening 12 penetrating the rotor component 11 in the axial direction.

Von wesentlicher Bedeutung sind die Geometrien der Stützfläche 05 sowie der Haltefläche 15, wobei diese in axialer Richtung betrachtet über eine Auflagebreite 10 aneinander anliegen. Hierbei weist die Stützfläche 05 als Rotationsfläche um die Rotorachse einen mittleren Stützradius 06 auf. Dieser 06 ist hierbei angenommen als Radius in der Mitte der axialen Auflagebreite 10. Demgegenüber wird die Haltefläche 15 des Rotorbauteils 11 ebenso als Abschnitt einer Rotationsfläche ausgeführt und kann ebenso mit einem mittleren Halteradius 16 beschrieben werden. Der Halteradius 16 ist hierbei an gleicher axialer Position wie der Stützradius 06 bestimmt.Of essential importance are the geometries of the support surface 05 as well as the support surface 15, which, viewed in the axial direction, abut one another over a support width 10. Here, the support surface 05 as a rotation surface about the rotor axis to a central support radius 06. In this case, the holding surface 15 of the rotor component 11 is likewise designed as a section of a rotation surface and can also be designed with a middle holding radius 16 to be discribed. The holding radius 16 is in this case determined at the same axial position as the support radius 06.

Hierzu skizziert die Fig. 2 nochmals die Anordnung mit der Rotorscheibe 01 und dem Rotorbauteil 11 in einem Schnitt quer zur Rotorachse durch den Befestigungsabsatz 04 und dem Halteabsatz 14, betrachtet in Richtung von der Rotorscheibe 01 wegweisend. Zu erkennen ist hierbei das Rotorbauteil 11 weiterhin mit dem inneren Randabschnitt 17, welcher 17 axial am Ringvorsprung 07 anliegt. Radial außerhalb des Halteabsatzes 14 befindet sich der Mitte in Umfangsrichtung betrachtet der Durchbruch 12, wobei entsprechend beidseitig des Durchbruchs 12 zwei Streben am Rotorbauteil verbleiben.This outlines the Fig. 2 again the arrangement with the rotor disk 01 and the rotor component 11 in a section transverse to the rotor axis through the fastening shoulder 04 and the retaining shoulder 14, viewed in the direction of the rotor disk 01 pioneering. In this case, the rotor component 11 can still be seen with the inner edge section 17, which abuts axially on the annular projection 07. Radially outside of the holding shoulder 14 is the center viewed in the circumferential direction of the opening 12, wherein correspondingly on both sides of the opening 12 remain two struts on the rotor component.

Wesentlich für die Erfindung ist nunmehr die Betrachtung der auf der zur Rotorachse weisenden Seite an dem Befestigungsabsatz 04 angeordneten Stützfläche 05 mit dem hier dargestellten mittleren Stützradius 06 in Verbindung mit dem Halteabsatz 14, welcher 14 radial auswärts weisend die Haltefläche 15 mit dem mittleren Halteradius 16 aufweist. Zu erkennen ist, dass hier vorgesehen ist, dass der Halteradius 16 einen geringeren Wert aufweist als es dem gegenüberliegenden entsprechenden Stützradius 06 entspricht.Essential for the invention now is the consideration of the side facing the rotor axis on the attachment paragraph 04 arranged support surface 05 with the illustrated here central support radius 06 in connection with the holding shoulder 14, which 14 radially outwardly facing the holding surface 15 having the central holding radius 16 , It can be seen that it is provided here that the holding radius 16 has a lower value than corresponds to the opposite corresponding support radius 06.

Diese Gestalt mit der zunächst in Umfangsrichtung betrachtet nicht vollflächigen Anlage der Haltefläche 15 an der Stützfläche 05 führt bei hohen Fliehkräften aufgrund einer entsprechenden Rotation des Rotors zu einer Vergleichmäßigung der Auflagespannungen zwischen den beiden Flächen 05, 15.Due to a corresponding rotation of the rotor, this shape with the system of the holding surface 15 on the support surface 05, which is initially not viewed in the circumferential direction, leads to a homogenization of the contact stresses between the two surfaces 05, 15.

Claims (6)

Rotor, insbesondere einer Gasturbine, mit einer Rotorscheibe (01), welche (01) einen umlaufenden sich axial erstreckenden Befestigungsabsatz (04) mit einer zur Rotorachse weisenden Stützfläche (05) aufweist, oder welche eine Mehrzahl im Umfang verteilt angeordnete sich axial erstreckende Befestigungsabätze mit jeweils einer zur Rotorachse weisenden Stützfläche aufweist, wobei die Stützfläche (05) eine um die Rotorachse rotierende Rotationsfläche oder ein Abschnitt einer Rotationsfläche mit einem mittleren Stützradius (06) ist, und mit mehreren im Umfang verteilt angeordneten Rotorbauteilen (11), welche (11) jeweils einen sich in axialer Richtung erstreckenden Halteabsatz (14) mit einer zur Stützfläche (05) komplementären Haltefläche (15) aufweisen, welche (15) ein Abschnitt einer Rotationsfläche mit einem mittleren Halteradius (16) ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Halteradius (16) mindestens dem 0,99-fachen und maximal dem 0,999-fachen Stützradius (06) entspricht.Rotor, in particular a gas turbine, with a rotor disk (01), which (01) has a circumferential axially extending mounting shoulder (04) with a support surface facing the rotor axis (05), or which has a plurality of circumferentially distributed axially extending Befestigungsabätze with each having a support surface facing the rotor axis, the support surface (05) being a rotation surface rotating about the rotor axis or a portion of a rotation surface having a center support radius (06) and having a plurality of rotor components (11) distributed circumferentially (11) each having a holding shoulder (14) extending in the axial direction with a holding face (15) complementary to the supporting face (05), which (15) is a section of a rotating face with a middle holding radius (16),
characterized,
that the holding radius (16) corresponds to at least 0.99 times and at most 0.999 times the support radius (06). Rotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Rotorscheibe (01) eine Mehrzahl im Umfang verteilt angeordnete axial durchdringende Schaufelhaltenuten (02) aufweist und die Rotorbauteile (11) die Schaufelhaltenuten (02) auf einer Stirnseite der Rotorscheibe zumindest abschnittsweise abdecken.Rotor according to claim 1,
characterized,
that the rotor disc (01) distributes a plurality of circumferentially arranged axially penetrating Schaufelhaltenuten (02) and cover the rotor components (11), the Schaufelhaltenuten (02) on one end face of the rotor disc at least in sections. Rotor nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Rotorbauteil (11) radial außerhalb der Haltefläche (15) einen sich in axialer Richtung erstreckenden Durchbruch (12) aufweist.Rotor according to claim 1 or 2,
characterized,
that the rotor member (11) outside the support surface (15) has a portion extending in the axial direction aperture (12) radially. Rotor nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich der Durchbruch (12) in Umfangsrichtung über zumindest dem 0,25-fachen, insbesondere über zumindest dem 0,4-fachen, und/oder über maximal dem 0,75-fachen, insbesondere über maximal dem 0,6-fachen, der Breite des Rotorbauteils (11) in Umfangsrichtung erstreckt.Rotor according to claim 3,
characterized,
that the opening (12) in circumferential direction over at least the times 0.25, in particular at least 0.4 times, and / or a maximum of about 0.75 times the-, in particular a maximum of the times 0.6, the width of the rotor member (11) extends in the circumferential direction. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Rotorbauteil (11) eine sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung und radial erstreckende flache Gestalt aufweist, wobei sich der Halteabsatz (14) in axialer Richtung ausgehend von der flachen Gestalt erstreckt und im zur Rotorachse weisenden Drittel der radialen Erstreckung des Rotorbauteils (11) angeordnet ist.Rotor according to one of claims 1 to 4,
characterized,
in that the rotor component (11) has a substantially circumferentially and radially extending flat shape, wherein the retaining shoulder (14) extends in the axial direction starting from the flat shape and arranged in the rotor axis facing third of the radial extent of the rotor component (11) is. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Rotorscheibe (01) und/oder eine zur Rotorscheibe (01) benachbarte zweite Rotorscheibe einen von der Stirnseite der Rotorscheibe (01) beabstandeten umlaufenden Ringvorsprung aufweist und dass das Rotorbauteil (11) auf der von der Haltefläche (15) zur Rotorachse weisenden Seite einen inneren Randabschnitt (17) aufweist, wobei sich der innere Randabschnitt (17) am Ringvorsprung (07) axial abstützt.Rotor according to one of claims 1 to 5,
characterized,
in that the rotor disk (01) and / or a second rotor disk adjacent to the rotor disk (01) has a circumferential annular projection spaced from the end face of the rotor disk (01), and in that the rotor component (11) is on the side facing the rotor axis from the holding surface (15) an inner edge portion (17), wherein the inner edge portion (17) on the annular projection (07) is axially supported.
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