EP3581765A1

EP3581765A1 - Rotor mit an der rotorscheibe axial verriegelten laufschaufeln

Info

Publication number: EP3581765A1
Application number: EP18177021.5A
Authority: EP
Inventors: Jonathon Baker; Roger Matthews; Santiago R. Salazar; Peter Schröder; Andrew R. Waddell; Kevin KAMPKA; Vyacheslav Veitsman; Matthew Gent; Harald Hoell; Karsten Kolk; Peter Kury; Christopher W. Ross
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2018-06-11
Filing date: 2018-06-11
Publication date: 2019-12-18

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotor einer Gasturbine mit einer Rotorscheibe (01), an dessen Umfang verteilt eine Mehrzahl Laufschaufeln in sich axial erstreckende Schaufelhaltenuten (02) befestigt sind. Dabei weist die Rotorscheibe (01) jeweils zwischen den Schaufelhaltenuten (02) Befestigungsvorsprünge (03) und die Laufschaufeln an deren Schaufelfüßen (22) Befestigungsabsätze (23) auf, welche sich jeweils axial von einer Stirnseite aus erstrecken. Zur axialen Sicherung der Laufschaufeln wird hierbei jeweils zumindest ein Sicherungselement (41) eingesetzt, welches in einer Führungsaufnahme (24) am Befestigungsvorsprung oder Befestigungsabsatz (23) aufgenommen und zumindest einseitig in den benachbarten Befestigungsabsatz respektive Befestigungsvorsprung (03) eingreift.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotor, welcher eine Rotorscheibe aufweist, an der im Umfang verteilt eine Mehrzahl Laufschaufeln angeordnet sind, wobei die Laufschaufeln in axialer Richtung mittels Sicherungselemente fixiert sind.
Rotoren von Gasturbinen weisen in aller Regel Mehrzahl an Rotorscheiben auf. Hierbei sind ein Teil der Rotorscheiben mit am Umfang verteilt angeordneten Laufschaufeln versehen. Zur Montage der Laufschaufeln an den Rotorscheiben werden im Stand der Technik verschiedene Lösungen eingesetzt, wobei in aller Regel die Rotorscheiben sich ungefähr axial erstreckende Schaufelhaltenuten aufweisen. Komplementär hierzu sind die einzelnen Laufschaufeln jeweils mit einem Schaufelfuß versehen, der in der jeweiligen Schaufelhaltenut aufgenommen ist.
Weiterhin ist es bekannt, dass die Laufschaufeln gegen eine Axialverschiebung relativ zur jeweiligen Rotorscheibe zu sichern sind. Zur Lösung dieses Problems werden im Stand der Technik verschiedene Systeme eingesetzt. Einerseits sind Ausführungen bekannt, bei denen ein Sicherungselement innerhalb der Schaufelhaltenut angeordnet wird und durch eine Verstellung, beispielsweise durch Drehen, in Eingriff mit dem Schaufelfuß gebracht werden kann. Nachteilig bei dieser Lösung ist jedoch die Schwächung der Schaufelhaltenut und des Schaufelfußes. Weiterhin sind Ausführungen bekannt, bei denen zur axialen Sicherung der Laufschaufel beidseitig der Rotorscheibe der Schaufelfüße jeweils Dichtbleche eingesetzt werden, welche jeweils einseitig ein Zurückhalten des Schaufelfußes in der Schaufelhaltenut bewirken. Nachteilig bei dieser Lösung ist es jedoch, dass beidseitig der Rotorscheibe ein entsprechendes Dichtblech vorhanden sein muss sowie es von Nachteil ist, dass die Dichtbleche zusätzlich eine Belastung in axialer Richtung durch die Laufschaufeln erfahren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Lösung zur axialen Sicherung von Laufschaufeln an einer Rotorscheibe eines Rotors zur Verfügung zu stellen, welche eine Belastung von Dichtblechen ebenso wie eine Schwächung von Schaufelfuß und Rotorscheibe im Bereich der Schaufelhaltenut vermeidet.
Die Erfindung kann für Rotoren unterschiedlicher Art Verwendung finden. Besonders vorteilhaft ist deren Anwendung bei Rotoren von Gasturbinen. Eine Verwendung bei beispielsweise Dampfturbinen ist ebenso uneingeschränkt möglich. Der gattungsgemäße Rotor weist zumindest eine Rotorscheibe auf. Hierbei befindet sich an der Rotorscheibe im Umfang verteilt eine Mehrzahl an Laufschaufeln. Zu deren Befestigung weist die Rotorscheibe am Umfang verteilt eine Mehrzahl an Schaufelhaltenuten auf, wobei die Laufschaufeln jeweils entsprechend komplementäre Schaufelfüße aufweisen. Wie die Schaufelhaltenuten und Schaufelfüße konkret ausgeführt sind, ist zunächst unerheblich, sofern die sichere Lastübertragung, der bei Betrieb des Rotors auftretenden Fliehkräfte von den Laufschaufeln auf die Rotorscheibe gewährleistet ist. Dabei ist weiterhin vorgesehen, dass die Schaufelfüße entlang der Schaufelhaltenuten verschiebbar sind, wobei zumindest anteilig eine Verlagerung in axialer Richtung einhergeht. Im einfachsten Fall sind die Schaufelhaltenuten geradlinig parallel der Rotorachse ausgeführt. Eine zur Rotorachse geneigte Anordnung und/oder bogenförmige Ausführung der Schaufelhaltenuten mit einer ebenso anteiligen Bewegung beispielsweise in Umfangsrichtung ist diesbezüglich unerheblich.
Dabei weist die Rotorscheibe eine Mehrzahl im Umfang verteilt angeordneter Befestigungsvorsprünge auf, welche sich von einer Stirnseite der Rotorscheibe aus axial erstrecken. Dabei sind die Befestigungsvorsprünge jeweils zwischen benachbarten Schaufelhaltenuten angeordnet.
Weiterhin umfasst die gattungsgemäße Ausführungsform des Rotors eine Mehrzahl Sicherungselemente, mittels denen eine axiale Fixierung der Schaufelfüße und somit der Laufschaufeln relativ zur Rotorscheibe erfolgt.
Erfindungsgemäß werden nunmehr zur vorteilhaften axialen Sicherung der Laufschaufeln, diese jeweils mit einem sich axial von einer Stirnseite aus erstreckenden Befestigungsabsatz versehen. Dabei befindet sich der Befestigungsabsatz in axialer Richtung betrachtet auf gleicher Position wie der Befestigungsvorsprung. In Umfangsrichtung betrachtet befindet sich jeweils wechselnd der Befestigungsabsatz neben dem Befestigungsvorsprung, wobei diese in ähnlichen radialen Abständen zur Rotorachse angeordnet sind. Dabei ist vorgesehen, dass das Sicherungselement abschnittsweise sowohl im Befestigungsvorsprung als auch abschnittsweise im Befestigungsabsatz angeordnet ist und hierdurch die axiale Fixierung des Schaufelfußes an der Rotorscheibe erfolgt.
Durch die vorteilhafte Verwendung eines sich vor einer Stirnseite der Rotorscheibe befindlichen Sicherungselements mit Eingriff in den benachbarten Befestigungsabsatz und Befestigungsvorsprung wird eine einfache Montage der Laufschaufeln mit axialer Sicherung ermöglicht. Dabei ist sowohl die Herstellung ohne größere Schwierigkeiten möglich als auch wird eine Schwächung der Rotorscheibe oder des Schaufelfußes aufgrund der im Stand der Technik verwendeten Sicherungselemente vermieden.
Um einen vorteilhaften Eingriff bzw. Aufnahme des Sicherungselements im Befestigungsvorsprung zu gewährleisten, wird der Befestigungsvorsprung in vorteilhafter Ausführungsform in Umfangsrichtung bis zu den Schaufelhaltenuten ausgeführt. Analog wird ein vorteilhafter Eingriff bzw. Aufnahme des Sicherungselements im Befestigungsabsatz durch die Ausführung des Befestigungsabsatzes in Umfangsrichtung über die gesamte Breite des Schaufelfußes ermöglicht. Entsprechend erstreckt sich in besonders vorteilhafter Ausführungsform der Befestigungsvorsprung jeweils beidseitige bis zum jeweils benachbarten Befestigungsabsatz. Dieses verhindert vorteilhaft unzulässige Biegespannungen im Sicherungselement.
Der Befestigungsabsatz am Schaufelfuß kann sowohl integral als auch montiert ausgeführt werden. Die integrale Ausführungsform ermöglicht eine Stabilität ohne eine Toleranzproblematik bei Anordnung eines montierten Bauteils. Dennoch ist es ebenso möglich zur Vereinfachung der Laufschaufel ein Anschlussstück vorzusehen, welches auf der zur Rotorachse weisenden Seite am Schaufelfuß angebracht ist und hierbei den Befestigungsabsatz bildet. Dabei ist das Anschlussstück absatzweise in der Schaufelhaltenut aufgenommen. Hierbei ist zumindest eine axiale Fixierung des Anschlussstücks unmittelbar am Schaufelfuß erforderlich. Dazu kann vorgesehen sein, dass der Schaufelfuß auf der zur Rotorachse weisenden Seite eine sich in Umfangsrichtung und/oder tangential erstreckende Erhebung oder Vertiefung aufweist und komplementär hierzu das Anschlussstück eine entsprechende Vertiefung respektive Erhebung.
Wie das Sicherungselement am Befestigungsabsatz bzw. am Befestigungsvorsprung aufgenommen und in welcher Art und Weise das Sicherungselement in den Befestigungsvorsprung bzw. Befestigungsabsatz eingreift ist zunächst unerheblich. Zumindest ist es vorteilhaft, wenn im Befestigungsvorsprung eine Führungsaufnahme vorhanden ist. Demgegenüber befindet sich vorteilhaft am Befestigungsabsatz eine Eingriffsaufnahme. Dabei ist es erforderlich, dass die Eingriffsaufnahme mit der Führungsaufnahme fluchtet und beide zueinander offen ausgeführt sind. Entsprechend wird es ermöglicht, dass das in der Führungsaufnahme oder in der Eingriffsaufnahme aufgenommene Sicherungselement in die Eingriffsaufnahme bzw. in die Führungsaufnahme eingreift.
Vorgesehen ist, dass das Sicherungselement zur Montage in Umfangsrichtung und/oder in tangentialer Richtung verschoben wird. Entsprechend ist es erforderlich, dass sich die Führungsaufnahme und/oder die Eingriffsaufnahme zumindest abschnittsweise in Umfangsrichtung und/oder in tangentialer Richtung erstrecken.
Weiterhin ist es erforderlich, dass der Befestigungsabsatz bzw. der Befestigungsvorsprung eine radiale Abstützung des Sicherungselements bei den auftretenden Fliehkräften gewährleistet. Entsprechend ist die Führungsaufnahme und/oder Eingriffsaufnahme auszuführen.
Eine einfache Realisierung der Führungsaufnahme wird erreicht, wenn diese als axial oder radial offene Nut ausgeführt wird. Um die Lage in der Nut zu sichern kann die Nut hinterschnittig ausgeführt werden. Somit werden bei Anordnung des Sicherungselements in der Führungsaufnahme eine radiale und eine axiale Befestigung und eine Zugänglichkeit zur Verschiebung des Sicherungselements erreicht, wodurch wiederum eine einfache Montage ermöglicht wird.
Analog wird eine einfache Realisierung der Eingriffsaufnahme erreicht, wenn diese als axial oder radial offene Nut ausgeführt wird. Um die Lage in der Nut zu sichern kann diese Nut ebenso hinterschnittig ausgeführt werden. Gleichfalls werden bei Anordnung des Sicherungselements in der Eingriffsaufnahme eine radiale und eine axiale Befestigung und eine Zugänglichkeit zur Verschiebung des Sicherungselements erreicht, wodurch wiederum eine einfache Montage ermöglicht wird.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn zur Herstellung der Führungsaufnahme bzw. der Eingriffsaufnahme zunächst eine in Umfangsrichtung umlaufende oder eine abschnittsweise tangentiale Nut gebildet wird.
Da in vorteilhafter Ausführung das Sicherungselement im Wesentlichen auf Scherung in axialer Richtung belastet wird und ansonsten die Fliehkraft zu berücksichtigen ist, ist die Aufnahme des Sicherungselements in der Führungsaufnahme und/oder der Eingriffsaufnahme beabstandet von der Trennfläche zwischen dem Befestigungsvorsprung und dem Befestigungsabsatz von geringerer Bedeutung. Demgegenüber ist es von Vorteil, wenn zur Montage bzw. zur Demontage ein hinreichender Platz zur Anbringung eines Werkzeuges vorhanden ist. Daher kann zur Bildung eines Freiraums und ebenso zur Erleichterung der Herstellung die Führungsaufnahme bzw. der Eingriffsaufnahme sich abschnittsweise axial und/oder radial öffnend ausgeführt werden.
Daher weist in einer vorteilhaften Ausführungsform der Befestigungsvorsprung eine Werkzeugaufnahme auf, welche die Führungsaufnahme unterbricht und einen größeren Freiraum für ein Werkzeug zur Verfügung stellt. Gleichfalls können zwei Werkzeugaufnahmen an einem Befestigungsvorsprung vorgesehen sein.
Dabei kann in besonders vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass die Führungsaufnahme von der Werkzeugaufnahme in getrennte Abschnitte unterteilt wird.
Analog weist in einer vorteilhaften Ausführungsform der Befestigungsabsatz eine Aussparung auf, welche die Eingriffsaufnahme unterbricht und einen größeren Freiraum für ein Werkzeug zur Verfügung stellt. Gleichfalls können zwei Aussparungen an einem Befestigungsvorsprung vorgesehen sein.
Gleichfalls kann in besonders vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass die Eingriffsaufnahme von der Aussparung in getrennte Abschnitte unterteilt wird.
Eine höhere Stabilität wird erzielt, wenn die Führungsaufnahme bzw. die Eingriffsaufnahme insbesondere im Bereich der Trennfläche zwischen Befestigungsvorsprung und Befestigungsabsatz eine umlaufende geschlossene Gestalt aufweist und insofern das Sicherungselement in eine Tasche oder Bohrung aufgenommen ist.
Hinsichtlich der Ausführung von Befestigungsvorsprung und/oder Befestigungsabsatz ist zu berücksichtigen, dass es nicht zwingend erforderlich ist, dass sich diese durchgehend ohne Unterbrechung bei der Führungsaufnahme erstreckt. Vielmehr kann auch vorgesehen sein, dass sich der Befestigungsvorsprung längs der Führungsaufnahme bzw. Befestigungsabsatz längs der Eingriffsaufnahme in einzelne Abschnitte aufteilt. Insofern weist der Befestigungsvorsprung bzw. Befestigungsabsatz eine die Führungsaufnahme bzw. die Eingriffsaufnahme zumindest abschnittsweise unterbrechende Lücken auf.
Wenngleich das Sicherungselement gleichmäßig verteilt im Befestigungsvorsprung und im Befestigungsabsatz angeordnet werden kann, so ist es doch von Vorteil, wenn das Sicherungselement im Wesentlichen in einem Bauteil aufgenommen ist und in das benachbarte Bauteil eingreift. Entsprechend stehen zur Realisierung zwei verschiedene Alternativen zur Verfügung, wobei in einer ersten Alternative das Sicherungselement am Befestigungsabsatz des Schaufelfußes aufgenommen ist und hierbei zumindest einseitig in einen benachbarten Befestigungsvorsprung eingreift. Umgekehrt ist das Sicherungselement vorteilhaft am Befestigungsvorsprung anzuordnen und ein Eingriff in zumindest einen benachbarten Befestigungsabsatz vorzusehen. Durch die Aufnahme des Sicherungselements am Befestigungsabsatz oder am Befestigungsvorsprung wird dieses in axialer und radialer Richtung festgelegt.
Durch die vorteilhafte Verwendung eines sich vor einer Stirnseite der Rotorscheibe befindlichen Sicherungselements mit Eingriff in den benachbarten Befestigungsabsatz und Befestigungsvorsprung wird eine einfache Montage der Laufschaufeln mit axialer Sicherung ermöglicht. Dabei ist sowohl die Herstellung ohne größere Schwierigkeiten möglich als auch wird eine Schwächung der Rotorscheibe oder des Schaufelfußes aufgrund der im Stand der Technik verwendeten Sicherungselemente vermieden.
Eine besonders sichere axiale Fixierung der Laufschaufeln mit dem Sicherungselement wird ermöglicht, wenn beidseitig der Schaufelhaltenut bei der Trennung zwischen dem Befestigungsvorsprung und dem Befestigungsabsatz ein Sicherungselement angeordnet ist. Dabei erfolgt der Eingriff des Sicherungselements ausgehend vom Aufnahmeort beidseitig, so dass das Sicherungselement beidseitig in jeweils einen benachbarten Befestigungsvorsprung bzw. beidseitig in jeweils einen benachbarten Befestigungsabsatz eingreift.
Hierzu wird in vorteilhafter Weise eine zur Mitte der Schaufelhaltenut bzw. eine zur Mitte des Befestigungsabsatzes und/oder zur Mitte zwischen zwei Schaufelhaltenuten bzw. zur Mitte des Befestigungsvorsprungs im Wesentlichen symmetrische Ausführung gewählt. Die symmetrische Ausführung der axialen Verriegelung mittels des Sicherungselementes bzw. der Sicherungselemente führt zu einer erhöhten Sicherheit gegen ein Abscheren eines Sicherungselements bei hohen axialen Belastungen.
Hierzu kann in einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform ein Sicherungselement eingesetzt werden, welches in einer ersten Alternative am Befestigungsabsatz des Schaufelfußes aufgenommen ist und hierbei zumindest einseitig in einen benachbarten Befestigungsvorsprung eingreift. Umgekehrt ist es jedoch in zweiter Alternative ebenso möglich, das Sicherungselement am Befestigungsvorsprung anzuordnen und einen Eingriff in zumindest einen benachbarten Befestigungsabsatz vorzusehen. Durch die Aufnahme des Sicherungselements am Befestigungsabsatz oder am Befestigungsvorsprung wird dieses in axialer und radialer Richtung festgelegt.
In besonders vorteilhafter Weise erfolgt der Eingriff des Sicherungselements ausgehend vom Aufnahmeort beidseitig, so dass das Sicherungselement in erster Alternative beidseitig in jeweils einen benachbarten Befestigungsvorsprung und in zweiter Alternative beidseitig in jeweils einen benachbarten Befestigungsabsatz eingreift. Dabei wird in erster Alternative eine im Wesentlichen zur Mitte des Befestigungsabsatzes und in zweiter Alternative eine im Wesentlichen zur Mitte des Befestigungsvorsprungs symmetrische Ausführung der axialen Verriegelung mittels des Sicherungselements ermöglicht. Dies führt zu einer erhöhten Sicherheit gegen ein Abscheren des Sicherungselements bei unzulässig hohen axialen Belastungen.
In vorteilhafter Weise verläuft das Sicherungselement längs der Führungsaufnahme und/oder längs der Eingriffsaufnahme und greift hierbei beidseitig jeweils abschnittsweise in die Eingriffsaufnahme bzw. die Führungsaufnahme ein. Diese symmetrische Anordnung ermöglicht bei einfacher Montage eine vorteilhafte Lastübertragung.
Das sich in Umfangsrichtung und/oder tangential erstreckende Sicherungselement weist weiterhin in besonders vorteilhafter Weise eine Stab-Form auf, wobei dessen beide gegenüberliegenden Enden in der montierten Stellung abgewinkelt sind. Hierdurch wird ein Verschieben des Sicherungselements längs seiner Erstreckung verhindert.
Die abgewinkelten Enden des Sicherungselements können auf unterschiedliche Weise realisiert werden. In besonders vorteilhafter Weise wird ein abgewinkeltes zweites Ende des Sicherungselements durch Biegen eines zuvor geradlinigen Abschnitts des Sicherungselements nach dessen Positionierung in der Führungsaufnahme und/oder Eingriffsaufnahme realisiert. Dabei kann vorgesehen sein, dass ebenso das erste Ende durch Biegen eine abgewinkelte Form erhält. Demgegenüber ist es jedoch vorteilhaft, wenn das Sicherungselement bereits vor der Montage am ersten Ende eine abgewinkelte Form aufweist.
In besonders vorteilhafter Weise ist eine Montageöffnung vorhanden, so dass das Sicherungselement angebracht werden kann. Hierzu kann einerseits vorgesehen sein, dass die Führungsaufnahme bzw. die Eingriffsaufnahme als offene Nut ausgeführt ist und ein Einlegen des Sicherungselements ermöglicht. Ebenso kann eine separate Montageöffnung bei der Führungsaufnahme oder bei der Eingriffsaufnahme vorgesehen sein.
In dem Falle, dass das Sicherungselement am Befestigungsvorsprung aufgenommen ist und in den Befestigungsabsatz eingreift, so ist vorteilhaft im Befestigungsabsatz eine Montageöffnung vorhanden, welche in Umfangsrichtung oder in tangentialer Richtung hinreichend lang ist, um ein Einfädeln des Sicherungselements in die Führungsaufnahme und anschließend die Eingriffsaufnahme zu ermöglichen.
Analog ist in dem Falle, dass das Sicherungselement am Befestigungsabsatz aufgenommen ist und in den Befestigungsvorsprung eingreift, so ist vorteilhaft im Befestigungsvorsprung eine Montageöffnung vorhanden, welche in Umfangsrichtung in tangentialer Richtung hinreichend lang ist, um ein Einfädeln des Sicherungselements in die Eingriffsaufnahme und anschließend die Führungsaufnahme zu ermöglichen.
Somit wird ein einfaches Einfädeln des Sicherungselements in die Montageöffnung und nachfolgend in die Führungsaufnahme und die Eingriffsaufnahme ermöglicht.
Die Montage des Sicherungselements wird weiter dadurch vorteilhaft vereinfacht, wenn die Montageöffnung eine größere Länge als das Sicherungselement vor dessen Montage aufweist. Dieses ermöglicht die Anbringung des Sicherungselements vor dem Einschieben der Laufschaufeln in die Montageöffnung, wobei nach dem Einschieben der Laufschaufeln das Sicherungselement in seine Aufnahmeposition an der Führungsaufnahme verschoben wird.
Eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform umfasst ein rechtes Sicherungselement und ein in Umfangsrichtung benachbartes linkes Sicherungselement. Dadurch wird erreicht, dass beidseitig jeweils ein Sicherungselement an der Trennfläche eine axiale Verbindung vom Befestigungsvorsprung zum Befestigungsabsatz schafft.
Hierzu sind in vorteilhafter Weise ein rechtes Sicherungselement und ein linkes Sicherungselement in einem Befestigungsvorsprung aufgenommen, wobei die Sicherungselemente in gegenüberliegende benachbarte Befestigungsabsätze eingreifen.
Alternativ sind in vorteilhafter Weise ein rechtes Sicherungselement und ein linkes Sicherungselement in einem Befestigungsabsatz aufgenommen, wobei die Sicherungselemente in gegenüberliegende benachbarte Befestigungsvorsprünge eingreifen.
Hierzu weist das jeweilige Sicherungselement in vorteilhafter Weise an einem Ende eine von einem Endabschnitt des Sicherungselements gebildete Arretierung auf, welche in entsprechend benachbartes Bauteil (Befestigungsvorsprung oder Befestigungsabsatz) eingreift.
Eine besonders vorteilhafte Montage und einfache Sicherung des Sicherungselements in der montierten Position wird erzielt, wenn das Sicherungselements am der Arretierung gegenüberliegenden Ende einen Biegeabschnitt aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass eine Stirnseite des Biegeabschnitts bei montierter Stellung des Sicherungselements an einer Blockierung anliegt, die eine Verschiebung des Sicherungselements verhindert.
Bei vorteilhafter Verwendung von zwei benachbarten Sicherungselementen ist es besonders vorteilhaft, wenn die jeweiligen Biegeabschnitte der beiden benachbarten Sicherungselemente zugleich die jeweilige Blockierung für das andere Sicherungselement bildet. Insofern ist in montierter Stellung der Sicherungselemente eine Anlage der beiden Stirnseiten der beiden Biegeabschnitte aneinander gegeben.
Die besonders vorteilhafte und einfache Montage/Demontage wird ermöglicht durch eine besonders vorteilhafte Verformung der Biegeabschnitte, welche zur Montage/Demontage überlappend zur Blockierung angeordnet werden können. Insofern sind bei benachbarten Sicherungselements in mit in montierter Position aneinander anliegenden Stirnseiten bei der Montage/Demontage die Biegeabschnitte überlappend zueinander angeordnet. Dieses ermöglicht die besonders vorteilhafte Möglichkeit, beide Sicherungselemente mit überlappenden Biegeabschnitten vollständig in erster Ausführungsform in einen Befestigungsabsatz und in zweiter Ausführungsform in einen Befestigungsvorsprung anzuordnen, wobei nach dem Einschieben der Laufschaufeln die beiden Sicherungselemente voneinander weg bewegt werden, so dass deren Stirnseiten aneinander zur Anlage kommen und zugleich ein Eingriff der Arretierung in erster Ausführungsform in einen benachbarten Befestigungsvorsprung und in zweiter Ausführungsform in einen benachbarten Befestigungsabsatz erfolgt.
Um eine Verschiebung bei der Montage/Demontage des Sicherungselements bzw. der benachbarten Sicherungselemente von einer Position mit einer Überlappung des Biegeabschnitts mit der Blockierung in eine Position mit einer Anlage der Stirnseite an der Blockierung zu ermöglichen, ist in vorteilhafter Ausführungsform eine Werkzeugöffnung bei der Führungsaufnahme bzw. eine Aussparung bei der Eingriffsaufnahme im Bereich der Biegeabschnitte vorhanden oder der Befestigungsvorsprung und somit die Führungsaufnahme bzw. der Befestigungsabsatz und somit die Eingriffsaufnahme sind in zwei Abschnitte unterteilt und stellen zwischen den Abschnitten eine Freiraum für ein Werkzeug zur Verfügung.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn im Befestigungsabsatz bzw. im Befestigungsvorsprung im Bereich der Arretierung am Sicherungselement ebenso ein Freiraum für ein Werkzeug vorhanden ist, um eine Demontage zu erleichtern, so dass ein Zurückschieben des Sicherungselements zur Demontage möglich ist.
In den nachfolgenden Figuren werden zwei beispielhafte Ausführungsformen für einen erfindungsgemäßen Rotor in der ersten Ausführungsform skizziert. Es zeigen:

Figuren 1 und 2: eine perspektivische Ansicht auf die axiale Sicherung der Laufschaufeln an der Rotorscheibe in einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 3: das erste Ausführungsbeispiel im Längsschnitt;
Fig. 4: die Rotorscheibe des ersten Ausführungsbeispiels;
Fig. 5: der Schaufelfuß der Laufschaufel des ersten Ausführungsbeispiels;
Fig. 6: ein zweites Ausführungsbeispiel mit montiertem Anschlussstück;
Fig. 7: das Sicherungselement;
Fig. 8: die Rotorscheibe zum zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 9: das Anschlussstück zum zweiten Ausführungsbeispiel.

In den weiteren Figuren werden zwei beispielhafte Ausführungsformen für einen erfindungsgemäßen Rotor in der zweiten Ausführungsform skizziert. Es zeigen:

Figuren 10 und 11: eine perspektivische Ansicht auf die axiale Sicherung der Laufschaufeln an der Rotorscheibe in einem dritten Ausführungsbeispiel;
Fig. 12: das dritte Ausführungsbeispiel im Längsschnitt;
Fig. 13: eine Detailansicht auf die Sicherungselemente;
Fig. 14: das Sicherungselement;
Fig. 15: ein viertes Ausführungsbeispiel mit montiertem Anschlussstück;
Fig. 16: ein fünftes Ausführungsbeispiel mit axial öffnender Führungsaufnahme;
Fig. 17: die Rotorscheibe zum dritten Ausführungsbeispiel.

In den Figuren 1 und 2 wird in perspektivischer Ansicht ein erstes Ausführungsbeispiel zur axialen Sicherung einer Laufschaufel 21 mit dem Schaufelfuß 22 an einer Rotorscheibe 01 mittels eines Sicherungselements 71 skizziert. Zur Aufnahme der Laufschaufeln 21 befindet sich an der Rotorscheibe 01 im Umfang verteilt eine Mehrzahl an Schaufelhaltenuten 02. Die Rotorscheibe 04 weist hierbei einen sich von einer Stirnseite aus axial erstreckenden Befestigungsvorsprung 03 auf, welcher sich jeweils zwischen den Schaufelhaltenuten 02 befindet. Hierbei bildet der jeweilige Befestigungsvorsprung 03 eine sich radial auswärts öffnende Eingriffsaufnahme 04 und zugleich eine Montageöffnung. Die hierbei verwendete Laufschaufel mit dem Schaufelfuß 22 besitzt analog einen sich von der Stirnseite aus axial erstreckenden Befestigungsabsatz 23. Dieser erstreckt sich hierbei über die Breite des jeweiligen Schaufelfußes 22 beidseitig bis zu den jeweils benachbarten Befestigungsvorsprüngen 03.
In diesem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Befestigungsabsatz 23 eine sich radial zur Rotorachse öffnende Führungsaufnahme 24 aufweist. In dieser 24 ist ein Sicherungselement 71 aufgenommen. Die Führungsaufnahme 24, die Eingriffsaufnahme 04 mit Montageöffnung und das Sicherungselement 71 erstrecken sich hierbei in Umfangsrichtung. Die beiden Enden 72, 73 des Sicherungselements 71 sind jeweils abgewinkelt, sodass eine Verschiebung in Umfangsrichtung verhindert ist.
Die Fig. 3 skizziert noch einmal im Längsschnitt das Ausführungsbeispiel aus Figuren 1 und 2, wobei wiederum die Rotorscheibe 01 mit der Schaufelhaltenut 02 und dem Befestigungsvorsprung 03 zu erkennen ist. Im Befestigungsvorsprung 03 befindet sich die sich in Umfangsrichtung erstreckende Eingriffsaufnahme 04 mit Montageöffnung. Die Laufschaufel mit dem Schaufelfuß 22 weist am Befestigungsabsatz 23, die sich in Umfangsrichtung erstreckende Führungsaufnahme 24 auf, welche 24 in der montierten Stellung des Sicherungselements 71 aufgenommen ist. Hier dargestellt wird schematisch die Montage des Sicherungselements 71 nach dem Einschieben des Schaufelfußes 22. Hierzu weist die Montageöffnung 04 eine größere Längserstreckung als die Führungsaufnahme 24 auf. Dieses ermöglicht ein Einlegen des Sicherungselements 71 mit einem abgewinkelten Ende 72 in der Montageöffnung 04, wobei sodann ein Einschieben in die Führungsaufnahme 24 mit nachfolgendem Biegen des zweiten Endes 73 erfolgt.
In der Fig. 4 ist hierzu noch einmal die Rotorscheibe 01 skizziert, wobei vorteilhaft der Befestigungsvorsprung 03 mit der Eingriffsaufnahme 04, die in diesem Ausführungsbeispiel zugleich die Montageöffnung bildet, zu erkennen ist.
Die Fig. 5 skizziert den Schaufelfuß 22 der Laufschaufel mit dem sich axial erstreckenden Befestigungsabsatz 23 und der sich zur Rotorachse öffnenden Führungsaufnahme 24.
In der Fig. 6 wird ein zweites Ausführungsbeispiel eines Rotors skizziert, wobei dieser wiederum eine Rotorscheibe 11 mit einer Mehrzahl im Umfang verteilt angeordnete Schaufelhaltenuten 12 aufweist. Analog befinden sich in der Rotorscheibe 11 zwischen den Schaufelhaltenuten 12 jeweils axial von einer Stirnseite befindliche Befestigungsvorsprünge 13. In diesen 13 befinden sich analog in Umfangsrichtung erstreckende Eingriffsaufnahme 14 zugleich als Montageöffnung. Im Gegensatz zum vorherigen ersten Ausführungsbeispiel ist hier vorgesehen, dass der Schaufelfuß 32 ein montiertes Anschlussstück 61 aufweist, wobei das Anschlussstück 61 wiederum den Befestigungsabsatz 33 bildet. Analog vorherigem Beispiel ist am Befestigungsabsatz 33 des Anschlussstückes 61 ein Sicherungselement 71 in einer Führungsaufnahme 34 aufgenommen, welches 71 beidseitig mit einem abgewinkelten Ende 72, 73 in die jeweils benachbarten Befestigungsvorsprünge 13 eingreift.
Hierzu skizziert Fig. 7 ein einfaches Ausführungsbeispiel eines Sicherungselements 71 in Stab-Form mit beidseitig abgewinkeltem Ende 72 und 73.
Die Fig. 8 zeigt das Ausführungsbeispiel mit der Rotorscheibe 11 sowie dem Schaufelfuß 32, jedoch unter Weglassung des Anschlussstücks 61. Zu erkennen ist wiederum der Befestigungsvorsprung 13 mit der Eingriffsaufnahme 14 als Montageöffnung, jeweils zwischen den Schaufelhaltenuten 12.
In der Fig. 9 wird das Anschlussstück 61 zum zweiten Ausführungsbeispiel skizziert. Zu erkennen ist, dass das Anschlussstück 61 in axialer Richtung betrachtet eine U-Form bildet, so dass der Befestigungsabsatz 33 durch eine Aussparung 62 in zwei Abschnitte unterteilt wird. Die beiden verbleibenden Abschnitte bilden insofern - wenngleich auf geringfügige Länge reduziert - die Führungsaufnahme 34. Zur axialen Kopplung des Anschlussstücks 61 am Schaufelfuß 32 weist das Anschlussstück eine sich radial auswärts erhebende Koppelerhebung 63 auf, wobei der Schaufelfuß 32 eine komplementäre Vertiefung besitzt.
In den Figuren 10 und 11 wird in perspektivischer Ansicht ein drittes Ausführungsbeispiel zur axialen Sicherung einer Laufschaufel mit dem Schaufelfuß 22 an einer Rotorscheibe 01 mittels Sicherungselemente 41 skizziert. Zur Aufnahme der Laufschaufeln 21 befindet sich an der Rotorscheibe 01 im Umfang verteilt eine Mehrzahl an Schaufelhaltenuten 02. Die Rotorscheibe 04 weist hierbei einen sich von einer Stirnseite aus axial erstreckenden Befestigungsvorsprung 03 auf, welcher 03 sich jeweils zwischen den Schaufelhaltenuten 02 befindet. Hierbei bildet der jeweilige Befestigungsvorsprung 03 eine sich radial auswärts öffnende Führungsaufnahme 04 und zugleich eine Werkzeugöffnung. In dieser 04 sein zwei benachbarte Sicherungselemente 41 aufgenommen.
Die hierbei verwendete Laufschaufel 21 mit dem Schaufelfuß 22 besitzt analog einen sich von der Stirnseite aus axial erstreckenden Befestigungsabsatz 23. Dieser erstreckt sich hierbei über die Breite des jeweiligen Schaufelfußes 22 beidseitig bis zu den jeweils benachbarten Befestigungsvorsprüngen 03. In diesem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Befestigungsabsatz 23 eine sich radial zur Rotorachse öffnende Eingriffsaufnahme 24 aufweist. Die Führungsaufnahme 24, die Eingriffsaufnahme 04 mit Montageöffnung und das Sicherungselement 41 erstrecken sich hierbei in Umfangsrichtung. Weiterhin zu erkennen ist, wie das Sicherungselement 41 mit der Arretierung 42 in die Eingriffsaufnahme eingreift. Gegenüberliegend zur Arretierung 42 befindet sich der Biegeabschnitt 43.
Die Fig. 12 skizziert noch einmal im Längsschnitt das Ausführungsbeispiel aus Figuren 10 und 11, wobei wiederum die Rotorscheibe 01 mit der Schaufelhaltenut 02 und dem Befestigungsvorsprung 03 zu erkennen ist. Im Befestigungsvorsprung 03 befindet sich die sich in Umfangsrichtung erstreckende Führungsaufnahme 04 mit der durch die offene Nut-Form gebildeten Werkzeugöffnung. In der Führungsaufnahme 04 ist das Sicherungselement 41 aufgenommen. Die Laufschaufel mit dem Schaufelfuß 22 weist am Befestigungsabsatz 23, die sich in Umfangsrichtung erstreckende Eingriffsaufnahme 24 auf.
Die Fig. 13 zeigt im Detail die Anordnung der benachbarten Sicherungselemente 41 in montierter Stellung mit den Biegeabschnitten 43, deren Stirnseiten aneinander anliegen. Insofern bilden die Biegeabschnitte 43 jeweils zugleich die Blockierung für gegenüberlegenden Biegeabschnitt 43.
Die Rotorscheibe 01 ist im Wesentlichen übereinstimmend zur ersten Ausführungsform ausgeführt, welche in Fig. 4 skizziert wird.
Der Schaufelfuß 22 der Laufschaufel 21 ist im Wesentlichen übereinstimmend in Fig. 5 dargestellt.
Hierzu skizziert Fig. 14 ein einfaches Ausführungsbeispiel eines Sicherungselements 41 in Stab-Form mit der Arretierung an einem Ende und gegenüberliegend den Biegeabschnitt 43.
In der Fig. 15 wird ein viertes Ausführungsbeispiel eines Rotors skizziert, wobei dieser wiederum eine Rotorscheibe 11 mit einer Mehrzahl im Umfang verteilt angeordnete Schaufelhaltenuten 12 aufweist. Analog befinden sich in der Rotorscheibe 11 zwischen den Schaufelhaltenuten 12 jeweils axial vor einer Stirnseite befindliche Befestigungsvorsprünge 13. In diesen 13 befinden sich analog in Umfangsrichtung erstreckende Führungsaufnahme 14 zugleich als Werkzeugöffnung. Im Gegensatz zum vorherigen dritten Ausführungsbeispiel ist hier vorgesehen, dass der Schaufelfuß 32 ein montiertes Anschlussstück 61 aufweist, wobei das Anschlussstück 61 wiederum den Befestigungsabsatz 33 bildet.
Die Figuren 16 und 17 skizzieren hierzu ein fünftes Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Rotor. Zu erkennen ist die Rotorscheibe 51 mit den am Außenumfang verteilt angeordneten Schaufelhaltenuten 52. Zwischen den Schaufelhaltenuten 52 vor einer Stirnseite der Rotorscheibe 51 befinden sich jeweils Befestigungsvorsprünge 53. Diese 53 weisen die sich in Umfangsrichtung erstreckende Führungsaufnahme 54 auf. Diese 54 ist in Art einer Schwalbenschwanznut axial öffnend ausgeführt, so dass einerseits eine axiale Positionierung erfolgt und zudem ein Werkzeugzugriff möglich ist.
In der Führungsaufnahme 54 sind jeweils paarweise die Sicherungselemente 41 angeordnet. Diese weisen entsprechend vorherigem Ausführungsbeispiel an einem Ende die Arretierung 42 und am gegenüberliegenden Ende den Biegeabschnitte 43 auf. Zu erkennen ist wiederum, dass die Arretierung 42 in den Bereich der Schaufelhaltenuten 52 angeordnet ist, so das eine sich dort befindliche Laufschaufel mit einem zugeordneten Befestigungsabsatz am Schaufelfuß durch Eingriff der Arretierung 42 in eine Eingriffsaufnahme axial fixiert werden kann.

Claims

Rotor, insbesondere einer Gasturbine, mit zumindest einer Rotorscheibe (01,11), welche (01,11) eine Mehrzahl am Umfang verteilt angeordnete Schaufelhaltenuten (02,12) und eine Mehrzahl sich axial von einer Stirnseite zwischen den Schaufelhaltenuten (02,12) erstreckende Befestigungsvorsprünge (03,13) aufweist, und mit einer Mehrzahl Laufschaufeln (21), welche (21) mit einem Schaufelfuß (22,32) in den Schaufelhaltenuten (02,12) befestigt sind, und mit einer Mehrzahl Sicherungselemente (41,71), mittels denen (41,71) eine axiale Fixierung der Laufschaufeln (21) relativ zur Rotorscheibe (01,11) erfolgt,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Laufschaufeln (21) sich jeweils axial von einer Stirnseite erstreckende Befestigungsabsätze (23,33) aufweisen,
wobei das Sicherungselement (71) am Befestigungsabsatz (23,33) aufgenommen ist und in einen Befestigungsvorsprung (03,13) eingreift oder
wobei das Sicherungselement (41) am Befestigungsvorsprung (03,13) aufgenommen ist und in einen Befestigungsabsatz (23,33) eingreift.
Rotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich der Befestigungsvorsprung (03,13) in Umfangsrichtung bis zu den Schaufelhaltenuten (02,12) erstreckt; und/oder
dass sich der Befestigungsabsatz (23,33) in Umfangsrichtung über die Breite des Schaufelfußes (22,32), insbesondere bis zu den Befestigungsvorsprüngen (03,13), erstreckt.
Rotor nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Befestigungsabsatz (33) von einem Anschlussstück (61) gebildet wird, welches (61) in der Schaufelhaltenut (12) aufgenommen und mit dem Schaufelfuß (32) zumindest in axialer Richtung verbunden ist.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Befestigungsvorsprung (03,13) eine Führungsaufnahme (04,14) und der Befestigungsabsatz (23,33) ein mit der Führungsaufnahme (04,14) fluchtende Eingriffsaufnahme (24,44) aufweist.
Rotor nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Führungsaufnahme (24,34) von einer axial oder radial offenen, insbesondere hinterschnittigen, Nut gebildet wird.
Rotor nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Befestigungsvorsprung (03,13) eine die Führungsaufnahme (04,14) unterbrechende Werkzeugaufnahme aufweist.
Rotor nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Eingriffsaufnahme (24,34) von einer axial oder radial offenen, insbesondere hinterschnittigen, Nut gebildet wird.
Rotor nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Befestigungsabsatz (23,33) eine die Eingriffsaufnahme (24,44) unterbrechende Aussparung aufweist.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Sicherungselement Befestigungsvorsprung aufgenommen ist und beidseitig in einen Befestigungsabsatz eingreift; oder
dass das Sicherungselement (71) am Befestigungsabsatz (23,33) aufgenommen ist und beidseitig in einen Befestigungsvorsprung (03,13) eingreift.
Rotor nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Sicherungselement (71) eine sich in Umfangsrichtung und/oder tangential erstreckende Stab-Form mit beidseitig, insbesondere radial auswärts, abgewinkeltem Ende (72,73) aufweist.
Rotor nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein zweites Ende (43,53) durch Biegen eines zuvor geraden Abschnitts hergestellt ist.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein rechtes Sicherungselement (41) und ein im Umfangsrichtung benachbartes linkes Sicherungselement (41) am Befestigungsvorsprung (03,13) aufgenommen sind, welche (41) jeweils einseitig in einen Befestigungsabsatz (23,33) eingreifen; oder
dass ein rechtes Sicherungselement und ein im Umfangsrichtung benachbartes linkes Sicherungselement am Befestigungsabsatz aufgenommen sind, welche jeweils einseitig in einen Befestigungsvorsprung eingreifen.
Rotor nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Sicherungselement (41) an einem Ende eine Arretierung (42) aufweist, welche (42) in einen Befestigungsvorsprung oder einen Befestigungsabsatz (23,33) eingreift.
Rotor nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Sicherungselement (41) einen Biegeabschnitt (43) aufweist, welcher (43) mit einer Stirnseite an einer Blockierung anliegt, wobei insbesondere die Biegeabschnitte (43) zugleich die Blockierung des jeweils benachbarten Biegeabschnitts (43) bilden.
Rotor nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Biegeabschnitt (43) zur Montage/Demontage durch Verformung die Blockierung überlappend angeordnet werden kann.