KR20150037864A

KR20150037864A - 터보 기계용 블레이드 링

Info

Publication number: KR20150037864A
Application number: KR20157001709A
Authority: KR
Inventors: 디미트리 첼머
Original assignee: 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2013-07-29
Publication date: 2015-04-08
Also published as: EP2867478B1; CN104508248B; RU2015106789A; DE102012213227B3; EP2867478A1; CN104508248A; JP2015524531A; US20150176417A1; WO2014016431A1; JP5934443B2

Abstract

본 발명은 축방향 터보 기계용 블레이드 링(44)에 관한 것으로서, 상기 블레이드 링은 복수의 고정 그루브(21) 및 상응하는 수의 블레이드(27)를 갖는 블레이드 지지부(46)를 포함하고, 블레이드 루트는 고정 그루브(21) 내로 삽입되며, 이때 블레이드들(27)은 고정 그루브(21)의 그루브 베이스(35)로 향하는 자신의 하부면(33)에 리세스(37)를 포함하고, 상기 리세스의 베이스(59)는 적어도 부분적으로 고정 그루브(21)의 그루브 베이스(35)에 대해 비스듬히 경사져 있으며, 리세스 내에는 블레이드 루트를 지지 플랭크(23)에 압착하기 위한 쐐기형 클램핑 부재(47)가 각각 배치된다. 고정 그루브(21) 내 블레이드(27)의 초기응력 없는 조립을 가능하게 하기 위해, 그리고 나사 연결 없이 작동 중에 이용될 수 있는 블레이드 링(44)을 제공하기 위해, 각각의 리세스(37) 내에는 스프링 부재(55)가 제공되고, 상기 스프링 부재의 탄성력은 고정 그루브(21)를 따라 해당 쐐기형 클램핑 부재(47)에 작용하며, 고정 그루브(21) 내에서의 블레이드(27)의 초기응력 없는 조립을 위한 쐐기형 클램핑 부재(47)를, 블레이드 루트(31)가 고정 그루브(21) 내에 유격을 가지고 존재하는 위치로 일시적으로 변위할 수 있는 수단들이 구비되는 것이 제공된다.

Description

터보 기계용 블레이드 링{BLADE RING FOR A TURBOMACHINE}

본 발명은 축방향 터보 기계용 블레이드 링에 관한 것이고, 상기 블레이드 링은 (지지 플랭크를 구비한) 복수의 블레이드용 고정 그루브 및 상응하는 수의 블레이드를 갖는 블레이드 지지부를 포함하며, 고정 그루브에 상응하게 설계된, 블레이드의 블레이드 루트(blade root)는 고정 그루브 내로 삽입되고, 이때 블레이드들은 고정 그루브의 그루브 베이스로 향하는 블레이드 루트 하부면에 리세스를 포함하며, 상기 리세스의 베이스(base)는 적어도 부분적으로 고정 그루브의 그루브 베이스에 대해 비스듬히 경사져 있고, 상기 리세스 내에는 블레이드 루트를 지지 플랭크에 압착하기 위한 각각 하나의 쐐기형(wedge-shaped) 클램핑 부재가 배치되어 있다.

일반적 유형의 대상이 예컨대 공보 EP 1 892 380 A1호로부터 공지되어 있다. 이러한 공보에 제시된 바와 같이 회전자에 압축기 회전자 블레이드를 고정함에 따라 각각의 회전자 블레이드에 대해 2개의 쐐기들이 블레이드 루트 하부면과 고정 그루브의 그루브 베이스 사이에 제공된다. 이때 양 쐐기들의 경사는 반대 방향이다. 단부측에서 쐐기 내로 각각 하나의 클램핑 나사가 조여지고, 상기 클램핑 나사에 의해 한편으로는 상응하는 고정 그루브의 지지 플랭크에 반경 방향으로 초기응력이 가해지도록 블레이드 루트를 위치시키는 것이 가능하다. 다른 한편으로, 상기 나사 연결은 고정 그루브를 따라 회전자 블레이드를 고정하기 위해서도 이용된다. 쐐기 아랫쪽으로 디스크 스프링이 제공될 수 있음으로써 회전자 블레이드의 탄성적 고정이 달성된다.

그러나, 나사 연결이 이용되는 것이 불리하게 여겨진다. 비교적 거친 작동 환경과 유발하는 작동 온도로 인해 상기 유형의 나사 연결은 부식되므로, 문제 없는 해체가 보장될 수 없다.

더욱이, 예컨대 문헌 EP 1 703 078 A1호로부터, 축방향 고정 그루브에 놓이는 회전자 블레이드를 고정 플레이트를 이용함으로써 고정 그루브를 따라 변위되지 않도록 고정하는 것이 공지된다. 이때, 블레이드 루트와 고정 그루브 사이에서 그루브 베이스에 고정 플레이트가 위치된다. 고정 플레이트의 융기부에 의해 이러한 고정 플레이트는 루트 측에 제공되는 개구에 맞물린다. 고정 플레이트에 의해 블레이드를 삽입하고, 루트의 유입 측과 배출 측에서 둘러싸는 단부를 구부림에 따라, 형상 결합식 고정이 달성된다. 작동 중에 충분히 초기응력이 가해지는 상태로 그루브 내에 블레이드를 놓도록 보장할 수 있기 위해, 블레이드의 조립은 마찬가지로 초기응력 하에 이루어져야 한다. 초기응력 하의 조립은 바람직하지 않은 마모와 지지 플랭크에서의 침식을 초래하여서, 이는 균열의 위험을 증가시킨다. 무엇보다 축방향으로 관류되는 압축기의 전방의 단들에서, 다시 말해 특히 큰 초기응력이 요구되는 큰 블레이드의 경우에, 블레이드를 시용할 때 조립 또는 해체가 어려운 것으로 증명되었다.

그러므로 본 발명의 과제는, 블레이드 지지부의 고정 그루브 내에 블레이드를 초기응력 없이, 이에 따라 유격이 있도록 조립하는 것이 가능하지만 작동 중에는 충분히 큰 초기응력이 존재하는 터보 기계용 블레이드 링을 제공하는 것이고, 상기 초기응력은 예컨대 진동을 통해 발생하는, 재료를 손상시키는 마모를 신뢰할만하게 방지한다.

축방향 터보 기계용 블레이드 링에 부여되는 과제는 청구항 1의 특징들에 의해 해결된다. 바람직한 실시예들은 종속항들에 명시된다. 이러한 실시예들은, 특허 청구항들에 명시되는 종속 관계에 의해 명확히 제외되지 않는 한, 임의의 방식으로 서로 결합될 수 있다.

본 발명에 따른 축방향 터보 기계용 블레이드 링의 경우, 상기 블레이드 링은 (지지 플랭크를 구비한) 복수의 블레이드용 고정 그루브와 상응하는 수의 블레이드를 갖는 블레이드 지지부를 포함하고, 고정 그루브에 상응하게 설계된, 블레이드의 블레이드 루트는 고정 그루브 내로 삽입되며, 이때 블레이드들 중 하나 이상은, 바람직하게 모든 블레이드들은 고정 그루브의 그루브 베이스로 향하는 자신의 블레이드 하부면에 리세스를 포함하고, 상기 리세스의 베이스는 적어도 부분적으로 고정 그루브의 그루브 베이스에 대해 비스듬히 경사져 있고, 상기 리세스 내에는 블레이드 루트를 지지 플랭크에 압착하기 위한 각각 하나의 쐐기형 클램핑 부재가 배치되어 있으며, 각각의 리세스 내에 스프링 부재가 제공되고, 상기 스프링 부재의 탄성력은 고정 그루브를 따라 해당 쐐기형 클램핑 부재에 작용하며, 이때 리세스는 제1 측벽부 및 제1 측벽부에 대향하는 제2 벽부에 의해 한정되고, 스프링 부재는 한편으로는 제1 측벽부에 지지되고, 다른 한편으로는 쐐기형 클램핑 부재의 무딘 단부에 지지되는 것이 제공되고, 쐐기형 클램핑 부재가 고정 그루브 내 블레이드의 초기응력 없는 조립을 위해, 블레이드 루트가 고정 그루브 내에 초기응력 없이 놓이는 위치로 일시적으로 변위될 수 있도록 하는 수단들이 구비되는 것이 제공된다.

조립 상태에서 스프링 부재는 쐐기형 클램핑 부재를 상기 클램핑 부재의 뾰족한 단부의 방향으로 압착함으로써, 상기의 리세스의 경사진 베이스와의 연결 시에 (축방향 터보 기계 내에서의 조립 위치와 관련하여) 반경 방향으로 블레이드 루트에 힘이 작용하는데, 이러한 힘은 상기 블레이드 루트를 고정 그루브의 지지 플랭크에 압착한다. 이로 인해, 유격이 없는 동시에 초기응력이 가해진, 고정 그루브 내 회전자 블레이드의 고정이 야기된다. 그러므로, 상기 스프링 부재는 한편으로는 리세스의 제1 측벽부에 지지되고, 다른 한편으로는 쐐기형 클램핑 부재의 무딘 단부에 지지된다. 이제 고정 그루브 내 블레이드의 초기응력 없는 해체 또는 조립을 가능하게 하기 위해, 쐐기형 클램핑 부재가, 쐐기형 클램핑 부재의 무딘 단부가 조립된 상태에서보다 제1 측벽부에 더 가까이 존재하는 위치로 일시적으로 변위될 수 있도록 하는 수단들이 제공되는 것이 필요하다. 다시 말해, 스프링 부재는 해체 또는 조립의 시간 동안에만 조립된 상태에서보다 더 압착된다. 쐐기형 클램핑 부재와 리세스의 베이스의 상응하는 경사에 의해, 제1 측벽부 쪽으로의 클램핑 부재의 변위는, 고정 그루브의 지지 플랭크에 회전자 블레이드의 클램핑에 대해 하중을 받지 않도록 한다. 이로써 고정 그루브의 그루브 베이스로부터 축을 따라 리세스의 베이스의 방향으로 유격이 발생하고, 상기 유격은 블레이드를 고정 그루브 내에 조립하는 것뿐만 아니라 고정 그루브로부터 해체하는 것을 위해서도 존재하며, 존재하는 동안에는 초기응력이 없는 바람직한 블레이드의 취급을 가능하게 한다. 그러므로, 그루브 내로 블레이드를 가압하거나 그루브로부터 바깥으로 블레이드를 빼내기 위한 복잡한 장치도 불필요하다.

그렇게 함으로써, 전체적으로 조립 기술자(fitter)를 위해 높은 작업 안전성을 보장하는 더 간단하고 신속한 조립과 해체의 과정이 이루어진다. 동시에 상이한 스프링 부재들의 간단한 변형에 의해 탄성력의 크기가 달성될 수 있다. 이는 특히, 스프링 부재가 디스크 스프링 또는 디스크 스프링 어셈블리로서 형성되는 경우이다. 이와 동시에, 블레이드와 블레이드 지지부의 연결의 허용 오차는 평균적인 크기로 감소될 수 있고, 이는 비교적 저렴한 컴포넌트의 제조를 가능하게 한다.

이러한 블레이드 링이 장착된 축방향 터보 기계의 작동 중에는 블레이드의 반경 방향의 위치에, 이러한 초기응력 장치를 지속적으로 매칭하는 것이 이루어진다. 회전자 블레이드 링으로부터 형성되어, 블레이드는 작동 중 원심력의 작용 하에 고정 그루브 내 자신의 최대 반경 방향 위치를 취할 것이다. 이와 동시에, 쐐기형 클램핑 부재는 스프링 부재의 탄성력의 작용 하에 블레이드 아래로 더 가압된다. 그러므로, 기계 회전속도의 감소 시에도 블레이드의 특히 높은 초기응력이 유지된다. 이는 비교적 큰 블레이드들의 상대 운동을 제한시킬 뿐만 아니라, 고정 그루브 내 마모도 감소시킨다.

바람직한 제1 실시예에 따라, 스프링 부재는 디스크 스프링 또는 디스크 스프링 어셈블리로서 형성된다. 이와 동시에 제1 측벽부에는 개구가 제공된다. 이와 동시에 쐐기형 클램핑 부재의 무딘 단부에는 원통형 핀이 배치되고, 상기 원통형 핀은 디스크 스프링 또는 디스크 스프링 어셈블리를 통해 연장될 뿐만 아니라 개구 내로 또는 측벽부 내 개구를 통과하여 연장된다. 원통형 핀은 예컨대 클램핑 부재에 배치된 보어 내로 박아 넣어질 수 있거나, 상기 보어 내에서 고정 접착 이음될 수 있다. 상기 원통형 핀은 측벽부 내에 배치된 개구와의 연결 시에 스프링 부재를 안내하는 기능을 가지는 동시에 쐐기형 클램핑 부재를 고정킴으로써, 조립 중에 바람직하지 않게 리세스 밖으로 튀어나올 수 없도록 한다.

추가의 바람직한 일 개선예에 따라, 상기 수단은 제2 측벽부에 배치된 나사산 홀을 포함하고, 상기 나사산 홀에는 제1 측벽부를 향해 쐐기형 클램핑 부재를 변위시키기 위한 조립 나사가 외부로부터 조여질 수 있다. 그리고 나서, 블레이드의 조립 전에 우선 쐐기형 클램핑 부재의 원통형 핀 위에 스프링 부재가 덮이고 나서, 원통형 핀은 제1 측벽부 내에 배치된 개구 내로 삽입된다. 동시에 상기 쐐기형 클램핑 부재는 블레이드 루트 하부면에 배치된 리세스 내로 삽입된다. 이어서 제2 측벽부에 존재하는 나사산 홀을 통해 상응하는 길이의 나사산 섕크(shank)를 구비한 조립 나사가 외부로부터 일시적으로 조립되고, 상기 나사산 섕크에 의해 쐐기형 클램핑 부재는 제1 측벽부의 방향으로 변위될 수 있다. 이때 변위는, 쐐기형 클램핑 부재가 완전히 리세스 내에 내장되어 있고, 이와 같이 클램핑 부재에 의해 블레이드의 유격이 있는 조립이 가능한 정도의 크기여야 한다. 그리고 나서, 이러한 방식으로 제조된 조립체는 고정 그루브 내로 삽입된다. 상기의 조립체와 이에 따른 블레이드가 고정 그루브 내 사전 설정된 위치를 취한 이후에, 제2 측벽부 내로 조여진 조립 나사는 다시 해제될 수 있으므로, 쐐기형 클램핑 부재는 스프링 부재에 의해 제2 측벽부의 방향으로 가압된다. 쐐기형 클램핑 부재의 경사진 면과 이에 대응하는 리세스의 베이스로 인해 쐐기형 클램핑 부재는 그루브 베이스와 베이스 사이의 점점 좁아지는 공간 내로 가압되고, 양 면들(그루브 베이스와 베이스)에 접한다. 그리고 나서, 이를 통해 고정 그루브의 지지 플랭크에 대한 블레이드 루트의 클램핑이 이루어진다.

제2 측벽부 내 나사산 연결 대신에 예컨대 베이어닛 연결(bayonet connection)도 제공될 수 있다.

추가의 바람직한 일 실시예에 따라, 블레이드는 블레이드 루트 하부면과 플레이트 루트 하부면에 대향하는 고정 그루브의 그루브 베이스 사이에 배치된 플레이트형 고정 부재에 의해 플레이트형 고정 부재의 단부들이 측부에서 블레이드 지지부에 접함으로써, 고정 그루브에 따라 변위되지 않도록 각각 고정된다. 상기 유형의 축 고정이 이용될 시에 플레이트형 고정 부재는 그루브 베이스와 쐐기형 클램핑 부재 사이에 위치해 있다.

또한, 쐐기형 클램핑 부재는 적어도 부분적으로 중공으로 형성된다. 이를 통해, 블레이드의 고정은 초기응력의 방향으로 더 탄성적이고, 추가로 마찰 감쇠를 가능하게 한다.

또한, 특히 바람직하게, 블레이드 링은 회전자 블레이드 링이어서, 블레이드 지지부는 회전자 디스크 또는 샤프트로서 형성되고, 블레이드는 회전자 블레이드로서 형성된다. 하지만, 블레이드 링은 가이드 블레이드를 고정하기 위해서도 적합하다.

축방향으로 관류하는 고정식 가스 터빈의 압축기 내에 블레이드 링을 이용하는 것이 특히 바람직하다.

본 발명의 추가의 장점들과 특징들은 추가의 실시예들에 의해 더 상세히 설명된다. 이때, 도면의 설명부에 추가의 특징들과 장점들이 명시된다.

도 1은 고정식 가스 터빈의 종방향 부분 단면도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 내부에 삽입된 블레이드를 구비한 고정 그루브의 영역에서 블레이드 링을 도시한 종방향 단면도이다.
도 3은 도 2에 따른 단면도에 대한 측면도이다.
도 4는 내부에 삽입된 블레이드를 구비한 고정 그루브에 대한 추가의 측벽도이다.
도 5는 도 2에 상응하는, 블레이드 링의 제2 실시예에 대한 종단면도이다.

모든 도면들에는 동일한 특징부들에 동일한 도면 부호들이 제공된다. 본 발명은 하기에서 가스 터빈-응축기의 회전자 블레이드 링에 의해 구체화되어 설명됨에도 불구하고, 다른 터보 기계들에도 이용될 수 있다.

도 1에는 고정식 가스 터빈(10)이 종방향 부분 단면도로 도시된다. 가스 터빈(10)은 회전축(12)을 중심으로 회전 지지되고 터빈 회전자로도 지칭되는 회전자(14)를 내부에 구비한다. 회전자(14)를 따라, 흡입 하우징(16), 압축기(18), 서로 회전 대칭형으로 배치된 복수의 버너(22)를 구비한 원환체 형태의 환형 연소 챔버(20), 터빈 유닛(24), 및 터빈 출력 하우징(26)이 연속으로 후속한다.

압축기(18)는, 회전자 블레이드 링과 안내 블레이드 링(44)으로 구성되어 캐스케이드식으로 연속하는 압축기 단들을 갖는, 환형으로 형성된 압축기 채널을 포함한다. 회전자(14)에 배치된 회전자 블레이드(17)는 회전 디스크에 의해 지지되고, 상기 회전자 블레이드의 자유 단부를 형성하는 에어포일 팁(airfoil tips)(29)은 압축기 채널의 외부 채널벽(42)에 대향한다. 상기 압축기 채널은 압축기 출력 확산체(36)를 거쳐 플레넘(38)으로 통한다. 상기 플레넘 내에서 환형 연소 챔버(20)에는 연소 공간(28)이 제공되고, 상기 연소 공간은 터빈 유닛(24)의 환형의 고온 가스 채널(30)과 연통한다. 터빈 유닛(24)에는 연속으로 접속되는 4개의 터빈 단들(32)이 배치되어 있다. 회전자(14)에는 (각각 도시되지 않는) 제너레이터 또는 작동 기계가 결합된다.

가스 터빈(10)의 작동 중에, 압축기(18)는 흡입 하우징(16)을 통해, 압축될 매체로서 주변 공기(34)를 흡입하고, 이러한 공기를 압축한다. 상기 압축된 공기는 압축기 출력 확산체(36)를 통해 플레늄(38) 내로 안내되고, 상기 플레늄으로부터 버너(22) 내로 유입된다. 연료도 버너(22)를 거쳐 연소 공간(28) 내로 도달한다. 상기 연소 공간에서 연료가 고온 가스(M)에 대한 압축 공기의 첨가 하에 연소된다. 그리고 나서, 고온 가스(M)는 고온 가스 채널(30) 내로 흐르고, 상기 고온 가스 채널에서는 터빈 유닛(24)의 터빈 블레이드에서 작동을 달성하도록 팽창된다. 그러는 동안에 방출된 상기 에너지는 회전자(14)로부터 수용되고, 한편으로는 압축기(18)를 구동하기 위해 그리고 다른 한편으로는 작동 기계 또는 전기 제너레이터를 구동하기 위해 이용된다.

도 2에는 축방향으로 연장되는 고정 그루브(21)의 영역에서 가스 터빈(10)의 회전자(14)의 회전자 디스크(19)의 단면도가 도시된다. 이와 같이, 회전자 디스크(19)는 블레이드 지지부(46)를 구현하고, 상기 블레이드 지지부의 주연을 따라 고정 그루브(21)는 균일하게 분배되고, 이때 가스 터빈의 축방향으로 연장된다. 고정 그루브(21)는 횡단면(도 3, 도 4)으로 보아 더브 테일(dove tail)형으로 설계되어서 각각 2개의 지지 플랭크들(23)을 포함하며, 상기 지지 플랭크에는 상응하게 설계된, 블레이드(27)의 블레이드 루트(31)의 지지면(25)이 지지된다. 블레이드(27)는 회전자 블레이드로서 형성된다.

고정 그루브(21)의 그루브 베이스(35)로 향하는 블레이드 루트(31)의 하부면(33)에는 리세스(37)가 제공된다. 리세스(37)는 제1 측벽부(39) 및 제1 측벽부(39)와 대향하는 제2 측벽부(41)에 의해 한정된다. 압축기(18)를 관류하는 매체의 흐름 방향으로 유입 측에는 제1 측벽부(39)가 배치되고, 배출 측에는 제2 측벽부(41)가 배치된다.

하부면(33)과 그루브 베이스(35) 사이에는, 종방향으로 길게 절개된 단부를 갖는 플레이트형 고정 부재(43)가 고정 그루브(21) 내로 삽입된다. 이를 통해, 양측에 도출되는 탭(tap) 쌍들의 경우 각각의 단부에 탭(45)이 외부로 뿐만 아니라 탭(45)(도 3 및 도 4)이 내부로도 구부러져 있음으로써, 고정 그루브(21) 내에 삽입된 블레이드(27)의 변위가 차단된다.

리세스(37) 내에서, 쐐기형 클램핑 부재(47)에는 뾰족한 단부(49)와 무딘 단부(51)가 제공된다. 무딘 단부(51)에는 원통형 핀(53)이 배치되고, 상기 원통형 핀 상에는 도시되는 실시예에서 총 4개의 디스크 스프링들이 스프링 부재(55)로서 끼워져 있다. 원통형 핀(53)은 제1 측벽부(39) 내에 배치된 개구(57) 내로 연장된다. 리세스(37)의 베이스(59)는, 고정 그루브(21)의 그루브 베이스(35)에 비해 도 2에 도시된 쐐기형 클램핑 부재(47)의 상부면(61)의 경사에 상응하게 경사져 있다.

게다가, 제2 측벽부(41) 내에는 나사산 홀(63)이 제공되고, 상기 나사산 홀은 개구(57)와 마찬가지로 고정 그루브(21)에 평행하게 연장된다. 블레이드(27)의 조립에 필요한 조립 나사(65)가 나사산 홀(63) 내로 조여질 수 있고, 상기 조립 나사에 의해 쐐기형 클램핑 부재(47)는 이의 무딘 단부(51)가 제1 측벽부(39)의 비교적 근방에 위치되는 방식으로 도 2에서 더 좌측으로 변위될 수 있다. 이로 인해 쐐기형 클램핑 부재(47)는 완전히 리세스(37) 내에 내장될 수 있다.

그리고 나서, 고정 그루브(21) 내 블레이드(27)의 조립은 하기와 같이 이루어진다: 우선, 사전 제조된 플레이트형 고정 부재(43)는 고정 그루브 내로 삽입된다. 상기 플레이트형 고정 부재(43)는 고정 그루브(21)의 전체 길이에 걸쳐 연장되고, 이때 유입 측 또는 배출 측에서 탭들 중 두 개의 탭(45)이 자신의 종방향 연장부에 대해 가로로 이미 구부러져 있다. 외부로 휘어진 탭(45)은 블레이드(27)가 고정 그루브(21) 내로 삽입될 시에 정지부로서 이용된다. 플레이트형 고정 부재(43)의 타측 단부에는 우선 기계축에 대해 반경 방향으로 양 탭들(45) 중 하나의 탭만이 사전에 구부러진다. 그리고 나서, 스프링 부재(55)는 쐐기형 클램핑 부재(47)의 원통형 핀(53)에 결합되고 함께 개구(57) 및 리세스(37) 내로 삽입된다. 그리고 나서 원통형 핀(53)은 장공으로서 형성되는 개구(57) 내로 맞물린다. 쐐기형 클램핑 부재(47)의 경사진 면(61)이 경사진 베이스(59)에 접하고 나서, 쐐기형 클램핑 부재(47)가 대향하는 면으로, 다시 말해 제1 측벽부(39)에 대한 방향으로 가압되고, 즉, 쐐기 베이스(67)가 리세스 내부에 위치할 때까지의 깊이로, 조립 나사(65)는 나사산 홀(63) 내로 조여진다. 이로 인해, 블레이드(27)의 초기응력이 없는 삽입이 보장될 수 있다. 그리고 나서, 블레이드(27)는 초기응력이 가해진 쐐기형 클램핑 부재(47)에 의해 고정 그루브(21) 내로 삽입된다. 고정 그루브(21) 내에 블레이드(27)를 정렬한 이후에 조립 나사(65)는 해제되고 조립체로부터 제거된다. 이로 인해, 쐐기형 클램핑 부재(47)는 조립 나사의 힘에 의해 하중을 받지 않고, 스프링 부재(55)의 축방향의 힘 작용에 의해 고정 그루브(21) 내 블레이드(27)를 이의 지지 플랭크(23)에 대해 압착하고 이로써 초기응력을 가할 수 있다. 마지막으로, 지금까지 휘어지지 않은 플레이트형 고정 부재(43)의 탭(45)은 반경 방향으로 기계축으로부터 멀리 구부려지는데, 이는 고정 그루브(21)로부터 이탈되지 않도록 블레이드(27)를 고정시킨다. 이 같이 고정된 블레이드(27)가 고정 그루브(21)로부터 제거되어야 하는 경우에, 작동 단계들은 반대의 순서로 실행될 수 있다. 탭들(45) 중 하나의 탭이 휘어진 이후에 조립 나사(65)는 나사산 홀(63) 내로 조여질 수 있다. 이로 인해, 초기응력은 해제되고 블레이드(27)는 하중을 받지 않음에 따라, 이러한 블레이드는 고정 그루브(21)로부터 쉽게 밀릴 수 있다.

도 5에 도시된 제2 실시예에 따라, 쐐기형 클램핑 부재(47)는 적어도 부분적으로 중공으로 형성될 수 있다. 상기 중공 공간(69)은 탄성적 초기응력을 일으킴으로써, 추가로 마찰 감쇠를 수반한다.

전체적으로 본 발명은 축방향 터보 기계용 블레이드 링(44)에 관한 것이며, 상기 블레이드 링은 복수의 고정 그루브(21) 및 상응하는 수의 블레이드(27)를 갖는 블레이드 지지부(46)를 포함하고, 상기 블레이드의 블레이드 루트(31)는 고정 그루브(21) 내로 삽입되며, 이때 블레이드들(27)은 고정 그루브(21)의 그루브 베이스(35)로 향하는 자신의 하부면(33)에 각각 하나의 리세스(37)를 포함하며, 상기 리세스의 베이스(59)는 적어도 부분적으로 고정 그루브(21)의 그루브 베이스(35)에 대해 비스듬히 경사져 있고, 리세스 내에는 블레이드 루트를 지지 플랭크(23)에 압착하기 위한 각각 하나의 쐐기형 클램핑 부재(47)가 배치된다. 고정 그루브(21) 내 블레이드(27)의 초기응력 없는 조립을 가능하게 하기 위해, 그리고 나사 연결 없이 작동 중에 이용될 수 있는 블레이드 링(44)을 제공하기 위해, 각각의 리세스(37) 내에는 스프링 부재(55)가 제공되고, 상기 스프링 부재의 탄성력은 고정 그루브(21)를 따라 해당 쐐기형 클램핑 부재(47)에 작용하는 것이 제공되며, 쐐기형 클램핑 부재(47)가 고정 그루브(21) 내의 블레이드(27)의 초기응력 없는 조립을 위해, 블레이드 루트(31)가 초기응력 없이 고정 그루브(21) 내에 놓이는 위치로 일시적으로 변위될 수 있도록 하는 수단들이 구비되는 것이 제공된다.

Claims

축방향 터보 기계용 블레이드 링(44)이며, 상기 블레이드 링은 [지지 플랭크(23)를 구비한] 복수의 블레이드(27)용 고정 그루브(21) 및 상응하는 수의 블레이드(27)를 갖는 블레이드 지지부(46)를 포함하고, 고정 그루브(21)에 상응하게 설계된, 블레이드의 블레이드 루트(31)는 고정 그루브(21) 내로 삽입되며,
이때, 블레이드들(27) 중 하나 이상, 바람직하게 모든 블레이드들(27)은 고정 그루브(21)의 그루브 베이스(35)로 향하는 자신의 하부면(33)에 리세스(37)를 포함하고, 상기 리세스의 베이스(59)는 적어도 부분적으로 고정 그루브(21)의 그루브 베이스(35)에 대해 비스듬히 경사져 있으며, 리세스 내에는 블레이드 루트(31)를 지지 플랭크(23)에 압착하기 위한 각각 하나의 쐐기형 클램핑 부재(47)가 배치되어 있는 블레이드 링에 있어서,
각각의 리세스(37) 내에는 스프링 부재(55)가 제공되고, 상기 스프링 부재의 탄성력은 고정 그루브(21)를 따라 해당 쐐기형 클램핑 부재(47)에 작용하며,
리세스(37)는 제1 측벽부(39) 및 제1 측벽부(39)와 대향하는 제2 측벽부(41)에 의해 한정되고,
이때, 스프링 부재(55)는 한편으로는 제1 측벽부(39)에 지지되고, 다른 한편으로는 쐐기형 클램핑 부재(47)의 무딘 단부(51)에 지지되며,
쐐기형 클램핑 부재(47)가 고정 그루브(21) 내 블레이드(27)의 초기응력 없는 조립을 위해, 블레이드 루트(31)가 고정 그루브(21) 내에 초기응력 없이 놓이는 위치로 일시적으로 변위될 수 있도록 하는 수단들이 제공되는 것을 특징으로 하는, 블레이드 링(44).
제1항에 있어서, 스프링 부재(55)는 디스크 스프링 어셈블리로서 형성되고 제1 측벽부(39) 내에는 개구(57)가 제공되며, 상기 개구를 통해 쐐기형 클림핑 부재(47)의 무딘 단부(51)에 배치된 원통형 핀(53)이 관통하여 연장되는, 블레이드 링(44).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수단은 제2 측벽부(41) 내에 배치된 나사산 홀(63)을 포함하고, 나사산 홀에는 제1 측벽부(39)를 향해 쐐기형 클림핑 부재(47)를 변위시키기 위한 조립 나사(65)가 외부로부터 조여질 수 있는, 블레이드 링(44).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 블레이드들(27)은 블레이드 루트 하부면(33)과, 블레이드 루트 하부면(33)으로 향하는 고정 그루브(21)의 그루브 베이스(35) 사이에 배치된 플레이트형 고정 부재(43)에 의해, 상기 고정 부재의 단부들이 블레이드 지지부(46)의 측부에 접함으로써, 고정 그루브(21)를 따른 변위되지 않도록 각각 고정되는, 블레이드 링(44).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 쐐기형 클림핑 부재(47)는 적어도 부분적으로 중공으로 형성되는, 블레이드 링(44).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른, 하나 이상의 블레이드 링(44)을 구비한 고정식 가스 터빈(10)을 위한 압축기(18).