WO2005010323A1 - Device for fixing the blade root on a turbomachine - Google Patents

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WO2005010323A1
WO2005010323A1 PCT/EP2004/051579 EP2004051579W WO2005010323A1 WO 2005010323 A1 WO2005010323 A1 WO 2005010323A1 EP 2004051579 W EP2004051579 W EP 2004051579W WO 2005010323 A1 WO2005010323 A1 WO 2005010323A1
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WO
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blade
blade root
groove
rotor
recess
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/051579
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German (de)
French (fr)
Inventor
René Bachofner
Wolfgang Kappis
Original Assignee
Alstom Technology Ltd
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F01D9/042—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector fixing blades to stators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/3023—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of radial insertion type, e.g. in individual recesses
    • F01D5/303—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of radial insertion type, e.g. in individual recesses in a circumferential slot
    • F01D5/3038—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of radial insertion type, e.g. in individual recesses in a circumferential slot the slot having inwardly directed abutment faces on both sides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/3092—Protective layers between blade root and rotor disc surfaces, e.g. anti-friction layers

Definitions

  • the invention relates to a blade root attachment for a turbomachine, preferably for the rotor of a turbomachine, according to the preamble of the independent claim.
  • Turbomachines essentially comprise a stator and a rotor, which are equipped with rows of guide or rotor blades projecting into a flow channel. Depending on the intended use of the turbomachine, a fluid medium is either compressed or relaxed while working through the flow channel.
  • the guide and rotor blades are equipped with a blade root which has a special anchoring contour, which is fir-tree-shaped, hammer-head-shaped, mushroom-shaped or rhomboid.
  • An anchoring groove is then provided on the respective blade carrier, the stator or rotor, which is equipped with a second anchoring contour which is complementary to the anchoring contour of the blade root.
  • the blade root is inserted through an axially open longitudinal end of the anchoring groove.
  • the complementary anchoring contours advise each other and form a positive connection in a pull-out direction perpendicular to the longitudinal direction of the anchoring groove, through which the blade root is securely anchored in the blade carrier.
  • the blade root attachment is subjected to extreme loads during operation of the turbomachine. For example, the forces that occur can lead to plastic deformations in the anchoring contours, which then have to be removed again at great expense as part of reconditioning.
  • the invention is based on the object of providing a means for a blade root attachment of the type mentioned at the outset which prevents the occurrence of axial forces acting on the blade carrier as a result of the blade being “turned”.
  • the basic idea of the invention is to equip the shovel feet and, if present, the feet of the intermediate pieces with at least one recess in such a way that a circumferential recess is formed in the installed state, and that a strand-like securing means is inserted into this circumferential recess, which means that in the operating state absorbs unscrewing forces emanating from the blade feet and thus reduces or completely eliminates the effect of axial forces on the blade carrier, in particular the rotor.
  • the at least one recess is designed as a groove on the underside of the blade root.
  • this groove has a rectangular cross section.
  • the base of the anchoring groove of the blade carrier corresponding to the groove of the blade root, is likewise equipped with at least one groove which forms a common circumferential recess with the groove on the underside of the blade root, into which the strand-like securing means is inserted.
  • the advantages of the invention can be seen, inter alia, in the fact that in a simple and inexpensive manner, the blades and intermediate pieces are “unscrewed” and thus unscrewing forces to be absorbed by the blade carrier. In this way, it can be reliably avoided that the blades have axial forces in the blade carrier.
  • the introduction of the additional recesses in the blade and, if present, spacer feet and, if necessary, in the base of the anchoring tion groove of the blade carrier and the pulling in of the strand-like securing means only require very little additional effort in the manufacture of the blading.
  • Turbomachines that are already in operation can also be equipped with a blade root attachment according to the invention with little effort, in that in connection with an overhaul, for example of the rotor, the feet of the blades and intermediate pieces are simply provided with a recess and, as part of the installation of the blading, the safety cord is installed.
  • a particularly simple and inexpensive variant has been found to be a groove on the underside of the blade root that is open toward the blade carrier.
  • Figure 1 is a plan view of a rotor blading according to the prior art.
  • 2 shows a plan view of a rotor blading according to the invention; 3 shows a sectional illustration of the rotor blading according to the invention along line III-III in FIG. 2; 4 shows a partial cross section of the rotor blading according to the invention; 5 shows a partial cross section of a supplementary embodiment variant of the rotor blading according to the invention.
  • FIG. 1 schematically shows a part of a rotor 1 of a turbomachine with an anchoring groove 2 and a rotor blading arranged in the anchoring groove 2, comprising rotor blades 3 and intermediate pieces 4.
  • the blades 3 and the intermediate pieces 4 are fixed in the anchoring groove 2 by means of their rhombus foot (not shown) and are inclined therein.
  • the rotational movement of the rotor 1 causes the inclined rotor blades 3, 4 fixed in the anchoring groove 2 to rotate in accordance with the direction of rotation 5.
  • This unscrewing produces between the leading contour of the anchoring groove 2 and the moving blade 8, respectively Adapter leg 14 in the contact areas 6 axial forces on the rotor 1.
  • FIG. 2 to 4 schematically show a first embodiment of a blade root fastening according to the invention on a rotor.
  • the rotor blade 3, consisting of the blade 7, the blade root 8 and the platform 9, is arranged in the anchoring groove 2.
  • two grooves are made on the underside of the blade open to the base 11 of the anchoring groove 2 and oriented parallel to the direction of rotation.
  • blade feet 8 and spacer feet 14 are introduced, they form two groove-shaped recesses 10 which run around the underside of the blade root and are open towards the anchoring groove base 11, the cross section of which, in a preferred embodiment, is rectangular.
  • a strand-shaped securing means 12 which is adapted to the cross section of the recess 10, is now inserted into each of these circumferential recesses 10.
  • This securing means 12 is elastic and essentially of a rod or wire-like structure and has, for example, a rectangular cross section. According to the embodiment variant shown here in FIGS. 2-4, the fuse link 12 is not connected to the rotor.
  • the positive connection between the recess 10 and the securing line 12 prevents the blades 3 and spacers 4 fixed in the anchoring groove 2 from being unscrewed.
  • the unscrewing forces 5 that occur during operation of the turbomachine are no longer introduced as an axial force into the contour of the anchoring groove 2, but by the securing means 12 added.
  • the rotor blades 3 and intermediate pieces 4 can thus only turn up to a very small mass, which is caused by the play between the fuse link 12 and the recess 10, but not to such a mass that axial forces are introduced into the rotor 1. This effectively prevents deformation of the rotor and thus an increased tendency to vibrate during operation.
  • Recesses 10 and fuse lines 12 are matched to one another in shape and dimension.
  • the play between the recess 10 and the fuse link 12 is selected so that the fuse link 12 can be inserted into the circumferential recess 10, but the blades 3 and intermediate pieces 4 are prevented by positive engagement from rotating in such a way that they penetrate into the side walls the anchoring groove 2 introduce considerable axial forces.
  • the two circumferential groove-shaped recesses 10 shown only one or more than two can also be realized.
  • the material of the fuse link or strings 12 is selected so that it is the mechanical, thermal and chemical acting during operation Can withstand stresses, especially the forces and temperatures that occur. In this context, it has proven to be advantageous to manufacture the strand-like securing means 12 from St 12TE or from HZLM 600 134.
  • FIG. 4 and 5 each show a partial cross section through the rotor 1, with a plurality of moving blades 3 and intermediate pieces 4 being arranged in the anchoring groove 2.
  • These blades 3 and intermediate pieces 4 are inserted into the circumferential anchoring groove 2 by means of the blade feet 8 and the intermediate piece feet 14, so that only one space 13 remains free after all the blades 3 and intermediate pieces 4 have been inserted.
  • This intermediate space 13 which is finished in a known manner after the completion of the blade root fastening according to the invention, is used to insert the strand-like securing means 12 into the circumferential recess 10.
  • the securing strands 12 are usually dimensioned such that they extend over the entire circumference of the anchoring groove 2, except the space 13, so that no recesses 10 are incorporated in the end piece.
  • the grooves 10 can alternatively also be arranged in the end piece without running the risk that the securing line 12 can move freely since the blades 3 and intermediate pieces 4 begin to open during operation the groove 10 begins to twist relative to the fuse link 12 and thus fixes the fuse link.
  • 5 shows a development of the invention to the effect that the circumferential recess 10 is not limited to the underside of the blade root, but is supplemented in the base 11 of the anchoring groove 2 in a coaxial groove.
  • the strand-like securing means 12 then lies in a recess 10, which encompasses both the rotor 1 and the blade root 8. It goes without saying that, in addition to the described rectangular cross-sectional shapes, other shapes are also available for the design of the circumferential recesses 10, for example circular ones.
  • circumferential recesses 10 are not arranged as a groove on the underside of the blade root 8, but rather entirely within the base material in the form of through holes of any cross-sectional shape.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

The invention relates to a device for fixing the blade root on a turbomachine, preferably, on a rotor (1) of a turbomachine. The aim of said invention is to provide a means for said device for fixing the blade root, which prevents the formation of axial forces, acting upon the blade support, as a result of a loosening of the blade. Said aim is achieved, whereby at least one recess (10) is formed in the blade roots (8) and, if provided, in the roots (14) of the intermediate pieces (4), so that a peripheral recess (10) is formed once assembled. A bar-shaped locking means (12) is introduced into said recess (10), which absorbs the loosening forces, originating from the blade roots (8), in the operating condition and reduces or fully eliminates the effect of axial forces on the blade support, in particular, the rotor (1).

Description

Schaufelfussbefestigung für eine Turbomaschine Blade foot attachment for a turbo machine
Technisches GebietTechnical field
Die Erfindung betrifft eine Schaufelfussbefestigung für eine Turbomaschine, vorzugsweise für den Rotor einer Turbomaschine, gemäss dem Oberbegriff des un- abhängigen Anspruchs.The invention relates to a blade root attachment for a turbomachine, preferably for the rotor of a turbomachine, according to the preamble of the independent claim.
Stand der TechnikState of the art
Turbomaschinen umfassen im wesentlichen einen Stator und einen Rotor, welche mit Reihen in einen Strömungskanal ragender Leit- bzw. Laufschaufeln ausgerüstet sind. In Abhängigkeit vom Verwendungszweck der Turbomaschine wird beim Durchströmen des Strömungskanals ein fluides Medium entweder komprimiert oder arbeitsleistend entspannt. Die Leit- und Laufschaufeln sind mit einem Schaufelfuss ausgestattet, welcher eine besondere Verankerungskontur besitzt, die tannenbaumförmig, hammer- kopfförmig, pilzförmig oder rhomboid ausgebildet ist. Am jeweiligen Schaufelträger, dem Stator oder Rotor, ist dann eine Verankerungsnut vorgesehen, die mit einer zur Verankerungskontur des Schaufelfusses komplementären zweiten Ver- ankerungskontur ausgestattet ist. Zur Montage wird der Schaufelfuss durch ein axial offenes Längsende der Verankerungsnut in dieselbe eingeführt. Dabei ge- raten die komplementären Verankerungskonturen gegenseitig in Eingriff und bilden in einer senkrecht zur Längsrichtung der Verankerungsnut verlaufenden Auszugsrichtung einen Formschluss, durch den der Schaufelfuss sicher im Schaufel- träger verankert ist. Vor allem für den Fall, dass der Schaufelfuss zu einer Laufschaufel gehört und dementsprechend der Schaufelträger ein Rotor einer Turbomaschine, insbesondere einer Gasturbine, ist, kommt es im Betrieb der Turbomaschine zu extremen Belastungen der Schaufelfussbefestigung. So können die auftretenden Kräfte zu plastischen Verformungen in den Verankerungskonturen führen, welche dann im Rahmen einer Rekonditionierung mit hohem Aufwand wieder beseitigt werden müssen.Turbomachines essentially comprise a stator and a rotor, which are equipped with rows of guide or rotor blades projecting into a flow channel. Depending on the intended use of the turbomachine, a fluid medium is either compressed or relaxed while working through the flow channel. The guide and rotor blades are equipped with a blade root which has a special anchoring contour, which is fir-tree-shaped, hammer-head-shaped, mushroom-shaped or rhomboid. An anchoring groove is then provided on the respective blade carrier, the stator or rotor, which is equipped with a second anchoring contour which is complementary to the anchoring contour of the blade root. For assembly, the blade root is inserted through an axially open longitudinal end of the anchoring groove. Thereby the complementary anchoring contours advise each other and form a positive connection in a pull-out direction perpendicular to the longitudinal direction of the anchoring groove, through which the blade root is securely anchored in the blade carrier. Especially in the event that the blade root belongs to a moving blade and accordingly the blade carrier is a rotor of a turbomachine, in particular a gas turbine, the blade root attachment is subjected to extreme loads during operation of the turbomachine. For example, the forces that occur can lead to plastic deformations in the anchoring contours, which then have to be removed again at great expense as part of reconditioning.
Die Schrägstellung der Laufschaufeln und der eventuell zwischen diesen angeordneten Zwischenstücke in Relation zur Maschinenlängsachse bewirkt während des Betriebs ein Ausrichten der Schaufel in Richtung zur Maschinenachse. Die- ses als „Aufdrehen" bezeichnete Phänomen erzeugt auf den Schaufelträger ei n- wirkende axiale Kräfte. Diese axialen Kräfte können zu einer Deformation des Schaufelträgers führen, was im Falle eines Rotors erhöhte Rotorvibrationen nach sich zieht, welche den Betrieb der Turbomaschine in unerwünschter Weise beeinträchtigen.The inclined position of the rotor blades and the intermediate pieces possibly arranged between them in relation to the machine longitudinal axis causes the blade to be aligned in the direction of the machine axis during operation. This phenomenon, referred to as “unscrewing”, produces axial forces acting on the blade carrier. These axial forces can lead to a deformation of the blade carrier, which in the case of a rotor results in increased rotor vibrations which undesirably affect the operation of the turbomachine affect.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Schaufelfussbefestigung der eingangs genannten Art ein Mittel zur Verfügung zu stellen, welches die Entstehung auf den Schaufelträger einwirkender axialer Kräfte infolge eines „Aufdre- heπs" der Schaufel verhindert.The invention is based on the object of providing a means for a blade root attachment of the type mentioned at the outset which prevents the occurrence of axial forces acting on the blade carrier as a result of the blade being “turned”.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe durch eine Schaufelfussbefestigung der im unabhängigen Anspruch genannten Art gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung geben die abhängigen Ansprüche wieder.According to the invention the object is achieved by a blade root attachment of the type mentioned in the independent claim. Advantageous developments of the invention reflect the dependent claims.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die Schaufelfüsse und, sofern vorhanden, die Füsse der Zwischenstücke mit zumindest einer Ausnehmung dergestalt auszurüsten, dass sich im Einbauzustand eine umlaufende Ausnehmung ausbildet, und dass in diese umlaufende Ausnehmung ein strangformiges Sicherungsmittel eingeführt ist, welches die im Betriebszustand von den Schaufelfü- ssen ausgehenden Aufdrehkräfte aufnimmt und damit die Einwirkung axialer Kräfte auf den Schaufelträger, insbesondere den Rotor, vermindert oder völlig beseitigt.The basic idea of the invention is to equip the shovel feet and, if present, the feet of the intermediate pieces with at least one recess in such a way that a circumferential recess is formed in the installed state, and that a strand-like securing means is inserted into this circumferential recess, which means that in the operating state absorbs unscrewing forces emanating from the blade feet and thus reduces or completely eliminates the effect of axial forces on the blade carrier, in particular the rotor.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die mindestens eine Ausnehmung als eine Nut an der Unterseite des Schaufelfusses ausgebildet.According to a preferred embodiment of the invention, the at least one recess is designed as a groove on the underside of the blade root.
In einer besonders bevorzugten Variante besitzt diese Nut einen rechteckigen Querschnitt.In a particularly preferred variant, this groove has a rectangular cross section.
Nach einer ergänzenden Ausführungsvariante ist der Grund der Verankerungsnut des Schaufelträgers, korrespondierend zur Nut des Schaufelfusses, gleichfalls mit mindestens einer Nut ausgerüstet, welche mit der Nut an der Schaufelfussunter- seite eine gemeinsame umlaufende Ausnehmung bildet, in welche das strangför- mige Sicherungsmittel eingeführt ist.According to a supplementary embodiment variant, the base of the anchoring groove of the blade carrier, corresponding to the groove of the blade root, is likewise equipped with at least one groove which forms a common circumferential recess with the groove on the underside of the blade root, into which the strand-like securing means is inserted.
Die Vorteile der Erfindung sind unter anderem darin zu sehen, dass auf eine einfache und kostengünstige Weise ein „Aufdrehen" der Schaufeln und Zwischenstücke und dadurch vom Schaufelträger aufzunehmende Aufdrehkräfte wirksam unterbunden werden. So kann sicher vermieden werden, dass die Beschaufelung axiale Kräfte in den Schaufelträger einleitet. Das Einbringen der zusätzlichen Ausnehmungen in die Schaufel- und, sofern vorhanden, Zwischenstückfüsse sowie erforderlichenfalls in den Grund der Veranke- rungsnut des Schaufelträgers sowie das Einziehen des oder der strangförmigen Sicherungsmittel bedingen nur einen sehr geringen Mehraufwand bei der Herstellung der Beschaufelung.The advantages of the invention can be seen, inter alia, in the fact that in a simple and inexpensive manner, the blades and intermediate pieces are “unscrewed” and thus unscrewing forces to be absorbed by the blade carrier. In this way, it can be reliably avoided that the blades have axial forces in the blade carrier The introduction of the additional recesses in the blade and, if present, spacer feet and, if necessary, in the base of the anchoring tion groove of the blade carrier and the pulling in of the strand-like securing means only require very little additional effort in the manufacture of the blading.
Auch bereits in Betrieb stehende Turbomaschinen können mit geringem Aufwand mit einer erfindungsgemässen Schaufelfussbefestigung ausgestattet werden, indem im Zusammenhang mit einer Überholung, beispielsweise des Rotors, die Fusse der Schaufeln und Zwischenstücke einfach mit einer Ausnehmuπg versehen werden und im Rahmen des Einbaus der Beschaufelung der Sicherungsstraπg mit eingebaut wird. Als besonders einfache und kostengünstige Variante hat sich in diesem Zusammenhang eine zum Schaufelträger hin offene Nut an der Schaufel- fussunterseite herausgestellt.Turbomachines that are already in operation can also be equipped with a blade root attachment according to the invention with little effort, in that in connection with an overhaul, for example of the rotor, the feet of the blades and intermediate pieces are simply provided with a recess and, as part of the installation of the blading, the safety cord is installed. In this context, a particularly simple and inexpensive variant has been found to be a groove on the underside of the blade root that is open toward the blade carrier.
Weitere günstige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprü- chen wiedergegeben.Further favorable configurations of the invention are given in the dependent claims.
Kurze Beschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing
Im folgenden werden anhand der Zeichnungen weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung am Beispiel einer Rotorbeschaufelung näher erläutert. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind in den verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the following, further details and advantages of the invention using the example of a rotor blading are explained in more detail with reference to the drawings. The same or equivalent elements are provided with the same reference numerals in the different figures.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Rotorbeschaufelung nach dem Stand der Technik; Fig. 2 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemässe Rotorbeschaufelung; Fig. 3 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemässen Rotorbeschaufelung entlang Linie III - III in Fig. 2; Fig. 4 einen Teilquerschnitt der erfindungsgemässen Rotorbeschaufelung; Fig. 5 einen Teilquerschnitt einer ergänzenden Ausführungsvariante der erfindungsgemässen Rotorbeschaufelung.Figure 1 is a plan view of a rotor blading according to the prior art. 2 shows a plan view of a rotor blading according to the invention; 3 shows a sectional illustration of the rotor blading according to the invention along line III-III in FIG. 2; 4 shows a partial cross section of the rotor blading according to the invention; 5 shows a partial cross section of a supplementary embodiment variant of the rotor blading according to the invention.
Es sind nur die für das unmittelbare Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt.Only the elements essential for the immediate understanding of the invention are shown.
Wege zur Ausführung der ErfindungWays of Carrying Out the Invention
In Fig. 1 ist schematisch ein Teil eines Rotors 1 einer Turbomaschine mit einer Verankerungsnut 2 und einer in der Verankerungsnut 2 angeordneten Rotorbeschaufelung, umfassend Laufschaufeln 3 und Zwischenstücke 4, dargestellt. Die Laufschaufeln 3 und die Zwischenstücke 4 sind dabei mittels ihres nicht darge- stellten Rhombussfusses in der Verankerungsnut 2 fixiert und darin schräg gestellt. Während des Betriebs der Turbomaschine kommt es durch die Rotationsbewegung des Rotors 1 zu einem Aufdrehen der in der Verankerungsnut 2 fixierten schräg gestellten Rotorbeschaufelung 3, 4 entsprechend der Drehrichtung 5. Dieses Aufdrehen erzeugt zwischen der führenden Kontur der Verankerungsnut 2 und dem Laufschaufel- 8 respektive dem Zwischenstuckfuss 14 in den Kontaktbereichen 6 axiale Kräfte auf den Rotor 1. Diese axialen Kräfte können dazu führen, dass sich der Rotor 1 deformiert und es infolge dieser Deformationen zu erhöhten Rotorvibrationen kommt.1 schematically shows a part of a rotor 1 of a turbomachine with an anchoring groove 2 and a rotor blading arranged in the anchoring groove 2, comprising rotor blades 3 and intermediate pieces 4. The blades 3 and the intermediate pieces 4 are fixed in the anchoring groove 2 by means of their rhombus foot (not shown) and are inclined therein. During the operation of the turbomachine, the rotational movement of the rotor 1 causes the inclined rotor blades 3, 4 fixed in the anchoring groove 2 to rotate in accordance with the direction of rotation 5. This unscrewing produces between the leading contour of the anchoring groove 2 and the moving blade 8, respectively Adapter leg 14 in the contact areas 6 axial forces on the rotor 1. These axial forces can lead to the rotor 1 deforming and resulting in increased rotor vibrations as a result of these deformations.
In den Fig. 2 bis 4 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Schaufelfussbefestigung an einem Rotor schematisch dargestellt. Die Laufschaufel 3, bestehend aus Schaufelblatt 7, Schaufelfuss 8 und Plattform 9, ist in der Verankerungsnut 2 angeordnet. In den vom Schaufelblatt 7 abgewandten Teil des Schaufelfusses 8 sind an dessen Unterseite zwei zum Grund 11 der Veranke- rungsnut 2 hin offene und parallel zur Umlaufrichtung ausgerichtete Nuten eingebracht. Indem diese Nuten fluchtend in die weiteren in der Verankerungsnut 2 an- geordneten aber nicht dargestellten Schaufelfüsse 8 und Zwischenstückfüsse 14 eingebracht sind, bilden sie zwei an den Schaufelfussunterseiten umlaufende, zum Verankerungsnutgrund 11 hin offene nutförmige Ausnehmungen 10, deren Querschnitt in vorzugsweiser Ausgestaltung rechteckförmig ausgebildet ist. In je- der dieser umlaufenden Ausnehmungen 10 wird nun ein dem Querschnitt der Ausnehmung 10 angepasstes, strangformiges Sicherungsmittel 12 eingeschoben. Dieses Sicherungsmittel 12 ist elastisch und im wesentlichen von Stab oder drahtförmiger Struktur und weist hier beispielhaft einen rechteckigen Querschnitt auf. Nach der hier in den Fig.2-4 dargestellten Ausführungsvariante ist der Siche- rungsstrang 12 nicht mit dem Rotor verbunden.2 to 4 schematically show a first embodiment of a blade root fastening according to the invention on a rotor. The rotor blade 3, consisting of the blade 7, the blade root 8 and the platform 9, is arranged in the anchoring groove 2. In the part of the blade root 8 facing away from the airfoil 7, two grooves are made on the underside of the blade open to the base 11 of the anchoring groove 2 and oriented parallel to the direction of rotation. By aligning these grooves in the other in the anchoring groove 2 Ordered but not shown blade feet 8 and spacer feet 14 are introduced, they form two groove-shaped recesses 10 which run around the underside of the blade root and are open towards the anchoring groove base 11, the cross section of which, in a preferred embodiment, is rectangular. A strand-shaped securing means 12, which is adapted to the cross section of the recess 10, is now inserted into each of these circumferential recesses 10. This securing means 12 is elastic and essentially of a rod or wire-like structure and has, for example, a rectangular cross section. According to the embodiment variant shown here in FIGS. 2-4, the fuse link 12 is not connected to the rotor.
Der Formschluss zwischen Ausnehmung 10 und Sicherungsstrang 12 verhindert ein Aufdrehen der in der Verankerungsnut 2 fixierten Laufschaufeln 3 und Zwischenstücke 4. Die im Betrieb der Turbomaschine aufkommenden Aufdrehkräfte 5 werden nicht mehr als axiale Kraft in die Kontur der Verankerungsnut 2 eingeleitet, sondern von dem Sicherungsmittel 12 aufgenommen. Die Laufschaufeln 3 und Zwischenstücke 4 können sich somit nur in einem sehr geringen, durch das Spiel zwischen Sicherungsstrang 12 und Ausnehmung 10 bedingten Masse aufdrehen, jedoch nicht in einem solchen Masse, dass axiale Kräfte in den Rotor 1 eingeleitet werden. Somit werden eine Deformation des Rotors und damit eine verstärkte Neigung zu Schwingungen während des Betriebs wirksam verhindert. Ausnehmungen 10 und Sicherungsstränge 12 sind in Form und Dimension einander angepasst. Das Spiel zwischen Ausnehmung 10 und Sicherungsstrang 12 wird dabei so gewählt, dass der Sicherungsstrang 12 in die umlaufende Ausneh- mung 10 eingeführt werden kann, aber die Laufschaufeln 3 und Zwischenstücke 4 durch Formschluss daran gehindert sind, sich derartig aufzudrehen, dass sie in die Seitenwände der Verankerungsnut 2 erhebliche axiale Kräfte einleiten. Anstelle der dargestellten zwei umlaufenden nutförmigen Ausnehmungen 10 können auch nur eine oder mehr als zwei realisiert sein. Das Material des oder der Sicherungsstränge 12 ist so gewählt, dass sie den während des Betriebs einwirkenden mechanischen, thermischen und chemischen Beanspruchungen, insbesondere den auftretenden Kräften und Temperaturen, sicher widerstehen können. In diesem Zusammenhang als günstig hat es sich erwiesen, das strangförmige Sicherungsmittel 12 aus St 12TE oder aus HZLM 600 134 herzustellen.The positive connection between the recess 10 and the securing line 12 prevents the blades 3 and spacers 4 fixed in the anchoring groove 2 from being unscrewed. The unscrewing forces 5 that occur during operation of the turbomachine are no longer introduced as an axial force into the contour of the anchoring groove 2, but by the securing means 12 added. The rotor blades 3 and intermediate pieces 4 can thus only turn up to a very small mass, which is caused by the play between the fuse link 12 and the recess 10, but not to such a mass that axial forces are introduced into the rotor 1. This effectively prevents deformation of the rotor and thus an increased tendency to vibrate during operation. Recesses 10 and fuse lines 12 are matched to one another in shape and dimension. The play between the recess 10 and the fuse link 12 is selected so that the fuse link 12 can be inserted into the circumferential recess 10, but the blades 3 and intermediate pieces 4 are prevented by positive engagement from rotating in such a way that they penetrate into the side walls the anchoring groove 2 introduce considerable axial forces. Instead of the two circumferential groove-shaped recesses 10 shown, only one or more than two can also be realized. The material of the fuse link or strings 12 is selected so that it is the mechanical, thermal and chemical acting during operation Can withstand stresses, especially the forces and temperatures that occur. In this context, it has proven to be advantageous to manufacture the strand-like securing means 12 from St 12TE or from HZLM 600 134.
In Fig. 4 und 5 ist jeweils ein Teilquerschnitt durch den Rotor 1 dargestellt, wobei in der Verankerungsnut 2 mehrere Laufschaufeln 3 und Zwischenstücke 4 angeordnet sind. Diese Laufschaufeln 3 und Zwischenstücke 4 werden mittels der Schaufelfüsse 8 und der Zwischenstück-Füsse 14 in die umlaufende Veranke- rungsnut 2 eingeführt, so dass nach dem Einführen aller Schaufeln 3 und Zwischenstücke 4 einzig ein Zwischenraum 13 freibleibt. Dieser Zwischenraum 13, der nach Fertigstellung der erfindungsgemässen Schaufelfussbefestigung in bekannter Weise mit einem Schlussstück abgeschlossen wird, dient zum Einführen des strangförmigen Sicherungsmittels 12 in die umlaufende Ausnehmung 10. Die Sicherungsstränge 12 sind üblicherweise so dimensioniert, dass sie über den gesamten Umfang der Verankerungsnut 2, ausgenommen den Zwischenraum 13, verlaufen, so dass im Schlussstück keine Ausnehmungen 10 eingearbeitet sind. Werden die Ausnehmungen 10 als Nuten an der Schaufelfussunterseite ausgebildet, so können alternativ auch im Schlussstück die Nuten 10 angeordnet wer- den ohne Gefahr zu laufen, dass sich der Sicherungsstrang 12 frei bewegb da im Betrieb durch das sich beginnende Aufdrehen der Laufschaufeln 3 und Zwischenstücke 4 die Nut 10 gegenüber dem Sicherungsstrang 12 sich zu verdrehen beginnt und den Sicherungsstrang so fixiert. In Fig.5 ist eine Weiterbildung der Erfindung dahingehend wiedergegeben, dass die umlaufende Ausnehmung 10 nicht allein auf die Schaufelfussunterseite beschränkt ist, sondern im Grund 11 der Verankerungsnut 2 in einer koaxialen Nut ihre Ergänzung findet. Das strangförmige Sicherungsmittel 12 liegt dann in einer Ausnehmung 10 ein, die sowohl den Rotor 1 wie auch den Schaufelfuss 8 um- fasst. Es versteht sich von selbst, dass für die Gestaltung der umlaufenden Ausnehmungen 10, neben den beschriebenen rechteckigen Querschnittsformen auch andere Formen zur Verfügung stehen, beispielsweise kreisförmige.4 and 5 each show a partial cross section through the rotor 1, with a plurality of moving blades 3 and intermediate pieces 4 being arranged in the anchoring groove 2. These blades 3 and intermediate pieces 4 are inserted into the circumferential anchoring groove 2 by means of the blade feet 8 and the intermediate piece feet 14, so that only one space 13 remains free after all the blades 3 and intermediate pieces 4 have been inserted. This intermediate space 13, which is finished in a known manner after the completion of the blade root fastening according to the invention, is used to insert the strand-like securing means 12 into the circumferential recess 10. The securing strands 12 are usually dimensioned such that they extend over the entire circumference of the anchoring groove 2, except the space 13, so that no recesses 10 are incorporated in the end piece. If the recesses 10 are formed as grooves on the underside of the blade root, the grooves 10 can alternatively also be arranged in the end piece without running the risk that the securing line 12 can move freely since the blades 3 and intermediate pieces 4 begin to open during operation the groove 10 begins to twist relative to the fuse link 12 and thus fixes the fuse link. 5 shows a development of the invention to the effect that the circumferential recess 10 is not limited to the underside of the blade root, but is supplemented in the base 11 of the anchoring groove 2 in a coaxial groove. The strand-like securing means 12 then lies in a recess 10, which encompasses both the rotor 1 and the blade root 8. It goes without saying that, in addition to the described rectangular cross-sectional shapes, other shapes are also available for the design of the circumferential recesses 10, for example circular ones.
Nicht in den Figuren dargestellt sind alternative Weiterbildungen der Erfindung, bei denen die umlaufenden Ausnehmungen 10 nicht als Nut an der Unterseite des Schaufelfusses 8, sondern vollständig innerhalb des Fussmaterials in Form von Durchgangsbohrungen beliebiger Querschnittsform angeordnet sind.Alternative developments of the invention are not shown in the figures, in which the circumferential recesses 10 are not arranged as a groove on the underside of the blade root 8, but rather entirely within the base material in the form of through holes of any cross-sectional shape.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Schaufelträger, Rotor1 blade carrier, rotor
2 Verankerungsnut 3 Laufschaufel2 anchoring groove 3 blade
4 Zwischenstück4 intermediate piece
5 Drehmoment5 torque
6 Kontaktbereich6 contact area
7 Schaufelblatt 8 Schaufelfuss7 Blade 8 Blade root
9 Plattform9 platform
10 Drehsicherungs-Nut10 anti-rotation groove
11 Verankerungsnutgrund11 anchoring groove base
12 Sicherungsstrang 13 Zwischenraum12 fuse link 13 space
14 Zwischenstuckfuss 14 adapter foot

Claims

Patentansprüche claims
1. Schaufelfussbefestigung für eine Turbomaschine, wenigstens umfassend einen Schaufelträger (1) eines Stators oder Rotors mit einer Verankerungsnut (2), welche eine erste Verankerungskontur aufweist, und einen Schaufelfuss (8) mit einer komplementären Verankerungskontur, mittels welcher der Schaufelfuss (8) in der ersten Verankerungsnut (2) des Schaufelträgers (1) eingeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Verankerungsnut (2) fixierten Schaufelfüsse (8) dergestalt mit zumindest einer durchgehenden Ausnehmung (10) ausgestattet sind, dass sich im Einbauzustand eine umlaufende Ausnehmung ausbildet, und in diese umlaufende Ausnehmung ein strangformiges Sicherungsmittel (12) eingeführt ist.1. Blade root attachment for a turbomachine, at least comprising a blade carrier (1) of a stator or rotor with an anchoring groove (2) which has a first anchoring contour, and a blade root (8) with a complementary anchoring contour, by means of which the blade root (8) in of the first anchoring groove (2) of the blade carrier (1), characterized in that the blade feet (8) fixed in the anchoring groove (2) are equipped with at least one continuous recess (10) such that a circumferential recess is formed in the installed state , and a strand-like securing means (12) is inserted into this circumferential recess.
2. Schaufelfussbefestigung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Ausnehmung (10) als eine Nut an der Unterseite des Schaufelfusses (8) ausgebildet ist.2. Blade root attachment according to claim 1, characterized in that the at least one recess (10) is designed as a groove on the underside of the blade root (8).
3. Schaufelfussbefestigung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (10) einen rechteckigen Querschnitt besitzt.3. blade root attachment according to claim 2, characterized in that the groove (10) has a rectangular cross section.
4. Schaufelfussbefestigung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das strangförmige Sicherungsmittel (10) einen rechteckigen Querschnitt besitzt.4. blade root attachment according to claim 3, characterized in that the strand-like securing means (10) has a rectangular cross section.
5. Schaufelfussbefestigung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Grund (11) der Verankerungsnut (2) eine Nut ausgebildet ist, welche mit der Nut an der Unterseite des Schaufelfusses (8) derart korrespondiert, dass eine gemeinsame Ausnehmung (10) ausgebildet ist und in diese ge- meinsame umlaufende Ausnehmung (10) das strangförmige Sicherungsmittel (12) eingeführt ist.5. Blade root attachment according to claim 2, characterized in that a groove is formed on the base (11) of the anchoring groove (2) which corresponds to the groove on the underside of the blade root (8) such that a common recess (10) is formed and in this common circumferential recess (10) the strand-like securing means (12) is introduced.
6. Schaufelfussbefestigung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (10) einen rechteckigen Querschnitt besitzt.6. blade root attachment according to claim 5, characterized in that the recess (10) has a rectangular cross section.
7. Schaufelfussbefestigung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelfüsse (8) mit zwei durchgehenden, parallel verlaufenden Ausnehmungen (10) ausgerüstet sind.7. Blade root attachment according to claim 1, characterized in that the blade roots (8) are equipped with two continuous, parallel recesses (10).
8. Schaufelfussbefestigung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungsmittel (12) als elastischer Draht oder Stab ausgebildet ist.8. blade root attachment according to claim 1, characterized in that the securing means (12) is designed as an elastic wire or rod.
9. Schaufelfussbefestigung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichneb dass der Schaufelträger (1 ) ein Rotor einer axial durchströmten Turbine ist. 9. blade root attachment according to claim 1, characterized gekennzeichneb that the blade carrier (1) is a rotor of an axially flowed through turbine.
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