WO2009100748A1 - Mehrteiliger beschaufelter rotor für eine strömungsmaschine - Google Patents

Mehrteiliger beschaufelter rotor für eine strömungsmaschine Download PDF

Info

Publication number
WO2009100748A1
WO2009100748A1 PCT/EP2008/010557 EP2008010557W WO2009100748A1 WO 2009100748 A1 WO2009100748 A1 WO 2009100748A1 EP 2008010557 W EP2008010557 W EP 2008010557W WO 2009100748 A1 WO2009100748 A1 WO 2009100748A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
groove
rotor
rotor according
blade
parting plane
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/010557
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Emil Aschenbruck
Michael Blaswich
Andreas Kleinefeldt
William F. Cline
Original Assignee
Man Turbo Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Man Turbo Ag filed Critical Man Turbo Ag
Priority to CA2709167A priority Critical patent/CA2709167C/en
Priority to EP08872286.3A priority patent/EP2245272B1/de
Priority to JP2010546221A priority patent/JP5393704B2/ja
Priority to US12/812,862 priority patent/US8784064B2/en
Publication of WO2009100748A1 publication Critical patent/WO2009100748A1/de

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/3023Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of radial insertion type, e.g. in individual recesses
    • F01D5/303Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of radial insertion type, e.g. in individual recesses in a circumferential slot
    • F01D5/3038Fixing 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/06Rotors for more than one axial stage, e.g. of drum or multiple disc type; Details thereof, e.g. shafts, shaft connections
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/06Rotors for more than one axial stage, e.g. of drum or multiple disc type; Details thereof, e.g. shafts, shaft connections
    • F01D5/066Connecting means for joining rotor-discs or rotor-elements together, e.g. by a central bolt, by clamps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/3069Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers between two discs or rings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/20Rotors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/30Retaining components in desired mutual position
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/30Retaining components in desired mutual position
    • F05D2260/36Retaining components in desired mutual position by a form fit connection, e.g. by interlocking

Definitions

  • the invention relates to a multi-part bladed rotor for a turbomachine, in particular a gas or steam turbine or an axial compressor, according to the preamble of claim 1, as well as a turbomachine with such a rotor.
  • Bladed rotors such as those used as a compressor rotor in the compressor range of a gas turbine rotor, are often constructed in several parts from individual, interconnected disks, with a separate disk being provided for each stage of the compressor or a plurality of blade rows forming one stage on a disk. a so-called multidisk can be arranged.
  • Such multi-part bladed rotors according to the preamble of claim 1 are known for example from EP 1 728 973 A1 or DE-OS 26 43 886, in which the individual discs axially clamped together via tie rods and Hirth serrations formed axially between the blade rows are, centered to each other and rotationally fixed to each other.
  • Such a face gear is usually arranged on mechanical reasons and to avoid disturbances of the flow on a diameter which is smaller than the outer diameter of the rotor.
  • a clearance for the tool outlet must be provided. This adversely increases the material manufacturing and assembly costs, since this space must be closed during assembly of the rotor with a corresponding filler to prevent disturbance of the flow.
  • FIG. 2 shows, in partial cross section, the parting plane 7a of a multi-part rotor according to the prior art, in which a spur toothing 3a is arranged on a diameter which is smaller than the outer diameter of the rotor.
  • a free space 10a provided for the tool outlet, which is closed with a filler 11.
  • the object of the present invention is to provide an improved rotor for a turbomachine.
  • a rotor according to the preamble of claim 1 is further developed by its characterizing features.
  • Claim 13 provides a turbomachine with a rotor according to the invention, the subclaims preferred developments under protection.
  • a blade root of the corresponding blade in a correspondingly shaped groove in the axial or circumferential direction of the rotor, which preferably has one or more undercuts Radial direction is determined form fit.
  • 2 shows a blade 8, the blade root is inserted into an axial groove, and a blade 9, the blade root is mounted in a circumferential groove, in a direction of insertion into the groove, the blade root can be secured by intermediate or closure pieces or adjacent blade feet, for example, wedged or screwed.
  • a multi-part bladed rotor according to the present invention for a turbomachine in particular a gas or steam turbine or an axial compressor, two or more discs, the mutually facing end faces in a parting plane rotatably connected to each other, wherein formed in this parting plane a groove, which receives one or more blade feet.
  • a weakening of the structure tur of the rotor in particular an interruption of the flow of force in the rotor, but also a disturbance of the flow can be avoided by an additional free space in addition to the required for receiving the blade roots anyway groove.
  • Another advantage may be that the production, in particular a chip-making production, and a control of the so far axially divisible groove formed by the parting plane is facilitated.
  • the two discs can be releasably, in particular form-fitting, rotatably connected to each other.
  • a face toothing in particular a Hirth toothing or a Gleason toothing
  • the at least two disks can then be connected together axially by one or more tie rods.
  • the two panes can also be connected inseparably to one another in the parting plane, for example by welding. Both forms can also be combined with each other by a disc with an adjacent disc releasably connected, in particular via a spur gear teeth, inextricably connected to an opposite adjacent disc, in particular welded.
  • grooves for blade roots may extend in the axial direction of the rotor, as known for example from DE-OS-1 182 474.
  • each tooth root of a spur gear ends in such an axial groove, which thus enables the required tool outlet.
  • the groove is preferably a groove extending in the circumferential direction of the rotor for receiving a plurality of blade roots distributed over the circumference.
  • the groove may have a Christmas tree cross section.
  • a Christmas tree cross-section is in the sense of the present invention characterized in that it has one or more undercuts in the radial direction, which can be engaged behind by corresponding projections of the blade root and fix it in a form-locking manner in the radial direction.
  • a spur gear extends radially into a groove bottom of the groove. That is, the spur gear is radially within the on Outside perimeter formed groove disposed on a diameter which is smaller than the outer diameter of the rotor.
  • the blade roots prior to joining the two disks, can be arranged between the two groove halves separated by the parting plane, so that they engage behind undercuts of the then closed groove in the case of bonded disks.
  • the groove may have a substantially constant cross section in the circumferential direction of the rotor.
  • the parting plane can be formed axially at any point of the groove. Preferably, it extends substantially through the center of area of a groove cross-section, so that the blade root is supported approximately equally in both disks.
  • the groove may be formed substantially symmetrically to the parting plane.
  • symmetry is understood to mean not only a mathematical symmetry in which the contour of one disc in an axial section corresponds to the complementary contour of the other disc, but also a functional symmetry, for example the formation of corresponding undercuts, but in particular in the radial direction relative to other disc can be offset. This is particularly advantageous in gas turbine compressor rotors in which the outer radius of the rotor hub generally increases in the flow direction in order to take account of the increasingly compressed fluid.
  • One or more further rows of blades may be provided on one or both disks parallel to the parting plane, so that such a disk forms several stages of the turbomachine.
  • Such further blade rows can likewise be fastened in a form-fitting manner by means of blade roots held in further grooves or formed integrally with the disk, ie they can be connected to this urge-formed or permanently bonded, for example welded or riveted.
  • a combination is also possible in which one or both discs have both notched and integrally formed vanes.
  • two or more disks may each be non-rotatably connected to each other in a parting plane, in which a groove for receiving one or more blade roots is formed.
  • FIG. 1 shows a gas turbine according to an embodiment of the present invention in axial half section.
  • Fig. 2 two blades connected to each other in a parting plane
  • FIG. 3 in Fig. 2 corresponding representation of two partially connected in a parting plane slices of a rotor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows in axial half section the upper half of a gas turbine according to an embodiment of the present invention.
  • a compressor rotor 1 of the gas turbine is designed as a rotor or rotor in disk construction, each disc 2 as a so-called multi-disk several axially successively arranged rows of circumferentially distributed blades 5 carries whose blade roots are held for this purpose in corresponding grooves 6 in the circumferential direction of the rotor 1 ,
  • the grooves 6 have mounting holes that allow insertion of the blades (not shown).
  • the discs 2 are positioned to each other by means of Hirth serrations 3 or Gleason gears and are braced by screws or tie rods 4 to a rotor assembly.
  • the parting planes 7a of the multi-discs between grooves of two adjacent blade rows 8 and 9 are arranged. Since the Hirth spur gearing 3a is arranged on a diameter which is smaller than the outer diameter of the compressor disks, must for the manufacturing process of the gearing 3a a corresponding space 10a are provided for the outlet of the tool. This clearance 10a must be closed during assembly of the rotor with corresponding filler pieces 11 in order to ensure a continuous hub contour and thus a continuous course of the inner wall 12 of the flow channel 13 of the gas turbine.
  • the parting plane 7 of adjacent multi-discs is placed in the plane of symmetry of a groove 10 for receiving blade roots 14 of blades 5.
  • the Hirth spur gear 3 is arranged radially below this axially divided groove 10. This arrangement has the advantage that the groove 10 can be used at the same time as a free space for the outlet of the tool for producing the Hirth spur gear teeth 3.
  • the groove 10 is closed during assembly of the rotor by the feet 14 of the compressor rotor blades 5 of the corresponding stage.
  • This arrangement has the advantage that it is possible to dispense with the additional filler 11. Furthermore, the manufacture and control of the surfaces 15 in the axially split groove 10 is facilitated.
  • the blades of the steps between the parting planes are formed as an integral component of the discs (bladed disc BLISK).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Ein mehrteiliger beschaufelter Rotor (1) für eine Strömungsmaschine, insbesondere eine Gas- oder Dampfturbine oder einen Axialverdichter, weist wenigstens zwei Scheiben (2) auf, deren einander zugewandten Stirnseiten in einer Trennebene (7), insbesondere formschlüssig, drehfest miteinander verbindbar sind, wobei in der Trennebene eine Nut (10) zur Aufnahme eines Schaufelfußes (14) wenigstens einer Laufschaufel ausgebildet ist.

Description

Mehrteiliger beschaufelter Rotor für eine Strömungsmaschine Die Erfindung betrifft einen mehrteiligen beschaufelten Rotor für eine Strömungsmaschine, insbesondere eine Gas- oder Dampfturbine oder einen Axialverdichter, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , sowie eine Strömungsmaschine mit einem solchen Rotor.
Beschaufelte Rotoren, wie sie beispielsweise als Kompressorrotor im Kompres- sorbereich eines Gasturbinenrotores eingesetzt werden, sind häufig mehrteilig aus einzelnen, miteinander verbundenen Scheiben aufgebaut, wobei für jede Stufe des Verdichters eine eigene Scheibe vorgesehen oder mehrere, je eine Stufe bildende Schaufelreihen auf einer Scheibe, einer sogenannten Multidisk, angeordnet sein können. Solche mehrteiligen beschaufelten Rotoren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sind beispielsweise aus der EP 1 728 973 A1 oder der DE-OS 26 43 886 bekannt, in der die einzelnen Scheiben über Zuganker axial zusammengespannt und mittels Hirth-Verzahnungen, die axial zwischen den Schaufelreihen ausgebildet sind, zueinander zentriert und aneinander drehfestgelegt werden. Eine solche Stirnverzahnung wird aus mechanischen Gründen und zur Vermeidung von Störungen der Strömung üblicherweise auf einem Durchmesser angeordnet, der kleiner als der Außendurchmesser des Rotors ist. Zur Herstellung einer solchen radial innenliegenden Stirnverzahnung muss dann ein Freiraum für den Werkzeugauslauf vorgesehen werden. Dies erhöht nachteilig den Material- Fertigungs- und Montageaufwand, da dieser Freiraum beim Zusammenbau des Rotors mit einem entsprechenden Füllstück verschlossen werden muss, um eine Störung der Strömung zu verhindern.
Fig. 2 zeigt hierzu im Teilquerschnitt die Trennebene 7a eines mehrteiligen Rotors nach dem Stand der Technik, in der eine Stirnverzahnung 3a auf einem Durch- messer angeordnet ist, der kleiner ist als der Außendurchmesser des Rotors. Zur Herstellung der Stirnzähne ist ein Freiraum 10a für den Werkzeugauslauf vorgesehen, der mit einem Füllstück 11 verschlossen ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Rotor für eine Strömungsmaschine zur Verfügung zu stellen. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Rotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnenden Merkmale weitergebildet. Anspruch 13 stellt eine Strömungsmaschine mit einem erfindungsgemäßen Rotor, die Unteransprüche bevorzugte Weiterbildungen unter Schutz.
Neben einstückig mit den Scheiben ausgebildeten Laufschaufeln ist es bekannt, Laufschaufeln an den Scheiben lösbar zu befestigen, indem ein Schaufelfuß der entsprechenden Laufschaufel in einer entsprechend geformte Nut in Axial- oder Umfangsrichtung des Rotors, die hierzu bevorzugt eine oder mehrere Hinter- schneidungen aufweist, in radialer Richtung formschlüssig festgelegt wird. Fig. 2 zeigt hierzu eine Laufschaufel 8, deren Schaufelfuß in eine Axialnut eingeführt ist, sowie eine Laufschaufel 9, deren Schaufelfuß in einer Umfangsnut gehaltert ist, In einer Einschubrichtung in die Nut kann der Schaufelfuß durch Zwischen- oder Verschlussstücke oder angrenzende Schaufelfüße gesichert werden, die beispielsweise verkeilt oder verschraubt werden.
Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, die Trennebene wenigstens zweier Scheiben in eine solche Nut zu verlegen, die zur Aufnahme eines Schaufelfußes einer Laufschaufel vorgesehen ist. Somit wird ein für den Werkzeugauslauf erforderlicher Freiraum durch die Laufschaufelfüße der entsprechenden Stufe mit verschlossen.
Hierzu weist ein mehrteiliger beschaufelter Rotor nach der vorliegenden Erfindung für eine Strömungsmaschine, insbesondere eine Gas- oder Dampfturbine oder einen Axialverdichter, zwei oder mehr Scheiben auf, deren einander zugewandten Stirnseiten in einer Trennebene drehfest miteinander verbindbar sind, wobei in dieser Trennebene eine Nut ausgebildet, die einen oder mehrere Laufschaufelfüße aufnimmt. Hierdurch können vorteilhaft Kosten aufgrund der Herstellung und Montage der Füllstücke entfallen. Zugleich kann vorteilhafterweise eine Schwächung der Struk- tur des Rotors, insbesondere eine Unterbrechung des Kraftflusses im Rotor, aber auch eine Störung der Strömung durch einen zusätzlichen Freiraum neben der zur Aufnahme der Schaufelfüße ohnehin erforderlichen Nut vermieden werden. Ein weiterer Vorteil kann darin liegen, dass die Fertigung, insbesondere eine spanen- de Fertigung, und eine Kontrolle der durch die Trennebene insoweit axial teilbar ausgebildeten Nut erleichtert wird.
Die beiden Scheiben können lösbar, insbesondere formschlüssig, drehfest miteinander verbunden werden. Hierzu ist in einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung in der Trennebene eine Stirnverzahnung, insbesondere eine Hirth-Verzahnung oder eine Gleason-Verzahnung ausgebildet. Die wenigstens zwei Scheiben können dann durch einen oder mehrere Zuganker axial miteinander verbunden werden. In einer alternativen Ausgestaltung können die beiden Scheiben auch in der Trennebene unlösbar miteinander verbunden, beispielsweise verschweißt werden. Beide Formen können auch miteinander kombiniert sein, indem eine Scheibe mit einer benachbarten Scheibe lösbar, insbesondere über eine Stirnverzahnung, mit einer gegenüberliegenden benachbarten Scheibe unlösbar verbunden, insbesondere verschweißt ist.
Als Scheibe werden vorliegend insbesondere rotationssymmetrische Abschnitte des Rotors bezeichnet. Nuten für Schaufelfüße können sich in axialer Richtung des Rotors erstrecken, wie dies beispielsweise aus der DE-OS-1 182 474 bekannt ist. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn jeder Zahngrund einer Stirnverzahnung in einer solchen axialen Nut endet, die damit den erforderlichen Werkzeugauslauf ermöglicht. Bevorzugt ist die Nut jedoch eine im Umfangsrichtung des Rotors verlaufende Nut zur Aufnah- me mehrerer, über den Umfang verteilter Schaufelfüße. Hierzu kann die Nut einen Tannenbaumquerschnitt aufweisen. Ein Tannenbaumquerschnitt ist im Sinne der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass er in radialer Richtung eine oder mehrere Hinterschneidungen aufweist, die von entsprechenden Vorsprüngen des Schaufelfußes hintergriffen werden können und diesen so in radialer Richtung formschlüssig festlegen.
In einer bevorzugten Ausführung erstreckt sich eine Stirnverzahnung radial in einen Nutgrund der Nut. Das heißt, die Stirnverzahnung ist radial innerhalb der am Außenumfang ausgebildeten Nut auf einem Durchmesser angeordnet, der kleiner als der Außendurchmesser des Rotors ist.
Vorteilhafterweise können die Schaufelfüße vor dem Verbinden der beiden Scheiben zwischen den beiden durch die Trennebene voneinander getrennten Nuthälf- ten angeordnet werden, so dass sie bei verbundenen Scheiben Hinterschneidun- gen der dann geschlossenen Nut hintergreifen. In diesem Fall ist keine Einfuhr- weiche in die umlaufende Nut erforderlich, wie sie bei Nuten, die in einstückigen Scheiben ausgebildet sind, zum Einschieben der Schaufelfüße vorgesehen sind. In einer bevorzugten Ausführung kann die Nut daher einen im Umfangsrichtung des Rotors im wesentlichen konstanten Querschnitt aufweist.
Die Trennebene kann axial an beliebiger Stelle der Nut ausgebildet sein. Bevorzugt verläuft sie im Wesentlichen durch den Flächenmittelpunkt eines Nutquerschnittes, so dass sich der Schaufelfuß in beiden Scheiben etwa gleich stark abstützt. Insbesondere kann die Nut im Wesentlichen symmetrisch zur Trennebene ausgebildet sein. Dabei wird unter Symmetrie vorliegend nicht nur eine mathematische Symmetrie verstanden, bei der die Kontur der einen Scheibe in einem Axialschnitt der Komplementärkontur der anderen Scheibe entspricht, sondern auch eine funktionelle Symmetrie, beispielsweise die Ausbildung einander entsprechender Hinterschneidungen, die jedoch insbesondere in radialer Richtung relativ zur anderen Scheibe versetzt sein können. Dies ist besonders bei Gasturbinen- kompressorrotoren von Vorteil, bei denen der Außenradius der Rotornabe im Allgemeinen in Strömungsrichtung zunimmt, um dem zunehmend verdichteten Fluid Rechnung zu tragen.
Auf einer oder beiden Scheiben können parallel zu der Trennebene eine oder mehrere weitere Schaufelreihe vorgesehen sein, so dass eine solche Scheibe mehrere Stufen der Strömungsmaschine bildet. Solche weitere Schaufelreihen können ebenfalls formschlüssig durch in weiteren Nuten gehaltene Schaufelfüße befestigbar oder integral mit der Scheibe ausgebildet, i.e. mit dieser urgeformt o- der unlösbar verbunden, beispielsweise verschweißt oder aufgenietet sein. Auch eine Kombination ist möglich, bei der eine oder beide Scheiben sowohl in Nuten gehaltene als auch integral mit der Scheibe ausgebildete Schaufeln aufweisen. In einer erfindungsgemäßen Strömungsmaschine mit einem mehrteiligen beschaufelten Rotor können zwei oder mehr Scheiben jeweils in einer Trennebene drehfest miteinander verbunden sein, in der eine Nut zur Aufnahme eines oder mehrerer Schaufelfüße ausgebildet ist. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
Fig. 1 eine Gasturbine nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung im axialen Halbschnitt; Fig. 2 zwei Laufschaufeln auf miteinander in einer Trennebene verbunden
Scheiben eines Rotors nach dem Stand der Technik in einem axialen Teilschnitt; und
Fig. 3 in Fig. 2 entsprechender Darstellung teilweise zwei in einer Trennebene verbunden Scheiben eines Rotors nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1 zeigt im axialen Halbschnitt die obere Hälfte einer Gasturbine nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. Ein Kompressorrotor 1 der Gasturbine ist als Rotor bzw. Läufer in Scheibenbauweise ausgeführt, wobei jede Scheibe 2 als sogenannte Multidisk mehrere axial hintereinander angeordnete Reihen von über den Umfang verteilten Laufschaufeln 5 trägt, deren Schaufelfüße hierzu in entsprechende Nuten 6 in Umfangsrichtung des Rotors 1 gehaltert sind. Die Nuten 6 verfügen über Montageöffnungen, die ein Einsetzen der Schaufeln ermöglichen (nicht dargestellt).
Die Scheiben 2 sind zueinander mittels Hirth-Stirnverzahnungen 3 oder Gleason- Verzahnungen positioniert und werden über Schrauben bzw. Zuganker 4 zu einem Läuferverbund verspannt.
Bei einem Rotor nach dem Stand der Technik, wie er ausschnittsweise in Fig. 2 dargestellt ist, sind die Trennebenen 7a der Multidisks zwischen Nuten zweier benachbarter Schaufelreihen 8 und 9 angeordnet. Da die Hirth-Stirnverzahnung 3a auf einem Durchmesser angeordnet ist, der kleiner als der Außendurchmesser der Kompressorscheiben ist, muss für den Herstellungsprozess der Verzahnung 3a ein entsprechender Freiraum 10a für den Auslauf des Werkzeugs vorgesehen werden. Dieser Freiraum 10a muss beim Zusammenbau des Läufers mit entsprechenden Füllstücken 11 verschlossen werden, um eine durchgehende Nabenkontur und somit einen kontinuierlichen Verlauf der inneren Wand 12 des Strömungs- kanals 13 der Gasturbine zu gewährleisten.
Bei einem in Fig. 3 dargestellten Rotor nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, wie er beispielsweise in der Gasturbine gem. Fig. 1 verwendet werden kann, ist die Trennebene 7 benachbarter Multidisks in die Symmetrieebene einer Nut 10 zur Aufnahme von Schaufelfüßen 14 von Laufschaufeln 5 gelegt. Die Hirth- Stirnverzahnung 3 ist radial unterhalb dieser derart axial geteilten Nut 10 angeordnet. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Nut 10 zugleich als Freiraum für den Auslauf des Werkzeugs zur Herstellung der Hirth-Stirnverzahnung 3 verwendet werden kann.
Die Nut 10 wird beim Zusammenbau des Rotors durch die Füße 14 der Kompres- sorlaufschaufeln 5 der entsprechenden Stufe verschlossen.
Diese Anordnung hat den Vorteil, dass auf das zusätzliche Füllstück 11 verzichtet werden kann. Weiterhin wird die Fertigung und Kontrolle der Oberflächen 15 in der axial geteilten Nut 10 erleichtert.
In einer nicht dargestellten weiteren Ausführung sind die Schaufeln der Stufen zwischen den Trennebenen als Integralbauteil der Scheiben („Bladed Disc" BLISK) ausgebildet.
Bezugszeichenliste
1 Kompressorrotor
2 Scheibe
3, 3a Hirth-Stirnverzahnung
4 Zuganker
5 Laufschaufel
6 Nut
7, 7a Trennebene
8,9 Schaufelreihe
10 Nut
10a Freiraum
11 Füllstück
12 inneren Wand
13 Strömungskanal
14 Schaufelfuß
15 Oberflächen

Claims

Patentansprüche
1. Mehrteiliger beschaufelter Rotor (1 ) für eine Strömungsmaschine, insbesondere eine Gas- oder Dampfturbine oder einen Axialverdichter, mit wenigstens zwei Scheiben (2), deren einander zugewandten Stirnseiten in einer Trenn- ebene (7), insbesondere formschlüssig, drehfest miteinander verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass in der Trennebene eine Nut (10) zur Aufnahme eines Schaufelfußes (14) wenigstens einer Laufschaufel ausgebildet ist.
2. Rotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Trennebene eine Stirnverzahnung, insbesondere eine Hirth-Verzahnung (3) oder eine Glea- son-Verzahnung, ausgebildet ist.
3. Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnverzahnung sich radial in einen Nutgrund der Nut (10) erstreckt.
4. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennebene im Wesentlichen durch den F!ächenmitte!punkt eines Nutquerschnittes verläuft.
5. Rotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut im Wesentlichen symmetrisch zur Trennebene ausgebildet ist.
6. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut einen Tannenbaumquerschnitt aufweist.
7. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut eine in Umfangsrichtung des Rotors verlaufende Nut zur Aufnahme mehrerer, über den Umfang verteilter Schaufelfüße ist.
8. Rotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut einen im Umfangsrichtung des Rotors im Wesentlichen konstanten Querschnitt aufweist.
9. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf wenigstens einer der beiden Scheiben parallel zu der Trennebene wenigstens eine weitere Schaufelreihe vorgesehen ist.
10. Rotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Schaufelreihe formschlüssig durch in einer weiteren Nut gehaltene Schaufelfüße befestigbar ist.
11. Rotor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Schaufelreihe integral mit der Scheibe ausgebildet ist.
12. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Scheiben durch einen Zuganker (4) axial miteinander verbindbar sind.
13. Strömungsmaschine, insbesondere Gas- oder Dampfturbine oder Axial ver- dichter, mit einem mehrteiligen beschaufelten Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
PCT/EP2008/010557 2008-02-13 2008-12-11 Mehrteiliger beschaufelter rotor für eine strömungsmaschine WO2009100748A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA2709167A CA2709167C (en) 2008-02-13 2008-12-11 Multi-component bladed rotor for a turbomachine
EP08872286.3A EP2245272B1 (de) 2008-02-13 2008-12-11 Mehrteiliger beschaufelter rotor für eine strömungsmaschine
JP2010546221A JP5393704B2 (ja) 2008-02-13 2008-12-11 流体機械のための複数部材型翼付きロータ
US12/812,862 US8784064B2 (en) 2008-02-13 2008-12-11 Multi-component bladed rotor for a turbomachine

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008008887A DE102008008887A1 (de) 2008-02-13 2008-02-13 Mehrteiliger beschaufelter Rotor für eine Strömungsmaschine
DE102008008887.0 2008-02-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009100748A1 true WO2009100748A1 (de) 2009-08-20

Family

ID=40790950

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2008/010557 WO2009100748A1 (de) 2008-02-13 2008-12-11 Mehrteiliger beschaufelter rotor für eine strömungsmaschine

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8784064B2 (de)
EP (1) EP2245272B1 (de)
JP (1) JP5393704B2 (de)
CA (1) CA2709167C (de)
DE (1) DE102008008887A1 (de)
WO (1) WO2009100748A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3346140A4 (de) * 2015-11-27 2018-10-17 Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corporation Haltebolzen für stationäres element und radialverdichter

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008008887A1 (de) 2008-02-13 2009-08-27 Man Turbo Ag Mehrteiliger beschaufelter Rotor für eine Strömungsmaschine
DE102009004926A1 (de) * 2009-01-16 2010-07-22 Mtu Aero Engines Gmbh Schaufelintegrierte geteilte Scheibe einer Turbinen- oder Verdichterstufe
US10077663B2 (en) * 2011-09-29 2018-09-18 United Technologies Corporation Gas turbine engine rotor stack assembly
US20140030084A1 (en) * 2012-07-24 2014-01-30 General Electric Company Article of manufacture for turbomachine
KR101835992B1 (ko) * 2016-09-22 2018-03-08 두산중공업 주식회사 가스 터빈용 로터 디스크 조립체
US10934863B2 (en) * 2018-11-13 2021-03-02 Rolls-Royce Corporation Turbine wheel assembly with circumferential blade attachment
IT201900014724A1 (it) 2019-08-13 2021-02-13 Ge Avio Srl Elementi di trattenimento delle pale per turbomacchine.
IT201900014736A1 (it) 2019-08-13 2021-02-13 Ge Avio Srl Elementi di tenuta integrali per pale trattenute in un rotore a tamburo esterno anulare girevole in una turbomacchina.
IT201900014739A1 (it) 2019-08-13 2021-02-13 Ge Avio Srl Elementi di trattenimento delle pale per turbomacchine.
EP4150217A1 (de) 2020-05-14 2023-03-22 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Verdichterrotorstruktur
EP4162164B1 (de) * 2020-07-08 2024-06-26 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Verdichterrotor mit dichtelementen

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB359350A (en) * 1930-03-03 1931-10-22 Ltd Co Formerly Skoda Works Connection of rotarys for combustion turbines
US1876067A (en) * 1926-09-20 1932-09-06 Bendix Aviat Corp Blade structure for turbines
GB622626A (en) * 1947-04-02 1949-05-04 Armstrong Siddeley Motors Ltd Manufacture of a bladed turbine disc
GB710119A (en) * 1951-08-27 1954-06-09 Rolls Royce Improvements in or relating to turbines and compressors and the like machines
GB723549A (en) * 1952-01-14 1955-02-09 Rolls Royce Improvements in or relating to torque-transmitting couplings for interconnecting thediscs of a gas-turbine engine rotor
US5743713A (en) * 1995-09-21 1998-04-28 Ngk Insulators, Ltd. Blade, turbine disc and hybrid type gas turbine blade

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB394001A (en) * 1931-12-18 1933-06-19 Parsons C A & Co Ltd Improvements in and relating to built-up rotors, suitable for steam turbines
US2573621A (en) * 1946-03-21 1951-10-30 English Electric Co Ltd Elastic fluid turbine
US2650017A (en) * 1948-11-26 1953-08-25 Westinghouse Electric Corp Gas turbine apparatus
GB706730A (en) * 1951-04-11 1954-04-07 Vickers Electrical Co Ltd Improvements relating to turbine rotors
DE1182474B (de) 1961-10-25 1964-11-26 Siemens Ag Gasturbine der Scheibenbauart mit die verspannten Scheiben gegeneinander abstuetzenden Zwischenringen sowie einer Schaufelfusskuehlung durch ein gasfoermiges Medium
NO121183B (de) * 1968-11-25 1971-01-25 Kongsberg Vapenfab As
GB1349170A (en) * 1970-07-09 1974-03-27 Kraftwerk Union Ag Rotor for a gas turbine engine
US3689177A (en) * 1971-04-19 1972-09-05 Gen Electric Blade constraining structure
GB1364120A (en) * 1971-11-26 1974-08-21 Rolls Royce Axial flow compressors
US4021138A (en) * 1975-11-03 1977-05-03 Westinghouse Electric Corporation Rotor disk, blade, and seal plate assembly for cooled turbine rotor blades
DE2643886C2 (de) * 1976-09-29 1978-02-09 Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim Gasturbinentäufer in Scheibenbauart
JPS57168005A (en) * 1981-04-10 1982-10-16 Hitachi Ltd Rotor structue for axial machines
GB9606963D0 (en) * 1996-04-02 1996-06-05 Rolls Royce Plc A root attachment for a turbomachine blade
DE102004052483A1 (de) * 2004-10-28 2006-05-11 Man Turbo Ag Vorrichtung zum Einspritzen von Wasser oder Wasserdampf in das Arbeitsmittel einer Gasturbinenanlage
US7261518B2 (en) * 2005-03-24 2007-08-28 Siemens Demag Delaval Turbomachinery, Inc. Locking arrangement for radial entry turbine blades
EP1728973A1 (de) 2005-06-01 2006-12-06 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Sperren eines Spaltes einer Strömungsmaschine und Strömungsmaschine zum Durchführen eines solchen Verfahrens
US7341431B2 (en) * 2005-09-23 2008-03-11 General Electric Company Gas turbine engine components and methods of fabricating same
DE102008008887A1 (de) 2008-02-13 2009-08-27 Man Turbo Ag Mehrteiliger beschaufelter Rotor für eine Strömungsmaschine
FR2951224B1 (fr) * 2009-10-13 2011-12-09 Turbomeca Roue de turbine equipee d'un jonc de retenue axiale verrouillant des pales par rapport a un disque

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1876067A (en) * 1926-09-20 1932-09-06 Bendix Aviat Corp Blade structure for turbines
GB359350A (en) * 1930-03-03 1931-10-22 Ltd Co Formerly Skoda Works Connection of rotarys for combustion turbines
GB622626A (en) * 1947-04-02 1949-05-04 Armstrong Siddeley Motors Ltd Manufacture of a bladed turbine disc
GB710119A (en) * 1951-08-27 1954-06-09 Rolls Royce Improvements in or relating to turbines and compressors and the like machines
GB723549A (en) * 1952-01-14 1955-02-09 Rolls Royce Improvements in or relating to torque-transmitting couplings for interconnecting thediscs of a gas-turbine engine rotor
US5743713A (en) * 1995-09-21 1998-04-28 Ngk Insulators, Ltd. Blade, turbine disc and hybrid type gas turbine blade

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3346140A4 (de) * 2015-11-27 2018-10-17 Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corporation Haltebolzen für stationäres element und radialverdichter
US10801506B2 (en) 2015-11-27 2020-10-13 Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corporation Fixing bolt for stationary member, and centrifugal compressor

Also Published As

Publication number Publication date
JP5393704B2 (ja) 2014-01-22
CA2709167C (en) 2013-04-02
EP2245272A1 (de) 2010-11-03
US8784064B2 (en) 2014-07-22
EP2245272B1 (de) 2016-04-06
JP2011511900A (ja) 2011-04-14
US20110052371A1 (en) 2011-03-03
DE102008008887A1 (de) 2009-08-27
CA2709167A1 (en) 2009-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2245272B1 (de) Mehrteiliger beschaufelter rotor für eine strömungsmaschine
EP0699824B1 (de) Einrichtung zur Laufschaufelfixierung und zur Beseitigung von Rotorunwuchten bei axial durchströmten Verdichtern oder Turbinen von Gasturbinentriebwerken
DE102012018744B4 (de) Nachrüstverfahren und -Einrichtungen für grosse Dampfturbinen
DE102004006775A1 (de) Wirbelgleichrichter in Röhrenbauweise
DE4432999C2 (de) Laufrad einer Turbomaschine, insbesondere einer axial durchströmten Turbine eines Gasturbinentriebwerks
EP1092081B1 (de) Rotor für eine turbomaschine
DE102015116935A1 (de) Sicherungsvorrichtung zur axialen Sicherung einer Laufschaufel und Rotorvorrichtung mit einer derartigen Sicherungsvorrichtung
EP2084369A1 (de) Leitvorrichtung einer strömungsmaschine sowie leitschaufel für eine derartige leitvorrichtung
EP2617945B1 (de) Rotor für eine Strömungsmaschine sowie Verfahren zu dessen Herstellung
EP1905954A1 (de) Turbinenschaufel
WO2005095762A1 (de) Laufschaufel insbesondere für eine gasturbine
DE102008048006B4 (de) Wellenleistungstriebwerk, insbesondere für ein Luftfahrzeug, mit einem Kühlgasführungssystem im Bereich der Befestigungsflansche der Rotorscheiben
EP2394028B1 (de) Abdichtvorrichtung an dem Schaufelschaft einer Rotorstufe einer axialen Strömungsmaschine und ihre Verwendung
EP3390784B1 (de) Strömungsmaschine mit mehreren leitschaufelstufen und verfahren zur teilweisen demontage einer solchen strömungsmaschine
EP3312388B1 (de) Rotorteil, zugehörigeverdichter, turbine und herstellungsverfahren
EP2378066A2 (de) Rotor für eine Strömungsmaschine
EP2404036B1 (de) Verfahren zur herstellung eines integral beschaufelten rotors
WO2012149925A2 (de) Abdeckeinrichtung, integral beschaufelter rotorgrundkörper, verfahren und strömungsmaschine
EP3401503A1 (de) Rotorvorrichtung einer strömungsmaschine
EP2860352A1 (de) Rotor, zugehöriges Herstellungsverfahren und Laufschaufel
EP3551850B1 (de) Verfahren zum modifizieren einer turbine
EP2886799A1 (de) Schaufelkranz für eine Strömungsmaschine und Verfahren zum Montieren von Schaufeln eines Schaufelkranzes einer Strömungsmaschine
EP2884051A1 (de) Rotor für eine Strömungsmaschine, Strömungsmaschine, Axialverdichter, Gasturbine und Verfahren zum Herstellen eines Rotors einer Strömungsmaschine
EP3022395B1 (de) Einsatzelement, ringsegment, gasturbine, montageverfahren
EP2884052B1 (de) Rotor für eine strömungsmaschine mit geschlossenem strömungskonturring und verfahren zur herstellung desselben

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08872286

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2008872286

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010546221

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2709167

Country of ref document: CA

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12812862

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE