WO2011141514A1 - Befestigungsanordnung für schaufeln von axial durchströmten turbomaschinen sowie verfahren zum herstellen einer solchen - Google Patents

Befestigungsanordnung für schaufeln von axial durchströmten turbomaschinen sowie verfahren zum herstellen einer solchen Download PDF

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grooves
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Marco Link
Nicolas Savilius
Uwe Sieber
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    • Y10T29/4932—Turbomachine making
    • Y10T29/49321—Assembling individual fluid flow interacting members, e.g., blades, vanes, buckets, on rotary support member

Definitions

  • the invention relates to a fastening arrangement according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a Befest Trentsanord- tion.
  • the present invention relates to the mechanical connection of stationary or rotating blades of the flow path of an axial-flow turbomachine. These are vanes which are fastened to the housing or to a corresponding guide blade carrier or to rotor blades which are arranged on the rotor of the turbomachine.
  • vanes of a blade ring are mounted in a circumferentially extending groove.
  • rotor blades are inserted into a respectively associated ⁇ impaired, axially extending groove.
  • a resilient Be ⁇ fastening of moving blades in a circumferential groove of the turbine rotor is known from US 6,761,538 B2, which are pressed by means of a both lekssgeschlitz ⁇ th and quergeschlitzten tubular spring element on the known hammer-shaped interlocking.
  • US Pat. No. 2,753,149 discloses a further type of fastening of compressor rotor blades to a rotor disk.
  • a double-headed bolt connection is provided between the groove base of the axial groove and the blade root underside. Nevertheless, a slight movement of the
  • the object relating to the fastening arrangement object is achieved by one which is designed according to the features of the on ⁇ claim 1.
  • the manufacturing method of the ge ⁇ addressed object is solved both by a method according to claim 11 and by a method according to claim. 13
  • the mounting arrangement according to the invention for blades of axial throughflow turbomachine comprises a blade carrier having a central axis and a concentric jacket surface, in which along the circumference distributed holding grooves with an axial extension are provided and blades whose blade roots are inserted in these retaining slots where ⁇ at each Holding groove has a groove bottom, which is opposite to a lower ⁇ side of the respective blade root, and depending Weil ⁇ a resilient, arranged between each groove base and the underside of this opposite clamping element, wel ⁇ Ches is biased on the respective bottom and the respective groove base, wherein in the undersides of the blades are each provided with a groove, in which the relevant clamping element surface, that is applied along its longitudinal ⁇ extension.
  • a suitable groove for guiding the clamping element is arranged in the groove base.
  • the invention is based on the finding that an improved contact pressure of the blade in the retaining groove can be achieved if at least on the blade root underside a channel is provided, in which the clamping element rests positively over its entire length. For a over the length of the undercut Verhakungs Kunststoffs gleichmä ⁇ ssige contact pressure of the blade is achieved, which is not the case with the closest prior art. At the same time an increased process quality is achieved during assembly of the blade in the retaining, since an individual adjustment of blades for pressing and fixing is not required.
  • gutters are provided both in the blade root underside and in the groove bottom, these gutters can be produced particularly easily with the aid of the following methods.
  • the blades and the blade carrier are made including all retaining grooves. Then the insertion of a blade takes place in the associated retaining groove. At ⁇ closing the blade is temporarily xed fi in the holding. This is followed by the pairs, ie simultaneous Her provide ⁇ of the two opposite grooves by a single drilling operation.
  • the bore extends along the underside-groove bottom plane and cuts in half in the Schau ⁇ felfuß and in the blade carrier. Subsequently, the insertion of the clamping element takes place in the bore. It is preferably provided that the temporary fixation is released again before or after insertion of the tensioning element.
  • both channels are produced in only one drilling operation, it can be assumed that their position is very high in accuracy with respect to both channels, which results in a particularly reliable seating of the spring element in FIG causes the corresponding grooves. This has the consequence that with predetermined clamping forces the blade can be pressed in its retaining groove to the undercuts, in particular over the entire length of the undercuts.
  • a second method according to the invention comprises the following steps: first, the blade carrier is produced, but without the associated retaining grooves. Subsequently, a drilling of the blade carrier, wherein the holes are each placed in such a way that later in the manufacture of one of the
  • This production process has the advantage that the arranged in the shop ⁇ felabo channel can be preliminarily prepared relatively easily and without any special effort, in particular if the longitudinal directions of the channel and hold ⁇ are nut different.
  • both grooves extend parallel to the longitudinal extension of the retaining groove.
  • the grooves extend obliquely to the longitudinal extension of the retaining groove.
  • the last-mentioned variant has the particular advantage that due to the mutually inclined displacement direction of blades (along the retaining groove) and clamping element (along the channel) a positive connection between the blade root and groove by means of Clamping element is brought about, which also serves as axial securing against displacement of the blades along the retaining groove.
  • the clamping element is at the same time the Axialverschiebungs Anlagensfunktion.
  • the shearing forces acting on the clamping elements by the blades prevent the latter from being released from the channels.
  • the Lekserstre- ckung of the retaining grooves relative to the central axis is inclined and the grooves extend parallel to the central axis.
  • the groove-side channel opens into at least one of the two end faces of the
  • Blade carrier which adjoin the lateral surface.
  • each blade is designed as a blade with axial feet and the blade carrier as a rotor element, wherein at least a portion of the radially outer shell ⁇ surface of the rotor element forms the respective lateral surface of the blade carrier with the corresponding retaining grooves.
  • each blade is formed as a vane with axial feet and the blade carrier as an annular vane support member, wherein at least a portion of the radially inner surface of the vane support forms the respective lateral surface of the blade carrier.
  • FIG. 2 shows a perspective view of a portion of the fastening arrangement according to the invention with a holding groove and a blade seated therein
  • FIG. 4 shows a blade according to a second embodiment
  • FIG. 5 shows a blade carrier according to a second embodiment, suitable for receiving the blade shown in FIG.
  • FIG. 1 shows, in a perspective view, a blade 10 designed as a compressor blade.
  • the compressor blade comprises an airfoil 12 which is only partially shown, to which a blade root 14 adjoins.
  • the blade ⁇ foot 14 has an outer contour which swallowtail mig is adapted to be held in a blade carrier in FIG 1, not shown, form-fitting manner.
  • the Schaufeififuß 14 has an underside 16, in which a
  • the channel 18 is arranged.
  • the channel 18 will also be referred to below as the bottom channel 18.
  • the lower side groove 18 extends over the entire longitudinal extent of the Blade root 14, so that it ends at the front side, dovetail-shaped contoured end surfaces of the blade root 14.
  • the channel 18 is configured in a U-shape, that is to say in the shape of a groove with a semicircular basic contour, and is formed so deep that it can almost, but not completely, receive a clamping element, not shown, in the form of a tensioning pin. This makes it possible, the blade 10 by means of the clamping pin biased in a holding groove to tes ⁇ term, which has no groove-side groove.
  • FIG. 2 shows a perspective representation of a blade carrier 20 of a fastening arrangement 8.
  • a retaining groove 22 is provided, which has a contour corresponding to the blade root 14 of the blade 10.
  • the contour of the retaining groove 22 is not blade-footed but modified.
  • Nut ⁇ reason 24 of the retaining groove 22 is a groove-side groove 26 is provided.
  • the blade 10 shown in FIG 2 under failed ⁇ det thereby from the position shown in FIG 1 the blade 10 is that the channel 18 is not U-shaped, but merely configured semi-circular.
  • the openings of both channels 18, 26 face each other. Viewed in cross section, form both channels 18, 26 an approximately circular Kon ⁇ structure . They are also along their longitudinal extent always opposite each other and are thus suitable for receiving a clamping ⁇ element 28, which is usually designed as a dowel pin.
  • FIG 3 It should be noted that the clamping element 28 is shown only schematically in FIG 3, by the cross section is shown rotated in 90 °. According to an alternative fastening arrangement 8, whose
  • Shovel carrier 20 in FIG 5 and the blade root 14 are shown schematically in Figure 4, the grooves 18, 26 extend transversely, ie obliquely to the longitudinal extent of the holding 22. This has the consequence that the bottom channel 18 now not frontally opens in the blade root 14 but on the wing side (FIG. 4). Further, the groove-side groove 26 opens now not in the contour of the retaining groove 22, but outside of which as a bore opening. This is Darge provides ⁇ in FIG. 5 There, the mouth 34 of the nutground remedy groove 26 outside the mouth 38 of the retaining groove 22.
  • a mounting assembly 8 for blades 10 of axial throughflow turbomachines, preferably compressors is specified with the invention
  • a blade ⁇ carrier 20 are provided with a circumferential surface, in which along the environmental distributed fangs retaining grooves 22 and comprising in which Blades 10 are used, wherein between each groove bottom 24 and the opposite bottom 16 of the respective blade root 14, a resilient clamping element 28 is provided, which is biased on the respective bottom 16 and the respective groove bottom 24, where ⁇ both in the groove base 24 and in the bottom 16 each have a groove 18, 26 is provided, in which the clamping element 28 abuts.

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  • 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

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung (8) für Schaufeln (10) von axial durchströmbaren Turbomaschinen, vorzugsweise Verdichtern, umfassend einen Schaufelträger (20) mit einer Mantelfläche, in welcher entlang des Umfangs verteilte Haltenuten (22) vorgesehen sind und in denen Schaufeln (10) eingesetzt sind, wobei zwischen jedem Nutgrund (24) und der dieser gegenüberliegenden Unterseite (16) des betreffenden Schaufelfußes (14) ein federndes Spannelement (28) vorgesehen ist, welches sich an der betreffenden Unterseite (16) und am betreffenden Nutgrund (24) vorspannend abstützt, wobei sowohl im Nutgrund (24) und in der Unterseite (16) jeweils eine Rinne (18, 26) vorgesehen ist, in denen das Spannelement (28) anliegt.

Description

Beschreibung
Befestigungsanordnung für Schaufeln von axial durchströmten Turbomaschinen sowie Verfahren zum Herstellen einer solchen
Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Befestigungsanord- nung.
Bei der vorliegenden Erfindung geht es um die mechanische An- bindung von stationären oder rotierenden Schaufeln des Strömungspfads einer axial durchströmten Turbomaschine. Dabei handelt es sich um Leitschaufeln, die am Gehäuse oder an einem entsprechenden Leitschaufelträger befestigt sind oder um Laufschaufeln, die am Rotor der Turbomaschine angeordnet sind. Bei einem Statorsystem nach dem Stand der Technik werden Leitschaufeln eines Schaufelkranzes in einer in Umfangs- richtung verlaufenden Nut montiert. Bei rotierenden Systemen ist es bekannt, dass Laufschaufeln in eine ihr jeweils zuge¬ hörige, in Axialrichtung verlaufende Nut eingeschoben sind. Beispielsweise ist aus der US 6,761,538 B2 eine federnde Be¬ festigung von Laufschaufeln in einer Umfangsnut des Turbinen- rotors bekannt, welche mit Hilfe eines sowohl längsgeschlitz¬ ten als auch quergeschlitzten rohrförmigen Federelements an die bekannte hammerförmige Verhakung angepresst werden.
Aus der US 2,753,149 ist eine weitere Art der Befestigung von Verdichterlaufschaufeln an einer Rotorscheibe bekannt. Zur Verhinderung einer Bewegung der Verdichterlaufschaufei entlang ihrer Axialnut ist zwischen Nutgrund der Axialnut und Schaufelfußunterseite eine doppelköpfige Bolzenverbindung vorgesehen. Um dennoch eine geringförmige Bewegung der
Verdichterlaufschaufei in der Haltenut zu ermöglichen, sitzt der Bolzen mit geringem Spiel in seiner Aufnahme. Im Betrieb neigen derartige Konstruktionen jedoch zu einem verschleißerzeugenden Schaufelklappern, insbesondere beim Start des Verdichters.
Daneben ist aus der US 4,836,749 eine Befestigungsanordnung bekannt, bei der ein Schaft aus einem superelastischen
Material zum Vorspannen eine Laufschaufel verwendet wird. Der an sich hohle Schaft wird mit einem bei geringer Temperatur schmelzenden Material und einem elektrischem Heizelement befüllt. Die durch den Stromfluss erzeugte Wärme führt dann zu radialen Dehnungen des Schafts, wodurch eine Anpresskraft erzeugt wird. Diese Anordnung ist jedoch aufwändig,
störanfällig und mit Betriebskosten verbunden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine alternative Befestigungsanordnung für Schaufeln von axial durchströmbaren Turbomaschinen anzugeben. Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, dazu entsprechende Herstellverfahren bereitzustellen.
Die auf die Befestigungsanordnung gerichtete Aufgabe wird durch eine solche gelöst, die gemäß den Merkmalen des An¬ spruchs 1 ausgestaltet ist. Die auf das Herstellverfahren ge¬ richtete Aufgabe wird sowohl mit einem Verfahren nach Anspruch 11 als auch mit einem Verfahren nach Anspruch 13 gelöst.
Die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung für Schaufeln von axial durchströmbaren Turbomaschinen umfasst einen Schaufelträger mit einer Mittelachse und einer dazu konzentrischen Mantelfläche, in welcher entlang des Umfangs verteilte Halte- nuten mit axialer Erstreckung vorgesehen sind und Schaufeln, deren Schaufelfüße in diesen Haltenuten eingesetzt sind, wo¬ bei jede Haltenut einen Nutgrund aufweist, der einer Unter¬ seite des betreffenden Schaufelfußes gegenüberliegt, und je¬ weils ein federndes, zwischen jedem Nutgrund und der dieser gegenüberliegenden Unterseite angeordnetes Spannelement, wel¬ ches sich an der betreffenden Unterseite und am betreffenden Nutgrund vorspannend abstützt, wobei in den Unterseiten der Schaufeln jeweils eine Rinne vorgesehen ist, in denen das betreffende Spannelement flächig, d.h. entlang seiner Längs¬ erstreckung anliegt. Vorzugsweise ist auch im Nutgrund eine geeignete Rinne zur Führung des Spannelements angeordnet. Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass eine verbesserte Anpressung der Schaufel in der Haltenut erreicht werden kann, wenn zumindest an der Schaufelfußunterseite eine Rinne vorgesehen ist, in welcher das Spannelement über dessen gesamte Länge formschlüssig anliegt. Damit wird eine über die Länge des Verhakungsbereichs der Hinterschneidung gleichmä¬ ßige Anpressung der Schaufel erreicht, was beim nächstliegenden Stand der Technik nicht der Fall ist. Gleichzeitig wird bei der Montage der Schaufel in der Haltenut eine erhöhte Prozessqualität erreicht, da eine individuelle Anpassung von Schaufeln zur Einpressung und Festsetzung nicht erforderlich ist .
Sofern eine Rinne sowohl in der Schaufelfußunterseite und im Nutgrund vorgesehen ist, lassen sich diese Rinnen besonders einfach mit Hilfe der nachfolgenden Verfahren herstellen.
Nach dem ersten Verfahren werden die Schaufeln und der Schaufelträger samt aller Haltenuten hergestellt. Dann erfolgt das Einsetzen einer Schaufel in die ihr zugeordnete Haltenut. An¬ schließend wird die Schaufel temporär in der Haltenut fi- xiert. Danach erfolgt das paarweise, d. h. gleichzeitige Her¬ stellen der beiden einander gegenüberliegenden Rinnen durch einen einzigen Bohrvorgang. Die Bohrung verläuft entlang der Unterseite-Nutgrund-Ebene und schneidet hälftig in den Schau¬ felfuß und in den Schaufelträger ein. Anschließend erfolgt das Einsetzen des Spannelements in die Bohrung. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass vor oder nach dem Einsetzen des Spannelements die temporäre Fixierung wieder gelöst wird. Mit Hilfe dieses ersten erfindungsgemäßen Verfahrens sind relativ einfach und ohne übermäßig großen Aufwand beide Rinnen gleichzeitig herstellbar. Da beide Rinnen in nur einem Bohrvorgang hergestellt werden, kann von einer sehr hohen Genauigkeit beider Rinnen bezüglich ihrer Lage ausgegangen werden, was einen besonders zuverlässigen Sitz des Federelements in den entsprechenden Rinnen bewirkt. Dies hat zur Folge, dass mit vorgegebenen Spannkräften die Schaufel in ihrer Haltenut an die Hinterschneidungen angepresst werden kann, insbesondere über die gesamte Länge der Hinterschneidungen.
Ein zweites erfindungsgemäßes Verfahren umfasst folgende Schritte: zuerst wird der Schaufelträger hergestellt, jedoch ohne die zugehörigen Haltenuten. Anschließend erfolgt ein Bohren des Schaufelträgers, wobei die Bohrungen jeweils der- art platziert sind, dass später beim Herstellen einer der
Haltenuten lediglich ein Teil des die betreffende Bohrung umgebenden Materials entfernt wird. Anschließend werden die Haltenuten im Schaufelträger gefertigt, wobei jeweils währenddessen lediglich ein Teil des die betreffende Bohrung um- gebenden Materials entfernt wird, sodass der restliche Teil des die betreffende Bohrung umgebenden Materials die nut- grundseitige Rinne formt. Anschließend erfolgt das Einsetzen von Schaufeln mit jeweils untergrundseitig bereits vorhande¬ ner Rinne und das Einsetzen des Spannelements in den von den einander gegenüberliegenden Rinnen begrenzten Raum.
Dieses Herstellverfahren hat den Vorteil, dass die im Schau¬ felträger angeordnete Rinne vergleichsweise einfach und ohne besonderen Aufwand vorbereitend hergestellt werden kann, ins- besondere dann, wenn die Längsrichtungen von Rinne und Halte¬ nut unterschiedlich sind.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben .
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung erstrecken sich beide Rinnen parallel zur Längserstreckung der Haltenut. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die Rinnen sich schräg zur Längserstreckung der Haltenut erstrecken. Letztge- nannte Variante hat insbesondere den Vorteil, dass aufgrund der zueinander geneigten Verschieberichtung von Laufschaufeln (entlang der Haltenut) und Spannelement (entlang der Rinne) ein Formschluss zwischen Schaufelfuß und Nut mit Hilfe des Spannelements herbeigeführt wird, welcher gleichzeitig als Axialsicherung gegen ein Verschieben der Schaufeln entlang der Haltenut dient. Somit kommt dem Spannelement gleichzeitig die Axialverschiebungssicherungsfunktion zu. Gleichzeitig verhindern die von den Schaufeln auf die Spannelemente einwirkenden Scherkräfte das Lösen des letztgenannten aus den Rinnen .
Zweckmäßigerweise ist dabei vorgesehen, dass die Längserstre- ckung der Haltenuten gegenüber der Mittelachse geneigt ist und die Rinnen sich parallel zur Mittelachse erstrecken.
Um eine vergleichsweise einfache Montage von Schaufeln und Spannelement zu ermöglichen, mündet die nutgrundseitige Rinne in zumindest einer der beiden stirnseitigen Flächen des
Schaufelträgers, welche an die Mantelfläche angrenzen.
Und/oder die unterseitige Rinne mündet in zumindest einer der beiden stirnseitigen Flächen des Schaufelfußes, welche an die Unterseite angrenzen. Dementsprechend kann von einer seitli- chen Zugänglichkeit der Rinnen zur Montage des Spannelementes, welches vorzugsweise als Spannstift ausgestaltet ist, ausgegangen werden.
Für den Fall, dass die Rinnen sich parallel zur Längserstre- ckung der Haltenut erstrecken, ist vorgesehen, dass zur Sicherung des Spannelements gegen Verlust die stirnseitige Öff¬ nung einer oder mehrerer Rinnen verstemmt ist.
Die vorgeschlagene Befestigungsanordnung ist sowohl für rotierende als auch für statische Systeme anwendbar. In rotierenden Systemen ist die Schaufel als Laufschaufel mit Axialfüßen ausgebildet und der Schaufelträger als Rotorelement, wobei zumindest ein Teil der radial äußeren Mantel¬ fläche des Rotorelements die betreffende Mantelfläche des Schaufelträgers mit den entsprechenden Haltenuten bildet. Bei statischen Systemen ist jede Schaufel als Leitschaufel mit Axialfüßen ausgebildet und der Schaufelträger als ringförmiges Leitschaufelträgerelement , wobei zumindest ein Teil der radial inneren Mantelfläche des Leitschaufelträgers die betreffende Mantelfläche des Schaufelträgers bildet.
Selbstverständlich wird die vorgenannte Befestigungsanordnung für alle Schaufeln eines Schaufelskranzes angewendet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung weiter erläutert. Dabei zeigen:
FIG 1 die perspektivische Ansicht eines Schaufelfußes
einer Schaufel für die erfindungsgemäße Befesti¬ gungsanordnung,
FIG 2 in perspektivischer Darstellung einen Abschnitt der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung mit einer Haltenut und einer darin sitzenden Schaufel,
FIG 3 den Schnitt durch einen Schaufelträger einer Befestigungsanordnung,
FIG 4 eine Schaufel gemäß einer zweiten Ausgestaltung und
FIG 5 einen Schaufelträger gemäß einer zweiten Ausgestaltung, geeignet für die Aufnahme der in FIG 4 darge- stellten Schaufel.
FIG 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine als Verdichterschaufel ausgebildete Schaufel 10. Die Verdichterschaufel umfasst ein nur ansatzweise dargestelltes Schaufelblatt 12, an welchem sich ein Schaufelfuß 14 anschließt. Der Schaufel¬ fuß 14 weist eine äußere Kontur auf, die schwalbenschwanzför- mig ausgebildet ist, um in einem in FIG 1 nicht dargestellten Schaufelträger formschlüssig gehalten zu werden. Der Schau- feifuß 14 weist dabei eine Unterseite 16 auf, in dem eine
Rinne 18 angeordnet ist. Die Rinne 18 wird nachfolgend auch als unterseitige Rinne 18 bezeichnet. Die unterseitige Rinne 18 erstreckt sich über die gesamte Längserstreckung des Schaufelfußes 14, so dass diese an den stirnseitigen, schwal- benschwanzförmig konturierten Stirnflächen des Schaufelfußes 14 endet. Die Rinne 18 ist dabei in U-Form, also nutförmig mit halbrunder Grundkontur ausgestaltet und derart tief aus- gebildet, dass sie ein als Spannstift ausgebildetes, nicht dargestelltes Spannelement nahezu, aber nicht vollständig aufnehmen kann. Dadurch ist es möglich, die Schaufel 10 mit Hilfe des Spannstifts vorgespannt in einer Haltenut zu befes¬ tigen, welche keine nutgrundseitige Rinne aufweist.
FIG 2 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Schaufelträger 20 einer Befestigungsanordnung 8. Im Schaufelträger 20 ist eine Haltenut 22 vorgesehen, die eine zum Schaufelfuß 14 der Schaufel 10 entsprechende Kontur aufweist. Allein im Be- reich der unterseitigen Rinne 18 ist die Kontur der Haltenut 22 nicht schaufelfußentsprechend, sondern abgeändert. Im Nut¬ grund 24 der Haltenut 22 ist eine nutgrundseitige Rinne 26 vorgesehen. Die in FIG 2 dargestellte Schaufel 10 unterschei¬ det sich dabei von der in FIG 1 dargestellten Schaufel 10 darin, dass die Rinne 18 nicht U-förmig, sondern lediglich in etwa halbkreisförmig ausgestaltet ist. Die Öffnungen beider Rinnen 18, 26 weisen zueinander. Im Querschnitt betrachtet bilden beide Rinnen 18, 26 eine annähernd kreisförmige Kon¬ tur. Sie liegen auch entlang ihrer Längserstreckung stets einander gegenüber und sind somit zur Aufnahme eines Spann¬ elementes 28 geeignet, welches in der Regel als Spannstift ausgebildet ist.
Mit Hilfe des in den Rinnen 18, 26 angeordneten Spannstifts 28 werden die am Schaufelfuß 14 angeordneten Tragflanken 30 an die jeweils eine Hinterschneidung bildenden Flanken 32 der Haltenut 22 angepresst, wodurch die Schaufel 10 bestimmungs¬ gemäß radial gehalten wird. Beide Rinnen 18, 26 erstrecken sich dabei über die gesamte axiale Erstreckung der Haltenut 22, sodass das Spannelement 28 stirnseitig einsetzbar ist
(FIG 3) . Zu beachten ist, dass das Spannelement 28 in FIG 3 nur schematisch gezeigt ist, indem dessen Querschnitt im 90° gedreht dargestellt ist. Gemäß einer alternativen Befestigungsanordnung 8, deren
Schaufelträger 20 in FIG 5 und deren Schaufelfuß 14 in FIG 4 schematisch dargestellt sind, erstrecken sich die Rinnen 18, 26 quer, d. h. schräg zur Längserstreckung der Haltenut 22. Dies hat zur Folge, dass die unterseitige Rinne 18 nunmehr nicht stirnseitig im Schaufelfuß 14 mündet, sondern tragflan- kenseitig (FIG 4) . Weiter mündet die nutgrundseitige Rinne 26 nunmehr nicht im Bereich der Kontur der Haltenut 22, sondern außerhalb derer als Bohrungsöffnung. Dies ist in FIG 5 darge¬ stellt. Dort ist die Mündung 34 der nutgrundseitigen Rinne 26 außerhalb der Mündung 38 der Haltenut 22. Insbesondere bei der letztgenannten Ausgestaltung der Befestigungsanordnung 8 ist es von Vorteil, wenn vor dem Herstellen der Haltenut 22 eine Bohrung an derjenigen Stelle in den Schaufelträger 20 eingebracht wird, an welcher später die nutgrundseitige Rinne 26 zurückbleiben soll. Da an dieser Stelle die nutgrundsei¬ tige Rinne 26 und Haltenut 22 schräg zueinander ausgerichtet sind, lässt sich nach dem Herstellen der Haltenut 22 die darin angeordnete nutgrundseitige Rinne 26 mit herkömmlichen Verfahren nur besonders aufwändig herstellen.
Im montierten Zustand wird die Längsverschiebung der Schaufel 10 entlang der Haltenut 22 dadurch verhindert, dass das
Spannelement 28 einerseits formschlüssig in der Bohrung bzw. Rinne 26 anliegt und andererseits ebenso in die unterseitige Rinne 18 des Schaufelfußes 14 eingreift. Aufgrund der unter¬ schiedlichen Verschieberichtungen der Schaufel 10 - entlang der Haltenut 22 - und des Spannelements 28 - entlang der Rin- nen 18, 26 - wird gleichzeitig mit dem Einsetzen des Spann¬ elements die Schaufel 10 gegen eine Verschiebung entlang der Haltenut 22 gesichert.
Insgesamt wird mit der Erfindung eine Befestigungsanordnung 8 für Schaufeln 10 von axial durchströmbaren Turbomaschinen, vorzugsweise Verdichtern angegeben, umfassend einen Schaufel¬ träger 20 mit einer Mantelfläche, in welcher entlang des Um- fangs verteilte Haltenuten 22 vorgesehen sind und in denen Schaufeln 10 eingesetzt sind, wobei zwischen jedem Nutgrund 24 und der dieser gegenüberliegenden Unterseite 16 des betreffenden Schaufelfußes 14 ein federndes Spannelement 28 vorgesehen ist, welches sich an der betreffenden Unterseite 16 und am betreffenden Nutgrund 24 vorspannend abstützt, wo¬ bei sowohl im Nutgrund 24 und in der Unterseite 16 jeweils eine Rinne 18, 26 vorgesehen ist, in denen das Spannelement 28 anliegt.

Claims

Patentansprüche
1. Befestigungsanordnung (8) für Schaufeln (10) von axial durchströmbaren Turbomaschinen,
umfassend
einen Schaufelträger (20) mit einer Mittelachse und einer dazu konzentrischen Mantelfläche, in welcher entlang des Umfangs verteilte Haltenuten (22) vorgesehen sind und Schaufeln (10), deren Schaufelfüße (14) in den Haltenuten
(22) eingesetzt sind,
wobei jede Haltenut (22) einen Nutgrund (24) aufweist, der einer Unterseite (16) des betreffenden Schaufelfußes (14) gegenüberliegt, und
zwischen jedem Nutgrund (24) und der dieser gegenüberlie¬ genden Unterseite (16) jeweils ein federndes Spannelement (28) vorgesehen ist, welches sich an der betreffenden Unterseite (16) und am betreffenden Nutgrund (24) vorspannend abstützt,
dadurch gekennzeichnet, dass
in der Unterseite (16) eine Rinne (18) vorgesehen ist, in der das Spannelement (28) entlang seiner Längserstreckung anliegt .
2. Befestigungsanordnung (8) nach Anspruch 1
bei der im Nutgrund (24) eine weitere Rinne (26) vorgese¬ hen ist, welche der unterseitigen Rinne (18) gegenüberliegt .
3. Befestigungsanordnung (8) nach Anspruch 2,
bei der beide Rinnen (18, 26) sich parallel zur Längs¬ erstreckung der Haltenut (22) erstrecken.
4. Befestigungsanordnung (8) nach Anspruch 2, bei der beide Rinnen (18, 26) sich schräg zur Längserstre¬ ckung der Haltenut (22) erstrecken.
5. Befestigungsanordnung (8) nach Anspruch 4,
bei der die Längserstreckung der Haltenuten (22) gegenüber der Mittelachse geneigt ist und die Rinnen (18, 26) sich parallel zur Mittelachse erstrecken.
6. Befestigungsanordnung (8) nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
bei der die nutgrundseitige Rinne (26) in zumindest einer der beiden stirnseitigen Flächen des Schaufelträgers (20), welche an die Mantelfläche angrenzen, mündet
und/oder
bei der die unterseitige Rinne (18) in zumindest einer der beiden stirnseitigen Flächen des Schaufelfußes (14), wel- che an die Unterseite (16) angrenzen, mündet.
Befestigungsanordnung (8) nach einem der Ansprüche 2 bis
6,
bei der zwei paarweise einander gegenüberliegende Rinnen (18, 26) eine im Wesentlichen kreisrunde Ausnehmung bil¬ den .
Befestigungsanordnung (8) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei der das Spannelement (28) als Spannstift ausgebildet ist, dessen axiale Länge annähernd gleich der Länge der Rinne (18, 26) ist.
9. Befestigungsanordnung (8) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei der das Spannelement (28) zur Sicherung gegen Verlust verstemmt ist.
10. Befestigungsanordnung (8) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei jede Schaufel (10) als Laufschaufel und der Schau- feiträger (20) als Rotorelement ausgebildet ist,
wobei zumindest ein Teil der radial äußeren Mantelfläche des Rotorelements die betreffende Mantelfläche des Schau¬ felträgers (20) bildet.
11. Befestigungsanordnung (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
wobei jede Schaufel (10) als Leitschaufel und der Schau¬ felträger (20) als ringförmiger Leitschaufelträger ausge- bildet ist,
wobei zumindest ein Teil der radial inneren Mantelfläche des Leitschaufelträgers die betreffende Mantelfläche des Schaufelträgers (20) bildet.
12. Verfahren zum Herstellen einer Befestigungsanordnung (8) nach einem der Ansprüche 2 bis 11,
umfassend die aufeinanderfolgenden Schritte,
• Herstellen der Schaufeln (10) und des Schaufelträgers (20) samt aller Haltenuten (22),
• Einsetzen einer Schaufeln (10) in eine der Haltenuten (22) ,
• temporäres Fixieren der Schaufel (10) in der Haltenut (22) ,
· paarweises Herstellen zweier einander gegenüberliegender
Rinnen (18, 26) durch einen Bohrvorgang entlang einer Unterseite-Nutgrund-Ebene und
• Einsetzen des Spannelements (28) in die Bohrung.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
bei dem vor oder nach dem Einsetzen des Spannelements die temporäre Fixierung gelöst wird.
14. Verfahren zum Herstellen einer Befestigungsanordnung (8) nach einem der Ansprüche 2 bis 11,
umfassen die aufeinanderfolgenden Schritte,
• Herstellen des Schaufelträgers (20) ohne Haltenuten
(22) ,
• Bohren des Schaufelträgers (20), wobei die Bohrungen je¬ weils derart platziert sind, dass beim Herstellen einer der Haltenuten (22) lediglich ein Teil des die Bohrung umgebenden Materials entfernt wird,
• Herstellen der Haltenuten (22), wobei jeweils währenddessen lediglich ein Teil des die betreffende Bohrung umgebenden Materials entfernt wird, so dass der restli¬ che Teil des die betreffende Bohrung umgebenden Materi¬ als die nutgrundseitige Rinne (26) formt,
• Einsetzen von Schaufeln (10) mit jeweils untergrundsei- tig bereits vorhandener Rinne (18) und
• Einsetzen des Spannelements (28) in den von einander gegenüberliegenden Rinnen (18, 26) begrenzten Raum.
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