WO2013102591A1

WO2013102591A1 - Befestigung einer schlossschaufel an einer rotoreinheit

Info

Publication number: WO2013102591A1
Application number: PCT/EP2012/076692
Authority: WO
Inventors: Rosario Montante; Erich Muranyi
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2012-01-03
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2013-07-11
Also published as: DE102012200057A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Befestigungssystem (10) zu einer Befestigung einer Schlossschaufel (12) an einer Rotoreinheit (14) einer Strömungsmaschine, mit zumindest einer Schlossschaufel (12), einem gewindelosen Verschlusselement (16) und einem Verriegelungselement (18), wobei eine unmittelbare, kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Verschlusselement (16) und dem Verriegelungselement (18) zur Befestigung der Schlossschaufel (12) an der Rotoreinheit (14) herstellbar ist. Um eine Reduzierung des Fertigungsaufwands, des Montageaufwands, der Zeit und der Kosten zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass die Schlossschaufel (12) und das Verschlusselement (16) einstückig miteinander ausgeführt sind. Ferner betrifft die Erfindung eine Rotoreinheit (14) mit einem Rotor (44) und zumindest einem Befestigungssystem (10) sowie ein Verfahren zur Montage einer Rotoreinheit (14) mittels eines Befestigungssystems (10).

Description

Befestigung einer Schlossschaufel an einer Rotoreinheit

Die Erfindung betrifft ein Befestigungssystem zur Befestigung einer Schlossschaufel an einer Rotoreinheit einer Strömungs^¬ maschine, mit zumindest einer Schlossschaufel, einem gewinde^¬ losen Verschlusselement und einem Verriegelungselement, wobei eine unmittelbare, kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Verschlusselement und dem Verriegelungselement zur Befesti- gung der Schlossschaufel an der Rotoreinheit herstellbar ist, sowie eine Rotoreinheit mit einem Rotor und zumindest einem Befestigungssystem und ein Verfahren zur Montage zumindest einer Rotoreinheit mittels eines solchen Befestigungssystems. Aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der DE 10 2008 048 261 AI, ist bekannt eine Schaufelreihe an ei^¬ ner Rotoreinheit über eine Laufschaufel zu befestigen, die baugleich zu den weiteren Laufschaufeln der Schaufelreihe ausgebildet ist. Um eine unmittelbare kraftschlüssige Verbin- dung mit einer Befestigungsschraube herzustellen, wird ein separates Schlosselement zwischen die Laufschaufel und die Befestigungsschraube eingefügt.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Befesti- gungssystem, eine Rotoreinheit und ein Verfahren bereitzu^¬ stellen, bei denen ein Fertigungs- und Montageaufwand einer Rotoreinheit Zeit und Kosten sparend reduziert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Befesti- gungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einer Rotoreinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10.

Die Erfindung geht aus von einem Befestigungssystem der Ein- gangs genannten Art. Es wird vorgeschlagen, dass die Schloss^¬ schaufel und das Verschlusselement einstückig miteinander ausgeführt sind. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine Ferti^¬ gungszeit des Befestigungssystems und insbesondere der das Verschlusselement aufweisenden Schlossschaufel reduziert wer^¬ den, insbesondere, da ein Erstellen und Bearbeiten eines se- parat ausgeführten Verschlusselements entfällt. Des Weiteren wird die sonst aufwendige Bearbeitung des Rotors der Rotor^¬ einheit, schätzungsweise um bis zu 30% - 50%, vermindert. Hierdurch können vorteilhaft Bearbeitungsaufwand, Montageauf^¬ wand, Zeit und Kosten eingespart werden.

In diesem Zusammenhang soll unter einem Befestigungssystem ein System aus mehreren Bauteilen verstanden werden, deren Zusammenwirken zumindest ein Bauteil, insbesondere zumindest ein Bauteil aus dem Befestigungssystem selbst, befestigt und/oder fixiert. Eine Strömungsmaschine stellt hier insbe^¬ sondere jede, vom Fachmann für einsetzbar erachtete Maschine, wie einen Kompressor, eine Gasturbine, einen Radialverdichter oder einen Axialverdichter, dar. Unter einer Schlossschaufel soll hier eine Schaufel einer Schaufelreihe verstanden wer- den, die direkt an der Befestigung der anderen Schaufeln bzw. Laufschaufeln der Schaufelreihe in einem Aufnahmeelement des Rotors, wie einer Nut, beteiligt ist und insbesondere eine Schaufel, die für die Schaufelreihe die Funktion eines

Schlosses übernimmt. Die Schlossschaufel unterscheidet sich in ihrer Form von den anderen Schaufeln der Schaufelreihe. Ein Verschlusselement stellt hier ein Element dar, das eine Einführöffnung an dem Aufnahmeelement , bspw. der Nut, für die Schaufeln bzw. die Schlossschaufel im montierten Zustand verschließt. In diesem Zusammenhang soll unter einem Verriege- lungselement ein Element verstanden werden, dass zumindest ein Bauteil des Befestigungssystems, wie bspw. die Schloss^¬ schaufel, an der Rotoreinheit verriegelt, befestigt und/oder fixiert. Das Verriegelungselement stellt insbesondere die Verbindungen der Schlossschaufel und dem Verschlusselement mit dem Rotor her. Grundsätzlich können das Verriegelungselement, das Verschlusselement und die Schlossschaufel als ein Bauteil ausgeführt sein. Der Begriff „unmittelbar" definiert eine Interaktion ohne zwischen geschaltetes anderes Bauteil und „kraftschlüssig" eine Verbindung zweier Elemente mittels bspw. Klemmen, Knoten und/oder Schrauben. Unter „einstückig" soll hier verstanden werden, dass die Schlossschaufel und das Verschlusselement von demselben Bauteil gebildet sind, aus einem Guss gefertigt sind und/oder nur unter Funktionsverlust zumindest eines der Bauteile voneinander getrennt werden können.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Schlossschaufel zu^¬ mindest einen Schaufelkopf und eine Schaufelbasis aufweist, wobei das Verschlusselement einstückig mit der Schaufelbasis ausgeführt ist. Hierdurch bleibt die Funktion des Schaufel^¬ kopfs vorteilhaft unbeeinträchtigt von der Befestigung der Schlossschaufel. Unter einem Schaufelkopf - oder äquivalent bezeichnet Schaufelblatt - ist der Teil einer Schaufel bzw. Schlossschaufel und/oder Laufschaufel zu verstehen, der im eingebauten Zustand der Rotoreinheit in einem Strömungskanal eines Strömungsmediums der Strömungsmaschine angeordnet ist. Eine Schaufelbasis - oder äquivalent bezeichnet Schaufelfuß - stellt den Teil einer Schaufel bzw. Schlossschaufel und/oder Laufschaufei dar, der im und/oder unmittelbar am Rotor angeordnet ist. Vorteilhafterweise weist die Schaufelbasis eine Querschnitts^¬ fläche auf, wobei die Querschnittsfläche unsymmetrischen aus^¬ gebildet ist. Hierdurch kann eine definierte Orientierung der Schaufelbasis erkannt werden, wodurch eine Fehlmontage der Schlossschaufel am Rotor vorteilhaft verhindert werden kann. Die Querschnittsfläche ist insbesondere eine Querschnittsflä^¬ che parallel zu einer Richtung entlang einer Höhe der

Schlossschaufel, wobei die Höhe eine Erstreckung der Schloss^¬ schaufel ist, die sich von der Schaufelbasis hin zu einem En^¬ de des Schaufelkopfes, das von der Schaufelbasis abgewendet ist, erstreckt. Hierbei stimmt im eingebauten Zustand der Schlossschaufel am Rotor die Richtung entlang der Höhe der Schlossschaufel mit einer radialen Richtung überein, wobei sich die radiale Richtung auf eine Rotationsachse des Rotors bezieht .

Bevorzugt weist die Querschnittsfläche zwei Seitenflächen auf, die sich in ihren Konturen unterschieden, wodurch die Orientierung der Schlossschaufel zur Montage für einen Monteur offensichtlich ist. Die zwei Seitenflächen erstrecken sich in Richtung der Höhe bzw. in radialer Richtung und im Wesentlichen senkrecht zu der Querschnittsfläche, wobei unter „in radialer Richtung" eine Richtung der Schaufelbasis in ra- dialer Richtung und unter „im Wesentlichen senkrecht" eine Abweichung von bis zu 15° zu der Querschnittsfläche unter senkrecht verstanden werden soll. Zudem sind die Seitenflä^¬ chen an sich gegenüberliegenden Seiten der Querschnittsfläche angeordnet .

Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Verschlusselement zumin^¬ dest eine Seitenfläche für die unmittelbare, kraftschlüssige Verbindung mit dem Verriegelungselement aufweist, wodurch ei^¬ ne Interaktion mit einem Verriegelungselement konstruktiv einfach erfolgen kann. In einer weiteren Ausgestaltung der

Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Seitenfläche einen Anteil des Verriegelungselements kontaktiert und die Seitenflä^¬ che zumindest eine gestufte Kontur aufweist. Hierdurch kann die Seitenfläche konstruktiv einfach auf die baulichen und funktionalen Eigenschaften des Verriegelungselements ange- passt werden. In diesem Zusammenhang soll unter einer gestuften Kontur eine Struktur der Seitenfläche mit zumindest einer Stufe verstanden werden. Hierbei stellt eine Stufe insbeson^¬ dere ein eckiges Element dar, das beispielsweise einen Winkel von 90° ± 30° aufweisen kann. Bevorzugt weist die Seitenflä^¬ che eine Stufe auf.

Ferner wird vorgeschlagen, dass das Verschlusselement und das Verriegelungselement jeweils zumindest eine Kontaktfläche für die unmittelbare, kraftschlüssige Verbindung zwischen dem

Verschlusselement und dem Verriegelungselement aufweisen, wo^¬ durch die Interaktion besonders zuverlässig und stabil erfol^¬ gen kann. Bevorzugt sind die Kontaktflächen komplementär zu- einander ausgebildet. Des Weiteren kann es vorteilhaft sein, wenn das Verschlusselement und das Verriegelungselement je^¬ weils zumindest eine weitere Kontaktfläche umfassen, wobei die Kontaktfläche des Verschlusselements eine Wölbung und die Kontaktfläche des Verriegelungselements ein zu der Wölbung komplementäres Profil aufweist. Durch diese Realisierung kön^¬ ne die Kontaktflächen besonders anwenderfreundlich ausgestaltet werden. Die Wölbung ist bevorzugt konkave in Richtung ei^¬ ner Mitte der Schaufelbasis gewölbt bzw. die Wölbung weist vom Verriegelungselement weg.

Ein guter Sitz der Schlossschaufel kann vorteilhaft erreicht werden, wenn die Schaufelbasis eine Kontur zur Positionierung der Schaufelbasis aufweist. Unter Positionierung kann hier auch Verriegelung verstanden werden. Die Kontur kann in jedem Bereich der Schaufelbasis angeordnet sein, bevorzugt ist sie jedoch an einer Seite angeordnet, die Kontaktflächen des Verschlusselements mit dem Verriegelungselement gegenüberliegt. Grundsätzlich kann die Kontur auch an dem Verschlusselement bzw. den Kontaktflächen des Verschlusselements angeordnet sein. Die Positionierung der Schaufelbasis erfolgt bevorzugt am Rotor bzw. in und/oder an der Nut des Rotors.

Zudem wird vorgeschlagen, dass die Kontur einen Fortsatz auf- weist, der in Befestigungsposition der Schlossschaufel im

Eingriff mit der Nut eines Rotors der Rotoreinheit ist. Hier^¬ durch kann konstruktiv einfach eine Vorpositionierung und - fixierung der Schlossschaufel in der Nut erfolgen. Der Fortsatz kann beispielsweise von einer Nase, einem Vorsprung, ei- nem Nocken oder einem sogenannten Hammerkopffuß gebildet sein. Zur Interaktion mit dem Fortsatz weist die Nut des Rotors eine Innenfläche mit zum Fortsatz abgestimmten und/oder komplementären Strukturen auf. Zudem können sowohl die Seitenfläche der Schlossschaufel wie auch die Innenfläche der Nut weitere korrespondiere Strukturen aufweisen. Dies können beispielsweise ein keilförmiges Element mit einer korrespon^¬ dierenden Schräge und/oder aufeinander abgestimmte Einbuchtungen und Ausbuchtungen sein. Das keilförmige Element weist insbesondere zumindest einen Keil auf. Hierbei stellt ein Keil ein eckiges Element dar, das beispielsweise einen Winkel kleiner als 45° aufweist. Die Schlossschaufel weist somit im montierten Zustand an der Rotoreinheit an der zum Verriegelungselement weisenden Sei^¬ tenfläche bzw. den Kontaktflächen zumindest eine Stufe und zumindest eine Wölbung zur Kontaktierung und/oder Verbindung mit dem Verriegelungselement auf und an der gegenüberliegen- den Seitenfläche einen Fortsatz zur Positionierung an bzw. in der Nut des Rotors auf.

Es wird zudem vorgeschlagen, dass das Verriegelungselement als eine Schraube mit einem Schraubenkopf ausgebildet ist, wodurch eine gut lösbare Verbindung erreicht wird. Eine de^¬ fekte Schlossschaufel oder defekte Schaufeln der Schaufelrei^¬ he können somit gut ausgetauscht werden. In einer bevorzugten Realisierung ist die Kontaktfläche des Verriegelungselements für die unmittelbare, kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Verschlusselement und dem Verriegelungselement am Schrauben^¬ kopf angeordnet. Durch diese Anordnung kann ein Gewinde der Schraube zur Interaktion mit einem Gewinde eines Aufnahmeele^¬ ments der Rotoreinheit, wie einer Gewindebohrung, zur Befes^¬ tigung verwendet werden, ohne dass es zu einer Interaktion der Kontaktfläche des Verschlusselements mit dem Gewinde kommt, was zu einem schädlichen Verkanten oder Festsetzen der Schraube führen könnte.

Die gestufte Kontur der Seitenfläche des Verschlusselements ist an eine Kontur des Schraubenkopfes in Richtung der Höhe der Schlossschaufel bzw. der radialer Richtung angepasst. Zu^¬ dem ist die Wölbung der Kontaktfläche zur Kontaktierung einer Außenfläche des Schraubenkopfes an die Kontur in Umfangsrich- tung des Schraubekopfs angepasst. Folglich ist die Schloss- schaufei auch über einen Formschluss zwischen dem Verschluss^¬ element und einem Anteil des Schraubenkopfs am Rotor befes^¬ tigt . Eine bevorzugte Weiterbildung besteht darin, dass das Befes^¬ tigungssystem eingesetzt ist zur Befestigung von zumindest einer Schaufelreihe an einem Rotor der Rotoreinheit, wobei die befestigte Schlossschaufel Schaufeln der zumindest einen Schaufelreihe am Rotor in Position hält. Hierdurch können die weiteren Schaufeln der Schaufelreihe konstruktiv einfach und sicher an der Rotoreinheit befestigt und positioniert werden.

Die Erfindung geht zudem aus von einer Rotoreinheit mit einem Rotor und zumindest einem Befestigungssystem. Es wird vorgeschlagen, dass der Rotor zumindest ein Aufnahmeelement zur Aufnahme des Befestigungssystems aufweist. Durch die erfin^¬ dungsgemäße Ausgestaltung kann eine Montage der Rotoreinheit vereinfacht und beschleunigt werden. Des Weiteren wird die sonst aufwendige Bearbeitung des Rotors der Rotoreinheit, schätzungsweise um bis zu 30% - 50%, vermindert. Hierdurch können vorteilhaft Bearbeitungsaufwand, Zeit und Kosten ein^¬ gespart werden. Unter einer Rotoreinheit soll eine Bauteilgruppe verstanden werden, die einen Rotor aufweist und gegebenenfalls weitere Bauteile, wie Schaufeln (Schlossschaufel, Laufschaufeln) oder andere vom Fachmann einsetzbar erachtete Bauteile. In diesem Zusammenhang soll unter einem Aufnahmeelement jedes, dem Fachmann für sinnvoll erachtete Element zur Aufnahme eines

Bestandteils bzw. Bauteils des Befestigungssystems verstanden werden, wie eine Nut, ein Schlitz, ein Spalt, eine Öffnung, eine Bohrung, eine Gewindebohrung etc. Der Rotor kann auch mehrere Aufnahmeelemente aufweisen, die entweder gleich, gleichartig oder verschieden ausgeführt sein können und/oder für gleiche, gleichartige oder verschiedene Bestandteile und/oder Bauteile des Befestigungssystems vorgesehen sind.

Des Weiteren geht die Erfindung aus von einer Strömungsma- schine mit zumindest einer Rotoreinheit und zumindest einem BefestigungsSystem.

Die Erfindung geht ferner aus von einem Verfahren zur Montage einer Rotoreinheit mittels eines Befestigungssystems. Es wird vorgeschlagen, dass das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Einführen einer vorgegebenen Anzahl von Schaufeln einer Schaufelreihe in eine sich in Umfangsrichtung des Rotors erstreckende Nut des Rotors; Positionieren der Schaufeln in einer Befestigungsposition der Schaufeln in der Nut; Einführen und Positionieren der Schlossschaufel in einer Befesti^¬ gungsposition der Schlossschaufel in der Nut des Rotors; Be^¬ festigen der Schlossschaufel mittels des einstückig mit der Schlossschaufel ausgeführten Verschlusselements durch Befes^¬ tigen des Verriegelungselements am Rotor. Durch die erfin^¬ dungsgemäße Ausgestaltung kann eine Montagezeit der Rotoreinheit verringert werden. Zudem kann die Montage bedienerfreundlich und schnell durchgeführt werden.

Unter der Wendung „vorgegebenen Anzahl von Schaufeln" soll hier eine Anzahl an Schaufeln verstanden werden, deren gemeinsame Erstreckung bzw. Breite zuzüglich der Erstreckung/ Breite der Schlossschaufel in Umfangsrichtung der Rotorein- heit einen gesamten Umfang von 360° der Nut des Rotors aus^¬ füllen. Eine Befestigungsposition der Schaufeln stellt eine Situation dar, bei der alle Schaufeln in die Nut eingeführt sind und ein Platz oder eine Position bzw. eine Schlussposi^¬ tion in der Nut für die Schlossschaufel frei geblieben ist. Dieser Platz oder diese Schlussposition ist auf eine Erstreckung bzw. Breite der Schlossschaufel angepasst. Zudem kor^¬ respondiert die Schlussposition mit einer Lage eines Aufnahmeelements für das Verriegelungselement bzw. ist in Umfangs- richtung der Rotoreinheit auf gleicher Höhe mit dem Aufnahme- element des Verriegelungselements angeordnet. Eine Befesti^¬ gungsposition der Schlossschaufel definiert eine Position in der die Schlossschaufel in der Nut vorpositioniert und vorfi^¬ xiert ist, beispielsweise durch Wechselwirkung des Fortsatzes mit Strukturen der Innenfläche der Nut.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam- menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.

Es zeigen:

FIG 1 eine Rotoreinheit mit Rotor und Laufschaufeln, FIG 2 den Rotor aus FIG 1 mit einer Nut und einer Gewindebohrung,

FIG 3 einen Schnitt durch eine montierte Laufschaufel in der Rotoreinheit der FIG 1,

FIG 4 einen Schnitt durch eine montierte Schlossschaufel und ein Verriegelungselement in der Rotoreinheit der FIG 1, FIG 5 die Schlossschaufel der FIG 4 in einer Seitenan^¬ sicht und

FIG 6 die Schlossschaufel der FIG 4 in einer perspektivi^¬ schen Sicht.

FIG 1 zeigt schematisch eine Rotoreinheit 14, ausgeführt als Turbinenrad, einer hier nicht näher gezeigten Strömungsma^¬ schine, wie beispielsweise einem Verdichter. Die Rotoreinheit 14 weist einen Rotor 44 und eine Schaufelreihe 50 mit in ei- ner Umfangsrichtung 60 des Rotors 44 hintereinander angeordnete Schaufeln 52 bzw. Laufschaufeln auf. Die Schaufeln 52 der Schaufelreihe 50 sind mit Hilfe einer in FIG 1 nicht ge^¬ sondert markierten Schlossschaufel 12 am Rotor 44 fixiert (siehe FIG 4 bis 6) .

In FIG 2 ist der Rotor 44 ohne die Schlossschaufel 12 und die Schaufeln 52 bzw. vor einer Montage der Schlossschaufel 12 und der Schaufeln 52 dargestellt (vgl. FIG 3 und 4 für den montierten Zustand der Schaufeln 52 bzw. der Schlossschaufel 12) . Die Schaufeln 52 werden, wie in FIG 4 gezeigt, mittels eines Befestigungssystems 10 zu einer Befestigung der

Schlossschaufel 12 an der Rotoreinheit 14 bzw. am Rotor 44 befestigt. Das Befestigungssystem 10 weist die Schlossschau^¬ fel 12, ein gewindeloses Verschlusselement 16, ein Verriege^¬ lungselement 18 und den Rotor 44 selbst auf. Zur Befestigung der Schlossschaufel 12 an der Rotoreinheit 14 ist zwischen dem Verschlusselement 16 und dem Verriegelungselement 18 eine unmittelbare, kraftschlüssige Verbindung herstellbar. Das Be^¬ festigungssystem 10 ist zur Befestigung der Schaufelreihe 50 am Rotor 44 eingesetzt. Hierbei hält die befestigte Schloss^¬ schaufel 12 die Schaufeln 52 der Schaufelreihe 50 am Rotor 44 in Position.

Zu einer Anordnung der Schlossschaufel 12 und der Schaufeln 52 im Rotor 44 ist in diesen ein Aufnahmeelement 54, in der Form einer sich in Umfangsrichtung 60 des Rotors 44 erstreckenden Nut 42, gedreht (vgl. FIG 2) . An einer Stelle ist ei- ne Wand 62 der Nut 42 einseitig durch eine Einführöffnung 64 bzw. einen Spalt unterbrochen. Diese Einführöffnung 64, die in eine axiale Richtung 66 des Rotors 44 verläuft, stellt zu^¬ gleich ein Aufnahmeelement 56 für das Verschlusselement 16 des Befestigungssystems 10 dar. Axial fluchtend mit dieser Einführöffnung 64 ist ein Aufnahmeelement 58 für das Verrie^¬ gelungselements 18 in den Rotor 44 eingebracht, wobei das Aufnahmeelement 58 als ein Sackloch mit einer Gewindebohrung 68 ausgeführt ist. Das Verriegelungselement 18 ist als eine Schraube 46 mit einem Schraubenkopf 48 und einem Gewinde 70 ausgebildet.

Eine Montage der Rotoreinheit 14 bzw. der Schaufeln 52 und der Schlossschaufel 12 mittels des Befestigungssystems 10 in der Rotoreinheit 14 erfolg mit folgenden Schritten:

Eine vorgegebenen Anzahl von Schaufeln 52 der Schaufelreihe 50 werden durch die Einführöffnung 64 in die Nut 42 des Rotors 44 eingeführt und in Umfangsrichtung 60 in die Nut 42 eingefädelt. Danach erfolgt ein Positionieren der Schaufeln 52 in einer Befestigungsposition der Schaufeln 52 in der Nut 42. Diese ist exemplarisch in FIG 3, die einen Schnitt durch eine montierte Schaufel 52 im Rotor 44 darstellt, gezeigt. Bei dieser Befestigungsposition der Schaufeln 52 belegt die vorgegebene Anzahl der Schaufeln 52 in Umfangsrichtung 60 nur soviel Platz in der Nut 42, dass eine Position oder ein Platz bzw. eine Schlussposition 72 in der Nut 42 für die Schlossschaufel 12 frei geblieben ist. Hierbei bestimmt sich die An- zahl der Schaufeln 52 anhand eines Außenumfangs der Nut 42 und einer Breite 74 der Schaufeln 52 in Umfangsrichtung 60 (exemplarisch gezeigt für die Schlossschaufel 12 in FIG 6. Dies wird vom Fachmann selbstständig in Abhängigkeit des ver^¬ wendeten Rotors und der dazu passenden Schaufeln bzw.

Schlossschaufel ausgewählt) .

Befinden sich die Schaufeln 52 in ihrer Befestigungsposition wird die Schlossschaufel 12 durch die Einführöffnung 64 eingeführt und in einer Befestigungsposition der Schlossschaufel 12 in der Nut 42 positioniert. Hierbei ist das Verriegelungs^¬ element 16 in der Einführöffnung 64 angeordnet und verschließt diese. Im Anschluss wird die Schlossschaufel 12 mit^¬ tels des Verschlusselements 16 durch Befestigen des Verriege^¬ lungselements 18 im Aufnahmeelement 58 bzw. durch Einschrau- ben des Verriegelungselements 18 in der Gewindebohrung 68 am Rotor 44 befestigt.

In der FIG 4 ist ein Schnitt durch eine wie oben beschrieben montierte Schlossschaufel 12 gezeigt. Wie darin zu sehen ist, sind die Schlossschaufel 12 und das Verschlusselement 16 einstückig miteinander ausgeführt. Die Schlossschaufel 12 weist einen Schaufelkopf 20 auf, der sich entlang einer Höhe der Schlossschaufel 12 bzw. in radialer Richtung 76, bezogen auf eine Rotationsachse 78 des Rotors 44, erstreckt. Zudem weist die Schlossschaufel 12 eine Schaufelbasis 22 auf, wobei das Verschlusselement 16 mit der Schaufelbasis 22 einstückig ausgeführt ist. Die Schaufelbasis 22 weist zwei Seitenflächen 24, 80 auf, die an sich gegenüberliegenden Seiten der Schaufelbasis 22 angeordnet sind und im montierten Zustand der Schlossschaufel 12 in axiale Richtung 66 bzw. mit ihren Flächen in Richtung von Innenflächen 82, 84 der Nut 42 weisen. Die Seitenfläche 24 ist am Verschlusselement 16 angeordnet und kontaktiert einen Anteil 26 des Verriegelungselements 18 und dient somit für die unmittelbare, kraftschlüssige Verbindung mit dem Verrie^¬ gelungselement 18.

Eine Kontur 28 der Seitenfläche 24, gesehen in radialer Richtung 76, ist komplementär ausgebildet zu einem Profil 86 des Anteils 26, auch gesehen in radialer Richtung 76. Der Anteil 26 stellt einen seitlichen Teil und einen unteren Teil des Schraubenkopfes 48 dar, wodurch die Seitenfläche 24 eine ge^¬ stufte Kontur 28 bzw. eine sich in axialer Richtung 66 erstreckende Stufe 88 aufweist. Die Stufe 88 weist einen radial obere Bereich 90, einen sich axial erstreckende Bereich 92 und einen radial unteren Bereich 94 auf (vgl. FIG 5) .

Der radial untere Bereich 94 der Stufe 88 ist mit einem Spalt 96 zum Gewinde 70 des Verriegelungselements 18 bzw. der

Schraube 46 angeordnet. Eine Kontur des radial unteren Be^¬ reichs 94 der Stufe 88, gesehen in eine Umfangsrichtung 98 des Schraubekopfs 48, weist eine zu einer Kontur eines

Schraubenschafts 100 korrespondierende Wölbung 102 auf (vgl. FIG 6) . Der axiale Bereich 92 bildet eine Kontaktfläche 30a des Verschlusselements 16, die einer Kontaktfläche 32a des Verriegelungselements 18 berührt und mit dieser interagiert. Die Kontaktfläche 32a ist von dem unteren Teil des Schrauben^¬ kopfes 48 gebildet. Die Kontaktflächen 30a, 32a stellen die unmittelbare, kraftschlüssige Verbindung her. Zudem dient der axiale Bereich 92 als ein Anschlag für den Schraubenkopf 48 beim Einschrauben der Schraube 46 in die Gewindebohrung 68.

Der radial obere Bereich 90 der Stufe 88 bildet eine Kontakt^¬ fläche 30 des Verschlusselements 16, die eine Kontaktfläche 32 des Verriegelungselements 18 berührt. Die Kontaktfläche 32 des Verriegelungselements 18 ist an einem Außenumfang 104 des Schraubenkopfs 48 angeordnet. Eine Kontur 34 der Kontaktflä^¬ che 30 bzw. des radial oberen Bereichs 90 der Stufe 88, gese^¬ hen in Umfangsrichtung 98 des Schraubekopfs 48, und ein Pro- fil 36 der Kontaktfläche 32, ebenso gesehen in Umfangsrich- tung 98 des Schraubekopfs 48, sind komplementär zueinander ausgebildet. Hierbei weist die Kontaktfläche 30 des Ver^¬ schlusselements 16 eine in Richtung einer Mitte 106 der

Schaufelbasis 22 konkave Wölbung 34 auf (vgl. FIG 6) . Die Wölbung 34 erstreckt sich entlang des Außenumfangs 104 des

Schraubenkopfes 48 über einen Winkelbereich von ca. 60°. Der Winkelbereich variiert je nach einer Breite einer verwendeten Schlossschaufel sowie einem Durchmesser einer verwendeten Schraube und wird vom Fachmann selbständig ausgesucht.

Die Seitenfläche 80 der Schaufelbasis 22, die gegenüber der Seitenfläche 24 bzw. der Kontaktfläche 30 mit dem Verriege^¬ lungselement 18 liegt, weist eine Kontur 38 zur Positionie^¬ rung der Schaufelbasis 22 auf. Diese Kontur 38 umfasst einen Fortsatz 40, der in Befestigungsposition der Schlossschaufel 12 im Eingriff mit der Nut 42 des Rotors 44 ist. Der Fortsatz 40 ist, gesehen in radialer Richtung 76, in einem radial inneren Bereich der Schaufelbasis 22 ausgeformt bzw. ist an ei^¬ nem seitlichen Bereich eines Ende der Schaufelbasis 22 ange- ordnet, wobei dieses Ende einem Ende der Schaufelbasis 22 ge^¬ genüberliegt, an dem sich der Schaufelkopf 20 anschließt. In einem radial äußeren Bereich bzw. an einem seitlichen Bereich des Endes an dem sich der Schaufelkopf 20 anschließt, weist die Kontur 38 ein keilförmiges Element 108 bzw. einen Keil 110 auf. Radial zwischen dem Fortsatz 40 und dem Keil 110 ist in der Kontur 38 eine Einbuchtung 112 angeordnet.

Der Keil 110 ist in seiner Form an eine Schräge 114 ange- passt, die an der Innenfläche 84 der Nut 42 des Rotors 44 ausgebildet ist. Der Fortsatz 40 und die Einbuchtung 112 ste^¬ hen im Eingriff mit korrespondierenden Strukturen der Innenfläche 84 der Nut 42, wie einem Vorsprung 116 und einem Un- terschnitt 118. Hierbei kontaktieren sich eine Oberseite des Fortsatzes 40 und eine Unterseite des Vorsprungs 116 direkt.

Durch die gestufte Kontur 28 an der Seitenfläche 24 der

Schaufelbasis 22 und die Kontur 38 mit Fortsatz 40, Einbuch^¬ tung 112 und Keil 110, an der gegenüberliegenden Seitenfläche 80, ist eine Querschnittsfläche 120 der Schaufelbasis 22 bei einem in radialer und axialer Richtung 66, 76 durchgeführten Schnitt unsymmetrisch ausgebildet (vgl. FIG 4).

Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche

1. Befestigungssystem (10) zu einer Befestigung einer

Schlossschaufel (12) an einer Rotoreinheit (14) einer Strö- mungsmaschine, mit zumindest einer Schlossschaufel (12), ei^¬ nem gewindelosen Verschlusselement (16) und einem Verriege^¬ lungselement (18), wobei eine unmittelbare, kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Verschlusselement (16) und dem Verriegelungselement (18) sowie eine unmittelbare, kraftschlüs- sige Verbindung zwischen dem Verriegelungselement (18) und der Rotoreinheit (14) zur Befestigung der Schlossschaufel (12) an der Rotoreinheit (14) herstellbar sind,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Schlossschaufel (12) und das Verschlusselement (16) einstückig miteinander ausgeführt sind.

2. Befestigungssystem nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Schlossschaufel (12) zumindest einen Schaufelkopf (20) und eine Schaufelbasis (22) aufweist, wobei das Verschluss^¬ element (16) einstückig mit der Schaufelbasis (22) ausgeführt ist .

3. Befestigungssystem nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Verschlusselement (16) zumindest eine Seitenfläche (24) für die unmittelbare, kraftschlüssige Verbindung mit dem Ver^¬ riegelungselement (18) aufweist, wobei die Seitenfläche (24) einen Anteil (26) des Verriegelungselements (18) kontaktiert und die Seitenfläche (24) zumindest eine gestufte Kontur (28) aufweist .

4. Befestigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Verschlusselement (16) und das Verriegelungselement (18) jeweils zumindest eine Kontaktfläche (30, 30a; 32, 32a) auf^¬ weisen, wobei die Kontaktfläche (30) des Verschlusselements (16) eine Wölbung (34) und die Kontaktfläche (32) des Verrie^¬ gelungselements (18) ein zu der Wölbung (34) komplementäres Profil (36) aufweist.

5. Befestigungssystem zumindest nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Schaufelbasis (22) eine Kontur (38) zur Positionierung der Schaufelbasis (22) aufweist.

6. Befestigungssystem nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Kontur (38) einen Fortsatz (40) aufweist, der in Befesti^¬ gungsposition der Schlossschaufel (12) im Eingriff mit einer Nut (42) eines Rotors (44) der Rotoreinheit (14) ist.

7. Befestigungssystem zumindest nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Verriegelungselement (18) als eine Schraube (46) mit ei- nem Schraubenkopf (48) ausgebildet ist und die Kontaktfläche (32a) des Verriegelungselements (18) für die unmittelbare, kraftschlüssige Verbindung am Schraubenkopf (48) angeordnet ist .

8. Befestigungssystem nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche eingesetzt zur Befestigung von zumindest einer Schaufelreihe (50) an einem Rotor (44) der Rotoreinheit (14), wobei die befestigte Schlossschaufel (12) Schaufeln (52) der zumindest einen Schaufelreihe (50) am Rotor (44) in Position hält.

9. Rotoreinheit (14) mit einem Rotor (44) und zumindest ei^¬ nem Befestigungssystem (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8,

wobei der Rotor (44) zumindest ein Aufnahmeelement (54, 56, 58) zur Aufnahme des Befestigungssystems (10) aufweist.

10. Verfahren zur Montage einer Rotoreinheit (14) nach Anspruch 9 mittels eines Befestigungssystems (10) nach zumin^¬ dest einem der Ansprüche 1 bis 8, aufweisend die folgenden Schritte:

- Einführen einer vorgegebenen Anzahl von Schaufeln (52) einer Schaufelreihe (50) in eine sich in Umfangsrichtung (60) des Rotors (44) erstreckende Nut (42) des Rotors (44);

- Positionieren der Schaufeln (52) in einer Befestigungsposi- tion der Schaufeln (52) in der Nut (42);

- Einführen und Positionieren der Schlossschaufel (12) in einer Befestigungsposition der Schlossschaufel (12) in der Nut (42) des Rotors (44) ;

- Befestigen der Schlossschaufel (12) mittels des einstückig mit der Schlossschaufel (12) ausgeführten Verschlusselements

(16) durch Befestigen des Verriegelungselements (18) am Rotor (44) .