DE1811007A1 - Device for securing rotor blades of flow machines, in particular for turbines, held in axial grooves in a shaft - Google Patents

Description

Vorrichtung zur Sicheri; von in axialen Nuten einer Welle forinschlüssig gehaltenen Laufschaufeln von Strömungsmaschinen, insbesondere fitr Turbinen.Device for security; of positive locking in axial grooves of a shaft held rotor blades of turbomachines, especially fitr turbines.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Sicherung von in axialen Nuten einer Welle formschlüssig gehaltenen Laufschaufeln von Strömungsmaschinen, insbesondere für Turbinen.The present invention relates to a device for securing of rotor blades of turbo machines held in a form-fitting manner in axial grooves of a shaft, especially for turbines.

Es sind verschiedene Sicherungsvorrichtungen für Laufschaufeln an Turbinenwellen gegen axiale Verschiebung bekannt. Eine bekannte Einrichtung umfasst über die ganze Schaufelfusslänge sich erstreckende Sicherungselemente, die - für alle Schaufeln des Läufers in gleicher Ausbildung und Anordnung - die Schaufeln an ihren axialen Endflächen radial auswärts umklammern und mit in Vertiefungen des LäuSers eingreifenden Teilen gegen Axialverschiebungen fixiert sind. Bei einer anderen Einrichtung werden die Schaufeln durch Bolzen, welche sowohl in eine Bohrung der Welle als auch in eine solche im Schaufelfuss ragen, gesichert.Various blade securing devices are on Turbine shafts known against axial displacement. A known device includes Securing elements that extend over the entire length of the blade root and that - for all blades of the rotor in the same design and arrangement - the blades clasp radially outward at their axial end faces and with in depressions of the LäuSers engaging parts are fixed against axial displacement. With another The blades are set up by bolts, which are both in a bore of the Shaft as well as in such a protruding in the blade root, secured.

Es ist im weiteren eine Methode bekannt, bei welcher die Schaufeln durch Unterlegen von Blechen, die an den Enden umgebogen werden, gesichert sind. Bei eines anderen Methode werden Drähte an den Stirnseiten eingelegt. Es ist ferner eine Verriegelwngs-.It is also known a method in which the blades are secured by placing metal sheets underneath, which are bent at the ends. Another method is to use wires inserted on the front sides. It is also a locking system.

vorrichtung bekannt, bei welcher eine an der Stirnfläohe des Rotors im Kreis verlaufende, scfralbenschwanzförmige Nut vorgesehen ist, in welche passende Füllstücke mit schwalbenschwanzförmigem Querschnitt und einer solchen Länge, dass sie in das innere Ende einer Rotornuten-Ausnehmung bei der Nut in axialer Richtung eingesetzt und dann in Umfangsrichtung längs der Nut so verschoben werden können, dass sie zwischen zwei benachbarten Schaufelfüssen zu sitzen kommen, wobei jedes Füllstück unmittelbar bei einer innersten Rotornut die Haltevorsprünge an den Seiten der Schaufelfüsse überlappt und zwischen sich und dem an der Rotornut gegenüberliegenden Füllstück einen zentralen Spalt lässt. In diesem Fall ist jedoch eine Verriegelungeplatte notwendig, welche sich durch die Nut unter der Unterseite des Schaufelfusses erstreckt und deren Enden radial nach aussen gebogen sind, so dass sie über die stirnseitigen Enden der Schaufelfüsse in den Spalt zwischen den Füllstücken greifen.known device in which one on the end face of the rotor circular, scfralbenschwanzshaped groove is provided, in which matching Filler pieces with a dovetail cross-section and a length such that it in the inner end of a rotor groove recess at the groove in the axial direction inserted and then moved in the circumferential direction along the groove so that that they come to sit between two adjacent blade roots, each Filler piece directly at an innermost rotor groove, the retaining projections on the sides the blade root overlaps and between itself and the one opposite at the rotor groove Filler piece leaves a central gap. In this case, however, there is a locking plate necessary, which extends through the groove under the underside of the blade root and the ends of which are bent radially outwards, so that they are over the end faces Grasp the ends of the blade roots in the gap between the filler pieces.

Die bekannten oben erwähnten Sicherungseinrichtungen weisen jedoch in mancherlei Hinsicht Nachteile auf. So sind sie zum Teil kompliziert im Aufbau, zuwenig robust im Betrieb, zu kompliziert in der Montage und ermöglichen zum Teil keine einfache Demontage.However, the known safety devices mentioned above have disadvantages in some respects. Some of them are complicated in structure, not robust enough to operate, too complicated to assemble and in some cases make it possible no easy disassembly.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Schaffung einer Sicherungs-Vorrichtung zugrunde, welche die vorstehend erwähnten Nachteile vermeidet, das heisst, sich durch einen einfachen Aufbau und Robustheit auszeichnet, und sowohl bequeme Montage als auch Demontage erlaubt, sowie ungeachtet der Form des Schaufelfusses (gerade oder gebogen) verwendet werden kann.The present invention is to provide a backup device based, which avoids the disadvantages mentioned above, that is, itself characterized by a simple structure and robustness, and both convenient assembly and dismantling is allowed, regardless of the shape of the blade root (just or curved) can be used.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Welle eine Sicherungsnut mit hinterschnittenen Flächen aufweist, welche einen mit den durch die axialen Nuten ausgesparten Raumbereichen gemeinsame Teilbereiche aufweisenden Raumbereich ausspart und für die Aufnahme von die Laufschaufeln gegen Axialverschiebungen fixierenden parallel zum Verlauf der Sicherungsnut getrennten Sicherungselementen vorgesehen ist.According to the invention, this object is achieved in that the shaft has a securing groove with undercut surfaces, which one with the through the axial grooves recessed spatial areas having common partial areas Spares space and for the inclusion of the blades against axial displacements fixing securing elements separated parallel to the course of the securing groove is provided.

Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand von Siguren erläutert. Es zeigen: Fig. 1 die Stirnseite einer Welle in schematischer Darstellung, Fig. 2 einen Ausschnitt der Stirnseite der Welle gemäss Fig. 1 in starker Vergrösserung, Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III gemäss Fig. 2, Fig. 4 den unteren Teil einer Turbinenschaufel in Seitenansicht, Fig. 5 ausschnittsweise einen Axialschnitt ähnlich wie Fig. 3 mit aufgesetzter Schaufel und eingesetzten Sicherungselementen uni Fig. 6 einen Schnitt analog zu Fig. 5, jedoch mit eingesetzten Abs chlusselementen.The invention will then be illustrated, for example, on the basis of symbols explained. 1 shows the end face of a shaft in a schematic representation, FIG. 2 shows a section of the end face of the shaft according to FIG. 1, greatly enlarged, 3 shows a section along the line III-III according to FIG. 2, FIG. 4 shows the lower part a turbine blade in side view, FIG. 5 shows a detail of an axial section similar to FIG. 3 with attached shovel and inserted securing elements 6 shows a section analogous to FIG. 5, but with the closing elements inserted.

Gemäss den Fig. 1 bis 3 weist eine Welle 1 in gleichmässigen Abständen über ihren Umfang verteilte tannenbaumförmige Axialnuten 5 (in Fig. 1 nur zwei dargestellt), sowie eine um ihre Stirnfläche umlaufende Sicherungsnut 3 mit T-förmigem Querschnitt auf. Die Sicherungsnut 3 ist so in die Stirnseite der Welle 1 eingedreht, dass eine Linie 11 auf der Höhe einer unteren Begrenzung 9 der Axialnut 5 verläuft. Dadurch wird erreicht, dass in einem Fuss 15 einer Schaufel 13 (Fig. 4) nur eine einfache Aussparung oder Nut 17 eingefräst werden muss, was leicht bewerkstelligt werden kann.According to FIGS. 1 to 3, a shaft 1 has regular intervals Christmas tree-shaped axial grooves 5 distributed over its circumference (only two shown in FIG. 1), and a securing groove 3 with a T-shaped cross section running around its end face on. The securing groove 3 is screwed into the end face of the shaft 1 that a line 11 extends at the level of a lower delimitation 9 of the axial groove 5. This will achieves that in a foot 15 of a blade 13 (Fig. 4) only a simple recess or groove 17 must be milled, which can be easily done.

Sig. 5 zeigt in einem Ausschnitt die Anordnung der Welle 1, des Schaufelfusses 15 sowie in die Sicherungsnut 3 der welle 1 und die Aussparung 17 des Pusses 15 eingebrachter Sicherungselemente 19 und 21. Die Sicherungselemente 19 und 21 bestehen vorzugsweise aus gezogenen Stäben. Um die Montage zu vereinfachen, können die Sicherungselemente 19 und 21 eine geringe Länge aufweisen, welche aber mindestens einer Teiun-g t der Axialnuten 5 au9 dem Umfang der Welle 1 (Big. 1) oder einem ganzen Vielfachen davon entspricht.Sig. 5 shows in a detail the arrangement of the shaft 1, the blade root 15 as well as in the securing groove 3 of the shaft 1 and the recess 17 of the puss 15 introduced fuse elements 19 and 21. The fuse elements 19 and 21 exist preferably made of drawn rods. To simplify assembly, the locking elements 19 and 21 have a short length, but which is at least a division of the Axial grooves 5 on the circumference of the shaft 1 (Big. 1) or a whole multiple thereof is equivalent to.

In der Fig. 6 sind in Analogie zur Fig. 5 die Verhältnisse bei der letzten Teilung t im Abschlussbereich x (Fig. 1) dargestellt.In FIG. 6, in analogy to FIG. 5, the relationships in the last division t in the termination area x (Fig. 1).

Die Fig. 6 vnrd nachstehend im Zusammenhang mit der Montage der Sicherungselemente eingehender erläutert.6 vnrd below in connection with the assembly of the securing elements explained in more detail.

Die Montage der neuerungsgemässen Sicherungsvorrichtung kann folgendermassen bewerkstelligt werden: Die Schaufeln 13 werden so in die Axialnuten 5 der Welle 1 eingesetzt, dass ihre Aussparungen 17 das Profil der Sicherungsnut 3 im Bereich der axialen Nuten zur 2-Form ergänzen (Fig. 5).The assembly of the safety device according to the innovation can be carried out as follows be accomplished: The blades 13 are so in the axial grooves 5 of the shaft 1 inserted that their recesses 17 the profile of the securing groove 3 in the area add the axial grooves to the 2-shape (Fig. 5).

Hierauf werden Sicherungselemente 19, 21, beispielsweise der Länge 4 t von der Stirnseite der Welle 1 her durch eine Oeffnung 4 (Fig. 3) in die Nut 3 eingelegt, wobei mit der Montage beispielsweise bei a (Fig. 1) begonnen wird, indem dort eines der Elemente 21 in die Nut 3 eingelegt, das zugehörige Element 19 bei b in die Nut 3 gebracht und dann in Umfangsrichtung längs der Nut 3 über das Element 21 geschoben wird0 Dann wird ein zweites Element 21 bei b in die Sicherungsnut 3 eingefügt usw., bis man beim zweitletzten Stück w angelangt ist, wobei die Länge x der noch nicht gefüllten Sicherungsnut 3 zweckmässigerweise mindestens gleich der Länge w ist, da diese Länge x benötigt wird, um das zum Element 21 an der Stelle w gehörige Element 19 in die Nut einzufügen. Die Länge x kann nun mit Abschlussmitteln, wie sie anschliessend anhand der Fig. 6 erläutert werden, ausgefüllt werden, oder es können im Gegensatz zu den von a bis w eingelegten Sicherungselementen 19, 21, welche wie vorstehend erwähnt je eine Länge von 4 t aufweisen, sukzessive solche Elemente kürzerer Längen, beispielsweise von 2 t und dann von t eingefügt werden (wie in Fig. 1 angedeutet), bis schliesslich noch eine freie Länge t übrigbleibt. In diesen noch freien Raum werden nun Abschlussstücke 23, 25 (Fig. 6) eingeführt, welche so bemessen sind, dass sieiacheinander an der gleichen Stelle durch die Oeffnung 4 (Fig. 3) in die Nut 3 eingesetzt werden können. Es wird zuerst das Stück 25 und anschliessend das Stück 23 in die Sicherungsnut 3 eingefügt, worauf ein Keil 27, welcher zwischen die Stücke 23 und 25 geschoben wird, diese in ihrer richtigen Lage halt. Der Keil 27 wird im Spalt zwischen den Stücken e3 und 25 festgeschweisst und so am Herausfallen gehindert. Dadurch entsteht auf einer Länge t eine Schweissnaht 29. Zum Schutz des Rotors beim Schvreissen stehen Lappen 24, 26 der Stücke 23, 25 über die Stirnfläche der Welle 1 vor. Nach dem Schweissen werden diese Lappen zusummen mit dem noch vorstehenden Schweissmaterial bündig mit der Stirnfläche der Welle 1 abgedreht. Anstelle oder zvsätzlich zur Schweissung wäre es aber auch möglich, die Stücke 23 und 25 so auszubilden, dass ein oder beide Lappen 24, 26 einwärts gebogen werden könnten, um den Keil 27 zwischen den Stücken 23 und 25 festzuhalten.Thereupon fuse elements 19, 21, for example the length 4 t from the end face of the shaft 1 through an opening 4 (Fig. 3) into the groove 3 inserted, with the assembly starting, for example, at a (Fig. 1), by inserting one of the elements 21 into the groove 3 there, the associated element 19 brought into the groove 3 at b and then in the circumferential direction along the groove 3 over the element 21 is pushed 0 Then a second element 21 is inserted into the securing groove at b 3 inserted and so on, until you get to the penultimate piece w, where the length x is expediently at least equal to the not yet filled securing groove 3 of length w is because this length x is required to get to element 21 at the point w associated element 19 to be inserted into the groove. The length x can now be adjusted with closing means, as they are subsequently explained with reference to FIG. 6, are filled in, or In contrast to the fuse elements 19, 21, which, as mentioned above, each have a length of 4 t, successively such Elements of shorter lengths, for example of 2 t and then of t, can be inserted (as indicated in Fig. 1), until finally a free length t remains. End pieces 23, 25 (Fig. 6) are now inserted into this still free space, which are dimensioned so that they pass through the opening one after the other in the same place 4 (Fig. 3) can be used in the groove 3. It will be the piece 25 and first then the piece 23 inserted into the securing groove 3, whereupon a wedge 27, which is pushed between the pieces 23 and 25, these in their correct position stop. The wedge 27 is welded in the gap between the pieces e3 and 25 and so prevented from falling out. This results in a length t one Weld seam 29. To protect the rotor when it ruptures, there are tabs 24, 26 of the Pieces 23, 25 over the end face of the shaft 1 in front. After welding these Combine the tabs with the welding material that is still protruding flush with the face of shaft 1 turned off. Instead of or alternatively for welding, it would also be possible to design the pieces 23 and 25 so that one or both tabs 24, 26 could be bent inward to hold wedge 27 between pieces 23 and 25.

Um eine absolut einwandfreie Sicherung der Schaufeln 13 auf der Welle 1 zu erzielen, ist darauf zu achten, dass die Sicherungselemente 19,.21 so in die Sicherungsnut 3 eingelegt werden, dass eine Trennstelle zweier sich längs der Nut folgender Elemente nicht in eine axiale Nut 5 fällt. Zweckmässigerweise wird die Anordnung der Sicherungselemente so getroffen, dass eine Trennstelle 7 (Fig. 1) in die Mitte zwischen zwei Axialnuten 5 zu liegen kommt.To ensure that the blades 13 are perfectly secured on the shaft 1, it must be ensured that the securing elements 19, .21 so in the Securing groove 3 are inserted that a separation point between two is along the groove the following elements does not fall into an axial groove 5. Appropriately, the The fuse elements are arranged in such a way that a separation point 7 (Fig. 1) comes to lie in the middle between two axial grooves 5.

Es können auch Sicherungselemente 19, 21 unterschiedlicher Länge verwendet werden, wobei für den Abschlussbereich x entsprechende Ergänzungselemente vorgesehen werden müssen. Diese Sicherungselemente können in der Nut 3 so angeordnet werden, dass die Trennstellen je zweier Elemente 19 mit denJenigen zweier Elemente 21 nicht zusammenfallen, wodurch die Stabilität der Sicherung weiterhin erhöht werden kann. Eine solche Anordnung kann aber auch mit Sicherungselementen 19, 21 gleicher Länge getroffen werden, indem die Elemente 19 gegenüber den Elementen 21 versetzt angeordnet werden.Securing elements 19, 21 of different lengths can also be used appropriate supplementary elements are provided for the closing area x Need to become. These securing elements can be arranged in the groove 3 in such a way that that the joints between two elements 19 and those of two elements 21 do not coincide, whereby the stability of the fuse can be further increased. Such an arrangement can, however, also have securing elements 19, 21 of the same length be taken by the elements 19 opposite the Elements 21 staggered.

Es wäre grundsätzlich auch möglich, anstelle der Sicherungsnut 3 mit T-förmigem Querschnitt eine solche mit schwalbenschwanzförmigem Querschnitt oder mit einem anderen Querschnitt, welcher hinterschnittene Flächen aufweist, vorzusehen, wobei die Aussparung 17 im Schaufelfuss 15 (Fig. 4) in ihrer Form entsprechend angepasst werden müsste. Es wäre ebenfalls möglich, die Sicherungsnut 3 auf der Stirnseite der Welle 1 in radialer Richtung weiter ausseYs anzubringen und den Schaufelfuss zum Beispiel in der Mitte seiner Höhe gegen axiale Verschiebung zu sichern. Allerdings würde dies eine kompliziertere Nut im Schaufelfuss und dadurch einen grösseren Arbeitsaufwand erfordern,In principle, it would also be possible to use instead of the securing groove 3 T-shaped cross-section such with a dovetail-shaped cross-section or to be provided with a different cross-section, which has undercut surfaces, whereby the shape of the recess 17 in the blade root 15 (FIG. 4) is correspondingly adapted would have to be. It would also be possible to have the securing groove 3 on the end face of the shaft 1 further out in the radial direction and the blade root for example to secure against axial displacement in the middle of its height. However this would result in a more complicated groove in the blade root and thus a greater amount of work require,

Claims (1)

Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Sicherung von in axialen Nuten einer Welle formschlUssig gehaltenen aufschaufeln von Strömungsmaschinen, insbesondere für Turbinen, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (1) eine Sicherungsnut (3) mit hinterschnittenen flächen aufweist, welche einen mit den durch die axialen Nuten (5) ausgesparten Raumbereichen gemeinsame Teilbereiche aufweisenden Raumbereich ausspart und für die Aufnahme von die Laufschaufoln (13) gegen Axialverschiebungen fixierenden parallel zum Verlauf der Sicherungsnut (3) getrannten Sicherungselernenten (19, 21) vorgesehen ist. Claims 1. Device for securing in axial grooves a shaft positively held blades of turbomachines, in particular for turbines, characterized in that the shaft (1) has a securing groove (3) with undercut surfaces, which one with the through the axial grooves (5) Recessed spatial areas with common partial areas of the spatial area and for the inclusion of the Laufschaufoln (13) against axial displacements fixing securing elements separated parallel to the course of the securing groove (3) (19, 21) is provided. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsnut (3) in eine Stirnseite der Welle (1) eingelassen ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the securing groove (3) is embedded in one end face of the shaft (1). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsnut (3) einen schwalbenschwanz- oder T-förmigen Querschnitt aufweist.3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the securing groove (3) has a dovetail or T-shaped cross-section. 4. Vorrichtung nach Anspruch2, dadurch gekennzeichnet, dass eine äussere in der Stirnfläche der Welle (1) liegende Begrenzungslinie (11) der Sicherungsnut auf der Höhe einer inneren Begrenzung (9) der axialen Nuten (5) verläuft.4. Apparatus according to claim 2, characterized in that an outer The boundary line (11) of the securing groove located in the end face of the shaft (1) extends at the level of an inner boundary (9) of the axial grooves (5). .5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein in der axialen Nut (5) ins Profil der Sicherungsnut (3) ragender Bereich (17) eines Schaufelfusses (15) ausgespart lt..5. Device according to claim 1, characterized in that a in the axial groove (5) in the profile of the securing groove (3) more outstanding Area (17) of a blade root (15) cut out according to FIG. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungselemente (19, 21) einzeln durch eine Längsöffnung (4) in die Sicherungsnut (3) einführbar und in der Sich@@ @@t (3) in Umfangrichtung über- bzw. nebeneinanderschiebbar sind, um in der Nut (3) eine formschlüssige gegenseitige Verankerung zu bilden.6. The device according to claim 1, characterized in that the securing elements (19, 21) can be individually introduced into the securing groove (3) through a longitudinal opening (4) and in which @@ @@ t (3) can be pushed over or next to each other in the circumferential direction, to form a positive mutual anchoring in the groove (3). 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichner, dass die Sicherungselemente (19, 21) eine Länge aufweisen, welcheä mindestens dem Abstand t zwischen t zwischen zwei axialen Nuten (5) oder einer ganzzahligen Vielfschen davon entspricht.7. The device according to claim 1, characterized in that the securing elements (19, 21) have a length which is at least the distance t between t between corresponds to two axial grooves (5) or an integer multiple thereof. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungselemente (19, 21) voneinander verschiedene Längen aufweisen.8. The device according to claim 1, characterized in that the securing elements (19, 21) have mutually different lengths. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungselemente (19) fUr gegenüber den Sicherungselementen (21) versetzte Anordnung vorgesehen sind.9. The device according to claim 1, characterized in that the securing elements (19) are provided for an arrangement which is offset with respect to the securing elements (21). 10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Abschlussmittel für die Fixierung der Sicherungselemente (19, 21) vorgesehen sind.10. The device according to claim 1, characterized in that termination means are provided for fixing the securing elements (19, 21). 11. Vorichtung nac An @@@@0, dadurch gtekennzeichnet, dass die Abschlussmittel nacheinander über- bzw. nebeneinander durch eine Längsöffnung (4) in die sicherungsnut (3) einschiebbare Stücke (23, 25) und einen zwischen diese schiebbaren Kei@(27) umfassen, welcher fomschlüssige Verankerung für die beiden Stücke (23, 25) in der Nut (5) vorsieht.11. Vorichtung nac To @@@@ 0, characterized in that the closing means one after the other one above the other or next to one another through a longitudinal opening (4) into the securing groove (3) pieces (23, 25) that can be pushed in and one that can be pushed between them Kei @ (27), which form-fit anchoring for the two pieces (23, 25) in the groove (5). 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Keil (27) durch umgebogene Lappen (24, 26) der Stücke (25, 25) und/oder Verschweissung (29) in seiner Lage festgehalten ist.12. The device according to claim 11, characterized in that the Wedge (27) through bent tabs (24, 26) of the pieces (25, 25) and / or welding (29) is recorded in its position. 15. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 11, dadurch gekennzeich net, dass die Sicherungselemente (19, 21) und die beiden Stücke (23, 25) einen L-förmigen Querschnitt aufweisen.15. Apparatus according to claim 5 and 11, characterized in that the securing elements (19, 21) and the two pieces (23, 25) are L-shaped Have cross-section. L e e r s e i t eL e r s e i t e