DE2544952A1

DE2544952A1 - Rotor fuer axialstromturbinen

Info

Publication number: DE2544952A1
Application number: DE19752544952
Authority: DE
Inventors: Abel D Grijalba; Francis J Jealey; Ronald E Warner
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1974-10-29
Filing date: 1975-10-08
Publication date: 1976-05-06
Also published as: FR2289727A1; SE410487B; IT1043690B; JPS521202A; JPS5410043B2; CA1034871A; GB1482308A; SE7512117L; NL7510469A; US3986793A; FR2289727B1; CH601646A5; ES441838A1; BE834920A

Description

PATB ÄTASTTAH

Dipl. ing. B. HOLZEB S9 AtTQSBURG

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Augsburg, den 6. Oktober 1975

Westinghouse Electric Corporation, Westinghouse Building, Gateway Center, Pittsburgh, Allegheny County, Pennsylvania 15222, V₀St₀A₀

Rotor für Axialstromturbinen

Die Erfindung betrifft einen Rotor für Axialstromturbinen mit elastischem Treibmittel, mit auf einer Welle angeordneten Rotorscheiben und mit in im wesentlichen axiale Nuten der Rotorscheiben eingesetzten Laufschaufeln, welch letztere Fußplatten aufweisen, deren in Umfangsrichtung weisende Seiten-

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flächen gekrümmt sind und von denen jeweils eine konvex und die andere konkav gekrümmt ist.

Eine Reparatur einer beschädigten Laufschaufel im letzten Laufschaufelkranz einer Axialstromturbine mit elastischem Treibmittel stellt einen zeitraubenden und teuren Vorgang dar_e Die Kosten erwachsen nicht nur aus dem Erfordernis, daß zuerst ein Teil des Turbinengehäuses abgenommen werden muß, um die beschädigte Laufschaufel herausnehmen zu können, sondern auch aus der notwendigen Abschalt zeit der Turbine«

Jede Laufschaufel weist gewöhnlich einen gekrümmten Schaufelfuß, eine damit verbundene Fußplatte und ein tragflügelförmiges Schaufelblatt auf, welches radial nach außen von der Fußplatte wegragt.

Die Fußplatte weist eine konvex gekrümmte Seitenfläche und eine konkav gekrümmte Seitenfläche auf. Bei bekannten Rotoren weisen diese beiden gekrümmten Seitenflächen der Fußplatte gleiche Radien auf„ Eine Axialverschiebung der Schaufeln ist wegen der Reibung zwischen den gekrümmten Seitenflächen der Fußplatten benachbarter Laufschaufeln praktisch unmöglich«. Die Herausnahme beschädigter Laufschaufeln ist deshalb selbst aus dem letzten st romabwärt igen

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Laufschaufelkranz äußerst schwierig oder nur nach vorheriger Abnahme eines Teils des Turbxnenaußengehäuses mögliche

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei einem Turbinenrotor der eingangs dargelegten Art die Schaufelhalterung so zu verbessern, daß ein leichterer Austausch der Turbinenschaufeln zumindest in der niedrigsten Druckstufe der Turbine möglich ist.

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe ist ein solcher Rotor für Axialströmungsturbinen mit elastischem Treibmittel gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius der konvexen Seitenfläche jeder Fußplatte größer als der Krümmungsradius der konkaven Seitenfläche ist, derart, daß zwischen den einander zugewandten Seitenflächen benachbarter Fußplatten ein Spalt in der Mitte dieser Seitenflächen gebildet ist.

Dadurch, daß die Fußplatten der Laufschaufeln mit unter verschiedenen Krümmungsradien gekrümmten Seitenflächen versehen sind, sind also zwischen den Mittelbereichen einander benachbarter Schaufelfußplatten Zwischenräume gebildet, die eine Axialbewegung einer Laufschaufel relativ zu einer anderen Laufschaufel

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in Richtung zum Turbinenauslaßstutzen hin erleichtert» Da also eine Axialbewegung einer Laufschaufel relativ zu anderen Laufschaufeln möglich ist, können die Schaufeln des letzten Laufschaufelkranzes vom Rotor abgenommen werden, ohne daß ein vorheriges Abnehmen des Turbinengehäuses notwendig ist»

Ein Verfahren zum Austausch einer einzelnen Laufschaufel eines derartigen Turbinenrotors ist demgemäß nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der jeweils mit der auszutauschenden Schaufel benachbarten Schaufeln um eine bestimmte Strecke entgegen der Strömungsrichtung verschoben, sodann die auszutauschende Schaufel in Strömungsrichtung herausgenommen und eine neue Schaufel eingesetzt und schließlich die anfänglich stromaufwärts verschobene Schaufel wieder in ihre ursprüngliche Position zurückgeschoben wird«,

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Pig» 1 einen Axialschnitt durch die

letzte Niederdruckstufe einer

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Axialstromturbine mit elastischem Treibmittel,

Figo 2 eine perspektivische Ansicht

einer Laufschaufel nach der Erfindung,

Pig«, 3 eine Draufsicht auf einen

abgewickelten Abschnitt einer Rotorscheibe einer Axialstromturbine, und

Fig«, h eine Draufsicht auf einen ab

gewickelten Rotorscheibenabschnitt ähnlich Figo 3·

Gemäß Fig_e 1 weist eine Turbine 10 einen Rotor 12 auf, von welchem der letzte Schaufelkranz 14 dargestellt ist, der eine Vielzahl von mit gegenseitigen Umfangsabständen auf dem Rotor 12 befestigten Laufschaufeln 16 aufweist _o Weiter weist die Turbine ein die Laufschaufeln 16 und den Rotor 12 umgebendes Gehäuse 18 und eine ringförmige Anordnung von mit gegenseitigen Umfangsäbständen angeordenten Düsenleitschaufeln 20 auf_o Diese Düsenleitschaufeln 20 sind über einen inneren Zylinder 22 am

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Gehäuse l8 befestigt. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, sind, die feststehenden Düsenleitschaufeln 20 neben dem Rotor mittels eines Innenringes 24 miteinander verbunden.

Der Rotor 12 ist ein langgestreckter, im wesentlichen zylindrischer Wellenkörper mit einem darauf angeordneten Scheibenteil 25o Die Rotorscheibe 25 weist eine Vielzahl von im wesentlichen axial verlaufenden Nuten 26 auf, die am Scheibenumfang angeordnet sind« Die Nuten 26 sind mit bestimmtem gegenseitigem ümfangsabstand voneinander angeordnet und verlaufen am Umfang der Rotorscheibe 25 des Rotors 12 in einem Axialraum zwischen der Axialposition der Düsenleitschaufeln 20 und einem Diffusor 28, der zu einem nicht dargestellten Kondensator führt» Die Laufschaufeln 16 des letzten Laufschaufelkranzes 17 sind also in den Nuten 26 eingesetzt und axial in der Turbine angeordnet, so daß sie dem Diffusor 28 gegenüberliegen.

Eine ümfangsnut 30 verläuft um den Scheibenteil 25 der Rotorwelle 12 und schneidet die am Rotorscheibenumfang gebildeten Axialnuten 26_β Diese Ringnut 30 nimmt einen Stift 32 auf, der jede der Schaufeln 16 am Rotor 12 verankert.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, weist die Laufschaufel

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einen Schaufelfuß 34, eine Fußplatte 36 und ein tragflügeiförmiges Schaufelblatt 38 auf. Das Schaufelblatt 38 endigt in einer Blattspitze 39·

Der Schaufelfuß 3¹I gehört einer stirnseitig einzusetzenden Bauart an und weist eine Anzahl von Rippen 40 auf, welche ein geripptes Querschnittsprofil des Schaufelfußes ergeben«, Der Schaufelfuß 34 ist gekrümmt und wird von einer Nut 26 im Scheibenteil 25 des Rotors 12 (Figo 1) aufgenommen. Der Eingriff des gekrümmten Schaufelfußes in der etwa axialen Nut 26 in der Rotorscheibe ergibt eine radiale Befestigung der Laufschaufel 16 am Rotor

In der Fußplatte 36 jeder Schaufel 16 ist eine Nut zur Aufnahme des Verriegelungsstiftes 32 gebildet. Die Nut 42 fluchtet mit der Umfangsnut 30 und bildet mit dieser zusammen einen Hohlraum, in welchen der Verriegelungs stift 30 eingesetzt wird (Fig, 1), so daß jede der Laufschaufeln 16 axial an der Rotorwelle 12 befestigt ist«, Der Schaufeluß 34 bildet nach dem Einsetzen in die etwa axiale Nut 26 des Rotors 12 den radial innersten Teil der Laufschaufel 16.

Die Fußplatte 36 weist eine konvex gekrümmte Seitenfläche 44 und eine konkav gekrümmte Seitenfläche 46 auf.

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Der Krümmungsradius 48 der konvex gekrümmten Seitenfläche 44 jeder Laufschaufel 16 ist größer als der Krümmungsradius 50 der konkav gekrümmten Seitenfläche dieser Schaufel und in den meisten Fällen nicht konzentrisch hierzu,, Diese Schaufelausbildung ergibt einen größeren Umfangsabstand zwischen den Mittelpunkten benachbarter Laufschaufeln 16, der ausreichend groß ist, um eine Axialverschiebung der Schaufeln verhindernde Reibwirkungen auszuschalten«

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf die Fußplatten der Laufschaufeln 16, wobei die Schaufelblätter 38 (Figo 2) der Klarheit wegen weggelassen sind. Ein Pfeil 54 zeigt in stromaufwärtiger Richtung, während die stromabwärtige Richtung des Axialstromes durch einen Pfeil 56 markiert ist β Die Drehrichtung des Rotors 12 ist durch einen Pfeil 58 angegeben.

Die drei benachbarten Schaufeln sind mit 16A, 16B und 16C bezeichnet und in drei benachbarte Axialnuten 2öA, 26B und 26c eingesetzt.

Beim Abstand zwischen benachbarten Laufschaufeln handelt es sich bei Messung zwischen den hinteren Enden der Fußplatten 36 um eine vorgegebene Distanz 59A, welche

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sich bei Messung in den Mitten der Pußplatten 36 zu einer größeren Distanz 59B vergrößert« Die Laufschaufeln l6A, !OB und 16C sind axial durch die Stifte 32A, 32B und 32C festgelegt, welche in die Nuten 42A, 42B und 42C eingesetzt sind und in die im Rotor 12 gebildete Umfangsnut 30 hineinragen«,

Die konvex gekrümmten Seitenflächen 44 der Schaufeln l6A, !OB und 16C weisen einen gegebenen Krümmungsradius 48 auf, und die konkav gekrümmten Seitenflächen 46A, 46B und 46C weisen einen bestimmten Krümmungsradius 50 auf,der kleiner als der Radius 48 ist.

Zur Herausnahme einer beschädigten Schaufel 16 aus dem letzten Lauf schaufe !kranz 14 ohne Abnahme der Turbinenabdeckung ist das Turbinengehäuse durch geeignete öffnungen zugänglich«, Wenn beispielsweise die Schaufel 16B ausgetauscht werden soll, wird vor dem Austausch sowohl diese Schaufel 16B als auch die beiden benachbarten Schaufeln l6A und 16C verschoben.

Zuerst wird der Verriegelungsstift 32A mit Hilfe geeigneter Mittel abgeschert. Die Schaufel 16A wird sodann in ihrer Axialnut 26A um eine bestimmte Distanz, gewöhnlich

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um etwa 25 mm oder bis zur Berührung der Fußplatte mit dem Innenring 24 des feststehenden Düsenleitschaufelkranzes (Pig.l) stromaufwärts verschoben.

Die Verschiebung der Schaufel 16A legt den Stift 32B der Schaufel 16B frei, der herausgenommen wird_o Die Schaufel l6B wird sodann axial verschoben und der Verriegelungsstift 32C der dritten Laufschaufel l6C wird herausgenommen, und die Schauiel 16C wird ebenfalls in ihrer Nut 26C verschoben. Zur Erleichterung des Herausziehens der schadhaften Schaufel 16C wird die Axialnut 26B geschmiert und die Schaufel 16B wird dann mit Hilfe geeigneter Mittel in stromab wärt iger Richtung herausgezogen. Zur Unterstützung der Verschiebung der Schaufel 16C wird das nicht dargestellte Schaufelblatt dieser Schaufel während des Herausziehens aus der Nut 26B wiederholt leicht angeschlagen, um Schwingungen in dieser Schaufel zu erzeugen.

Figo 4 zeigt die beschädigte Schaufel l6B teilweise aus der Axialnut 26B herausgezogen, wodurch der mittels der erfindungsgemäßen Anordnung erhaltene Spielraum dargestellt ist»

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Nachdem eine Ersatzschaufel in die Axialnut 26B eingesetzt worden ist, werden die Schaufeln 16A und l6C wieder in ihre ursprünglichen Positionen zurückgeschoben und wieder mit Stiften oder auf andere Weise ebenso wie die Ersatzschaufel am Rotor 12 befestigte

Es ist also ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Anordnung den Ersatz beschädigter Schaufeln erleichtert und dadurch eine schnellere Reparatur von Turbinen ermöglicht, wodurch die hohen Reparaturkosten herabgesetzt werden.

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Claims

Patentansprüche

λ
1· Rotor für Axialstromturbinen mit elastischem Treibmittel, mit auf einer Welle angeordneten Rotorscheiben und mit in im wesentlichen axiale Nuten der Rotorscheiben eingesetzten Laufschaufeln, welch letztere Pußplatten aufweisen, deren in Umfangsriehtung weisende Seitenflächen gekrümmt sind und von denen jeweils eine konvex und die andere konkav gekrümmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius (48) der konvexen Seitenfläche (44) jeder Fußplatte (36) größer als der Krümmungsradius (50) der konkaven Seitenfläche (46) ist, derart, daß zwischen den einander zugewandten Seitenflächen der Pußplatten benachbarter Schaufeln (16) ein Spalt in der Mitte dieser Seitenflächen gebildet ist.
2. Verfahren zum Austausch einer einzelnen Laufschaufel eines Rotors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der jeweils mit der auszutauschenden Schaufel benachbarten Schaufeln um eine bestimmte Strecke entgegen der Strömungsrichtung verschoben, sodann die auszutauschende Schaufel in Strömungsrichtung herausgenommen und eine neue Schaufel

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eingesetzt und schließlich die anfänglich stromaufwärts verschobene Schaufel wieder in ihre ursprüngliche Position zurückgeschoben wird.

3ο Verfahren nach Anspruch 2 zum Austausch von mit der Rotorscheibe verriegelten Schaufeln, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst eine der Schaufeln mit derartiger Kraft verschoben wird, daß die Verriegelung bricht, und daß dann die Verriegelungsmittel der anderen zu bewegenden Schaufeln herausgenommen werden»

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