DE2906029C2 - - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
- F01D5/32—Locking, e.g. by final locking blades or keys
- F01D5/323—Locking of axial insertion type blades by means of a key or the like parallel to the axis of the rotor
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Laufschaufel-Verriege
lungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1. Eine derartige Laufschaufel-Verriegelungsvorrichtung
ist in der DE-OS 25 57 103 beschrieben.
Bei der Herstellung von mit Schaufeln besetzten Rotoren hat
man früher zur Sicherung der Schaufeln, beispielsweise
Turbinen- oder Lüfterschaufeln, an einem Rotor bisher zu
Metallstreifen gegriffen, die in die Rotornuten eingeführt
werden und dann mit ihren Enden so umgebogen werden, daß
diese Enden den Fuß der Schaufel und die sich radial er
streckenden Rotorflächen überlappen. Diese Sicherungsein
richtungen haben sich aus verschiedenen Gründen als un
günstig erwiesen. Ein ungünstiger Effekt ist beispielsweise,
daß Belastungen, die dazu neigen, die Rotorschaufel aus
ihrer Haltenut zu drücken, von den umgebogenen Enden des
Metallstreifens aufgenommen werden. Da die Metallstreifen
im allgemeinen so dimensioniert werden, daß sie beim
Einbau leicht umgebogen werden können, lassen sie sich
durch die erwähnten, von der Rotorschaufel aufgebrachten
Kräfte leicht in entgegengesetzte Richtung zurückbiegen.
Auch bei der Wartung der Rotorschaufeln haben sich un
günstige Eigenschaften gezeigt. Die Entfernung der bekann
ten Sicherungseinrichtungen während der routinemäßigen
Wartung hat sich als mühsam herausgestellt, da die Rotor
scheibe von beiden Seiten zugänglich sein muß und der
Zugang zumeist recht unbequem ist. Auch sind die bekannten
Sicherungseinrichtungen nicht wiederverwendbar, da sich
ihre physikalischen und metallurgischen Eigenschaften
beim wiederholten Biegen der Streifenenden ändern. Ihr
notwendiger Ersatz ist teuer, besonders wenn eine größere
Zahl von Rotorschaufeln bei der Wartung entfernt und neu
installiert werden muß.
Aus der eingangs genannten DE-OS 25 57 103 ist eine
demgegenüber verbesserte Verriegelungseinrichtung für
Rotorschaufeln bekannt. Bezüglich der Rotorscheibe bringt
diese Einrichtung zwar erhebliche Verbesserungen, es hat
sich jedoch gezeigt, daß sich eine geringe tangentiale
Beweglichkeit der Schaufel in der Rotornut ergibt, die eine
Relativbewegung zwischen Schwalbenschwanzfuß der Schaufel
und Rotorscheibe während des Leerlaufs bei Gasturbinen
ermöglicht. Leerlauf kann bei Gasturbinen aber für 8 bis
12 Stunden pro Tag vorherrschen, so daß die erwähnte
Schaufelbeweglichkeit zu einer Abnutzung des Schutzbelags
führt, mit dem normalerweise die Rotornuten zur Aufnahme
der Schaufelfüße beschichtet sind. Die Folge davon ist
dann ein vorzeitiger Verschleiß an der Druckfläche der
Rotornut. Eine Reparatur der Rotornuten ist unbequem und
teuer und kann nur wenige Male wiederholt werden, so daß
die Rotorscheibe bald unbrauchbar wird.
Bei der bekannten Verriegelungseinrichtung wird ferner
ein Spannkeil aus einem elastischen Material verwendet,
der in einen Zwischenraum zwischen der Schaufelhaltevor
richtung und dem Boden der Rotornut eingesetzt wird und
eine radial nach außen wirkende Kraft auf die Schaufel
aufgrund der Kompression seines Materials aufbringt. Bei
der Gestaltung dieser Anordnung sollte vorzugsweise auf
eine geringe Steifigkeit des elastischen Materials geachtet
werden, damit auch über größere Toleranzbereiche von
Nutweiten stets eine Kompression in dem Spannkeil erzielbar
ist. Das Material sollte weiterhin weich sein, um
mechanische Beschädigungen des Bodens der Rotorscheibennut
zu vermeiden, wenn der Abstandshalter installiert wird.
Gegenwärtig wird ein organisches, polymeres Material, wie
Polyamid, in komprimiertem Zustand
verwendet, um die erwähnte radial wirkende Kraft aufzu
bringen. Diese radiale Kraft, die von einem derartigen
Polymer aufgebracht werden kann, wird durch die Kraft
beschränkt, die zur Installierung des Abstandshalters
erforderlich ist. Die Verwendung von weich zusammendrückbarem,
nichtmetallischem (oder wenig festem) Material erlaubt
ein Materialfließen bei Umgebungstemperatur und, kombiniert
mit der radial gerichteten Kompression, die die Kraft
hervorruft, ermöglicht bei geringster Abnutzung des
Schwalbenschwanzes, daß sich das System lockert und seine
Wirksamkeit verliert.
Es erscheint daher wünschenswert, bei der bekannten Anord
nung einen harten, metallischen, hochfesten Einsatz zu ver
wenden. Dies würde jedoch unweigerlich die Gefahr von
Beschädigungen des Nutbodens während der Installation
heraufbeschwören, wenn man den Einsatz mit Kraft in seine
Lage treiben würde. Es wäre weiterhin nicht möglich,
geringe Herstellungstoleranzen an den Schwalbenschwänzen
auszugleichen. Weiterhin wäre es schwierig, die Anordnung
zu demontieren.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Laufschaufel-
Verriegelungsvorrichtung der eingangs genannten Gattung
so auszugestalten, daß eine Relativbewegung zwischen dem
Schaufelfuß und der Rotornut sowohl während des normalen
Betriebs als auch während des Leerlaufs (Windmühlenbetrieb)
verhindert ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Maßnahmen des
Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen ins
besondere darin, daß eine radiale Kraft erzeugt wird, die
beispielsweise zehnmal so hoch wie bei der bekannten
Vorrichtung ist, und wobei verhindert ist, daß durch eine
kontinuierliche Reibbewegung zwischen dem Schaufelfuß und
der Rotornut eine Beschädigung von Schutzüberzügen verur
sacht wird. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, daß
ein elastisch verformbarer Abstandshalter mit einer
speziellen Formgebung gegen den Schaufelfuß vorgespannt
wird. Hierbei können große Kräfte ausgeübt werden. Gleich
zeitig wird aber durch die Lastverteilerschiene für eine
große Kraftübertragungsfläche zwischen dem Abstandshalter
und der Nutoberfläche gesorgt, so daß trotz der großen
Kräfte für eine relativ kleine Flächenpressung gesorgt
werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Beschreibung
und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Radialschnitt durch eine Schaufel und
einen Rotor;
Fig. 2 eine Axialansicht in Richtung der Linie 2-2
in Fig. 1;
Fig. 3 eine Ansicht längs der Linie 3-3 in Fig. 2;
Fig. 4 eine Explosionsdarstellung der Verriegelungsvorrichtung
gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung der
Verriegelungsvorrichtung in zusammengebautem
Zustand;
Fig. 6 einen Radialschnitt nach Fig. 1 in vergrößertem
Maßstab;
Fig. 7 einen Schnitt, der die Haltestäbe während des
Einsetzens in die Rotornut zeigt;
Fig. 8 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, des
Abstandshalters in undeformiertem, eingebautem
Zustand;
Fig. 9 einen Schnitt längs der Linie 9-9 in Fig. 8;
Fig. 10 eine Seitenansicht, die darstellt, wie der
Abstandshalter beim Biegen mit einem Werkzeug
deformiert wird, um eine radialgerichtete Kraft
am Schaufelfuß zu erzeugen;
Fig. 11 eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 10
und
Fig. 12 einen Schnitt längs der Linie 12-12 in Fig. 6,
der das Zusammenwirken des Abstandshalters und
der Haltestäbe zeigt.
In Fig. 1 ist eine Rotorschaufel 10 dargestellt, die an
einer Rotorscheibe 12 befestigt ist. Die Rotorscheibe
rotiert um eine hier nicht dargestellte Mittenachse. Die
Rotorschaufel 10 mit sehr großen radialen Abmessungen
besteht aus einem Schaufelblatt 14, einem Leitringsegment
16 und einem sich davon radial nach innen erstreckenden
Schaufelfuß 18, dessen radial nach innen gerichtete Seite
(Unterseite) mit 20 und dessen Stirnseiten mit 22 und 24
bezeichnet sind. Am Schaufelblatt 14 sind etwa auf halber
Höhe beidseitig Schürzensegmente 26 ausgebildet, die sich
mit den Schürzensegmenten der benachbarten Schaufelblätter
zu einem geschlossenen Ring schließen, der der
Schaufelanordnung Stabilität gegen Verbiegung verleiht.
Die Rotorscheibe 12 weist gemäß Fig. 1 eine Vorderseite
28 und eine Hinterseite 30 auf. Sie ist auf ihrem Umfang
mit einer Vielzahl gleichmäßig verteilter Nuten 32 von
schwalbenschwanzförmigem Querschnitt versehen, die zur
Aufnahme je eines Schaufelfußes 18 von ebenfalls
schwalbenschwanzförmigem Querschnitt bestimmt sind. Die
Schwalbenschwanznuten 32 erstrecken sich quer über den
Umfang der Rotorscheibe 12 von der Vorderseite 28 zur
Hinterseite 30 und in einer solchen Tiefe, daß nach
Aufnahme eines Schaufelfußes 18 zwischen dessen Unterseite
20 und dem Boden 44 der Nut 32 ein Zwischenraum 34 von
vorbestimmter radialer Höhe 36 freibleibt. Nahe dem
vorderen und dem hinteren Ende jeder Nut 32 sind an der
vorderen und hinteren Rotorseite 28 bzw. 30 Anschlagflächen
38 bzw. 40 ausgebildet. Der Zwischenraum 34 in der Nut 32
ermöglicht es, ein einzelnes Schaufelblatt radial nach
innen gegen den Rotor abzusenken, um seine Schürzensegmente
26 aus dem Eingriff mit den Schürzensegmenten der
benachbarten Schaufel zu bringen, damit die einzelne
Schaufel unabhängig von den anderen Schaufeln demontiert
werden kann. Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf zwei
Schaufelblätter 14 und ihr gegenseitiges Ineinandergreifen
im eingebauten Zustand. Um eine einzelne Schaufel axial
entfernen zu können, ist es zunächst erforderlich, die
Schürzensegmente 26 aus dem Eingriff mit den benachbarten
Schürzensegmenten zu bringen. Die Nut 32 hat, abgesehen
von ihrer schwalbenschwanzförmigen Gestalt, einen im
wesentlichen U-förmigen Querschnitt, wobei Seitenwände 42
die seitlichen Schenkel des "U" und der Boden 44 den
Verbindungsschenkel des "U" bilden.
Rotoren der genannten Art rotieren zumeist mit extrem
hohen Geschwindigkeiten. Bei Fehlen geeigneter
Sicherungsvorrichtungen zum Festlegen der axialen Lage
der Schaufeln haben die Reaktionskraft der Schaufelblätter
bei Auftreffen von Fremdkörpern, die Reibung an den
Schaufelspitzen, die Schaufelvibration und die Reaktionskraft
an den Schaufeln aufgrund der Einwirkung des Strömungsmediums
zur Folge, daß die Schaufeln 10 aus den Nuten 32
herausgedrückt werden. Erhebliche Schäden und Folgeschäden
an der Maschine und ihrer Umgebung wären die Folge. Es
ist daher notwendig, für eine sichere Festlegung der
Schaufeln am Rotor Sorge zu tragen. Es ist weiterhin
notwendig, daß die Schaufeln 10 am Rotor 12 so befestigt
sind, daß eine Relativbewegung zwischen den Schaufelfüßen
18 und den Nuten 32 verhindert ist, damit an dieser Stelle
keine Abnutzung auftritt. Dieses Problem wird durch den
erwähnten Zwischenraum 34 und die Einfügung einer
Verriegelungseinrichtung 46 gelöst, die den Schaufelfuß 18
in der Nut 32 aktiv und festsitzend, gleichzeitig aber
auf Wunsch lösbar, sichert.
Die in den Fig. 4 und 5 dargestellte
Verriegelungsvorrichtung 46 besteht aus sich axial
erstreckenden Haltestäben 48 und 50, einem sich axial
erstreckenden Abstandshalter 52, einem Abstandsklotz als
Blockierungseinrichtung 54, einer Lastverteilerschiene 56,
einer Schraube 58 und einer Mutter 60. Die Haltestäbe 48
und 50 sind ähnlich und weisen mittlere, langgestreckte
Abschnitte 62 von verringertem Durchmesser und vergrößerte
Endabschnitte oder Köpfe 64 am hinteren Ende und vergrößerte
Köpfe 66 am vorderen Ende auf. Die vorderen Köpfe 66
erstrecken sich im wesentlichen radial nach außen und
innen. Die axiale Länge der Abschnitte 62 ist so groß
wie die axiale Länge der Nut 32. Jeder Abschnitt 62 weist
eine radial nach außen gerichtete Stützfläche 65 und eine
in Umfangsrichtung gesehen innen liegende Seitenfläche 67,
eine radial nach innen gerichtete Stützfläche 68 und eine
in Umfangsrichtung gesehen außen liegende Fläche 70 auf.
Die hinteren Köpfe 64 sind so dimensioniert, daß sie durch
den Zwischenraum 34 geschoben werden können, während die
vorderen Köpfe 66 in radialer Richtung größere Abmessungen
aufweisen als das Maß 36 des Zwischenraums 34. Auf diese
Weise wird ein falscher Zusammenbau der Verriegelungsein
richtung in der Nut 32 ausgeschlossen. Die Köpfe 64 und 66
wirken mit dem dazwischen liegenden Abschnitt 62 des
Haltestabes zusammen und bilden gegeneinander gerichtete
Anschlagflächen 72 und 74, die sich radial und in
Umfangsrichtung erstrecken. Die axiale Distanz zwischen
den Anschlagflächen 72 und 74 ist im wesentlichen so
groß wie die axiale Länge der Nut 32. Von den vorderen
Köpfen 66 der Haltestäbe 48 und 50 stehen Vorsprünge 76
vor, die eine Bohrung 78 aufweisen.
Die Schiene 56 ist dazu bestimmt, zwischen die Stützflächen
68 der Haltestäbe 48 und 50 und den Nutboden 44 eingesetzt
zu werden. Die Schiene 56 ist mit zwei radial vorstehenden
Leisten 80 versehen, die voneinander durch eine axial
verlaufende Rille 82 mit Seitenwänden 84 und einer
Bodenwand 86 getrennt sind. Jede Leiste 80 weist eine
radial nach außen gerichtete Fläche 88 auf, die in
zusammengebautem Zustand an der unteren Stützfläche 68
des darüberliegenden Haltestabes 48 bzw. 50 anliegt. Die
Schiene 56 weist eine Unterseite 89 auf, deren Kontur
der des Nutbodens 44 entspricht. Die axiale Länge der
Schiene 56 entspricht etwa der Länge der Nut 32.
Der Abstandshalter 52, der zwischen die beiden Haltestäbe
48 und 50 und in die Rille 82 der Schiene 56 eingeschoben
wird, um die beiden Haltestäbe auf Abstand zu halten,
weist einen mittleren, sich axial erstreckenden gebogenen
Abschnitt 90 auf, dessen radiale Dicke vom hinteren Ende
zum vorderen Ende hin abnimmt. Auch dieser Abstandshalter
52 ist am vorderen Ende mit einem Kopf 92 und am hinteren
Ende mit einem Kopf 94 versehen, der integral am
Abstandshalter ausgebildet ist. Der Abstandshalter 52
weist eine obere oder erste gebogene Fläche 96 auf, die
im installierten Zustand (Fig. 6) an den Schaufelfuß 18
anstößt. Weiterhin weist er eine untere oder zweite
gebogene Fläche 98 auf, die im installierten Zustand des
Abstandshalters am Boden 86 der Rille 82 anliegt. Der
hintere Kopf 94 ist so bemessen, daß er durch den
Zwischenraum 34 zwischen den Haltestäben 48 und 50
hindurchpaßt. Die Krümmung im Mittelabschnitt 90 ist auf
ein Maß begrenzt, das es erlaubt, den Abstandshalter 52
in den Zwischenraum 34 gemäß Fig. 8 einzupassen. Die
Köpfe 92 und 94 wirken mit dem Mittelabschnitt 90
zusammen und bilden gegeneinander gerichtete Anschlag
flächen 100 und 102 aus, die sich radial nach außen und
innen erstrecken. Der axiale Abstand zwischen diesen
Anschlagflächen 100 und 102 ist im wesentlichen so groß
wie die axiale Länge der Nut 32.
Der Abstandsklotz 54 als ein Ausführungsbeispiel eines
Abstandshalters, der ebenfalls in die Rille 82 und zwischen
die Haltestäbe 48 und 50 einzusetzen ist, wird unter
den Abstandshalter 52 in noch zu beschreibender Weise
geschoben. Er weist einen sich axial erstreckenden
Keilabschnitt 104 mit einem integral daran ausgebildeten
Kopf 106 am vorderen Ende auf. An dem Kopf 106 ist ein
Vorsprung 108 mit einer Querbohrung 110 ausgebildet, der
nach vorn vorsteht. Der Kopf 106 trägt auf der dem
Keilabschnitt 104 zugekehrten Seite eine Anschlagfläche
113, die sich in radialer Richtung erstreckt. Wie Fig. 5
zeigt, werden die Haltestäbe 48 und 50 von dem Abstands
halter 52 und dem Abstandsklotz 54 in gegenseitigem
Abstand gehalten und wird der Abstandsklotz 54 durch eine
Schraube 58 gesichert, die in die Bohrungen 78 und 110
geführt ist.
Die Fig. 6 und 12 zeigen die Verriegelungseinrichtung
46 in fertig montiertem Zustand unter dem Schaufelfuß 18
in der Rotornut 32. Wie am besten aus Fig. 12 erkennbar
ist, liegt die Unterseite 89 der Schiene 56 auf dem Nut
boden 44 auf. Der Abstandshalter 52 ist in die Rille 82
der Schiene 56 eingesetzt und liegt an den Seitenwänden
67 der Haltestäbe 48 und 50 an und hält letztere in
Umfangsrichtung auf Abstand, so daß die Seitenwände 70
der Haltestäbe 48 und 50 an den Seitenwänden 42 der
Nut 32 anliegen. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, wurde
der Abstandshalter 52 mit Hilfe des Abstandsklotzes 54
in eine mehr geradlinige Form gebogen, indem der
Abstandsklotz 54 mit seinem Keilabschnitt 104 unter
den Abstandshalter 52 in die Rille 82 geschoben wurde.
Die gebogene Fläche 96 des Abstandshalters 52 wird
hierdurch in Anlage an die Unterseite des Schaufelfußes
18 gebracht, so daß sich eine radial nach außen
gerichtete Beaufschlagung des Schaufelfußes ergibt,
der die Schaufel in einer festen radialen Lage gegenüber
der Rotorscheibe 12 hält.
Bei der Verriegelungsvorrichtung 46 gemäß dem
beschriebenen Ausführungsbeispiel liegen die Anschlagflächen
72 der hinteren Köpfe 64 an der Anschlagfläche 40 auf der
Rückseite 30 der Rotorscheibe 12 und an der hinteren
Stirnseite 24 des Schaufelfußes 18 an, d.h. sie überlappen
die Hinterseiten von Schaufelfuß und Rotorscheibe. Ähnliche
Verhältnisse liegen am anderen Ende der Nut 32 vor, wo die
Anschlagflächen 74 der vorderen Köpfe 66 an der vorderen
Anschlagfläche 38 der Vorderseite 28 des Rotors 12 und
an der vorderen Stirnseite 22 des Schaufelfußes 18
anliegen und diese überdecken. Wenn auf das Schaufelblatt
10 eine Kraft einwirkt, die die Schaufel in der Nut 32
axial verschieben will, dann wird eine Verschiebebewegung
durch diese Überlappung der erwähnten Anschlagflächen
verhindert. Der Abstandshalter 52 und der Abstandsklotz
54 halten die Haltestäbe 48 und 50 in ihrer Lage fest
und drücken zugleich den Schaufelfuß axial nach außen.
Das Einsetzen der Haltestäbe 48 und 50 erfolgt in üblicher
Weise. Fig. 7 zeigt eine gegenseitige Lage der Haltestäbe
48 und 50 während des Einführens derselben in die Nut 32,
die es erlaubt, die Haltestäbe trotz der vergrößerten
Querschnittsabmessungen der Köpfe 64 frei durch den
Zwischenraum 24 zwischen der Unterseite des Schaufelfußes
18 und dem Nutboden 44 zu schieben, und zwar einzeln oder
gemeinsam. Nach dem vollständigen Einschieben der Halte
stäbe 48 und 50 in die Nut 32 werden sie in Umfangsrichtung
voneinander weg und radial nach außen bewegt, so daß ihre
oberen Stützflächen 65 an der Unterseite 20 des
Schaufelfußes 18 und ihre Außenflächen 70 an den Seitenwänden
42 der Nut 32 anliegen. In dieser Lage entsteht zwischen
den einander gegenüberstehenden Seitenflächen 67 der
Mittelabschnitte 62 der Stäbe 48 und 50 ein Spalt 112
und unterhalb der unteren Stützflächen 68 ein Zwischenraum
114 (Fig. 9).
In dieser Lage der Haltestäbe 48 und 50 wird der
Abstandshalter 52 in den Spalt 112 eingeschoben. Sodann
wird die Schiene 56 ganz in den Zwischenraum 114 zwischen
den unteren Stützflächen 68 und dem Nutboden 44 so
eingeschoben, daß die Unterseite 98 des Abstandshalters
52 auf den Rillenboden aufliegt und sich die Kontur der
Unterseite 89 der Schiene satt auf dem Nutboden 44
abdrückt.
Der Abstandshalter 52 weist, wie schon ausgeführt wurde,
grob gesehen eine gebogene Form auf, wobei die konvexe
Fläche 96 radial nach außen gerichtet ist. Der
Abstandshalter 52 besteht vorzugsweise aus einer hochfesten
Metallegierung
und weist solche physikalischen Eigenschaften
auf, daß es bei Raumtemperatur oder bei den normalen
Betriebstemperaturen des Rotors nicht fließt. Die Höhe
des Abstandshalters 52 ist so gewählt, daß er in
entspanntem Zustand ohne Gewalteinwirkung zwischen den
Schaufelfuß 18 und den Nutboden 44 eingeschoben werden
kann. Die Anschlagfläche 102 des Abstandshalters 52 ist
vorgesehen, um die Schiene 56 während des Zusammenbaus
und im Betrieb in der Nut 32 zu sichern.
Wie die Fig. 10 bis 12 zeigen, wird dann durch
Deformierung des Abstandshalters 52 eine radial nach
außen gerichtete, gegen den Schwalbenschwanzfuß 18
wirkende Kraft erzeugt. Das vordere Ende des Abstandshalters
52 ist mit zwei in Umfangsrichtung verlaufenden Rillen
116 und 118 im Kopf 92 versehen. Dabei erstreckt sich die
Rille 116 im wesentlichen axial in den Kopf 92 und
die Rille 118 radial im Kopf 92. Die Rille 116 ist zur
Aufnahme eines Werkzeuges 120 (Fig. 11) bestimmt, das
dazu verwendet wird, den Abstandshalter 52 in eine mehr
geradlinig verlaufende Form zu verbiegen. Das Werkzeug
120 besteht aus einem steifen Arm 122 mit zwei Fingern
124, die den Schaufelfuß 18 umgreifen und sich auf den
Rotorscheibenstegen 126 zwischen den Nuten 32 abstützen
können. An dem steifen Arm 122 ist ein beweglicher Arm
128 mit einem Finger 130 angebracht, welch letzterer in
die Rille 116 eingreift. Der bewegliche Arm 128 trägt
einen Gewindezapfen 132, der durch ein Loch im steifen
Arm 122 radial nach außen vorsteht. Ein Führungsstift
136 erhält die axiale Ausrichtung von steifem Arm 122
und beweglichem Arm 128 aufrecht. Beide Arme können
mittels einer Mutter 134 auf dem Gewindezapfen 132
gegeneinander verspannt werden, wodurch der Finger 130
das vordere Ende des Abstandshalters 52 radial nach außen
zieht und den Abstandshalter so spannt, daß die
Anschlagfläche 100 des Kopfes 92 die vordere Stirnseite
22 des Schaufelfußes 18 überdeckt, so daß sich der
Abstandshalter 52 nicht mehr axial nach hinten bewegen
kann. Gleichzeitig wird hierdurch auch die Anschlagfläche
102 am hinteren Kopf 94 des Abstandshalters in Überlappung
mit der hinteren Stirnseite der Schiene 56 gebracht,
wodurch auch die Schiene 56 in einer festen Lage
gegenüber der Schaufel 10 und der Rotorscheibe 12
gesichert wird. Das Verbiegen des Abstandshalters 52
bringt dessen gebogene Oberseite 96 in Anlage an die
Unterseite 20 des Schaufelfußes 18, während die gebogene
Unterseite 98 im Boden 86 der Rille 82 liegt. Es wird
so eine radial nach außen gerichtete Kraft erzeugt, die
auf den Schaufelfuß 18 wirkt und die etwa 10mal so
hoch ist wie die Kraft, die mit den bisherigen
Verspanneinrichtungen erzielbar war. Bei einem
Ausführungsbeispiel konnte eine Kraft von etwa einer
Tonne erzeugt werden, was ausreichend ist, um eine
Schaufelbewegung auch im Leerlauf zu vermeiden. Die
Schiene 56 unter dem Klotz 54 und dem Abstandshalter 52
verteilt die Belastung durch den Abstandshalter
gleichmäßig über einen großen Bereich der Rotorscheibe 12,
so daß eine Abnutzung des Nutbodens 44 trotz der großen
radial wirkenden Kräfte vermieden wird. Der Radius der
gebogenen Fläche 96 des Abstandshalters 52 sollte
ausreichend groß sein, um auch eine Abnutzung an der
Unterseite 20 des Schaufelfußes 18 zu verhindern.
Wenn der Abstandshalter 52 auf die vorerwähnte Weise
in die mehr geradlinige Form gebogen ist (Fig. 10),
dann wird der Abstandsklotz 54 in den verbliebenen
Spalt 112 unter dem vorderen Ende des Abstandshalters
52 in die Rille 82 der Schiene 56 eingeschoben, bis
dessen Anschlagfläche 113 an der Anschlagfläche 38 auf
der Vorderseite 28 der Rotorscheibe 12 anliegt. Wenn
man nun am Werkzeug 120 die Spannwirkung abbaut, dann
möchte der Abstandshalter 52 in seine mehr gebogene
Ursprungsgestalt zurückkehren. Dies wird aber von dem
Abstandsklotz 54, speziell von dessen Keilabschnitt 104,
verhindert, der den Abstandshalter 52 in seinem gespannten
Zustand hält (Fig. 6). Der Abstandsklotz 54 wird in seiner
axialen Lage gegenüber den Haltestäben 48 und 50 mittels
der Schraube 58 gesichert, die durch die Bohrungen 78
und 110 geführt und ihrerseits durch eine Mutter 60
gesichert wird.
Die Demontage der Verriegelungseinrichtung vollzieht sich
im wesentlichen in der umgekehrten Reihenfolge. Nach
dem Entfernen der Schraube 58 wird das Werkzeug 120
herangezogen, um das vordere Ende des Abstandshalters 52
anzuheben, so daß der Abstandsklotz 54 leicht aus der
Rille 82 der Schiene 56 herausgezogen werden kann. Eine
Rille 138 an der Unterseite des Klotzes 54 ermöglicht
es, einen Haken od. dgl. anzusetzen, um das Herausziehen
des Klotzes zu erleichtern. Sodann wird der Abstandshalter
52 durch Nachgeben am Werkzeug 120 entspannt. In
entspanntem Zustand kann er dann mit Hilfe eines Hakens
od dgl., der in die Rille 118 eingreift, ausgezogen
werden. Sodann werden die Schiene 56 und schließlich
die Haltestäbe 48 und 50 aus der Nut 32 herausgezogen.
Die Schaufel 10 kann nun in der eingangs erwähnten Weise
von der Rotorscheibe gelöst werden.
Bei der Herstellung von Turbomaschinen ist es im
allgemeinen üblich, zusammenwirkende Teile nur innerhalb
akzeptabler Toleranzen feinzubearbeiten. Im vorliegenden
Fall werden der Schwalbenschwanzfuß 18, die Rotornut 32
und die Haltestäbe 48 und 50 spanabhebend so bearbeitet,
daß sich eine leicht lose Passung zwischen diesen Teilen
ergibt mit der Folge, daß die Rotorschaufel 10 eine
leichte radiale und Winkelbewegung ausführen kann, die
dazu neigen würde, Abnutzung am Schaufelfuß oder an der
Rotorscheibe oder an beiden hervorzurufen. Durch die
Verwendung des verbesserten Abstandshalters 52 und des
Abstandsklotzes 54 wird jedoch eine Vorspannung aufgebracht,
die solche radiale und Winkelbewegungen ausschließen.
Diese Vorspannung wird hier durch Verbiegen anstatt
durch Zusammendrücken, wie es früher üblich war, erzeugt.
Somit können größere Fertigungstoleranzen zugelassen
werden. Die Verriegelungsvorrichtung 46 ist auch an
Turbomaschinen nachträglich anbringbar, bei denen sich
ein größeres Spiel zwischen Rotorschaufeln und Rotorscheiben
aufgrund von Abnutzung bereits eingestellt hat.
Es sei betont, daß das beschriebene Ausführungsbeispiel
auch abgewandelt werden kann, insbesondere kann es auch
möglich sein, die Schiene 56 wegzulassen, so daß der
Abstandshalter 52 sich direkt am Boden 44 der Rotornut
32 abstützt.
Claims (6)
1. Laufschaufel-Verriegelungsvorrichtung zur Verriegelung
von Laufschaufeln an ihren radial inneren Schwalbenschwanz
füßen in Schwalbenschwanznuten der Laufradscheibe, wobei
durch einen Zwischenraum zwischen jedem Schaufelfuß und
dem Boden der Nut eine Verriegelungsvorrichtung hindurch
führt, die zwei einzelne Befestigungsteile und einen da
zwischen einsetzbaren Abstandshalter aufweist, der im ein
gebauten Zustand die Befestigungsteile in Umfangsrichtung
im Abstand und mit den benachbarten Wänden des Schaufelfußes
in Eingriff hält und der in seiner radial inneren Seite eine
Vertiefung aufweist, in der ein Einsatzstück angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - der Abstandshalter (52) elastisch verformbar ist und eine solche Form aufweist, daß er im undeformierten Zustand und ohne Deformierung von Schaufelfuß (18) und Rotornut (32) in den Zwischenraum (114) zwischen Schaufelfuß (18) und Nut (32) einsetzbar ist, wobei der Abstandshalter (52) eine gewölbte Oberseite (96), die radial nach außen gegen den Schaufelfuß (18) drückt, wenn der Abstandshalter (52) nach dem Einsetzen deformiert wird, und eine gewölbte Unterseite (98) aufweist,
- - eine Blockierungseinrichtung (54) vorgesehen ist, die unter den Abstandshalter (52) einsetzbar ist und diesen in seiner nach dem Einsetzen gegebenen, deformierten Gestalt hält, und
- - das Einsatzstück zwischen dem Abstandshalter (52) und dem Nutboden (44) eine Lastverteilerschiene (56) ist, deren Unterseite (89) dieselbe Form aufweist wie der Nutboden (44) und deren Oberseite (bei 84, 86) mit der gewölbten Unterseite (98) des Abstandshalters (52) in Eingriff steht.
2. Laufschaufel-Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Blockierungseinrichtung (54)
zwischen den Abstandshalter (52) und die Lastverteilerschiene (56) ein
setzbar ist.
3. Laufschaufel-Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter (52) einen gebo
genen Mittelabschnitt (90) mit sich daran anschließenden
vorderen und hinteren Köpfen (92 bzw. 94) größeren Querschnitts
aufweist, welch letztere aus der Rotornut (32) hervorstehen und
einander zugekehrte Anschlagflächen (100 bzw. 102) aufweisen,
von denen die eine (102) an der Lastverteilerschiene (56) anliegt und
diese überlappt und die andere (100) an einer Stirnseite (74)
des Schaufelfußes (18) anliegt und diese überlappt, wenn der
Abstandshalter (52) deformiert ist.
4. Laufschaufel-Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Blockierungseinrichtung (54)
aus einem Klotz mit einem Keilabschnitt (104) zum Einsetzen
unter den Abstandshalter (52) und einem Kopf (106) mit
Anschlagfläche (113) zum Anliegen und Überlappen am Rotor
(12) besteht.
5. Laufschaufel-Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Höhe des Abstands
halters (52) geringer als der radiale Abstand zwischen dem
Schaufelfuß (18) und dem Nutboden (44) ist, wenn der
Abstandshalter undeformiert ist.
6. Laufschaufel-Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelabschnitt (90) des
Abstandshalters (52) in seinen radialen Abmessungen vom
hinteren zum vorderen Ende hin abnimmt und daß der Keilab
schnitt (104) der Blockiereinrichtung (54) unter das vordere
Ende des Abstandshalters (52) eingesetzt ist.
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