DE3248021A1

DE3248021A1 - Fuellstueck zur arretierung eines schaufelkranzes in einer schaufelhaltenut eines stroemungsmaschinenrotors

Info

Publication number: DE3248021A1
Application number: DE19823248021
Authority: DE
Inventors: Simon David Biggleswade Bedfordshire Muggleworth; Colin George Downend Bristol Sparrow
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1981-12-30
Filing date: 1982-12-24
Publication date: 1983-09-01
Also published as: JPS58119903A; GB2112465A; US4462756A; FR2519073B1; GB2112465B; DE3248021C2; FR2519073A1; JPS5918522B2

Description

Füllstück zur Arretierung eines Schaufelkranzes in einer Schaufelhaltenut eines Strömungsmaschinenrotors

Die Erfindung betrifft ein Füllstück zur Arretierung eines Schaufelkranzes in einer Schaufelhaltenut eines Strömungsmaschinenrotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1,

Aus der GB-PS 1 015 698 ist ein Füllstück bekannt, das in der Schaufelhaltenut und in Aussparungen unter den Schaufelfußplatten angeordnet ist und eine Schraube aufweist, die in Richtung des Nutgrundes der Schaufelhaltenut aus dem Füllstück herausgeschraubt werden kann, um sich am Nutgrund abzustützen und das Füllstück gegen die Unterseiten der Schaufelfußplatten zu spannen. Bei diesem bekannten Füllstück tritt aber die Schwierigkeit auf, daß es sich im Betrieb im Laufe der Zeit lockern kann oder daß es aufgrund der hohen Betriebstemperaturen in seiner Einbaulage mit den angrenzenden "Bauteilen verschweißt.

Ferner ist aus der GB-PS 1 187 227 ein Füllstück bekannt, daß elastisch ist und vor dem Einsetzen vorgespannt

wird, so daß es sich nach dem Einsetzen gegen die in Ümfangsriehtung verlaufenden Seitenwände der Aussparungen der Haltenutflanken spannt. Bei diesem bekannten Füllstück tritt aber der Nachteil auf, daß es, da es sich gegen die Seitenwände der genannten Aussparungen spannt, unerwünschte zusätzliche mechanische Belastungen des Rotors erzeugt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Füllstück der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit welchem die eben erläuterten Schwierigkeiten bewältigt werden können.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Ausbildung eines gattungsgemäßen Füllstücks gelöst.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben, in welchen zeigt: 20

Fig. 1 einen achssenkrechten Schnitt durch

einen Teil eines Rotorscheibenrandes mit einem Füllstück nach der Erfindung,

Fig. 2 eine radiale Draufsicht in Richtung

des Pfeiles II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III

in Fig. 1,
30

Fig. H eine Darstellung ähnlich Fig. 1 vor

dem Einsetzen der beiden letzten

Laufschaufeln,

-f. ' ■■".

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V

in Fig. 4,

Fig. 6 . eine Darstellung ähnlich Fig. 1 mit einem abgewandelten Füllstück

nach der Erfindung, und

Fig. 7 eine radiale Draufsicht in Richtung

des Pfeiles VII in Fig. 6.

Gemäß den Fig. 1 bis 3 weist ein Rotor 10 eine Rotorscheibe 11 auf, in deren Mantelfläche eine sich über den gesamten Rotorscheibenumfang erstreckende, als Schaufelhaltenut dienende ümfangsnut 12 gebildet ist. Diese Schaufelhaltenut 12 hat eine etwa schwalbenschwanzförmige Querschnittsprofilform und demzufolge im Bereich der Nutoberseite beiderseits einen einwärts vorspringenden, durch einen Flansch 13 gebildeten Nutflankenbereich. Der Rotor trägt einen Kranz von Laufschaufeln 15» deren Schaufelfüße 15 in die Schaufelhaltenut 12 eingesetzt und so geformt sind, daß sie die beiderseitigen Flansche 13 hintergreifen, so daß diese Flansche 13 die Schaufeln entgegen der bei der Drehung des Rotors auftretenden Fliehkraft an der Rotorscheibe halten. Die Schaufelfüße sind jedoch in Umfangsrichtung entlang der Schaufelhaltenut verschiebbar, um ihre Montage auf der Rotorscheibe 11 zu ermöglichen. Damit die Schaufelfüße in die Schaufelhaltenut 12 eingeführt werden können, weisen die beiden Flansche 13 an einer Stelle des Rotorscheibenumfangs jeweils eine Aussparung 16 auf, durch welche die Schaufelfüße 15 an den Flanschen 13 vorbei in die Haltenut 12 eingeführt werden können. Die Montage der Schaufeln auf der Rotorscheibe erfolgt also derart, daß die Schaufeln nacheinander durch die Aussparungen ίβ der Flansche 13 in die Haltenut 12 eingeführt und sodann in Umfangsrichtung entlang der Haltenut weitergeschoben werden.

Nachdem bis auf die letzten beiden Schaufeln alle Schaufeln in der eben erläuterten Weise auf der Rötor"'-scheibe montiert worden sind, wie in Fig. 4 dargestellt ist, wird zunächst ein Füllstück 17 durch die Aussparungen hindurch in die Haltenut 12 eingesetzt. Dieses Füllstück weist einen länglichen Basisteil 18 auf, der am Nutgrund der Haltenut 12 anliegt. Mit diesem Basisteil 18 einteilig sind zwei seitliche Laschen 19 ausgebildet, die beiderseits des Basisteils von diesem nach oben wegragen. Außerdem weist das Basisteil 18 an seinen beiden Enden jeweils eine nach oben ragende Nase 20 auf. Diese beiden Nasen 20 und die seitlichen Laschen 19 bilden zwischen sich Aufnahmebereiche 21 und 22. Der Basisteil selbst ist ausreichend schmal, um durch den zwischen den Flanschen 13 verbleibenden Spalt 23 (Fig. 2) in die Haltenut 12 eingesetzt werden zu können, während jedoch die Laschen 19 breiter als das Basisteil sind und nur durch die Aussparungen 16 der Flansche in die Haltenut eingeführt werden können. Wie nachstehend noch erläutert wird, kann das Füllstück, nachdem es mit seinen Laschen 19 durch die Aussparungen 16 der Flansche an diesen vorbei in die Haltenut eingeführt worden ist, sodann in Umfangsrichtung in der Haltenut verschoben werden.

Nach dem Einsetzen in die Haltenut 12 wird das Füllstück zunächst beispielsweise im Uhrzeigersinn verschoben, und die vorletzte Schaufel wird durch die Aussparungen l6 in den Flanschen 13 eingesetzt, bis der untere Teil ihres Schaufelfußes sich im linken Aufnahmebereich 21 des Füllstückes 17 befindet. Sodann werden das Füllstück mit der eingesetzten vorletzten Schaufel im Gegenuhrzeigersinn so weit in der Haltenut verschoben, bis die letzte Schaufel durch die Aussparungen 16 in den Flanschen eingeführt werden kann, so daß ihr Schaufelfuß sich dann im rechten Aufnahmebereich 22 des Füllstückes befindet. Sodann wird de] Schaufelkranz mit dem Füllstück wieder im Uhrzeigersinn

verschoben, bis die Laschen 19 des Füllstücks mit den Aussparungen 16 zur Deckung kommen.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, befinden sich die Laschen in dieser Phase in ihrem ursprünglichen, einwärts gebogenen Zustand 19A, in welchem eine umfangsmäßige Verschiebung des Füllstückes in der Haltenut möglich ist, um die beiden letzten Schaufeln einsetzen zu können. Nach Beendigung der Schaufelmontage und nachdem die Laschen 19 des Füllstückes wieder mit den Aussparungen 16 zur Deckung gebracht worden sind, werden diese Laschen in die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte aufrechte Position 19B aufgebogen, in x^elcher sie in die Aussparungen 16 eingreifen und damit eine umfangsmäßige Verschiebung des Füllstückes in der Haltenut blockieren. Eine radiale Bewegung des Füllstückes aus der Haltenut heraus wird durch die Schaufelfüße der beiden direkt über dem Basisteil 18 befindlichen Schaufeln verhindert. Wegen der hinter die beiden zuletzt eingebauten Schaufeln greifenden, nach oben ragenden Nasen 20 wird außerdem eine umfangsmäßige Verschiebung der beiden letzten Schaufeln und somit des gesamten Schaufelkranzes in der Umfangsnut verhindert.

Die beiden letzten Schaufeln haben in den einander zugewandten Seiten ihrer Fußplatten l4A jeweils einen Ausschnitt 24, und diese beiden Ausschnitte bilden zusammen eine Öffnung 25 (Fig. 2), durch welche hindurch die Laschen 19 zum Zwecke ihres Ausbiegens in ihre Arretierungsposition 19B zugänglich sind. Dieses Ausbiegen läßt sich leicht mittels eines geeigneten Handwerkzeugs bewerkstelligen. Wenn die Schaufeln später wieder aus der Haltenut der Rotorscheibe ausgebaut werden sollen, ermöglicht die Öffnung 25 wiederum den Zugang zu den Laschen 19 mittels eines Werkzeugs, um diese Laschen in ihre ursprüngliche, einwärts gebogene Form 19A zurückzubiegen. Danach können die erforderlichen umfangsmäßigen

Verschiebungen des Schaufelkranzes mit dem Füllstück in der Haltenut erfolgen, um die beiden zuletzt ein*- gebauten Schaufeln durch die Aussparungen 16 und danach das Füllstück selbst durch diese Aussparungen herausnehmen zu können, wonach dann nacheinander die übrigen Schaufeln des Schaufelkranzes ausgebaut werden können.

In den Fig. 6 und 7 ist ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel dargestellt. Der dort gezeigte Rotor entspricht weitgehend dem oben beschriebenen Rotor 10 und wird daher nur insoweit noch beschrieben, als Unterschiede vorhanden sind. Während bei dem Rotor 10 in jedem der beiden Flansche jeweils eine Aussparung 16 für den Einbau und Ausbau von Schaufeln in die bzw. aus der Haltenut vorgesehen ist, weist der Rotor 30 nur eine einzige Aussparung 32 in dem stromaufseitigen Flansch 34 der Haltenut auf, um die Schaufeln einbauen und herausnehmen zu können. Diese Ausführungsform kann Anwendung finden, wenn eine Aussparung im stromabseitigen Flansch unannehmbar hohe mechanische Spannungen in diesem Flansch erzeugen würde (wenn der stromabseitige Flansch einer höheren Betriebstemperatur als der stromaufseitige Flansch ausgesetzt ist).

Die Schaufeln 36 werden in der gleichen Weise wie diejenigen des erstbeschriebenen Rotors in den Rotor 30 eingebaut. Wiederum werden zunächst alle Schaufeln mit Ausnahme der beiden letzten durch die Aussparung 32 hindurch in die Haltenut 38 eingesetzt. Danach wird ein Füllstück 40, das grundsätzlich dem Füllstück 17 des ersten Ausführungsbeispiels entspricht, in die Nut eingesetzt. Dieses Füllstück 40 weist wiederum ein längliches Basisteil 42 auf, das am Nutgrund der Haltenut 38 anliegt. Mit diesem Basisteil 42 ist eine Lasche 44 einteilig ausgebildet, die an der, der Aussparuni;, 32 zugewandten Seite des Basisteils angeordnet ist und nach oben ragt. Außerdem weist das Basisteil 42 an seinem von eier Lasche 44 entfernten Ende

BAD ORIGINAL

eine nach oben ragende Hase 46 sowie zwischen dieser Nase 46 und der Lasche 44 eine weitere nach oben ragende Nase 48 auf. Diese beiden Nasen 46 und 48 begrenzen zwischen sich einen Aufnahmebereich 50.

Nachdem das Füllstück 40 eingesetzt ist, befindet sich die Lasche 44 unterhalb des Flansches 34, so daß das Füllstück sich in der Haltenut in Umfangsrichtung verschieben läßt. Das Füllstück wird dann irn Uhrzeigersinn verschoben, wonach die vorletzte Schaufel durch die Aussparung 32 hindurch in die Haltenut eingesetzt wird. Danach werden diese vorletzte Schaufel und das Füllstück 40 im Gegenuhrzeigersinn in der Haltenut verschoben, bis der Aufnahmebereich 50 des Füllstückes unter der Aussparung in dem Flansch 34 liegt. Sodann wird die letzte Schaufel durch die Aussparung 32 hindurch eingesetzt, wobei ihr Schaufelfuß in den Aufnahmebereich 50 des Füllstückes 40 greift. Sodann wird das Füllstück mit dem gesamten Schaufelkranz im Uhrzeigersinn gedreht, bis die Lasche mit der Aussparung 32 zur Deckung kommt. Sodann wird die Lasche 44 nach oben ausgebogen (mittels eines geeigneten Werkzeugs, ebenso wie beim erstbeschriebenen Ausführungsbeispiel), so daß sie in der Aussparung 32 liegt und eine weitere Verschiebung des Füllstückes und somit auch der Schaufeln in Umfangsrichtung in der Haltenut 38 blockiert. Ein radiales Herausbewegen des Füllstückes aus der Haltenut wird durch den Basisteil 42 verhindert, der unter den Schaufelfuß der zuletzt eingesetzten Schaufel greift«, Gewünschtenfalls kann der Basisteil 42 auch so ausgebildet werden₉ daß er außerdem den Schaufelfuß der vorletzten Schaufel untergreift.

Es ist klar, daß das zwei Aufnahmebereiche 21 und aufweisende Füllstück 17 des ersten Ausführungsbeispiels, das mit seinen beiden Aufnahmebereichen die Schaufelfüße

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zweier benachbarter Schaufeln aufnimmt, die Größe des Füllstücks durch die gegenseitigen Abstände der Schaufeln und ihrer Schaufelfüße bestimmt wird. Dieser Abstand kann bei den verschiedenen Schaufelkränzen der axial aufeinanderfolgenden Strömungsmaschinenstufen unterschiedlich Seih, was für jeden Schaufelkranz eine andere Größe des Füllstückes erfordert. Dies braucht jedoch kein Nachteil zu sein.

Die Notwendigkeit unterschiedlicher Füllstückgrößen bei den aufeinanderfolgenden Strömungsmaschinenstufen läßt sich jedoch bei dem Füllstück nach dem zweiten Ausführungsbeispiel vermeiden, da dieses den Schaufelfuß nur einer einzigen Schaufel arretiert. Die Füllstückgröße ist daher beim zweiten Ausführungsbeispiel unabhängig vom Schaufelabstand, so daß das gleiche Füllstück in den Schaufelkränzen verschiedener Strömungsmaschinenstufen mit jeweils unterschiedlichen Schaufelabständen verwendet werden kann.

Claims

Patentansprüche

1.) Füllstück zur Arretierung eines Schaufelkranzes in einer Schaufelhaltenut eines Strömungsmaschinenrotors„ wobei die im Querschnitt schwalbenschwanzartige Haltenut einen durch zwei beiderseits der Haltenut einwärts vorspringende Plansche gebildeten verengten Halsbereich aufweist und mindestens einer dieser Flansche eine Aussparung zum Einsetzen der ebenfalls schwalbenschwanzartigen Schaufelfüße aufweist, und wobei das Füllstück einen sich in Umfangsrichtung der Haltenut erstreckenden Basisteil und mindestens eine davon wegragende seitliche Lasche aufweist, die zwischen einer innerhalb der Haltenut befindlichen, eine umfangsmäßige Verschiebung des Füllstückes in der Haltenut zulassenden Stellung und einer in die Flanschaussparung eingreifenden, das Füllstück gegen eine umfangsmäßige Verschiebung sichernden Stellung bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisteil (18) des Füllstückes (17) in Umfangsrichtung der Haltenut (12, 38) den Schaufelfuß (15) mindestens einer Schaufel (14) untergreift und mindestens eine Aufnahme öffnung (21, 22) zur Aufnahme eines Schaufelfußes aufweist.

2. Füllstück nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeöffnung (50) des Füllstückes (40) zwischen einer am einen Ende des Basisteils (42) angeordneten, nach oben ragenden Nase (46) und einer weiteren, zwischen den beiden Füllstückenden angeordneten, nach oben ragenden Nase (48) gebildet ist.

3. Füllstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeöffnungen (21, 22) des Füllstücks (17)

zwischen zwei an den beiden Füllstückenden angeordneten, nach oben ragenden Nasen (20) gebildet sind.

4. Füllstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bzw. jede Aufnahmeöffnung (21, 22) des Füllstücks (17) durch eine am einen Ende des Basisteils (18) angeordnete, nach oben ragende Nase (20) und durch die Lasche bzw. Laschen (19) begrenzt ist.

5. Füllstück nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Aufnahmeöffnungen (21, 22) beiderseits der Lasche bzw. Laschen (19) vorgesehen sind.

6. Füllstück nach einem der Ansprüche 1 bis 5» wobei der Rotor in beiden Flanschen jeweils eine Aussparung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Laschen (19) beiderseits des Basisteils (18) vorgesehen sind, die mit jeweils einer der beiden Flanschaussparungen (16) zur umfangs·* mäßigen Arretierung zusammenwirken.