EP1130217B1 - Befestigung von Laufschaufeln in einer Turbomaschine - Google Patents
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- EP1130217B1 EP1130217B1 EP00810175A EP00810175A EP1130217B1 EP 1130217 B1 EP1130217 B1 EP 1130217B1 EP 00810175 A EP00810175 A EP 00810175A EP 00810175 A EP00810175 A EP 00810175A EP 1130217 B1 EP1130217 B1 EP 1130217B1
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- rotor blades
- recess
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- blade roots
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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
-
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- 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
- F01D5/3023—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of radial insertion type, e.g. in individual recesses
- F01D5/303—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of radial insertion type, e.g. in individual recesses in a circumferential slot
- F01D5/3038—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of radial insertion type, e.g. in individual recesses in a circumferential slot the slot having inwardly directed abutment faces on both sides
Definitions
- the invention relates to blades with blade roots in the circumferential grooves on Rotor of a turbomachine are attached. It particularly concerns her Mounting and securing against twisting and falling out of the groove.
- blades on a rotor of a Turbomachine to assemble is anchoring using shovel feet in T-shaped Circumferential grooves.
- To assemble the blades in a circumferential groove, in particular to allow the last shovel is a certain assembly game in the circumferential direction required.
- This Problem is solved by a reduction of the mounting game by between the shovel feet intermediate pieces are installed tightly so that the Monday game is completed. After installation of the spacers is remaining game between the shovel feet, however, often too small to free to allow thermal expansion. Due to the strains arise while forces that disturb the smoothness of the rotor and finally vibrations can cause.
- the blade roots which are anchored in circumferential grooves, each have at least one depression or opening which runs in the circumferential direction and in each of which a connecting piece is arranged which connects at least two blade roots to one blade package.
- the thus connected blade roots are thereby prevented from twisting.
- a connector consists of a shaped piece of any cross-section, and is arranged in a recess or opening, whose cross-section is adapted to the fitting.
- the recess or opening and the fitting is dimensioned so that the fitting is located with a small clearance in a recess or opening and a displacement of a blade root and the fitting relative to each other is still possible.
- the inventive compound of blade roots is the Rotational freedom of the blade roots around the blade longitudinal axis insofar reduces that they are secured against twisting and falling out. Intermediate pieces are used to partially fill in the mounting gap installed the blade feet. However, they no longer have the function of Anti-rotation of the blade feet held and now do not need so tight to be installed. As a result, free thermal expansions of Shovel feet ensured.
- the connecting piece consists of a shaped piece of rectangular cross-section, which is inserted in a likewise rectangular recess on the side of the blade root, which faces the rotor and groove bottom.
- the connecting piece consists of a round wire which is inserted in a drilling opening in the blade root. Again, the diameter of the opening and the wire is dimensioned so that a displacement of the blade root along the wire is possible.
- the blade feet each have a recess or opening on, which extends in the circumferential direction.
- the blade roots each two parallel in the circumferential direction extending depressions or openings, in each of which a connector inserted or inserted.
- a single connector is arranged in one embodiment, which extends almost over the entire circumference of a groove and almost all blade feet in this groove interconnects.
- shorter connecting pieces are arranged in the recesses or openings, which each connect two or more adjacent blade feet together to form a blade package.
- a further embodiment with two mutually parallel Recesses or openings are arranged short connectors, the connect two blade feet to a blade root pair.
- Side by side and parallel connectors are one Blade foot offset from each other by a first connector in one first recess or opening is inserted and a first and adjacent, second blade foot connects.
- a second, parallel Connector is in the second, adjacent recess or opening inserted and connects the second and adjacent, third blade root, and immediately.
- the foot of the last shovel is placed in a mounting slit intended for it in the groove screwed in and to prevent rotation by a final connector locked with the adjacent blade feet by a connector in the recess or opening of the last blade root is pulled in.
- Figure 1 illustrates a blade root 1, which is anchored in an inverse T-shaped circumferential groove 2 in a rotor 3 of a turbomachine.
- the blade root 1 has on the side facing the groove bottom, a recess 4 with a rectangular cross-section.
- a connector 5 with a similar rectangular cross-section is inserted with a small clearance in the recess.
- the cross-section of the recess in the blade root and the associated connector is basically arbitrary. Instead of the rectangular cross section for the recess and the connector, for example, elliptical or round shapes are executable.
- a round recess 6 is arranged, in which a pressing spring 7 is inserted, which additionally prevents the blade root from displacements.
- Figure 2 shows a view II of a plurality of adjacent, anchored in the circumferential groove blade roots 1, which are connected by a connecting piece 5. They form a package of blade roots, which can not twist in the circumferential groove thanks to their greater length, even if a mounting gap has arisen due to displacement of the blade roots during operation.
- the connector thus provides an anti-rotation, which makes it impossible for the blades to fall out.
- the blade roots along the entire circumferential groove are connected together in this way to form several such blade root packets. A connection of almost all blade roots, with the exception of the last or last two blades, by a single connector, is also feasible.
- FIG. 3 shows a plurality of blade roots anchored in a peripheral groove with a further arrangement of connecting pieces according to the invention.
- the blade roots 1, 1a, 1b, 1c, 1d each have on their side facing the groove bottom two parallel depressions, which are arranged on both sides of the blade root center.
- short connectors 5a, 5b, 5c are inserted.
- Each connecting piece in each case connects a blade root pair, wherein the connecting pieces arranged parallel next to one another are each offset by one blade root.
- a connecting piece 5a is inserted in the first recess of the two blade feet 1a and 1b, connecting them and securing them against rotation.
- FIGS. 4a to 4e show the assembly of the last blade of the circumferential groove and the locking of its blade root with the adjacent blade roots by means of the connecting pieces according to the invention.
- FIG. 4 a shows blade roots 11 and 12, which are spaced from the blade roots 13 and 14 by a mounting gap in the circumferential groove 2.
- the blade roots 11 and 12 are connected to each other with connecting pieces 5d and 5e. They both extend, for example, over several blade feet.
- FIG. 4b shows the same circumferential groove 2 with the last blade, the blade root 15 of which has been anchored in the mounting gap of the groove 2.
- the depressions 4 of the blade root 15 are still empty here, so the blade root is not yet secured against rotation.
- the locking of this last blade root proceeds as follows according to FIGS. 4c-e: The blade root 12 is first pushed over the remaining gap next to the blade root 15 so that the ends of the connecting pieces 5d and 5e become visible.
- the connecting piece 5d is then pulled in the same direction until its end comes to lie in the recess 4 of the blade root 12.
- the assembly and locking is completed by slightly increasing the gaps between all the blade roots in the circumferential groove, so that the gap left after the last blade has been assembled is distributed over the entire circumferential groove. Intermediate pieces fill these remaining columns. It results that almost all blade feet are secured by means of two parallel connecting pieces against rotation and the remaining blade feet are secured at least by means of a connecting piece. This ensures that none of the blades can twist and fall out of the groove.
- the spacers are a known component and are not shown here. They are dimensioned so that they can reduce the assembly game and during the turbine operation no larger gap can form, which could disturb the smoothness of the rotor. Thanks to the anti-rotation device, however, they no longer need to fill up the assembly play completely so that a sufficiently large free space remains between the blade feet, in which thermal expansions are freely granted.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
Die Schaufelfüsse, welche in Umfangsnuten verankert sind, weisen erfindungsgemäss jeweils mindestens eine Vertiefung oder Öffnung auf, die in Umfangsrichtung verläuft und in denen jeweils ein Verbindungsstück angeordnet ist, das mindestens zwei Schaufelfüsse miteinander zu einem Schaufelpaket verbindet.
Die so verbundenen Schaufelfüsse werden dadurch an einer Verdrehung gehindert. Ein Verbindungsstück besteht aus einem Formstück eines beliebigen Querschnitts, und ist in einer Vertiefung oder Öffnung angeordnet, dessen Querschnitt dem Formstück angepasst ist. Dabei ist die Vertiefung oder Öffnung sowie das Formstück so dimensioniert, dass das Formstück mit kleinem Spiel in einer Vertiefung oder Öffnung liegt und eine Verschiebung eines Schaufelfusses und des Formstücks relativ zueinander noch möglich ist.
In einer zweiten Ausführung der Erfindung besteht das Verbindungsstück aus einem runden Draht, der in einer Bohr-Öffnung im Schaufelfuss eingeschoben ist. Wiederum ist der Durchmesser der Öffnung und des Drahtes so dimensioniert, dass eine Verschiebung des Schaufelfusses entlang dem Draht möglich ist.
In einer weiteren Ausführung sind in den Vertiefungen oder Öffnungen kürzere Verbindungsstücke angeordnet, die jeweils zwei oder mehrere benachbarte Schaufelfüsse miteinander zu einem Schaufelpaket verbinden.
In der Mitte der dem Nutboden zugewandten Seite des Schaufelfusses ist eine runde Vertiefung 6 angeordnet, in der eine Pressfeder 7 eingelegt ist, die den Schaufelfuss zusätzlich an Verschiebungen hindert.
Figur 2 zeigt eine Ansicht II von mehreren benachbarten, in der Umfangsnut verankerten Schaufelfüssen 1, die durch ein Verbindungsstück 5 verbunden sind. Sie bilden ein Paket von Schaufelfüssen, welches sich in der Umfangsnut dank ihrer grösseren Länge nicht verdrehen kann, auch wenn durch Verschiebung der Schaufelfüsse während des Betriebs ein Montagespalt entstanden ist. Das Verbindungsstück gewährt somit eine Verdrehsicherung, die ein Herausfallen der Schaufeln verunmöglicht.
Die Schaufelfüsse entlang der gesamten Umfangsnut werden auf diese Art zu mehreren solcher Schaufelfuss-Paketen miteinander verbunden. Eine Verbindung von fast allen Schaufelfüssen, mit Ausnahme der letzten oder zwei letzten Schaufeln, durch ein einziges Verbindungsstück, ist ebenfalls ausführbar.
In den Figuren 4a bis 4e ist die Montage der letzten Schaufel der Umfangsnut und die Verriegelung ihres Schaufelfusses mit den benachbarten Schaufelfüssen mittels den erfindungsgemässen Verbindungsstücken dargestellt.
Figur 4a zeigt Schaufelfüsse 11 und 12, die von den Schaufelfüssen 13 und 14 durch einen Montagespalt in der Umfangsnut 2 beabstandet sind. Die Schaufelfüsse 11 und 12 sind mit Verbindungsstücken 5d und 5e miteinander verbunden. Sie erstrecken sich beide beispielsweise über mehrere Schaufelfüsse. Die Schaufelfüsse 13 und 14 sind mittels Verbindungsstücken 5f und 5g miteinander verbunden und gesichert.
Figur 4b zeigt dieselbe Umfangsnut 2 mit der letzten Schaufel, deren Schaufelfuss 15 in dem Montagespalt der Nut 2 verankert worden ist. Die Vertiefungen 4 des Schaufelfusses 15 sind hier noch leer, der Schaufelfuss also noch nicht gegen Verdrehung gesichert. Die Verriegelung dieses letzten Schaufelfusses verläuft wie folgt gemäss den Figuren 4c-e: Der Schaufelfuss 12 wird zunächst über den verbleibenden Spalt hinweg neben den Schaufelfuss 15 geschoben, sodass die Enden der Verbindungsstücke 5d und 5e sichtbar werden. Das Verbindungsstück 5d wird sodann in dieselbe Richtung gezogen bis sein Ende in der Vertiefung 4 des Schaufelfusses 12 zu liegen kommt. Die Montage und Verriegelung wird vervollständigt, indem die Spalten zwischen sämtlichen Schaufelfüssen in der Umfangsnut leicht vergrössert werden, sodass der Spalt, der nach der Montage der letzten Schaufel verblieben ist, über die ganze Umfangsnut verteilt wird. Mittels Zwischenstücken werden diese verbleibenden Spalten aufgefüllt.
Es resultiert, dass fast alle Schaufelfüsse mittels zwei parallel verlaufenden Verbindungsstücken gegen Verdrehung gesichert sind und die übrigen Schaufelfüsse zumindest mittels einem Verbindungsstück gesichert sind. Dadurch ist gewährleistet, dass keine der Schaufeln sich verdrehen und aus der Nut fallen kann.
Die Zwischenstücke sind ein bekanntes Bauteil und sind hier nicht dargestellt. Sie sind so dimensioniert, dass sie das Montagespiel verkleinern und sich während des Turbinenbetriebs kein grösserer Spalt mehr bilden kann, welcher die Laufruhe des Rotors stören könnte. Dank der Verdrehsicherung brauchen sie das Montagespiel jedoch nicht mehr restlos aufzufüllen, sodass zwischen den Schaufelfüssen ein genügend grosser freier Raum verbleibt, in dem thermische Dehnungen frei gewährt sind.
- 1, 1a-1d, 11-15
- Schaufelfuss
- 2
- Umfangsnut
- 3
- Rotor
- 4
- Vertiefung
- 5, 5a-g
- Verbindungsstück
- 6
- Vertiefung
- 7
- Anpressfeder
Claims (9)
- Laufschaufeln an einem Rotor (3) einer Turbomaschine, wobei die Laufschaufeln je einen Schaufelfuss in der Form eines T oder Hammerkopfs (1) aufweisen, der in einer Umfangsnut (2) am Rotor (3) der Turbomaschine verankert ist
dadurch gekennzeichnet, dass
die Laufschaufeln im Bereich des Hammerkopfs (1) eine Verdrehsicherung zur Verhinderung eines Herausfallens aus der Umfangsnut aufweist, wobei der Schaufelfuss im Bereich des Hammerkopfs (1) eine in Längsrichtung der Umfangsnut verlaufende Vertiefung (4) oder Öffnung und ein in der Vertiefung (4) oder Öffnung angeordnetes Verbindungsstück (5) aufweist, das sich im Bereich des Hammerkopfs (1) über mindestens zwei Schaufelfüsse erstreckt, wobei zwischen den Laufschaufeln in der Umfangsnut (2) ein Einbauspiel zur Aufnahme von thermischen Ausdehnungen vorhanden ist und das Verbindungsstück relativ zu den Schaufelfüssen verschiebbar ist. - Laufschaufeln nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schaufelfüsse (1) jeweils zwei Vertiefungen (4) oder Öffnungen aufweisen, in die je ein Verbindungsstück angeordnet ist. - Laufschaufeln nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die mindestens eine Vertiefung (4) jeweils an der dem Nutboden der Umfangsnut (2) zugewandten Seite des Schaufelfusses (1) angeordnet ist und einen rechteckigen Querschnitt aufweist und das Verbindungsstück (5), das jeweils in die mindestens eine Vertiefung (4) eingelegt ist, ein Formstück von gleichem rechteckigem Querschnitt ist. - Laufschaufeln nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Öffnung am Schaufelfuss (1) eine Bohröffnung ist und das Verbindungsstück aus einem Draht von gleichem Durchmesser besteht, das in die Bohröffnung eingeschoben ist. - Laufschaufeln nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verbindungsstücke (5) sich fast über den gesamten Nutumfang erstrecken und fast alle Schaufelfüsse (1) zu einem Schaufelpaket verbinden. - Laufschaufeln nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verbindungsstücke (5) sich über zwei oder mehrere Schaufelfüsse (1) erstrecken und diese zu mehreren Schaufelpaketen verbinden. - Laufschaufeln nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schaufelfüsse (2) jeweils zwei Vertiefungen (4) oder Öffnungen aufweisen und die Verbindungsstücke (5) sich jeweils über zwei Schaufelfüsse (1) erstrecken und die parallel nebeneinander angeordneten Verbindungsstücke um einen Schaufelfuss versetzt angeordnet sind. - Laufschaufeln nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schaufelfüsse (1) jeweils eine runde Vertiefung (6) aufweisen, in der eine Anpressfeder (7) angeordnet ist. - Laufschaufeln nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
der letzte in die Umfangsnut (2) montierte Schaufelfuss (1) durch Verschieben von einem oder zwei Verbindungsstücken (5d, 5e) mit den benachbarten Schaufelfüssen verriegelt ist.
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