EP2084369B1 - Leitvorrichtung einer strömungsmaschine sowie leitschaufel für eine derartige leitvorrichtung - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a guide device of a turbomachine according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for producing a guide device of a turbomachine and a guide vane for such a guide device.
- a guide device for a turbomachine in particular for a steam turbine, known, wherein the guide device disclosed therein comprises a vane ring, and wherein seen over the circumference of the vane ring distributed more vanes are attached to the same.
- the vane ring is attached to a vane carrier along with the vanes attached to the vane ring.
- the vanes are attached to the vane ring such that a through hole is provided for each vane to fix vane roots of the vanes in the vane ring which penetrates the vane ring and vane root and to the side, in the axial direction extending insertion of a blade retaining pin is suitable.
- a fixation of the vanes on the vane ring requires a high production cost and is also expensive to install.
- the present invention is based on the problem to sheep a simpler Leitvoriques a turbomachine. This problem is solved by a guide device of a turbomachine according to claim 1.
- the guide vane ring has a groove, wherein the guide vanes also have a groove, which are aligned in the mounted state with the groove of the vane ring, and wherein the guide vanes are fixed in their radial position on the vane ring via a retaining ring, which in the groove of the vane ring and in engages the groove of the vanes.
- the radial attachment of the guide vanes to the guide blade ring takes place by means of a retaining ring which engages in a groove of the guide blade ring and in corresponding grooves of the guide vanes, resulting in reduced manufacturing outlay and reduced assembly costs. Furthermore, the replacement of guide vanes in carrying out repair work or maintenance on the guide device according to the invention is simplified.
- a method for producing the guide device of the turbomachine is defined in claims 10 and 11.
- the guide vane according to the invention for a guide device of a turbomachine is defined in claim 12.
- Fig. 1 shows a section of a guide device according to the invention of a turbomachine in the region of a stator blade ring 10 and a plurality of guide vanes 11 attached to the guide blade ring 10.
- 3 and 4 show the guide blade ring 10 in each case alone,
- FIGS. 5 and 6 also show a guide vane 11 in isolation.
- the vane ring 10 is preferably made split and composed of two halves. According to Fig. 1 the vanes 11 are fixed to the vane ring 10 in the circumferential direction of the same viewed from each other, wherein for mounting the vanes 11 on the vane ring 10, the vanes in recesses 12 (see Fig. 3 ) of the vane ring 10 are insertable.
- the recesses 12 of the vane ring 10 extend in the radial direction, so that for the assembly of the vanes 11 on the vane ring 10, the vanes 11 are introduced from radially outside to radially inside or vice versa from radially inside to radially outside into the recesses 12 of the vane ring 10.
- a circumferential groove 13 in the same circumferential groove is inserted into one side of the guide vane ring 10 in the same.
- a groove 14 is introduced into each vane 11 on one side thereof.
- each vane 11 is arcuate, in particular circular arc, formed and introduced into a radially outer end thereof.
- the groove 13 of the vane ring 10 is arcuate, in particular circular arc, formed.
- a radially inner boundary surface and a radially outer boundary surface of the groove 13, 14 of the guide blade ring 10 and vanes 11 preferably have a distance of between 3 mm and 9 mm, in particular between 4 mm and 8 mm.
- the radially inner boundary surface and the radially outer boundary surface of the groove 13, 14 are either flat or designed as cutouts a cylindrical or conical or toroidal surface.
- the grooves 14 of the vanes 11 are aligned with the groove 13 of the vane ring 10.
- a retaining ring 15 which, as best Fig. 2 can be removed, engages in the groove 13 of the guide vane ring 10 and in the groove 14 of the vanes 11. Accordingly, the guide vanes 11 can be fixed in their radial position on the guide vane ring 10 via the retaining ring 15.
- the radial extension of the retaining ring 15 is adapted to the distance between the radially inner boundary surface and the radially outer boundary surface of the groove 13, 14.
- the contour of radial boundary surfaces of the retaining ring 15 is adapted to the contour of the radially inner boundary surface and the radially outer boundary surface of the groove 13, 14, so that the radial boundary surfaces of the retaining ring 15 as low as possible and full surface of the radial boundary surfaces of the groove 13, 14th nestle.
- Fig. 2 can be removed, engage the vanes 11 with radially inner ends of the same associated projections 16 in recesses of a mecanicendeckbands 17 of the guide, but such an inner shroud 17 is purely optional.
- the guide device according to the invention can also be designed without inner cover tape, wherein then the guide vanes at the radially inner ends of the same are assigned no projections.
- the vane ring 10 is together with the stator vanes 10 fixed vanes 11 according to Fig. 7 and 8th attachable to a vane support 18, according to Fig. 7 and 8th via at least one screw 19.
- Fig. 8 engages the screw 19 with a screw shaft 20 exclusively in the guide blade carrier 18, the screw 19 but covers with its screw head 21 in sections, both the blade carrier 18 and the blade ring 10 and the retaining ring 15 (see Fig. 7 ).
- the guide vane ring 10 on the guide vane support 18 is on the one hand via the screw 19, further serves the screw 19 of the circular fixing of the retaining ring 15 in the vane ring 10.
- one or more such screws 19 distributed over the circumference of the guide 10 be arranged.
- the manufacture or assembly of a guide device according to the invention can take place in that in the guide vane ring 10, the groove 13 and the guide vanes 11, the groove 14 before assembly of the guide vanes 11 on the guide vane ring 10 and are therefore introduced separately.
- the introduction of the groove 13 in the guide vane ring 10 is preferably carried out by turning or milling and the introduction of the groove 14 in the guide vanes 11 is preferably carried out by milling or bumping. Thereafter, the vanes 11 may be secured to the vane ring 10 via the recesses 12 to, when the grooves 14 of the vanes 11 are aligned with the groove 13 of the vane ring 10, insert the retaining ring 15 in the axial direction in the groove 13, 14.
- the production or assembly of the guide device according to the invention can also be such that no-key vanes 11 are introduced into a grooveless guide vane ring 10 via the recesses 12, and then by turning or milling the groove 13, 14 together in the guide vane ring 10 and the vanes 11 are introduced.
- the guide device according to the invention is characterized by a relatively low production cost and installation effort. Furthermore, it is relatively easy to replace guide vanes on the guide device according to the invention.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Leitvorrichtung einer Strömungsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Leitvorrichtung einer Strömungsmaschine und eine Leitschaufel für eine solche Leitvorrichtung.
- Aus der
DE 195 47 653 C2 ist eine Leitvorrichtung für eine Strömungsmaschine, insbesondere für eine Dampfturbine, bekannt, wobei die dort offenbarte Leitvorrichtung einen Leitschaufelring umfasst, und wobei über den Umfang des Leitschaufelrings gesehen verteilt mehrere Leitschaufeln an demselben befestigt sind. Der Leitschaufelring ist zusammen mit den am Leitschaufelring befestigten Leitschaufeln an einem Leitschaufelträger befestigt. - Nach der
DE 195 47 653 C2 , die als nächster Stand der Technik angesehen wird, sind die Leitschaufeln am Leitschaufelring derart befestigt, dass zur Fixierung von Leitschaufelfüßen der Leitschaufeln im Leitschaufelring für jede Leitschaufel ein Durchgangsloch vorgesehen ist, welches den Leitschaufelring und den Leitschaufelfuß durchdringt und sich zum seitlichen, in axialer Richtung verlaufenden Einstecken eines Schaufelhaltestifts eignet. Eine derartige Fixierung der Leitschaufeln am Leitschaufelring erfordert einen hohen Fertigungsaufwand und ist bei der Montage ebenfalls aufwendig. - Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde, eine einfachere Leitvorrichtung einer Strömungsmaschine zu schafen. Dieses Problem wird durch eine Leitvorrichtung einer Strömungsmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst.
- Erfindungsgemäß weist der Leitschaufelring eine Nut auf, wobei die Leitschaufeln ebenfalls eine Nut aufweisen, die in montierten Zustand mit der Nut des Leitschaufelrings fluchten, und wobei die Leitschaufeln in ihrer Radialposition am Leitschaufelring über einen Haltering fixiert sind, der in die Nut des Leitschaufelrings und in die Nute der Leitschaufeln eingreift.
- Bedingt dadurch, dass bei der erfindungsgemäßen Leitvorrichtung die radiale Befestigung der Leitschaufeln am Leitschaufelring durch einen Haltering erfolgt, der in eine Nut des Leitschaufelrings sowie in entsprechende Nute der Leitschaufeln eingreift, ergibt sich ein reduzierter Fertigungsaufwand sowie ein reduzierter Montageaufwand. Weiterhin vereinfacht sich der Austausch von Leitschaufeln bei der Durchführung von Reparaturarbeiten bzw. Wartungsarbeiten an der erfindungsgemäßen Leitvorrichtung.
- Ein Verfahren zum Herstellen der Leitvorrichtung der Strömungsmaschine ist in Anspruchen 10 und 11 definiert. Die erfindungsgemäße Leitschaufel für eine Leitvorrichtung einer Strömungsmaschine ist in Anspruch 12 definiert.
- Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
- Fig. 1:
- einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Leitvorrichtung einer Strömungsmaschine;
- Fig. 2:
- einen Querschnitt durch die Leitvorrichtung entlang der Schnittrichtung A-A in
Fig. 1 ; - Fig. 3:
- einen Ausschnitt aus einem Leitschaufelring der erfindungsgemäßen Leitvorrichtung in perspektivischer Ansicht;
- Fig. 4:
- einen Querschnitt durch den Leitschaufelring der
Fig. 3 in einer Schnittrichtung analog zur Schnittrichtung A-A derFig. 1 ; - Fig. 5:
- eine Leitschaufel der erfindungsgemäßen Leitvorrichtung in perspekti- vischer Ansicht;
- Fig. 6:
- die Leitschaufel der
Fig. 5 in Seitenansicht; - Fig. 7:
- einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Leitvorrichtung; und
- Fig. 8:
- einen Querschnitt durch die Anordnung der
Fig. 7 entlang der Schnitt- richtung B-B inFig. 7 . -
Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Leitvorrichtung einer Strömungsmaschine im Bereich eines Leitschaufelrings 10 sowie mehrerer am Leitschaufelring 10 befestigter Leitschaufeln 11.Fig. 3 und 4 zeigen den Leitschaufelring 10 jeweils in Alleindarstellung,Fig. 5 und 6 zeigen eine Leitschaufel 11 ebenfalls jeweils in Alleindarstellung. - Der Leitschaufelring 10 ist vorzugsweise geteilt ausgeführt und aus zwei Hälften zusammengesetzt. Gemäß
Fig. 1 sind die Leitschaufeln 11 am Leitschaufelring 10 in Umfangsrichtung desselben gesehen voneinander beabstandet befestigt, wobei zur Montage der Leitschaufeln 11 am Leitschaufelring 10 die Leitschaufeln in Ausnehmungen 12 (sieheFig. 3 ) des Leitschaufelrings 10 einführbar sind. Die Ausnehmungen 12 des Leitschaufelrings 10 erstrecken sich in Radialrichtung, so dass zur Montage der Leitschaufeln 11 am Leitschaufelring 10 die Leitschaufeln 11 von radial außen nach radial innen oder umgekehrt von radial innen nach radial außen in die Ausnehmungen 12 des Leitschaufelrings 10 eingeführt werden. - Zur radialen Fixierung der Leitschaufeln 11 am Leitschaufelring 10 ist an einer Seite des Leitschaufelrings 10 eine in Umfangsrichtung desselben gesehen umlaufende Nut 13 in denselben eingebracht. Ebenso ist in jede Leitschaufel 11 an einer Seite derselben jeweils eine Nut 14 eingebracht.
- Die Nut 14 einer jeden Leitschaufel 11 ist bogenförmig, insbesondere kreisbogenförmig, ausgebildet und in ein radial außenliegendes Ende derselben eingebracht. Ebenso ist die Nut 13 des Leitschaufelrings 10 bogenförmig, insbesondere kreisbogenförmig, ausgebildet.
- Eine radial innenliegende Begrenzungsfläche und eine radial außenliegende Begrenzungsfläche der Nute 13, 14 von Leitschaufelring 10 und Leitschaufeln 11 weisen vorzugsweise einen Abstand zwischen 3 mm und 9 mm, insbesondere zwischen 4 mm und 8 mm, auf. Die radial innenliegende Begrenzungsfläche und die radial außenliegende Begrenzungsfläche der Nute 13, 14 sind entweder eben oder als Ausschnitte eine zylindrischen oder kegeligen oder toroidalen Fläche ausgestaltet.
- In montiertem Zustand der Leitschaufeln 11 am Leitschaufelring 10 fluchten die Nute 14 der Leitschaufeln 11 mit der Nut 13 des Leitschaufelrings 10. Zur radialen Fixierung der Leitschaufeln 11 am Leitschaufelring 10 dient ein Haltering 15, der, wie am besten
Fig. 2 entnommen werden kann, in die Nut 13 des Leitschaufelrings 10 sowie in die Nute 14 der Leitschaufeln 11 eingreift. Über den Haltering 15 sind demnach die Leitschaufeln 11 in ihrer Radialposition am Leitschaufelring 10 fixierbar. - Die radiale Erstreckung des Halterings 15 ist an den Abstand zwischen der radial innenliegenden Begrenzungsfläche und der radial außenliegenden Begrenzungsfläche der Nute 13, 14 angepasst. Ebenso ist die Kontur von radialen Begrenzungsflächen des Halterings 15 an die Kontur der radial innenliegenden Begrenzungsfläche und der radial außenliegenden Begrenzungsfläche der Nute 13, 14 angepasst, sodass sich die radialen Begrenzungsflächen des Halterings 15 möglichst spielarm und vollflächig an die radialen Begrenzungsflächen der Nute 13, 14 anschmiegen.
- Wie ebenfalls am besten
Fig. 2 entnommen werden kann, greifen die Leitschaufeln 11 mit radial innenliegenden Enden derselben zugeordneten Vorsprüngen 16 in Ausnehmungen eines Innendeckbands 17 der Leitvorrichtung ein, wobei jedoch ein derartiges Innendeckband 17 rein optional ist. Die erfindungsgemäße Leitvorrichtung kann auch ohne Innendeckband ausgeführt sein, wobei dann den Leitschaufeln an den radial innenliegenden Enden derselben keine Vorsprünge zugeordnet sind. - Der Leitschaufelring 10 ist zusammen mit den am Leitschaufelring 10 fixierten Leitschaufeln 11 gemäß
Fig. 7 und8 an einem Leitschaufelträger 18 befestigbar, und zwar gemäßFig. 7 und8 über mindestens eine Schraube 19. GemäßFig. 8 greift die Schraube 19 mit einem Schraubenschaft 20 ausschließlich in den Leitschaufelträger 18 ein, die Schraube 19 überdeckt jedoch mit ihrem Schraubenkopf 21 abschnittsweise sowohl den Schaufelträger 18 als auch den Schaufelring 10 sowie den Haltering 15 (sieheFig. 7 ). - Über die Schraube 19 ist demnach einerseits der Leitschaufelring 10 am Leitschaufelträger 18 zirkular befestigbar, weiterhin dient die Schraube 19 der zirkularen Fixierung des Halterings 15 im Leitschaufelring 10. Wie bereits ausgeführt, können eine oder auch mehrere derartige Schrauben 19 über den Umfang der Leitvorrichtung 10 verteilt angeordnet sein.
- Alternativ kann die Befestigung des Leitschaufelrings am Leitschaufelträger sowie die Befestigung des Halterings am Leitschaufelring durch eine von mindestens einer Schraube im Leitschaufelträger gehaltene Passfeder oder Scheibe erfolgen, welche die drei Baugruppen gemeinsam überdeckt.
- Die Fertigung bzw. die Montage einer erfindungsgemäßen Leitvorrichtung kann dadurch erfolgen, dass in den Leitschaufelring 10 die Nut 13 sowie in die Leitschaufeln 11 die Nute 14 vor Montage der Leitschaufeln 11 am Leitschaufelring 10 und demnach getrennt voneinander eingebracht werden.
- Das Einbringen der Nut 13 in den Leitschaufelring 10 erfolgt vorzugsweise durch Drehen oder Fräsen und das Einbringen der Nute 14 in die Leitschaufeln 11 erfolgt vorzugsweise durch Fräsen oder Stoßen. Anschließend können die Leitschaufeln 11 über die Ausnehmungen 12 am Leitschaufelring 10 befestigt werden, um dann, wenn die Nute 14 der Leitschaufeln 11 mit der Nut 13 des Leitschaufelrings 10 fluchten, den Haltering 15 in Axialrichtung in die Nute 13, 14 einzuführen.
- Alternativ kann die Fertigung bzw. Montage der erfindungsgemäßen Leitvorrichtung auch derart erfolgen, dass nutlose Leitschaufeln 11 in einen nutlosen Leitschaufelring 10 über die Ausnehmungen 12 eingebracht werden, und dass anschließend durch Drehen oder Fräsen die Nute 13, 14 gemeinsam in den Leitschaufelring 10 sowie die Leitschaufeln 11 eingebracht werden.
- Die erfindungsgemäße Leitvorrichtung zeichnet sich durch einen relativ geringen Fertigungsaufwand sowie Montageaufwand aus. Weiterhin können relativ einfach Leitschaufeln an der erfindungsgemäßen Leitvorrichtung ausgetauscht werden.
-
- 10
- Leitschaufelring
- 11
- Leitschaufel
- 12
- Ausnehmung
- 13
- Nut
- 14
- Nut
- 15
- Haltering
- 16
- Vorsprung
- 17
- Innendeckband
- 18
- Leitschaufelträger
- 19
- Schraube
- 20
- Schraubenschaft
- 21
- Schraubenkopf
Claims (15)
- Leitvorrichtung einer Strömungsmaschine, insbesondere einer Dampfturbine, mit einem Leitschaufelring und mehreren über den Umfang des Leitschaufelrings verteilt angeordneten, am Leitschaufelring befestigten Leitschaufeln, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitschaufelring (10) eine Nut (13) aufweist, dass die Leitschaufeln (11) Nute (14) aufweisen, die in montierten Zustand mit der Nut (13) des Leitschaufelrings (10) fluchten, und dass die Leitschaufeln (11) in ihrer Radialposition am Leitschaufelring (10) über einen Haltering (15) fixiert sind, der in die Nut (13) des Leitschaufelrings (10) und in die Nute (14) der Leitschaufeln (11) eingreift.
- Leitvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (13) des Leitschaufelrings (10) an einer Seite des Leitschaufelrings in denselben eingebracht ist, dass die Nute (14) der Leitschaufeln (11) an einer Seite der Leitschaufeln in dieselben eingebracht ist, und dass an dieser Seite der Haltering (15) in Axialrichtung in die in die Nut (13) des Leitschaufelrings (10) und in die Nute (14) der Leitschaufeln (11) eingebracht ist.
- Leitvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitschaufelring (10) zusammen mit den in ihrer Radialposition am Leitschaufelring (10) fixierten Leitschaufeln (11) an einem Leitschaufelträger (18) befestigt ist.
- Leitvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitschaufelring (10) zusammen mit den am Leitschaufelring (10) fixierten Leitschaufeln (11) an dem Leitschaufelträger (18) über mindestens eine Schraube (19) befestigbar ist.
- Leitvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Schraube (19) mit einem Schraubenschaft (20) ausschließlich in den Leitschaufelträger (18) eingreift und mit einem Schraubenkopf (21) den Leitschaufelträger (18) und den Leitschaufelring (10) und den Haltering (15) abschnittsweise überdeckt.
- Leitvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (13) des Leitschaufelrings (10) und die Nute (14) der Leitschaufeln (11) einen bogenförmigen, insbesondere einen kreisbogenförmigen, Verlauf aufweisen.
- Leitvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine radial innenliegende Begrenzungsfläche und eine radial außenliegende Begrenzungsfläche der Nute (13, 14) einen Abstand zwischen 3 mm und 9 mm, insbesondere zwischen 4 mm und 8 mm, aufweisen.
- Leitvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine radial innenliegende Begrenzungsfläche und eine radial außenliegende Begrenzungsfläche der Nute (13, 14) eben ausgestaltet sind.
- Leitvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine radial innenliegende Begrenzungsfläche und eine radial außenliegende Begrenzungsfläche der Nute (13, 14) als Ausschnitte eine zylindrischen oder kegeligen oder toroidalen Fläche ausgestaltet sind.
- Verfahren zum Herstellen einer Leitvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (13) in den Leitschaufelring (10) durch Drehen oder Fräsen und die Nute (14) der Leitschaufeln (11) durch Stoßen oder Fräsen vor einer Montage der Leitschaufeln (11) am Leitschaufelring (10) eingebracht werden.
- Verfahren zum Herstellen einer Leitvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (13) in den Leitschaufelring (10) und die Nute (14) der Leitschaufeln (11) nach einer Montage der Leitschaufeln (11) am Leitschaufelring (10) durch Drehen oder Fräsen in dieselben gemeinsam eingebracht werden.
- Leitschaufel einer Leitvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in ein radial außenliegendes Ende der Leitschaufel eine bogenförmig, insbesondere eine kreisbogenförmig, verlaufende Nut (14) eingebracht ist.
- Leitschaufel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine radial innenliegende Begrenzungsfläche der Nut (14) und eine radial außenliegende Begrenzungsfläche der Nut (14) einen Abstand zwischen 3 mm und 9 mm, insbesondere zwischen 4 mm und 8 mm, aufweisen.
- Leitschaufel nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine radial innenliegende Begrenzungsfläche der Nut (14) und eine radial außenliegende Begrenzungsfläche der Nut (14) eben ausgestaltet sind.
- Leitschaufel nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine radial innenliegende Begrenzungsfläche der Nut (14) und eine radial außenliegende Begrenzungsfläche der Nut (14) als Ausschnitte eine zylindrischen oder kegeligen oder toroidalen Fläche ausgestaltet sind.
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