EP2723991A1 - Schaufelanordnung - Google Patents

Schaufelanordnung

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EP2723991A1
EP2723991A1 EP12748427.7A EP12748427A EP2723991A1 EP 2723991 A1 EP2723991 A1 EP 2723991A1 EP 12748427 A EP12748427 A EP 12748427A EP 2723991 A1 EP2723991 A1 EP 2723991A1
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EP
European Patent Office
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blade
bead
groove
assembly
retaining groove
Prior art date
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Granted
Application number
EP12748427.7A
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English (en)
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EP2723991B1 (de
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Uwe Sieber
Sascha Dungs
Elliot Griffin
Markus Paus
Stefan Reichling
Hubertus Michael Wigger
Dirk Wistuba
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Publication of EP2723991A1 publication Critical patent/EP2723991A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2723991B1 publication Critical patent/EP2723991B1/de
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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
    • F01D5/3023—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
    • 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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    • F01D5/32—Locking, e.g. by final locking blades or keys
    • F01D5/326—Locking of axial insertion type blades by other means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
    • F04D29/321—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps for axial flow compressors
    • F04D29/322—Blade mountings

Definitions

  • the invention relates to a blade arrangement according to the preamble of claim 1.
  • Blade assemblies are used for both vanes and blade rows of compressors, with a circumferential groove being provided in a blade carrier for receiving all the blades of the series. The attachment of the
  • the problem is that the games in the radial direction can lead to difficulties in ensuring the tolerances in Nutrichscardi. Therefore, it is known that to adjust the radial gap between the blade tip ⁇ tip and one of these immediately opposite channel boundary, the profile ends are ground or made by turning to measure, while the blades mounted in the groove are pressed outwards. Apart from this, there is often the problem of achieving a simple assembly and disassembly of blades and the substructures with low production costs.
  • the object of the invention is therefore to provide a blade arrangement in which a durable and at the same time reliable and secure fastening of the blades in the circumferential groove is ensured with simple assembly and disassembly.
  • each element is plate-shaped, in the projection of the airfoil towards the groove base at least one arranged below the airfoil bead for pressing the blade in the groove ⁇ and in the longitudinal direction of the retaining only partially covered by him pressed blade root is.
  • the element With the aid of the element according to the invention, it is possible that this has a particularly suitable shape, which allows a locally resilient substructure and at another local point a rigid-looking substructure.
  • the element is particularly easy to manufacture and, on the other hand, it is particularly easy to assemble and disassemble.
  • the stiffening effect is generated by a bead or several beads.
  • the ease of assembly and disassembly is achieved by the fact that in the longitudinal direction of the holding ⁇ groove the element in question is only partially covered by the pressed by him blade root. Thus, always a portion of the element stands out, which is particularly easy to reach for a disassembly tool.
  • the plate-shaped geometry of the element allows a space-saving design and blade arrangement.
  • a one-piece or multi-piece intermediate piece is inserted, which is pressed by the not covered by the blade root part of the element to the projections.
  • the elements there are identical number of blades, intermediate pieces and elements, wherein the elements have a longitudinal extent which is equal to the longitudinal extent of blade root and intermediate piece.
  • the assembly of the elements is offset with respect to spacers and blades, so that the element - viewed in the longitudinal direction of the retaining - extends completely under the blade root and each partially extends below the two, the blade root adjacent spacers.
  • each intermediate piece of two elements is pressed against the projections of the retaining groove.
  • the elements are designed such that the respective intermediate pieces are pressed against the projections with less force than the pressed by the respective element to the projections blade root.
  • different stiffnesses of the element can be used particularly advantageously for different requirements.
  • a lower spring force of the element is in fact desirable and not Benö ⁇ Untitled, since no high forces are applied in operation to the intermediate ⁇ tee.
  • the blades clamped in the blade carrier are exposed to flow forces during operation. This requires a more reliable attachment of the blades to the blade carrier, which requires a larger contact force.
  • the higher contact pressure is achieved by the locally higher rigidity of the element. This will be caused by the bead (s) arranged in the element.
  • the local material plasticization of the bead is provided to compensate for manufacturing tolerances during assembly.
  • a use of the residual elasticity is provided to then absorb the operating forces.
  • a material for the element which is characterized by a relatively high aspect ratio of the code number for the maximum tensile strength (Rmax) to yield (RP0.2) is advantageous ⁇ adhesive used, characterized (Index Rmax / Rp0.2> 1.5), whereby with material choice the yield strength at the same time still sufficiently large enough for the operating force must be.
  • the locally more rigid region of the element is preferably designed as a bead.
  • a third bead geometry as a combination of the first two bead geometries with similar properties leads to a double bead called a double bead, which has a further enlarged elastic range.
  • the beads in the element are located such that they are arranged in the projection of the blade in the direction of the groove base below the blade.
  • the beads are arranged principally in the interior of the element or at the edge thereof. This allows easy assembly and disassembly of the elements.
  • the element in its non-covered by the review ⁇ felfuß area on at least one aperture can engage a disassembly hook or tool to disassemble it from its operating position.
  • a simple mountability of the element can be achieved if a groove extending along the retaining groove is located in the groove base of the retaining groove or in the blade root bottom side as a dismantling groove.
  • a slide hammer can be comparatively easily attached there and during assembly, the insertion / compression of the element between the blade and the groove is simplified by means of a plunger.
  • the element in the projection of the airfoil towards the groove bottom (radial line of sight) a externa ⁇ ßere contour which is substantially rectangular.
  • the element in question is only half covered by the blade pressed by it.
  • Such contoured elements are particularly inexpensive and easily establishes ⁇ adjustable.
  • Particularly advantageous is the embodiment in which a longitudinal edge of the member is angled at least ⁇ abutting biased to the corresponding thereto shaped blade roots. If intermediate pieces are used in the blade arrangement, the angled longitudinal edges can also be prestressed against the correspondingly shaped intermediate pieces.
  • This configuration makes it possible for the blades not to be aligned solely on the basis of the groove geometry and the blade root geometry, but also to align themselves on the basis of the respective neighboring component-vane or intermediate piece. This feature is used to vorteilhaf ⁇ th reducing contact wear.
  • the element on at least one edge at least one further bead for local reinforcement and for guiding the element in a guide groove.
  • This further bead on the edge, preferably the transverse edge can simplify the assembly, since at the local stiffening a ram for driving / pushing the element between Schaufelfußunter- side and groove base can be applied without the element bends locally during closing ⁇ driving.
  • the bead is configured as an inner bead which is located in a ⁇ this to at least partly surrounding the outer bead is.
  • This is also referred to as a double bead embodiment made light ⁇ a further enlargement of the elastic range of the element.
  • the use of 3-fold beads or even n-fold beads is conceivable in which a corresponding number of beads from the inside to the outside is virtually stacked or arranged hierarchically.
  • the embodiment in which the show ⁇ felan extract is used in an axially flow-through compressor of a gas turbine, either for a blade ring and / or for a vane ring.
  • the Radi alspalte ⁇ can be made small between the blade tips and the channel lying opposite wall of the flow passage of the compressor be ⁇ Sonders.
  • FIG 1 shows a longitudinal section through a gas turbine
  • FIG 2 the plan view of a section of a
  • FIG. 3 shows a cross section through the blade arrangement according to FIG. 2 according to section line III-III
  • FIG. 4 shows the longitudinal section through the cutout of
  • Blade assembly according to a fourth embodiment (without spacers),
  • FIG. 10 is a plan view of a portion of a
  • Blade assembly according to a fifth embodiment (without spacers),
  • FIG 11 shows two variants of the fifth embodiment according to
  • FIG 13 is a force-elasticity diagram
  • FIG 14 shows the cross-section of an element with different union under ⁇ geometries of beads and FIG 16 shows the cross section through a bead geometry in
  • FIG. 1 shows a stationary gas turbine 10 in a longitudinal ⁇ partial section.
  • the gas turbine 10 has inside a by one Rotation axis 12 rotatably mounted rotor 14, which is also referred to as a turbine runner.
  • rotor 14 Along the rotor 14 follow one another an intake housing 16, an axial turbo compressor 18, a toroidal annular combustion chamber 20 with a plurality of rotationally symmetrical mutually arranged burners 22, a turbine unit 24 and an exhaust housing 26.
  • the Axialturbover Noticer 18 includes a ring-shaped compressor duct with cascading successively ⁇ ing compressor stages of Laufschaufei- and Leitschaufel ⁇ wreaths.
  • the rotor blades 14 arranged on the blades 27 lie with their free-ending blade tips 29 of an outer channel wall 42 of the compressor passage opposite. Also protrude vanes 25 which are secured to the outer duct wall 42 or to a Ver Whyrleitschaufelitati.
  • the compressor duct discharges via a compressor outlet diffuser 36 in a plenum 38.
  • the annular combustion chamber 20 is provided with its combustion chamber 28, which communicates with an annular hot gas duct 30 of the turbine unit 24. In the turbine unit 24 four successive turbine stages 32 are arranged.
  • a generator or a working machine (each not shown) is ⁇ coupled.
  • the axial turbocompressor sucks
  • FIG. 2 shows a plan view of a detail of a blade arrangement 40 in which only two blades 25, 27 with an intermediate piece 44 located therebetween and two elements 46 arranged therebelow are shown schematically.
  • the vanes 25, 27 comprise a schematically indicated blade 48 and a blade root 50.
  • the top ⁇ view takes place in the direction of the radial direction of the gas turbine 10, that is, from the blade leaf in the direction of blade 50.
  • the elements 46 have a rectangular outer contour and are plate-shaped forms ⁇ out. Colloquially, they are also referred to as sheet-shaped.
  • each element 46 has two beads 52 and two Publ ⁇ voltages 54th
  • the elements 46 are in the circumferential direction U as long as the blade root 50 and spacer 44 together. However, the elements 46 are arranged centrally below the respective blade 25, 27, so that two adjacent elements 46 each end centrally with their opposite ends below the intermediate pieces 44.
  • FIG 3 shows the cross section according to section line III-III through the blade root 50 of the blade 25, 27 and ger a Schaufelträ- 56.
  • the airfoil is (in FIG 3 and in the Figu ⁇ ren 5, 6, 8, 9, 11 and 12) not shown.
  • Schaufelträ ⁇ ger 56 extends a retaining groove 58 in which the show ⁇ blades 25, 27, in detail, the blade roots 50 of the blades 25, 27, are positively inserted.
  • the side walls 60 of the retaining grooves 58 have longitudinally extending projections 62 for forming undercuts 64.
  • hammer-shaped foot regions 66 engage in the undercut 64.
  • the element 46 is braced.
  • a further, along the retaining groove 58 istre ⁇ ckende disassembly groove 72 is provided in the groove bottom 70.
  • the further groove 72 serves for the access of a disassembly tool, for example a slide hammer.
  • the wall thickness S of the element 46 (FIG. 14) is less than the gap between the blade root lower side 68 and the groove bottom 70.
  • the beads 52 produced in the element 46 by deep-drawing or press-fitting enlarge the height H of the element 46 beyond the gap dimension, so that the blade root 50 is pressed against the projections 62. This leads to a Unambiguous ⁇ gen defined position of the blades 25, 27 in the holding 58th
  • FIGS. 2, 3 and 4 shows the longitudinal section through the embodiment according to FIG 2 along the section line IV-IV.
  • the embodiment of the blade arrangement 40 illustrated in FIGS. 2, 3 and 4 is a section of a rotor blade ring of a compressor 12 of the gas turbine 10. Accordingly, the blade carrier 56 is formed by a rotor disk and the blades 25, 27 as Laufschaufein trained.
  • the elements 46 are substantially planar and thus do not follow the curvature of the retaining groove 58.
  • the elements 46 with their central region, in which the beads 52 are arranged press with greater force blade foot ⁇ bottom 68 and groove bottom 70 apart .
  • the adjacent to the transverse edges 82 portions of the element 46 are due to the planar configuration of the elements 46 and the curved retaining groove 58 then with less force resiliently against the undersides of the intermediate pieces 44. Consequently, the element 46 presses the intermediate pieces 44 and the blades 25, 27 against the projections 62 of the retaining groove 58 due to locally different stiffnesses with different degrees of force.
  • a second embodiment of a blade arrangement 40 is shown in FIG.
  • FIG 5 shows the cross section according to FIG 3.
  • ⁇ 5 are provided to FIG 3 identical features having identical reference numerals in FIG substantially.
  • the longitudinal edges 74 of the element 46 are bent to the groove opening of the retaining groove 58 out.
  • the bent-over longitudinal edges 74 are prestressed on bevels 76 arranged on blade bottom side. Since the spacers 44 are formed in an analogous manner to the blade roots 50 of the blades 25, 27, are also located below the intermediate part 44 to gesiedelte ⁇ portions of the longitudinal edges 74 of the element 46 pre-tensioned to ⁇ at corresponding chamfers.
  • FIG. 6 A third embodiment of a blade arrangement 40 is shown schematically in FIG. FIG. 6 also largely shows the same cross section as FIG. 3, so that identical features are provided with the same reference numerals in FIG. 6 to FIG.
  • the third embodiment according to FIG. 6 has a comparatively wide but only a small depth, on the blade foot lower side 68, extending in the longitudinal direction of the retaining groove 58.
  • the groove 78 serves to receive the element 46, so that the groove depth of the groove 78 substantially corresponds to the wall thickness S of the element 46.
  • the longitudinal edges 74 of the element 46 (see FIG 2) abut against the inclined side walls of the groove 78.
  • a groove 78 arranged on the underside thereof is also provided in the intermediate pieces 44 according to the third embodiment, so that the longitudinal edges 74 of the element 46 are also provided on the side walls of the groove arranged on the intermediate piece 44 78 are present.
  • the blades are designed as rotor blades 27.
  • FIGS. 8 and 9 show in a manner analogous to the cross section according to FIG. 3 a cross section through a blade arrangement 40 according to a fourth embodiment.
  • the arrangements shown in FIGS. 7, 8 and 9 are configured as vane rings and not as rotor blade rings.
  • the cross-sectional contours of the retaining groove 58 and the blade root 50 differ only slightly.
  • Another difference from the previously described embodiments is that no intermediate pieces 44 are provided between adjacent guide vanes 25. Accordingly, the blades 25 are, as shown in the illustration of FIG 7, flat and without employment of the blade roots 50 together.
  • the Ele ⁇ elements 46 are each arranged in half by a pair of adjacent acting ⁇ feln 25th It follows that the stiffening beads 52 are not located in the interior of the element 46, but on two opposite transverse edges 82 of the elements 46.
  • the first variant of the fourth embodiment of FIG 8 is constructed in an analogous manner as the second embodiment according to FIG 5 with the angled off longitudinal edges 74 of the element 46.
  • a second variant of the fourth embodiment shown in FIG 9, corresponds structurally to substantially the third embodiment of Figure 6, in which the element 46 in a blade at the bottom ⁇ 68 arranged groove 78 is largely sunk.
  • a fifth embodiment of the blade assembly 40 is shown in a top view according to FIG 10, to the two Vari ⁇ distinctive, a first cross-section in FIG 11 and a second in Cross section in FIG 12, are shown.
  • the fifth embodiment Darge ⁇ presented in FIG 5 is essentially based on the embodiment shown in FIG 2 the first embodiment.
  • further beads 86 are provided at the transverse edges 82-in a manner analogous to the fourth embodiment shown in FIG.
  • the further beads 86 engage either in the dismounting groove 72 (FIG. 11) or in a groove 78 (FIG. 12) arranged on the underside of the blade for aligning or guiding the elements 46.
  • FIGS. 14 and 15 each show an embodiment of the invention
  • Each bead 52 comprises two convexly bent portions X and a concave portion V arranged therebetween.
  • the convex portions X each have a radius R2 and the concave portions V have a radius R1.
  • the concave portion V also has a chord length a, wherein the bead 52 includes a bead width b.
  • the second embodiment of an element 46 provides that Rl> 5 * S,
  • portion V represents the area of plastic deformation with the higher loading force and higher spring rate
  • portions X the areas for the elastic deformation with low spring rate, which is also FIG.
  • the special bead geometry is a multiple bead 55 in which an inner bead 55i is surrounded by one or more beads 55a.
  • the beads 55i, 55a of the multiple bead 55 are quasi stacked or hierar ⁇ chically arranged with a common center M.
  • the multiple bead 55 shown in FIG. 16 is a 2-fold bead, also called a double bead. Double bead here means that in principle a concave portion of a first Va (in which case outer) bead 55a (then inner) Si is located ⁇ blocks 55i a second.
  • the invention relates to a bucket assembly 40 with a blade carrier 56 and disposed therein Hal- tenut 58 which longitudinally réellere ⁇ ADORABLE projections 62 to form undercuts 64 has on its side walls 60, and in which a number of blades 25, 27 for Forming a blade ring of a turbomachine used is, wherein each blade 25, 27 next to a blade 48 for fastening a hammer-shaped, in the undercuts 64 64 engages 64 and 64 is pressed by between a Schaufelfußunterseite 68 and a groove bottom 70 of the retaining groove 58 disposed member 46 to the projections 62.
  • each element is plate-shaped 46, in the projection of the airfoil 48 in the direction of groove bottom
  • the 70 has at least one arranged below the airfoil 48 bead 52 for pressing and in the longitudinal direction of the retaining groove 58 is only partially covered by the pressed him blade root 50.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaufelanordnung (40) mit einem Schaufelträger (56) und einer darin angeordneten Haltenut (58), welche an ihren Seitenwänden (60) sich längs erstreckende Vorsprünge (62) zur Bildung von Hinterschneidungen (64) aufweist, und in der eine Anzahl von Schaufeln (25, 27) zur Bildung eines Schaufelkranzes einer Turbomaschine eingesetzt ist, wobei jede Schaufel (25, 27) neben einem Schaufelblatt (48) zur Befestigung einen in die Hinterschneidungen (64) eingreifenden Schaufelfuß (50) aufweist und durch ein zwischen einer Schaufelfußunterseite (68) und einem Nutgrund (70) der Haltenut (58) angeordnetes Element (46) an die Vorsprünge (62) gepresst ist. Um eine besonders sichere, zuverlässige, langlebige und verschleißarme Befestigung anzugeben, die eine besonders einfache Montage und Demontage ermöglicht ist vorgesehen, dass jedes Element (46) plattenförmig ausgebildet ist, in der Projektion von Schaufelblatt (48) in Richtung Nutgrund (70) zumindest eine unterhalb des Schaufelblatts (48) angeordnete Sicke (52, 55) zum Anpressen aufweist und in Längsrichtung der Haltenut (58) lediglich teilweise des von ihm angepressten Schaufelfußes (50) überdeckt ist.

Description

Beschreibung
Schaufelanordnung
Die Erfindung betrifft eine Schaufelanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Schaufelanordnungen sind aus dem umfangreich vor- handenen Stand der Technik bestens bekannt. Die bekannten
Schaufelanordnungen werden sowohl für Leitschaufelreihen als auch für Laufschaufelreihen von Verdichtern eingesetzt, wobei in einem Schaufelträger eine Umfangsnut zur Aufnahme aller Schaufeln der Reihe vorgesehen ist. Die Befestigung der
Schaufeln in der Umfangsnut erfolgt mit Hilfe eines hammer- förmigen oder schwalbenschwanzähnlichen Formschlusses, indem entsprechend ausgebildete Schaufelfüße von den Seitenwänden der Haltenut hervorstehende Vorsprünge hintergreifen. Um eine spielfreie, verschleißarme und zuverlässige Verspannung der Schaufeln in der Haltenut herbeizuführen ist es bekannt, zwischen Schaufelfußunterseite und Nutgrund Unterbauungen in Ge¬ stalt von Passfedern, Federelementen in Form einer Spiralfeder oder einer längs wie quer geschlitzten Spannhülse einzusetzen. Damit lassen sich in radialer Richtung vorhandene Montage- und Fertigungsspiele zwischen Schaufel und Nut kom¬ pensieren, was eine einfache Herstellung und Montage ermög¬ licht. Problematisch ist, dass die Spiele in radialer Richtung zu Schwierigkeiten bei der Gewährleistung der Toleranzen in Nutumfangsrichtung führen können. Daher ist es bekannt, dass zur Einstellung der Radialspalte zwischen Schaufelblatt¬ spitze und einer dieser unmittelbar gegenüberliegenden Kanalbegrenzung die Profilenden überschliffen oder durch Drehen auf Maß gebracht werden, wobei währenddessen die in der Nut montierten Schaufeln nach außen gedrückt sind. Abgesehen da- von besteht häufig das Problem, eine einfache Montierbarkeit und Demontierbarkeit von Schaufeln und den Unterbauungen bei geringen Herstellungskosten zu erreichen. Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Schaufelanordnung, bei der eine langlebige und zugleich zuverlässige sowie sichere Befestigung der Schaufeln in der Um- fangsnut bei einfacher Montage und Demontage gewährleistet ist .
Die Aufgabe wird mit einer Schaufelanordnung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden können.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass jedes Element platten- förmig ausgebildet ist, in der Projektion von Schaufelblatt Richtung Nutgrund zumindest eine unterhalb des Schaufelblatts angeordnete Sicke zum Anpressen der Schaufel in der Nut auf¬ weist und in Längsrichtung der Haltenut lediglich teilweise des vom ihm angepressten Schaufelfußes überdeckt ist.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Elements ist es möglich, das dieses eine besonders geeignete Form aufweist, die eine lokal federnde Unterbauung und an einer anderen lokalen Stelle eine steif wirkende Unterbauung ermöglicht. Das Element lässt sich zudem einerseits besonders einfach herstellen und andererseits zugleich besonders einfach montieren und demontieren. Die versteifende Wirkung wird durch eine Sicke oder mehrere Sicken erzeugt. Die einfache Montierbarkeit und Demontierbar- keit wird dadurch erreicht, dass in Längsrichtung der Halte¬ nut das betreffende Element lediglich teilweise durch den von ihm angepressten Schaufelfuß überdeckt ist. Somit steht stets ein Abschnitt des Elements hervor, welches für ein Demontage- Werkzeug besonders einfach erreichbar ist. Des Weiteren ermöglicht die plattenförmige Geometrie des Elements eine platzsparende Konstruktion und Schaufelanordnung .
Besonders bevorzugt ist die Ausgestaltung, bei der in der Haltenut zwischen je zwei Schaufeln ein einteiliges oder mehrteiliges Zwischenstück eingesetzt ist, das von dem durch den Schaufelfuß nicht überdeckten Teil des Elements an die Vorsprünge angepresst ist. In diesem Fall existieren in iden- tischer Anzahl Schaufeln, Zwischenstücke und Elemente, wobei die Elemente eine Längserstreckung aufweisen, die gleich der Längserstreckung von Schaufelfuß und Zwischenstück ist. Die Montage der Elemente erfolgt in Bezug auf Zwischenstücke und Schaufeln versetzt, so dass das Element - in Längsrichtung der Haltenut gesehen - sich vollständig unter dem Schaufelfuß hindurch und jeweils teilweise sich bis unter die beiden, den Schaufelfuß benachbarten Zwischenstücken erstreckt. Damit wird jedes Zwischenstück von zwei Elementen an die Vorsprünge der Haltenut gepresst.
Vorzugsweise sind die Elemente derartig ausgebildet, dass die betreffenden Zwischenstücke mit geringerer Kraft an die Vorsprünge angepresst werden als der von dem betreffenden Element an die Vorsprünge angepresste Schaufelfuß. Insbesondere damit lassen sich verschiedene Steifigkeiten des Elements für verschiedene Anforderungen besonders vorteilhaft nutzen. Für die Montage der Zwischenstücke ist nämlich eine niedrigere Federkraft des Elements wünschenswert und auch nicht benö¬ tigt, da im Betrieb auch keine hohen Kräfte an dem Zwischen¬ stück angreifen. Dahingegen sind die im Schaufelträger festgeklemmten Schaufeln im Betrieb Strömungskräften ausgesetzt. Dies erfordert eine zuverlässigere Befestigung der Schaufeln am Schaufelträger, was eine größere Anpresskraft erforderlich macht. Die höhere Anpresskraft wird durch die lokal höhere Steifigkeit des Elements erreicht. Diese wird durch die im Element angeordnete (n) Sicke (n) hervorrufen.
Bei einer steiferen Unterbauung der Schaufel können vorteil- haft unterschiedlich wirkende Funktionsprinzipien für Montage und den anschließenden Betrieb verwendet werden. Zum einen ist die lokale Material-Plastifizierung der Sicke zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen bei der Montage vorgesehen. Zum anderen ist eine Nutzung der Rest-Elastizität vorgesehen, um dann die Betriebskräfte aufzunehmen. Hierzu wird vorteil¬ haft ein Material für das Element benutzt, welches sich durch eine relativ hohe Verhältniszahl der Kennziffer für maximale Zugfestigkeit (Rmax) zur Streckgrenze (RP0.2) auszeichnet (Kennziffer Rmax/Rp0.2 > 1,5), wobei bei Materialwahl die Streckgrenze gleichzeitig noch ausreichend groß genug für die Betriebskraft sein muss. Der lokal steifere Bereich des Elements wird vorzugsweise als Sicke ausgeführt. Besonders vorteilhaft ist die Gestaltung der Sicke in einer Weise, bei der sich eine geknickte Kenn¬ linie im Kraft-Weg-Zusammenhang ergibt. Dadurch wird über einen weiten Bereich eine Rest-Elastizität zur Aufnahme der Be- triebskräfte sichergestellt. Dies kann mit einer ersten Si¬ ckengeometrie erreicht werden, bei der das Element eine Wand¬ stärke S und die Sicke im Querschnitt eine Sickenbreite b so¬ wie zwei konvexe Abschnitte mit einem Radius R2 und einen da¬ zwischen angeordneten konkaven Abschnitt mit einem Radius Rl mit einer Sehnenlänge A aufweist, für die gilt:
Rl > 1,5S,
3*R2 > Rl < 0, 7R2 und
10b bis 1, 7b > a. Eine zweite Sickengeometrie mit ähnlichen Eigenschaften wird erreicht, wenn Rl > 5S ist, 3*R2 > Rl und a < 0,9b.
Eine dritte Sickengeometrie als Kombination der ersten beiden Sickengeometrien mit ähnlichen Eigenschaften führt zu einer als Doppelsicke bezeichneten 2-fach Sicke, welche einen wei¬ ter vergrößerten elastischen Bereich aufweist.
Vorzugsweise sind die Sicken im Element derart angesiedelt, dass sie in der Projektion von Schaufelblatt Richtung Nut- grund unterhalb des Schaufelblatts angeordnet sind. Mit ande¬ ren Worten: da die Elemente entlang der Umfangsnut stets zu den Schaufeln versetzt angesiedelt sind, sind die Sicken prinzipiell im Innenbereich des Elements oder an dessen Rand angeordnet. Dies erlaubt eine einfache Montage und Demontage der Elemente.
Weiter bevorzugt weist das Element in seinem nicht vom Schau¬ felfuß überdeckten Bereich zumindest eine Öffnung auf. In diese Öffnung kann ein Demontagehaken oder Werkzeug eingreifen, um es aus seiner Betriebsposition zu demontieren.
Eine einfache Montierbarkeit des Elements lässt sich errei- chen, wenn im Nutgrund der Haltenut oder in der Schaufelfu߬ unterseite eine sich längs der Haltenut erstreckende Nut als Demontagenut angesiedelt ist. Bei der Demontage kann dort vergleichsweise einfach ein Gleithammer angesetzt werden und bei der Montage ist das Hereinschlagen/-drücken des Elements zwischen Schaufel und Nut mittels eines Stößels vereinfacht.
Zweckmäßigerweise weist das Element in der Projektion von Schaufelblatt Richtung Nutgrund (radiale Sichtachse) eine äu¬ ßere Kontur auf, die im Wesentlichen rechteckig ist. In die- ser Projektion ist das betreffende Element nur halb durch die von ihm angepresste Schaufel überdeckt. Derartig konturierte Elemente sind besonders kostengünstig und einfach her¬ stellbar . Besonders vorteilhaft ist die Ausgestaltung, bei der zumin¬ dest eine Längskante des Elements abgewinkelt ist, die an den dazu korrespondierend ausgeformten Schaufelfüßen vorgespannt anliegt. Sofern Zwischenstücke in der Schaufelanordnung verwendet werden, können die abgewinkelten Längskanten auch an den dazu korrespondierend ausgeformten Zwischenstücken vorgespannt anliegen. Diese Ausgestaltung ermöglicht, dass die Schaufeln nicht allein aufgrund der Nutgeometrie und der Schaufelfußgeometrie ausgerichtet werden, sondern sich auch anhand des jeweiligen Nachbarbauteils - Schaufel oder Zwi- schenstück - ausrichten. Dieses Merkmal dient der vorteilhaf¬ ten Verringerung von Kontaktverschleiß.
Weiter vorteilhaft weist das Element an mindestens einem Rand zumindest eine weitere Sicke zur lokalen Versteifung und zur Führung des Elements in einer Führungsnut auf. Diese weitere Sicke am Rand, vorzugsweise der Querkante, kann die Montage vereinfachen, da an der lokalen Versteifung ein Stößel zum Einschlagen/Einstoßen des Elements zwischen Schaufelfußunter- seite und Nutgrund angesetzt werden kann, ohne dass beim an¬ schließenden Eintreiben sich das Element örtlich verbiegt.
Besonders bevorzugt ist die Ausführungsform, bei der die Si- cke als innere Sicke ausgestaltet ist, die in einer diese zu¬ mindest teilweise umgebenden, äußeren Sicke angesiedelt ist. Diese auch als Doppelsicke bezeichnete Ausführungsform ermög¬ licht eine weitere Vergrößerung des elastischen Bereichs des Elements. Ebenso ist die Verwendung von 3-fach-Sicken oder gar n-fach Sicken denkbar, bei denen eine entsprechende Anzahl an Sicken von innen nach außen quasi gestapelt bzw. hierarchisch angeordnet ist.
Besonders bevorzugt ist die Ausgestaltung, bei der die Schau¬ felanordnung in einem axial durchströmbaren Verdichter einer Gasturbine verwendet wird, entweder für einen Laufschaufel- kranz und/oder für einen Leitschaufelkranz. Dies gewährleistet einen zuverlässigen, sicheren und besonders effizienten Betrieb der Gasturbine, da mit dieser Ausgestaltung die Radi¬ alspalte zwischen den Schaufelblattspitzen und der gegenüber- liegenden Kanalwand des Strömungskanals des Verdichters be¬ sonders klein ausgebildet werden können.
Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele, wel¬ che die Erfindung nicht einschränken, in der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert. Dabei werden weitere Merkmale und weitere Vorteile angegeben. Es zeigen:
FIG 1 einen Längsteilschnitt durch eine Gasturbine, FIG 2 die Draufsicht auf einen Ausschnitt einer
Schaufelanordnung gemäß einer ersten Ausgestaltung,
FIG 3 einen Querschnitt durch die Schaufelanordnung gemäß FIG 2 gemäß Schnittlinie III-III, FIG 4 den Längsschnitt durch den Ausschnitt der
Schaufelanordnung gemäß FIG 2 gemäß Schnitt¬ linie IV-IV, FIG 5, FIG 6 die Querschnitte durch eine Schaufelanordnung analog zur Schnittlinie IV-IV für eine zweite und dritte Ausgestaltung,
FIG 7 eine Draufsicht auf einen Abschnitt einer
Schaufelanordnung gemäß einer vierten Ausgestaltung (ohne Zwischenstücke) ,
FIG 8, FIG 9 zwei Varianten der vierten Ausgestaltung gemäß
FIG 7 im Querschnitt gemäß Schnittlinie III- III,
FIG 10 eine Draufsicht auf einen Abschnitt einer
Schaufelanordnung gemäß einer fünften Ausgestaltung (ohne Zwischenstücke) ,
FIG 11, FIG 12 zwei Varianten der fünften Ausgestaltung gemäß
FIG 7 im Querschnitt gemäß Schnittlinie III¬ III, FIG 13 ein Kraft-Elastizitäts-Diagramm,
FIG 14, FIG 15 den Querschnitt durch ein Element mit unter¬ schiedlichen Geometrien von Sicken und FIG 16 den Querschnitt durch eine Sickengeometrie in
Form einer Doppelsicke.
In den Figuren sind identische Merkmale mit den gleichen Be¬ zugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt eine stationäre Gasturbine 10 in einem Längs¬ teilschnitt. Die Gasturbine 10 weist im Innern einen um eine Rotationsachse 12 drehgelagerten Rotor 14 auf, der auch als Turbinenläufer bezeichnet wird. Entlang des Rotors 14 folgen aufeinander ein Ansauggehäuse 16, ein Axialturboverdichter 18, eine torusartige Ringbrennkammer 20 mit mehreren rotati- onssymmetrisch zueinander angeordneten Brennern 22, eine Turbineneinheit 24 und ein Abgasgehäuse 26.
Der Axialturboverdichter 18 umfasst einen ringförmig ausgebildeten Verdichterkanal mit darin kaskadisch aufeinanderfol¬ genden Verdichterstufen aus Laufschaufei- und Leitschaufel¬ kränzen. Die am Rotor 14 angeordneten Laufschaufeln 27 liegen mit ihren frei endenden Schaufelblattspitzen 29 einer äußeren Kanalwand 42 des Verdichterkanals gegenüber. Darein ragen ebenso Leitschaufeln 25, die an der äußeren Kanalwand 42 oder an einem Verdichterleitschaufelträger gefestigt sind. Der Verdichterkanal mündet über einen Verdichterausgangsdiffusor 36 in einem Plenum 38. Darin ist die Ringbrennkammer 20 mit ihrem Verbrennungsraum 28 vorgesehen, der mit einem ringförmigen Heißgaskanal 30 der Turbineneinheit 24 kommuniziert. In der Turbineneinheit 24 sind vier hintereinander geschaltete Turbinenstufen 32 angeordnet. Am Rotor 14 ist ein Generator oder eine Arbeitsmaschine (jeweils nicht dargestellt) ange¬ koppelt . Im Betrieb der Gasturbine 10 saugt der Axialturboverdichter
18 durch das Ansauggehäuse 16 als zu verdichtendes Medium Um¬ gebungsluft 34 an und verdichtet diese. Die verdichtete Luft wird durch den Verdichterausgangsdiffusor 36 in das Plenum 38 geführt, von wo aus es in die Brenner 22 einströmt. Über die Brenner 22 gelangt auch Brennstoff in den Verbrennungsraum 28. Dort wird der Brennstoff unter Zugabe der verdichteten Luft zu einem Heißgas M verbrannt. Das Heißgas M strömt an¬ schließend in den Heißgaskanal 30, wo es sich arbeitsleistend an den Turbinenschaufeln der Turbineneinheit 24 entspannt. Die währenddessen freigesetzte Energie wird vom Rotor 14 auf¬ genommen und einerseits zum Antrieb des Axialturboverdichters 18 und andererseits zum Antrieb einer Arbeitsmaschine oder elektrischen Generators genutzt. Die FIG 2 zeigt eine Draufsicht auf einen Ausschnitt einer Schaufelanordnung 40, bei der lediglich zwei Schaufeln 25, 27 mit einem dazwischen angesiedelten Zwischenstück 44 und zwei darunter angeordneten Elementen 46 schematisch dargstellt sind. Die Schaufeln 25, 27 umfassen ein schematisch angedeutetes Schaufelblatt 48 sowie einen Schaufelfuß 50. Die Drauf¬ sicht erfolgt in Richtung der Radialrichtung der Gasturbine 10, d. h. vom Schaufelblatt in Richtung Schaufelfuß 50. In FIG 2 nicht dargestellt ist der Schaufelträger sowie eine im Träger angeordnete Haltenut. Die Elemente 46 weisen eine rechteckige äußere Kontur auf und sind plattenförmig ausge¬ bildet. Umgangssprachlich werden sie auch als blechförmig bezeichnet. Im ersten Ausführungsbeispiel (FIG 2) sind die Schaufelfüße 50 und die Schaufeln 25, 27 der Schaufelanord¬ nung gegenüber einer Längserstreckung der Haltenut bzw. einer Umfangsrichtung U schräg angeordnet. Diese Anstellung ist für Laufschaufein typisch. Jedes Element 46 weist zwei Sicken 52 und jeweils zwei Öff¬ nungen 54 auf. Die Elemente 46 sind in Umfangsrichtung U ebenso lang wie Schaufelfuß 50 und Zwischenstück 44 zusammen. Jedoch sind die Elemente 46 mittig unterhalb der betreffenden Schaufel 25, 27 angeordnet, so dass zwei benachbarte Elemente 46 jeweils mit ihren gegenüberliegenden Enden unterhalb der Zwischenstücke 44 mittig enden.
FIG 3 zeigt den Querschnitt gemäß Schnittlinie III-III durch den Schaufelfuß 50 der Schaufel 25, 27 und einem Schaufelträ- ger 56. Das Schaufelblatt ist in FIG 3 (und auch in den Figu¬ ren 5, 6, 8, 9, 11 und 12) nicht dargestellt. Im Schaufelträ¬ ger 56 erstreckt sich eine Haltenut 58, in denen die Schau¬ feln 25, 27, im Detail die Schaufelfüße 50 der Schaufeln 25, 27, formschlüssig eingesetzt sind. Zur Bildung der Form- Schlüsse weisen die Seitenwände 60 der Haltenuten 58 sich längs erstreckende Vorsprünge 62 zur Bildung von Hinter- schneidungen 64 auf. In die Hinterschneidung 64 greifen korrespondierend ausgeführte, hammerförmige Fußbereiche 66 ein. Zwischen einer Schaufelfußunterseite 68 und einem Nutgrund 70 der Haltenut 58 ist das Element 46 verspannt. Zudem ist im Nutgrund 70 eine weitere, sich längs der Haltenut 58 erstre¬ ckende Demontagenut 72 vorgesehen. Die weitere Nut 72 dient für den Zugang eines Demontagewerkzeugs, beispielsweise eines Gleithammers .
Die Wandstärke S des Elements 46 (FIG 14) ist geringer als das Spaltmaß zwischen Schaufelfußunterseite 68 und Nutgrund 70. Die im Element 46 durch Tiefziehen oder durch Einpressen hergestellten Sicken 52 vergrößern die Höhe H des Elements 46 über das Spaltmaß hinaus, so dass der Schaufelfuß 50 an die Vorsprünge 62 angepresst wird. Dies führt zu einer eindeuti¬ gen definierten Lage der Schaufeln 25, 27 in der Haltenut 58.
FIG 4 zeigt den Längsschnitt durch die Ausgestaltung gemäß FIG 2 entlang der Schnittlinie IV-IV. Bei der in den Figuren 2, 3 und 4 dargestellten Ausführungsform der Schaufelanord- nung 40 handelt es sich um einen Ausschnitt eines Laufschau- felkranzes eines Verdichters 12 der Gasturbine 10. Demnach ist der Schaufelträger 56 von einer Rotorscheibe gebildet und die Schaufeln 25, 27 als Laufschaufein ausgebildet.
Die Elemente 46 sind im Wesentlichen eben und folgen somit nicht der Krümmung der Haltenut 58. Dadurch ergibt sich, dass die Elemente 46 mit ihren mittleren Bereich, in dem die Sicken 52 angeordnet sind, mit größerer Kraft Schaufelfu߬ unterseite 68 und Nutgrund 70 auseinander pressen. Die an die Querkanten 82 angrenzenden Abschnitte des Elements 46 liegen aufgrund der ebenen Ausgestaltung der Elemente 46 und der gekrümmten Haltenut 58 dann mit geringerer Kraft federnd an den Unterseiten der Zwischenstücke 44 an. Folglich presst das Element 46 die Zwischenstücke 44 und die Schaufeln 25, 27 aufgrund lokal unterschiedlicher Steifigkeiten mit unter- schiedlich großen Kräften an die Vorsprünge 62 der Haltenut 58 an . Eine zweite Ausgestaltung einer Schaufelanordnung 40 ist in FIG 5 dargestellt. FIG 5 zeigt im Wesentlichen den Quer¬ schnitt gemäß FIG 3. Dabei sind in FIG 5 zu FIG 3 identische Merkmale mit den identischen Bezugszeichen versehen. Zur Be- Schreibung der FIG 5 wird weitestgehend auf die Beschreibung der FIG 3 verwiesen. Gemäß der zweiten Ausgestaltung sind jedoch die Längskanten 74 des Elements 46 zur Nutöffnung der Haltenut 58 hin umgebogen. Die umgebogenen Längskanten 74 (vgl. FIG 2) liegen an schaufelfußunterseitig angeordneten Fasen 76 vorgespannt an. Da die Zwischenstücke 44 in analoger Weise zu den Schaufelfüßen 50 der Schaufeln 25, 27 ausgebildet sind, liegen auch die unterhalb des Zwischenstücks 44 an¬ gesiedelte Bereiche der Längskanten 74 des Elements 46 vorge¬ spannt an korrespondierenden Fasen an. Durch die umgebogenen Längskanten 74 des Elements 46 sowie der vorgespannten Anlage der Elemente 46 an den Schaufelfüßen 50 bzw. Zwischenstücken 44 wird eine kraftschlüssige Kopplung der benachbarten Bau¬ teile - Schaufelfuß 50 und Zwischenstück 44 - hervorgerufen, die deren Ausrichtung verbessert und Kontaktverschleiß zwi- sehen den Bauteilen verringert.
Eine dritte Ausgestaltung einer Schaufelanordnung 40 ist in FIG 6 schematisch dargestellt. Auch FIG 6 zeigt weitestgehend den gleichen Querschnitt wie FIG 3, so dass in FIG 6 zu FIG 3 identische Merkmale mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Im Unterschied zu der Ausgestaltung gemäß FIG 3 weist die dritte Ausgestaltung gemäß FIG 6 an der Schaufelfußunterseite 68 eine vergleichsweise breite, jedoch nur mit einer geringen Tiefe versehene, sich in Längsrichtung der Haltenut 58 erstreckende Nut 78 auf. Die Nut 78 dient zur Aufnahme des Elements 46, so dass die Nuttiefe der Nut 78 im Wesentlichen der Wandstärke S des Elements 46 entspricht. Die Längskanten 74 des Elements 46 (vgl. FIG 2) liegen an den geneigten Seitenwänden der Nut 78 an. Im gleichen Maße wie beim Schaufel- fuß 50 ist auch bei den Zwischenstücken 44 gemäß der dritten Ausgestaltung eine an deren Unterseite angeordnete Nut 78 vorgesehen, so dass die Längskanten 74 des Elements 46 auch an den Seitenwänden der am Zwischenstück 44 angeordneten Nut 78 anliegen. Durch die gleichzeitige Anlage der Elemente 46 an Schaufel 25, 27 und Zwischenstück 44 wird eine Kopplung der benachbarten Schaufelkranzbauteile herbeigeführt, was Verschleiß, insbesondere Kontaktverschleiß, reduziert. Sowohl bei der zweiten Ausgestaltung gemäß FIG 5 und der dritten Ausgestaltung gemäß FIG 6 der erfindungsgemäßen Schaufelanordnung 40 sind die Schaufeln als Laufschaufeln 27 ausgebildet . Die Figuren 8 und 9 zeigen in analoger Weise zum Querschnitt gemäß FIG 3 einen Querschnitt durch eine Schaufelanordnung 40 gemäß einer vierten Ausgestaltung. Im Gegensatz zu den vorgenannten Ausgestaltungen sind die in FIG 7, 8 und FIG 9 gezeigten Anordnungen als Leitschaufelkränze ausgestaltet und nicht als Laufschaufelkränze . Dadurch unterscheiden sich die Querschnittskonturen der Haltenut 58 sowie des Schaufelfußes 50 lediglich geringfügig. Ein weiterer Unterschied zu den bisher beschriebenen Ausgestaltungen liegt darin, dass zwischen benachbarten Leitschaufeln 25 keine Zwischenstücke 44 vorgesehen sind. Demnach liegen die Schaufeln 25, wie in der Darstellung nach FIG 7 gezeigt, flächig und ohne Anstellung der Schaufelfüße 50 aneinander. In diesem Fall sind die Ele¬ mente 46 jeweils hälftig unter einem Paar benachbarter Schau¬ feln 25 angeordnet. Daraus ergibt sich, dass die versteifen- den Sicken 52 auch nicht in Innenbereich im Element 46 angesiedelt sind, sondern an zwei gegenüberliegenden Querkanten 82 der Elemente 46. Ansonsten ist die erste Variante der vierten Ausgestaltung gemäß FIG 8 in analoger Weise konstruiert wie die zweite Ausgestaltung gemäß FIG 5 mit den abge- winkelten Längskanten 74 des Elements 46. Eine zweite Variante der vierten Ausgestaltung, gezeigt in FIG 9, entspricht strukturell im Wesentlichen der dritten Ausgestaltung nach FIG 6, bei der das Element 46 in eine an der Schaufelfu߬ unterseite 68 angeordnete Nut 78 größtenteils versenkt ist.
Eine fünfte Ausgestaltung der Schaufelanordnung 40 ist in einer Draufsicht gemäß FIG 10 dargestellt, zu der zwei Vari¬ anten, eine erste im Querschnitt in FIG 11 und eine zweite im Querschnitt in FIG 12, gezeigt sind. Die in FIG 5 darge¬ stellte fünfte Ausgestaltung basiert im Wesentlichen auf der in FIG 2 dargestellten ersten Ausgestaltung. Jedoch sind zusätzlich zu den im Innenbereich des Elements 46 angeordneten Sicken 52 an den Querkanten 82 weitere Sicken 86 - in analoger Weise zu der in FIG 7 gezeigten vierten Ausgestaltung - vorgesehen. Durch die Verwendung der weiteren Sicken 86 am Rand lässt sich beim Eintreiben des Elements 46 zwischen Schaufelfußunterseite 68 und Nutgrund 70 ein Verbiegen oder Ausknicken des Elements 46 sicher vermeiden. Zugleich greifen die weiteren Sicken 86 entweder in die Demontagenut 72 (FIG 11) oder in eine schaufelfußunterseitig angeordnete Nut 78 (FIG 12) zum Ausrichten oder Führen der Elemente 46 ein. Die Figuren 14 und 15 zeigen jeweils eine Ausgestaltung des
Elements 46 im Querschnitt gemäß der Schnittlinie III-III aus FIG 2. Im Gegensatz zu dem in FIG 2 dargestellten Element 46 sind in den Figuren 14, 15 lediglich eine Sicke 52 und nicht zwei Sicken 52 dargestellt. Jede Sicke 52 umfasst zwei konvex gebogene Abschnitte X und einen dazwischen angeordneten konkaven Abschnitt V. Die konvexen Abschnitte X weisen jeweils einen Radius R2 und die konkaven Abschnitte V einen Radius Rl auf. Der konkave Abschnitt V weist zudem eine Sehnenlänge a auf, wobei die Sicke 52 eine Sickenbreite b umfasst. Um die Sicke 52 selber mit einem Bereich einer plastischen Deformation für höhere Belastungskraft und höhere Federrate sowie für einen Bereich mit elastischer Deformation mit niedriger Federrate zu erhalten, werden zwei Ausführungsformen des Elements vorgeschlagen. Die erste Ausführungsform wird erreicht, wenn
Rl > 1,5*S, 3*R2 > Rl > 0,7*R2 und 10*b bis l,7*b > a ist. Beispielhaft können die Parameter folgende Maße aufweisen: Rl = 2 mm; R2 = 2 mm; S = 1 mm; a = 3,5 mm und b = 10 mm.
Die zweite Ausgestaltung eines Elements 46 sieht vor, dass Rl > 5*S,
3*R2 < Rl und a < 0, 9*b ist .
Beispielhaft können die Parameter folgende Maße aufweisen: Rl = 20 mm; R2 = 2 mm; S = 1 mm; a = 6 mm und b = 10 mm.
Mit Hilfe der gezeigten Ausgestaltung ist es möglich, dass der Abschnitt V der Bereich der plastischen Deformation mit der höheren Belastungskraft und höheren Federrate darstellt und die Abschnitte X die Bereiche für die elastische Deforma- tion mit niedriger Federrate, was auch FIG 13 darstellt.
FIG 16 zeigt den Querschnitt durch eine spezielle Sickengeo- metrie. Bei der speziellen Sickengeometrie handelt es sich um eine Mehrfach-Sicke 55, bei der eine innere Sicke 55i von ei- ner oder mehreren Sicken 55a umgeben sind. Die Sicken 55i, 55a der Mehrfachsicke 55 sind quasi gestapelt bzw. hierar¬ chisch mit einer gemeinsamen Mitte M angeordnet. Bei der in FIG 16 gezeigten Mehrfachsicke 55 handelt es sich um eine 2- fach Sicke, auch Doppelsicke genannt. Doppelsicke bedeutet dabei, dass in einem prinzipiell konkaven Abschnitt Va einer ersten (dann äußeren) Sicke 55a eine zweite (dann innere) Si¬ cke 55i angesiedelt ist. Diese Sickenkombination weist gegen¬ über den vorgenannten Geometrien, die als 1-fach-Sicken bezeichnet werden können, eine weiter gesteigerte Elastizität auf, wodurch größere Fertigungstoleranzen für die Schaufelfüße 50, ggf. Zwischenstücke 44 und Haltenut 58 zugelassen wer¬ den können. Maße für die Sickengeometrie nach FIG 16 sind dann beispielsweise:
R20 = 20 mm; Rl .2 = 2 mm; R2 = 2 mm; ba = 11 mm, aa = bi = 7,4 mm, R3 = 2 mm und ai = 3,2 mm.
Insgesamt betrifft die Erfindung eine Schaufelanordnung 40 mit einem Schaufelträger 56 und einer darin angeordneten Hal- tenut 58, welche an ihren Seitenwänden 60 sich längs erstre¬ ckende Vorsprünge 62 zur Bildung von Hinterschneidungen 64 aufweist, und in der eine Anzahl von Schaufeln 25, 27 zur Bildung eines Schaufelkranzes einer Turbomaschine eingesetzt ist, wobei jede Schaufel 25, 27 neben einem Schaufelblatt 48 zur Befestigung einen hammerförmigen, in die Hinterschneidun- gen 64 eingreifenden Schaufelfuß 50 aufweist und durch zwischen einer Schaufelfußunterseite 68 und einem Nutgrund 70 der Haltenut 58 angeordnetes Element 46 an die Vorsprünge 62 gepresst ist. Um eine besonders sichere, zuverlässige, lang¬ lebige und verschleißarme Befestigung anzugeben, die eine be¬ sonders einfache Montage und Demontage ermöglicht ist vorge¬ sehen, dass jedes Element 46 plattenförmig ausgebildet ist, in der Projektion von Schaufelblatt 48 in Richtung Nutgrund
70 zumindest eine unterhalb des Schaufelblatts 48 angeordnete Sicke 52 zum Anpressen aufweist und in Längsrichtung der Haltenut 58 lediglich teilweise des von ihm angepressten Schaufelfußes 50 überdeckt ist.

Claims

Patentansprüche
1. Schaufelanordnung (40),
mit einem Schaufelträger (56) und einer darin angeordneten
Haltenut (58), welche an ihren Seitenwänden (60) sich längs erstreckende Vorsprünge (62) zur Bildung von Hinterschnei- dungen (64) aufweist und in der eine Anzahl von Schaufeln (25, 27) zur Bildung eines Schaufelkranzes einer Turbo- maschine eingesetzt ist,
wobei jede Schaufel (25, 27) neben einem Schaufelblatt (48) zur Befestigung einen in die Hinterschneidungen (64) eingreifenden Schaufelfuß (50) aufweist und durch ein zwischen einer Schaufelfußunterseite (68) und einem Nutgrund (70) der Haltenut (58) angeordnetes Element (46) an die Vor¬ sprünge (62) angepresst ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
jedes Element (46)
- plattenförmig ausgebildet ist,
- zumindest eine Sicke (52, 55) zum Anpressen aufweist und
- in Längsrichtung der Haltenut (58) lediglich teilweise des vom ihm angepressten Schaufelfußes (50) überdeckt ist.
2. Schaufelanordnung (40) nach Anspruch 1,
bei der in der Haltenut (58) zwischen zwei Schaufeln (25,
27) ein Zwischenstück (44) eingesetzt ist, das von dem durch den Schaufelfuß (50) nicht überdeckten Teil des Ele¬ ments (46) an die Vorsprünge (62) angepresst ist. 3. Schaufelanordnung (40) nach Anspruch 2,
bei der das Element (46) das betreffende Zwischenstück (44) mit geringerer Kraft an die Vorsprünge (62) presst als den betreffenden Schaufelfuß (50).
4. Schaufelanordnung (40) nach Anspruch 3,
bei der der vom Schaufelfuß (50) überdeckte Bereich des Elements (46) teilweise steifer ausgebildet ist als der restliche Teil des betreffenden Elements (46)
5. Schaufelanordnung (40) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei der das Element (46) in seinem nicht vom betreffenden Schaufelfuß (50) überdeckten Bereich zumindest eine Öffnung zur Demontage aufweist.
6. Schaufelanordnung (40) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei der im Nutgrund (70) der Haltenut (58) oder in der Schaufelfußunterseite (68) eine sich längs erstreckende Nut
(72, 78) angeordnet ist.
7. Schaufelanordnung (40) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei der das Element (46) in einer Projektion eine äußere
Kontur aufweist, die im Wesentlichen rechteckig ist.
Schaufelanordnung (40) nach Anspruch 7,
bei der zumindest eine Längskante (74) des Elements (46) abgewinkelt ist, die an den dazu korrespondierend ausge¬ formten Schaufelfüßen (50) vorgespannt anliegt.
9. Schaufelanordnung (40) nach Anspruch 2 und 7,
bei der zumindest eine Längskante (74) des Elements (46) abgewinkelt ist, die an dem dazu korrespondierend ausge¬ formten Schaufelfuß (50) und an dem dazu korrespondierend ausgeformten Zwischenstück (44) vorgespannt anliegt.
10. Schaufelanordnung (40) nach Anspruch 7 oder 8,
bei der an mindestens einem Rand des Elements (46) zumin¬ dest eine weitere Sicke (86) vorgesehen ist. 11. Schaufelanordnung (40) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei der das Element (46) eine Wandstärke (s) und die Sicke (52, 55, 86) im Querschnitt eine Sickenbreite (b) sowie zwei konvexe Abschnitte (X) mit einem Radius (R2) und einen dazwischen angeordneten konkaven Abschnitt (V) mit einem
Radius (Rl) mit einer Sehnenlänge (a) aufweist,
für die gilt:
Rl > l,5*s,
3*R2 > Rl < 0, 7*R2 und
10*b bis 1, 7*b > a oder
Rl > 5*s,
3*R2 < Rl und
a < 0, 9*b.
12. Schaufelanordnung (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
bei der die Sicke als Mehrfach-Sicke ausgestaltet ist.
13. Schaufelanordnung (40) nach Anspruch 12,
bei der die Mehrfach-Sicke (55) eine innere Sicke (55i) umfasst, die in zumindest einer diese zumindest teilweise umgebenden, äußeren Sicke (55a) angesiedelt ist.
14. Axialer Verdichter für eine Gasturbine (10) mit einem Laufschaufelkranz und/oder einem Leitschaufelkranz ausge- bildet als eine Schaufelanordnung (40) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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