EP2851515A1 - Anordnung zur Befestigung von Turbinenschaufeln - Google Patents

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EP2851515A1
EP2851515A1 EP13185739.3A EP13185739A EP2851515A1 EP 2851515 A1 EP2851515 A1 EP 2851515A1 EP 13185739 A EP13185739 A EP 13185739A EP 2851515 A1 EP2851515 A1 EP 2851515A1
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EP13185739.3A
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Stefan Bentele
Ulrich Beul
Frank Brumbi
Oliver Ceranski
Manuel Ettler
Thomas Helmis
Markus Hofmann
Daniel Lindemann
Adam Maguire
Oliver Dr. Ricken
Andreas Stiehm
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • F05D2300/5021—Expansivity
    • F05D2300/50212—Expansivity dissimilar

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for mounting turbine blades, wherein the turbine blades have a turbine blade root which is fitted in a groove in a component, wherein between the turbine blade root and the component a Stemm forum is arranged.
  • Steam turbines as an embodiment of a turbomachine comprise comparatively many turbine blades, which are subdivided into moving blades and guide vanes. Blades are placed on the rotor and vanes in the housing. The vanes have a blade root, which is installed in a corresponding groove in the housing. The installation is usually done by hand, which means that an employee manually inserts the individual steam turbine vanes into the appropriate grooves with a suitable force. In addition, a caulking piece is caulked between the blade root and the groove to exert a force for fixation. Some vanes have shrouds that are twisted relative to the foot.
  • the Stemm consultancy is usually driven with hammer blows, which means a high expenditure of force and is associated with rapid fatigue of the employee concerned.
  • the invention seeks to remedy this situation.
  • the object of the invention is to provide an arrangement for which less effort has to be expended.
  • the invention proposes to carry out the Stemm thoroughlye for fixing the turbine blade of a bi-metal.
  • the Stemm thoroughlye should be designed straight at installation temperature and have a small oversize between 0.1mm and 0.2mm.
  • the turbine blades can be inserted in this case with little effort on the Stemm conductede.
  • the small excess is sufficient to bias the blade or jam and thus fix in its final position.
  • the temperature is necessarily increased in operation, resulting in a bending of the bi-metal in the direction of the turbine blade root. This means that a force is exerted by the bi-metal on the turbine blade root and the groove, resulting in a fixation.
  • FIG. 1 shows an arrangement for mounting turbine blades 2 in a groove 3 of a component 4.
  • the turbine blade 2 has a turbine blade root 5, which is fitted into the corresponding groove 3.
  • a Stemm merging 6 is arranged, wherein the Stemm facilitator 6 is a bi-metal.
  • the turbine blade 2 is designed as a turbine guide vane for a steam turbine. Likewise, the turbine blade 2 could be formed as a compressor blade for a gas turbine or a compressor.
  • the component 4 is formed as a housing, in particular inner casing of a steam turbine.
  • the FIG. 2 shows the Stemmmaschine 6 at installation temperature.
  • the Stemmmaschine 6 comprises a first material 7 and a second material 8, which is connected by rigid end connections 9 firmly together.
  • the first material 7 has a different thermal expansion behavior compared to the second material 8.
  • the geometric shape of the Stemm couples 6 is changed with an increase in the temperature, which in the FIG. 3 is shown.
  • the Stemm assert 6 shows a deflection in one direction. Since the Stemm poll 6 is arranged at installation temperature in a gap 10 between the turbine blade root 5 and the groove 3, carried by a temperature increase during operation, an increase in power between the turbine blade root 5 and the groove 3, resulting in a better fixation of the turbine blade 2.
  • Turbine vane shown has a trained as a hook foot turbine blade root 5. This has a pointing to a guide blade carrier 11 surface 12. In the guide blade carrier 11, a gap 13 is formed, in which the Stemm forum 6 is arranged.
  • the turbine blade root 5 has a substantially laterally arranged side surface 14, which is aligned substantially perpendicular to the surface 12.
  • the Stemm forum 6 is arranged in a laterally arranged gap 13, which leads to an additional fixation.
  • FIG. 5 shows a formed as a hammer foot turbine blade root 5.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Befestigung von Turbinenschaufeln (2) in einer Nut (3) eines Innengehäuses einer Dampfturbine, wobei zwischen dem Turbinenschaufelfuß (5) und der Nut (3) ein Stemmstück (6) aus Bi-Metall verwendet wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Befestigung von Turbinenschaufeln, wobei die Turbinenschaufeln einen Turbinenschaufelfuß aufweisen, der in eine Nut in einer Komponente eingepasst ist, wobei zwischen dem Turbinenschaufelfuß und der Komponente ein Stemmstück angeordnet ist.
  • Dampfturbinen als Ausführungsform einer Strömungsmaschine umfassen vergleichsweise viele Turbinenschaufeln, die in Laufschaufeln und Leitschaufeln unterteilt werden. Laufschaufeln werden auf dem Rotor und Leitschaufeln im Gehäuse angeordnet. Die Leitschaufeln weisen einen Schaufelfuß auf, der in eine entsprechende Nut im Gehäuse eingebaut wird. Der Einbau erfolgt in der Regel von Hand, das bedeutet, dass ein Mitarbeiter per Hand die einzelnen Dampfturbinen-Leitschaufeln in die entsprechenden Nuten mit einer passenden Kraft einbringt. Zusätzlich wird ein Stemmstück zwischen dem Schaufelfuß und der Nut eingestemmt, um eine Kraft zur Fixierung auszuüben. Einige Leitschaufeln weisen Deckbänder auf, die gegenüber dem Fuß verdreht sind.
  • Das Stemmstück wird in der Regel mit Hammerschlägen getrieben, was einen hohen Kraftaufwand bedeutet und verbunden ist mit einer schnellen Ermüdung des betroffenen Mitarbeiters.
  • Die Erfindung möchte hier Abhilfe schaffen. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung anzugeben, für die weniger Kraftaufwand aufgewendet werden muss.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Anordnung zur Befestigung von Turbinenschaufeln, wobei die Turbinenschaufeln einen Turbinenschaufelfuß aufweisen, der in eine Nut in einer Komponente eingepasst ist, wobei zwischen dem Turbinenschaufelfuß und der Komponente ein Stemmstück angeordnet ist, wobei das Stemmstück ein Bi-Metall ist.
  • Somit wird erfindungsgemäß vorgeschlagen die Stemmstücke zur Fixierung der Turbinenschaufel aus einem Bi-Metall auszuführen. Die Stemmstücke sollten bei Einbautemperatur geradlinig ausgeführt sein und ein geringes Übermaß zwischen 0,1mm und 0,2mm aufweisen. Die Turbinenschaufeln lassen sich in diesem Fall mit geringem Kraftaufwand über die Stemmstücke einschieben. Das geringe Übermaß reicht aus, um die Schaufel vorzuspannen bzw. zu verklemmen und somit in ihrer finalen Position zu fixieren. Erfindungsgemäß wird im Betrieb die Temperatur zwingend erhöht, was zu einer Verbiegung des Bi-Metalls in Richtung des Turbinenschaufelfußes führt. Das bedeutet, dass eine Kraft von dem Bi-Metall auf den Turbinenschaufelfuß und die Nut ausgeübt wird, was zu einer Fixierung führt.
  • Daher müssen keine konstruktiven Änderungen vorgenommen werden. Bisher verwendete Stemmstücke können durch Stemmstücke aus Bi-Metall ersetzt werden. Die körperliche Anstrengung für die Mitarbeiter wäre reduziert, was auch zu einer Reduzierung der Unfallgefahr führen würde. Insgesamt ist der Kraftaufwand für das Schieben der Turbinenschaufel über das Stemmstück somit reduziert.
  • Des Weiteren werden durch den erleichterten Einbau Kosten reduziert, da in gleicher Zeit mehr Turbinenschaufeln eingebaut werden können.
  • Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels nun näher erläutert.
  • Die Figuren zeigen in schematischer Weise ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung eines Turbinen-schaufelfußes in einer Komponente,
    Figur 2
    ein Bi-Metallstemmstück bei Einbautemperatur,
    Figur 3
    ein Bi-Metallstemmstück bei Betriebstemperatur,
    Figur 4
    eine schematische Darstellung eines Turbinenleit-schaufelfußes und
    Figur 5
    eine schematische Darstellung eines Turbinenleit-schaufelfußes mit Hammerfußform.
  • Die Figur 1 zeigt eine Anordnung zur Befestigung von Turbinenschaufeln 2 in einer Nut 3 einer Komponente 4. Die Turbinenschaufel 2 weist einen Turbinenschaufelfuß 5 auf, der in die entsprechende Nut 3 eingepasst ist. Zwischen dem Turbinenschaufelfuß 5 und der Komponente 4 ist ein Stemmstück 6 angeordnet, wobei das Stemmstück 6 ein Bi-Metall ist.
  • Die Turbinenschaufel 2 ist als Turbinenleitschaufel für eine Dampfturbine ausgebildet. Ebenso könnte die Turbinenschaufel 2 als Verdichterschaufel für eine Gasturbine oder einen Verdichter ausgebildet sein.
  • Die Komponente 4 ist als Gehäuse, insbesondere Innengehäuse einer Dampfturbine ausgebildet.
  • Die Figur 2 zeigt das Stemmstück 6 bei Einbautemperatur. Das Stemmstück 6 umfasst ein erstes Material 7 und ein zweites Material 8, das durch endseitig starre Verbindungen 9 fest miteinander verbunden ist.
  • Das erste Material 7 weist gegenüber dem zweiten Material 8 ein unterschiedliches thermisches Ausdehnungsverhalten auf.
  • Dadurch wird bei einer Erhöhung der Temperatur die geometrische Form des Stemmstücks 6 verändert, was in der Figur 3 dargestellt ist. Das Stemmstück 6 zeigt eine Verbiegung in eine Richtung. Da das Stemmstück 6 bei Einbautemperatur in einem Spalt 10 zwischen dem Turbinenschaufelfuß 5 und der Nut 3 angeordnet ist, erfolgt durch eine Temperaturerhöhung während des Betriebes ein Kraftzuwachs zwischen dem Turbinenschaufelfuß 5 und der Nut 3, was zu einer besseren Fixierung der Turbinenschaufel 2 führt.
  • In dem hier dargestellten Beispiel wurde eine Turbinenschaufel für die Anwendung in einer Dampfturbine dargestellt. Es ist genauso gut eine Anwendung für Verdichterschaufeln in Gasturbinen möglich.
  • Die Erfindung ist ebenso für Turbinenleitschaufeln anwendbar, was in der Figur 4 gezeigt wird. Die in Figur 4 gezeigte Turbinenleitschaufel weist einen als Hakenfuß ausgebildeten Turbinenschaufelfuß 5 auf. Dieser weist eine zu einem Leitschaufelträger 11 zeigende Oberfläche 12 auf. In dem Leitschaufelträger 11 ist ein Spalt 13 ausgebildet, in dem das Stemmstück 6 angeordnet ist.
  • Des Weiteren weist der Turbinenschaufelfuß 5 eine im Wesentlichen seitlich angeordnete Seitenfläche 14 auf, die im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche 12 ausgerichtet ist. Das Stemmstück 6 ist in einem seitlich angeordneten Spalt 13 angeordnet, was zu einer zusätzlichen Fixierung führt.
  • Figur 5 zeigt einen als Hammerfuß ausgebildeten Turbinenschaufelfuß 5 auf.

Claims (4)

  1. Anordnung (1) zur Befestigung von Turbinenschaufeln (2), wobei die Turbinenschaufeln (2) einen Turbinenschaufelfuß (5) aufweisen,
    der in eine Nut (3) in einer Komponente (4) eingepasst ist, wobei zwischen dem Turbinenschaufelfuß (5) und der Komponente (4) ein Stemmstück (6) angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Stemmstück (6) ein Bi-Metall ist.
  2. Anordnung (1) nach Anspruch 1,
    wobei die Turbinenschaufel (2) als Turbinenleitschaufel ausgebildet ist.
  3. Anordnung (1) nach Anspruch 1,
    wobei die Turbinenschaufel (2) als Turbinenlaufschaufel ausgebildet ist.
  4. Anordnung (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    wobei die Komponente (4) als Gehäuse, insbesondere als Innengehäuse einer Dampfturbine ausgebildet ist.
EP13185739.3A 2013-09-24 2013-09-24 Anordnung zur Befestigung von Turbinenschaufeln Withdrawn EP2851515A1 (de)

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PCT/EP2014/068354 WO2015043874A1 (de) 2013-09-24 2014-08-29 Anordnung zur befestigung von turbinenschaufeln
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