EP3025029A1 - Anordnung zur befestigung von turbinenschaufeln - Google Patents

Anordnung zur befestigung von turbinenschaufeln

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EP3025029A1
EP3025029A1 EP14759132.5A EP14759132A EP3025029A1 EP 3025029 A1 EP3025029 A1 EP 3025029A1 EP 14759132 A EP14759132 A EP 14759132A EP 3025029 A1 EP3025029 A1 EP 3025029A1
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EP
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turbine
arrangement
turbine blade
stemmstück
turbine blades
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Withdrawn
Application number
EP14759132.5A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Bentele
Ulrich Beul
Frank Brumbi
Oliver Ceranski
Manuel Ettler
Thomas Helmis
Markus Hofmann
Daniel Lindemann
Adam Maguire
Oliver Ricken
Andreas Stiehm
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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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.
  • 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. This object is achieved by an arrangement for fastening ⁇ tion of turbine blades, wherein the turbine blades have a turbine blade root, which is fitted into a groove in a Kom ⁇ component, between the turbine blade foot and the component a Stemm Gi is arranged, wherein the Stemm Gi is a bi-metal and the turbine blade is designed as a turbine vane.
  • the Stemm caravane for fixing the turbine blade from a bi-metalmainsti ⁇ ren proposed.
  • the Stemm conductede should be performed straight at installation temperature and have a small excess between 0.1mm and 0.2mm. In this case, the turbine blades can be pushed over the retaining pieces with little effort. From vorzu to the blade ⁇ tension or to jam and thus fixed in their final position, the small excess is sufficient.
  • Tempe ⁇ temperature is forcibly increased in operation, which leads to a bending of the bimetal 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 a schematic representation of a turbine blade root in a component
  • FIG. 2 shows a bi-metal clamping piece at installation temperature
  • FIG. 3 shows a bi-metal clamping piece at the operating temperature
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a turbine guide blade foot
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a turbine guide blade foot with a hammer foot shape.
  • FIG. 1 shows an arrangement for fastening 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 Ver ⁇ poet .
  • the component 4 is formed as a housing, in particular inner casing of a steam turbine.
  • the caulking piece 6 comprises a first material 7 and a second one 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 is shown in Figure 3.
  • the Stemm generate 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, a power increase between the turbine blade root 5 and the groove 3, which leads to a better fixation of the turbine blade 2 ,
  • Tur ⁇ binenleitschaufel has a designed as a hook leg Tur ⁇ binenschaufelfuß. 5 This has a surface 12 pointing to a guide slide carrier 11. In the guide vane ⁇ carrier 11, a gap 13 is formed, in which the Stemm forum 6 is arranged.
  • FIG. 5 shows a turbine blade root 5 designed as a hammer base.

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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 Turbinenleitschaufeln (2) in einer Nut (3) eines Innengehäuses (11) einer Dampfturbine, wobei zwischen dem Turbinenleitschaufelfuß (5) und der Nut (3) ein Stemmstück (6) aus Bi-Metall verwendet wird.

Description

Beschreibung
Anordnung zur Befestigung von Turbinenschaufeln
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 Lauf¬ schaufeln 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 er¬ folgt in der Regel von Hand, das bedeutet, dass ein Mitarbei¬ ter 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.
Die Dokumente DE 32 36 021 A, EP 2 372 095 A, JP S61 129405A, WO 2013/017805A und WO 2012/15663, 3A offenbarern jeweils eine Turbinenschaufelbefestigung . 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 Er- findung ist es, eine Anordnung anzugeben, für die weniger Kraftaufwand aufgewendet werden muss. Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Anordnung zur Befesti¬ gung von Turbinenschaufeln, wobei die Turbinenschaufeln einen Turbinenschaufelfuß aufweisen, der in eine Nut in einer Kom¬ ponente eingepasst ist, wobei zwischen dem Turbinenschaufel- fuß und der Komponente ein Stemmstück angeordnet ist, wobei das Stemmstück ein Bi-Metall ist und die Turbinenschaufel als Turbinenleitschaufel ausgebildet ist.
Somit wird erfindungsgemäß vorgeschlagen die Stemmstücke zur Fixierung der Turbinenschaufel aus einem Bi-Metall auszufüh¬ ren. 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 einschie- ben. Das geringe Übermaß reicht aus, um die Schaufel vorzu¬ spannen bzw. zu verklemmen und somit in ihrer finalen Position zu fixieren. Erfindungsgemäß wird im Betrieb die Tempe¬ ratur 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 nä¬ her erläutert. Die Figuren zeigen in schematischer Weise ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Turbinenschaufelfußes 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 Turbi nenschaufel 2 weist einen Turbinenschaufelfuß 5 auf, der in die entsprechende Nut 3 eingepasst ist. Zwischen dem Turbi¬ nenschaufelfuß 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 Ver¬ dichter 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 Turbinen- schaufelfuß 5 und der Nut 3, was zu einer besseren Fixierung der Turbinenschaufel 2 führt.
In dem hier dargestellten Beispiel wurde eine Turbinenschau¬ fel für die Anwendung in einer Dampfturbine dargestellt. Es ist genauso gut eine Anwendung für Verdichterschaufeln in Gasturbinen möglich.
Die Erfindung ist ebenso für Turbinenleitschaufein anwendbar, was in der Figur 4 gezeigt wird. Die in Figur 4 gezeigte Tur¬ binenleitschaufel weist einen als Hakenfuß ausgebildeten Tur¬ binenschaufelfuß 5 auf. Dieser weist eine zu einem Leitschau- feiträger 11 zeigende Oberfläche 12 auf. In dem Leitschaufel¬ träger 11 ist ein Spalt 13 ausgebildet, in dem das Stemmstück 6 angeordnet ist.
Des Weiteren weist der Turbinenschaufelfuß 5 eine im Wesent- liehen seitlich angeordnete Seitenfläche 14 auf, die im We¬ sentlichen 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

Patentansprüche
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 Kompo¬ nente (4) ein Stemmstück (6) angeordnet ist,
wobei die Turbinenschaufel (2) als Turbinenleitschaufel ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Stemmstück (6) ein Bi-Metall ist.
2. Anordnung (1) nach Anspruch 1,
wobei die Komponente (4) als Gehäuse, insbesondere als In¬ nengehäuse einer Dampfturbine ausgebildet ist.
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