EP3115554A1

EP3115554A1 - Rotor blade assembly with elastic support members for a thermal turbomachine

Info

Publication number: EP3115554A1
Application number: EP15176056.8A
Authority: EP
Inventors: Dimitri Zelmer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2015-07-09
Filing date: 2015-07-09
Publication date: 2017-01-11
Also published as: US10487673B2; WO2017005592A1; EP3289184A1; EP3289184B1; US20180195399A1; CN107835888A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Laufschaufelanordnung (1) für eine Strömungsmaschine mit einem Schaufelträger (2), an dessen äußerer Umfangsfläche (3) eine umlaufenden T-Nut (4) ausgebildet ist, einem Schaufelkranz (5), der eine Mehrzahl von Schaufeln (6) und Distanzstücken (8) umfasst, die abwechselnd in die T-Nut eingesetzt sind, und Stützelementen (9), die sich zwischen den Schaufeln und Distanzstücken einerseits und einem Grund (10) der T-Nut andererseits derart abstützen, dass die Schaufeln und Distanzstücke radial auswärts gedrückt werden, wobei jedem Distanzstück ein separates Stützelement zugeordnet und an diesem lösbar gehalten, insbesondere klemmend fixiert ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bilden einer erfindungsgemäßen Laufschaufelanordnung (10).The invention relates to a rotor blade arrangement (1) for a turbomachine with a blade carrier (2), on whose outer peripheral surface (3) a circumferential T-slot (4) is formed, a blade ring (5) having a plurality of blades (6). and spacers (8) alternately inserted into the T-groove, and support members (9) which are supported between the blades and spacers on the one hand and a bottom (10) of the T-groove on the other hand such that the blades and spacers be pressed radially outward, each spacer assigned a separate support member and releasably held on this, in particular is fixed by clamping. Furthermore, the invention relates to a method for forming a blade assembly (10) according to the invention.

Description

Die Erfindung betrifft eine Laufschaufelanordnung für eine Strömungsmaschine mit einem Schaufelträger, an dessen äußerer Umfangsfläche eine umlaufende T-Nut ausgebildet ist, einem Schaufelkranz, der eine Mehrzahl von Schaufeln und Distanzstücken umfasst, die abwechselnd in die T-Nut eingesetzt sind, und Stützelementen, die sich zwischen den Schaufeln und Distanzstücken einerseits und einem Grund der T-Nut andererseits derart abstützen, dass die Schaufeln und Distanzstücke radial auswärts gedrückt werden. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bilden einer erfindungsgemäßen Laufschaufelanordnung.The invention relates to a blade assembly for a turbomachine with a blade carrier, on the outer peripheral surface of which a circumferential T-groove is formed, a blade ring comprising a plurality of blades and spacers, which are alternately inserted into the T-slot, and supporting elements, the on the other hand supported between the blades and spacers on the one hand and a bottom of the T-groove on the other hand, that the blades and spacers are pressed radially outward. Furthermore, the invention relates to a method for forming a blade assembly according to the invention.

Derartige Laufschaufelanordnungen sind im Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt und dienen dazu, die Strömungsenergie eines Arbeitsfluids in Rotationenergie umzuwandeln. Eine Strömungsmaschine, beispielsweise eine Dampfturbine oder eine Gasturbine, umfasst ein Turbinengehäuse und eine Turbinenwelle, die das Turbinengehäuse durchsetzt und mit der Antriebswelle einer Arbeitsmaschine, beispielsweise eines Generators, verbunden ist. An der Turbinenwelle sind eine oder mehrere Laufschaufelanordnungen drehfest gehalten, an denen jeweils Schaufeln in Form eines Schaufelkranzes gehalten sind. Während des Betriebs der Strömungsmaschine versetzt eine von dem Arbeitsfluid, beispielsweise Wasserdampf oder Heißgas, auf die Schaufeln ausgeübte Umfangskraft die Turbinenwelle in Rotation, wodurch die Arbeitsmaschine angetrieben wird.Such blade arrangements are known in the prior art in various configurations and serve to convert the flow energy of a working fluid into rotational energy. A turbomachine, for example a steam turbine or a gas turbine, comprises a turbine housing and a turbine shaft, which passes through the turbine housing and is connected to the drive shaft of a working machine, for example a generator. On the turbine shaft, one or more blade assemblies are rotatably held, on each of which blades are held in the form of a blade ring. During operation of the turbomachine, a circumferential force exerted on the blades by the working fluid, for example water vapor or hot gas, causes the turbine shaft to rotate, thereby driving the work machine.

Beim Zusammenbau einer Laufschaufelanordnung für eine Strömungsmaschine wird ein Schaufelträger mit einem umlaufenden Schaufelkranz versehen. Dabei werden Schaufeln und Distanzstücke abwechselnd in eine entlang der äußeren Umfangsfläche des Schaufelträgers umlaufenden T-Nut eingesetzt und darin in der Umfangsrichtung verschoben. Dazu müssen die Schaufeln und Distanzstücke in der umlaufenden T-Nut verschiebbar sein. Dies wird erreicht, indem die Schaufelfüße und Distanzstücke in Bezug auf die umlaufende T-Nut mit Spiel, insbesondere mit radialem Spiel, hergestellt werden. Bei der Montage des Schaufelkranzes an dem Schaufelträger müssen die Distanzstücke und Schaufelfüße radial auswärts vorgespannt werden, um sich zwischen den Distanzstücken, den Schaufelfüßen und der T-Nut bildende Spalte zu minimieren, auch bei niedrigen Drehzahlen der Turbinenwelle einen festen Sitz insbesondere der Schaufeln zu gewährleisten und bei Bedarf die Spitzen der Schaufeln auch im montierten Zustand mit hoher Präzision nachbearbeiten zu können.When assembling a blade assembly for a turbomachine, a blade carrier is provided with a circumferential blade ring. In this case, blades and spacers are alternately inserted into a circumferential along the outer peripheral surface of the blade carrier T-groove and therein in the circumferential direction shifted. For this purpose, the blades and spacers in the circumferential T-slot must be displaced. This is accomplished by making the blade roots and spacers with clearance relative to the circumferential T-slot, particularly with radial play. When mounting the blade ring on the blade carrier, the spacers and blade feet must be biased radially outward to minimize between the spacers, the blade roots and the T-groove forming column, even at low speeds of the turbine shaft to ensure a tight fit, especially the blades and, if necessary, the tips of the blades can be reworked with high precision even when mounted.

Daher wird beispielsweise in der EP 2 562 356 A1 vorgeschlagen, Stützelemente in die T-Nut einzusetzen, die sich zwischen dem Grund der T-Nut einerseits und den Unterseiten der Schaufeln und der Distanzstücke andererseits abstützen und die Schaufeln und die Distanzstücke radial auswärts gegen Schulterflächen der T-Nut drücken und somit in radialer Richtung festlegen. Allerdings muss bei der Montage einer Laufschaufelanordnung sichergestellt werden, dass die Stützelemente an ihrer bestimmungsgemäßen Position auf dem Grund der T-Nut verbleiben. Dies kann beispielsweise durch zusätzliche Nuten innerhalb der T-Nut erfolgen, in denen die Stützelemente gehalten sind. Alternativ können die Stützelemente - wie in der EP 2 562 356 A1 vorgeschlagen - auch derart dimensioniert und ausgelegt werden, dass sie sich zumindest in der Umfangsrichtung wechselseitig in Position halten. Zum Ausgleich etwaiger Fertigungstoleranzen werden die Stützelemente mit einer gewissen Überlänge in der Umfangsrichtung hergestellt, so dass das letzte in die T-Nut einzusetzende Stützelement entsprechend verkürzt werden muss, um in die verbliebene Lücke zu passen, was mit einem zusätzlichen Aufwand einhergeht. Eine grundsätzliche Schwierigkeit bei der Handhabung derartiger Stützelemente liegt darin, dass der Zwischenraum zwischen den Unterseiten der Distanzstücke und Schaufeln einerseits und dem Grund der T-Nut andererseits kaum zugänglich ist, um die Stützelemente darin zu positionieren.Therefore, for example, in the EP 2 562 356 A1 proposed to insert support elements in the T-groove, which are supported between the bottom of the T-groove on the one hand and the undersides of the blades and the spacers on the other hand and press the blades and spacers radially outward against shoulder surfaces of the T-groove and thus in the radial direction establish. However, it must be ensured during assembly of a blade assembly that the support elements remain in their intended position on the bottom of the T-slot. This can be done for example by additional grooves within the T-slot in which the support elements are held. Alternatively, the support elements - as in the EP 2 562 356 A1 proposed - also be dimensioned and designed so that they hold each other at least in the circumferential direction in position. To compensate for any manufacturing tolerances, the support elements are made with a certain excess length in the circumferential direction, so that the last to be used in the T-slot support member must be shortened accordingly to fit in the remaining gap, which is associated with additional effort. A fundamental difficulty in the handling of such support elements is that the gap between the undersides of the spacers and blades on the one hand and the bottom of the T-groove, on the other hand, is hardly accessible to position the support members therein.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Laufschaufelanordnung der eingangs genannten Art mit einem alternativen Aufbau zu schaffen, die einfach zu montieren ist.Based on this prior art, it is an object of the present invention to provide a blade assembly of the type mentioned above with an alternative structure that is easy to assemble.

Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung eine Laufschaufelanordnung der eingangs genannten Art, bei der jedem Distanzstück ein separates Stützelement zugeordnet und an diesem lösbar gehalten, insbesondere klemmend fixiert ist.To achieve the object of the present invention, the present invention provides a blade assembly of the type mentioned, in which each spacer a separate support member assigned and releasably held on this, in particular is fixed by clamping.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die Stützelemente an den zugeordneten Distanzstücken durch Klemmen lösbar zu fixieren. Dieser Befestigungsvorgang kann außerhalb der T-Nut erfolgen. Erst anschließend wird das mit dem Stützelement versehene Distanzstück in die T-Nut eingesetzt und in der Umfangsrichtung an seinen Bestimmungsort verschoben, so dass das Stützelement gemeinsam mit dem zugeordneten Distanzstück automatisch in die gewünschte Position gelangt. Im Ergebnis gestaltet sich die Montage einfach.The invention is based on the idea to releasably fix the support elements on the associated spacers by clamping. This attachment process can be done outside the T-slot. Only then the spacer provided with the support element is inserted into the T-groove and moved in the circumferential direction to its destination, so that the support element automatically reaches the desired position together with the associated spacer. As a result, the assembly is easy.

In einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die Stützelemente als elastische Federbleche derart ausgebildet und angeordnet, dass die zugeordneten Distanzstücke in der T-Nut radial auswärts vorgespannt werden. Zum Verschieben in der Umfangsrichtung der T-Nut können die Distanzstücke gegen die auswärts gerichtete elastische Rückstellkraft der Federbleche nach innen gedrückt werden, um das für das Verschieben benötigte radiale Spiel herzustellen.In one embodiment of the present invention, the support elements are designed and arranged as elastic spring plates such that the associated spacers are biased radially outward in the T-slot. To move in the circumferential direction of the T-groove, the spacers can be pressed inwardly against the outwardly directed elastic restoring force of the spring plates to produce the radial clearance required for the displacement.

Bevorzugt ist an den Stützelementen jeweils wenigstens ein radial auswärts vorstehender Vorsprung ausgebildet, der mit dem jeweils zugeordneten Distanzstück in Eingriff kommt, um die Stützelemente an den zugeordneten Distanzstücken lösbar zu befestigen.At least one radially outwardly projecting projection is preferably formed on the support elements, which engages with the respective associated spacer in order to releasably secure the support elements to the associated spacers.

Beispielsweise können in den Distanzstücken zu den Vorsprüngen korrespondierende Ausnehmungen ausgebildet sein, in welche die Vorsprünge der Stützelemente insbesondere klemmend eingreifen. Ein klemmender Eingriff in eine Ausnehmung stellt eine ebenso sichere wie leicht lösbare Befestigungsart dar.For example, in the spacers to the projections corresponding recesses may be formed, in which engage the projections of the support members in particular by clamping. A clamping engagement in a recess represents a secure as well as easily releasable attachment.

In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind die Ausnehmungen axial mittig an den Distanzstücken angeordnet, wobei sie insbesondere eine axiale Breite besitzen, die wenigstens 30% und insbesondere wenigstens 50% der axialen Breite der Distanzstücke beträgt. Dabei besitzen die Vorsprünge der Stützelemente insbesondere eine axiale Breite, die der axialen Breite der Ausnehmungen entspricht. Insbesondere kann die Breite der Vorsprünge derart gewählt sein, dass die Stützelemente in den Ausnehmungen über die Vorsprünge axial positioniert werden. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Stützelemente axial mittig zu den Distanzstücken ausgerichtet sind und somit die von den Vorsprüngen auf die Distanzstücke ausgeübten Klemmkräfte sowie die radial auswärts gerichteten Vorspannkräfte, welche die Stützelemente auf die Distanzstücke ausüben zentral in die Distanzstücke eingebracht werden.In a further development of the present invention, the recesses are arranged axially in the middle of the spacers, in particular having an axial width which is at least 30% and in particular at least 50% of the axial width of the spacers. In this case, the projections of the support elements in particular have an axial width which corresponds to the axial width of the recesses. In particular, the width of the projections may be selected such that the support elements are axially positioned in the recesses via the projections. In this way it is ensured that the support elements are aligned axially centered to the spacers and thus the clamping forces exerted by the projections on the spacers and the radially outward biasing forces which exert the support elements on the spacers are centrally introduced into the spacers.

In bevorzugter Weise sind an den Stützelementen jeweils zwei in der Umfangsrichtung der T-Nut beabstandete Vorsprünge ausgebildet. Zwei Vorsprünge ermöglichen eine besonders stabile Verbindung zwischen einem Stützelement und dem zugeordneten Distanzstück.Preferably, two spaced apart in the circumferential direction of the T-groove projections are formed on the support elements. Two projections allow a particularly stable connection between a support element and the associated spacer.

Gemäß einer Weiterbildung dieser Ausführungsform sind die beiden Vorsprünge jeweils derart an den Stützelementen angeordnet, dass die zugeordneten Distanzstücke zwischen den Vorsprüngen eingeklemmt werden. Diese Art des Eingriffs lässt sich bei dem Montieren der Laufschaufelanordnung besonders einfach handhaben.According to a development of this embodiment, the two projections are each arranged on the support elements such that the associated spacers are clamped between the projections. This type of engagement is particularly easy to handle when mounting the blade assembly.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die beiden korrespondierenden Ausnehmungen an in der Umfangsrichtung der T-Nut gegenüberliegenden Stirnflächen des Distanzstücks ausgebildet. Mit anderen Worten sind die beiden Ausnehmungen in der Umfangsrichtung der T-Nut offen ausgebildet. Solche offen ausgebildeten Ausnehmungen sind leicht herzustellen. Außerdem besitzen derart angeordnete Ausnehmungen einen maximalen Abstand, der für eine hohe Verdrehsicherheit des Stützelements relativ zu dem Distanzstück sorgt. In der Umfangsrichtung der T-Nut offene Ausnehmungen können überdies die Handhabung der Stützelemente beim Verbinden mit den jeweils zugeordneten Distanzstücken erleichtern.According to one embodiment of the invention, the two corresponding recesses are formed on opposite in the circumferential direction of the T-slot end faces of the spacer. In other words, the two recesses are open in the circumferential direction of the T-slot. Such open recesses are easy to manufacture. In addition, such recesses arranged have a maximum distance, which ensures a high resistance to rotation of the support member relative to the spacer. In the circumferential direction of the T-groove open recesses may also facilitate the handling of the support elements when connecting to the respective associated spacers.

In weiterer Ausgestaltung einer Ausführungsform können die Vorsprünge der Stützelemente in den korrespondierenden Ausnehmungen der zugeordneten Distanzstücke derart aufgenommen sein, dass die Stirnflächen der Distanzstücke mit benachbarten Schaufeln in Anlage kommen. Mit anderen Worten sind die Ausnehmungen derart ausgebildet, dass die Vorsprünge in den korrespondierenden Ausnehmungen derart vollständig aufgenommen sind, dass sie nicht in der Umfangsrichtung der T-Nut aus den Stirnflächen vorstehen. Auf diese Weise können die Schaufeln und Distanzstücke einen lückenlosen Schaufelkranz bilden.In a further embodiment of an embodiment, the projections of the support elements may be received in the corresponding recesses of the associated spacers such that the end faces of the spacers come into contact with adjacent blades. In other words, the recesses are formed such that the projections are completely received in the corresponding recesses so that they do not protrude in the circumferential direction of the T-groove from the end faces. In this way, the blades and spacers can form a gap-free blade ring.

Bei einer Variante der Erfindung ist zwischen den Vorsprüngen jeweils ein insbesondere wellenförmiger Federbereich derart ausgebildet, dass der Federbereich benachbart zu den Vorsprüngen mit dem Grund der T-Nut und in einem mittleren Bereich mit dem zugeordneten Distanzstück in Anlage kommt. Ein wellenförmiger Federbereich kann die zur radialen Vorspannung der Distanzstücke erforderliche auswärts gerichtete elastische Kraft aufbringen und ist einfach herzustellen und handzuhaben.In a variant of the invention, in each case a particular wave-shaped spring area is formed between the projections such that the spring area comes adjacent to the projections with the bottom of the T-slot and in a central region with the associated spacer in abutment. A wave-shaped spring portion can apply the outward elastic force required for the radial bias of the spacers, and is easy to manufacture and handle.

Bevorzugt sind die Stützelemente in der Umfangsrichtung der T-Nut beabstandet voneinander angeordnet. Dadurch wird erreicht, dass bei der Herstellung der Stützelemente auftretende Fertigungsungenauigkeiten keine manuelle Nachbearbeitung bei der Montage erfordern.Preferably, the support elements are spaced from each other in the circumferential direction of the T-groove. This ensures that occurring in the production of the support elements Manufacturing inaccuracies do not require manual post-processing during assembly.

In einer erfindungsgemäßen Variante stehen in der Umfangsrichtung der T-Nut gegenüberliegende Endbereiche der Stützelemente von den zugeordneten Distanzstücken derart vor, dass sie benachbarte Schaufeln untergreifen. Solche Endbereiche können beispielsweise als Zungen ausgebildet sein, die in den Zwischenraum zwischen einer benachbarten Schaufel und dem Grund der T-Nut hineinragen.In a variant according to the invention, in the circumferential direction of the T-slot, opposite end regions of the support elements project from the assigned spacers in such a way that they engage beneath adjacent blades. Such end regions may for example be formed as tongues which project into the intermediate space between an adjacent blade and the bottom of the T-slot.

Dabei sind die vorstehenden Endbereiche derart ausbildet, dass sie die benachbarten Schaufeln radial auswärts vorspannen, wobei sie jeweils mit der benachbarten Schaufel und dem Grund der T-Nut in Anlage kommen. Dadurch wird die benachbarte Schaufel auswärts gedrückt und in radialer Richtung festgelegt.In this case, the protruding end portions are formed so as to bias the adjacent blades radially outward, each coming into abutment with the adjacent blade and the bottom of the T-slot. As a result, the adjacent blade is pressed outward and fixed in the radial direction.

Gemäß einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist an jedem Endbereich wenigstens eine Sicke ausgebildet, die mit dem Grund der T-Nut in Anlage kommt und insbesondere in einem axial zentralen Bereich des Endbereichs positioniert ist. Dabei können die Sicke eine axiale Breite besitzt, die wenigstens 30% und insbesondere wenigstens 50% der axialen Breite des Endbereichs beträgt. Sicken lassen sich einfach und kostengünstig beispielsweise durch Prägen in die Endbereiche der Stützelemente einbringen. Die zentrale Anordnung der Sicken stellt dabei sicher, dass die untergriffenen Schaufeln bezogen auf die Axialrichtung gleichmäßig radial auswärts gedrückt werden. Dabei weisen breitere Sicken eine größere Elastizität auf, was die Handhabbarkeit erleichtert.According to a development of this embodiment, at least one bead is formed at each end region, which comes into contact with the bottom of the T-slot and is positioned in particular in an axially central region of the end region. The bead may have an axial width which is at least 30% and in particular at least 50% of the axial width of the end region. Beading can be easily and inexpensively introduced, for example, by embossing in the end regions of the support elements. The central arrangement of the beads ensures that the underrun blades are pressed evenly radially outward with respect to the axial direction. In this case, wider beads on a greater elasticity, which facilitates the handling.

Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Bilden einer erfindungsgemäßen Laufschaufelanordnung unter Verwendung erfindungsgemäßer Distanzstücke und Stützelemente, umfassend die Schritte:

eine Schaufel wird in die T-Nut eingesetzt und in der Umfangsrichtung der T-Nut an ihren Bestimmungsort verschoben;
an einem Distanzstück wird ein Stützelement derart angeordnet, dass das Stützelement an dem Distanzstück lösbar gehalten, insbesondere klemmend fixiert ist;
das Distanzstück wird mit dem daran angeordneten Stützelement in die T-Nut eingesetzt und in der Umfangsrichtung der T-Nut derart verschoben, dass eine Stirnfläche des Distanzstücks mit der in die T-Nut eingesetzten Schaufel in Anlage kommt und ein Endbereich des Stützelements die eingesetzte Schaufel untergreift;
eine weitere Schaufel wird in die T-Nut eingesetzt und in der Umfangsrichtung der T-Nut derart verschoben, dass die weitere Schaufel mit der gegenüberliegenden Stirnfläche des eingesetzten Distanzstücks in Anlage kommt und der gegenüberliegende Endbereich des Stützelements die weitere Schaufel untergreift.

Furthermore, the present invention provides a method for forming a blade assembly according to the invention using spacers and support elements according to the invention, comprising the steps:

a blade is inserted into the T-groove and displaced in the circumferential direction of the T-groove to its destination;
at a spacer, a support member is arranged such that the support member releasably held on the spacer, in particular is fixed by clamping;
the spacer is inserted into the T-groove with the support element arranged thereon and displaced in the circumferential direction of the T-groove in such a way that an end face of the spacer comes into contact with the blade inserted into the T-slot and an end region of the support element engages the inserted blade engages below;
a further blade is inserted into the T-groove and displaced in the circumferential direction of the T-groove such that the further blade comes into abutment with the opposite end face of the spacer used and the opposite end portion of the support element engages under the other blade.

Bei diesem Verfahren erfolgt die Anordnung der Stützelemente relativ zu den Distanzstücken außerhalb der T-Nut, was mit einer einfachen Handhabung insbesondere ohne spezielle Werkzeuge einhergeht. Eine unabhängige Positionierung der Stützelemente, die aufgrund der schlechten Zugänglichkeit des Zwischenraums zwischen dem Grund der T-Nut und den Unterseiten der Schaufeln und Distanzstücke schwierig durchzuführen ist, entfällt. Ferner ist keine manuelle Nachbearbeitung der Stützelemente beim Bilden der Laufschaufelanordnung erforderlich.In this method, the arrangement of the support elements takes place relative to the spacers outside the T-slot, which is associated with easy handling, in particular without special tools. An independent positioning of the support elements, which is difficult to perform due to the poor accessibility of the gap between the bottom of the T-groove and the undersides of the blades and spacers, is eliminated. Further, no manual post-processing of the support members is required in forming the blade assembly.

Die erfindungsgemäße Laufschaufelanordnung kann insbesondere in thermischen Strömungsmaschinen angewendet werden, die axial durchströmbar sind. Unter dem Begriff thermische Strömungsmaschinen können sowohl Verdichter als auch in Turbinen verstanden werden. Die Turbine kann dabei als Dampfturbine oder auch als Turbineneinheit einer Gasturbine ausgestaltet sein.The blade assembly according to the invention can be used in particular in thermal turbomachinery, which are axially flowed through. The term thermal turbomachines can be understood both as compressors and in turbines. The turbine can be configured as a steam turbine or as a turbine unit of a gas turbine.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Laufschaufelanordnung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich. Darin sind

Figur 1: eine Querschnittsansicht eines Abschnitts einer Laufschaufelanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Figur 2: eine perspektivische Untenansicht eines an einem Distanzstück gehaltenen Stützelements der in Figur 1 dargestellten Laufschaufelanordnung;
Figur 3: eine Seitenansicht des in Figur 2 gezeigten Distanzstücks; und
Figur 4: eine Querschnittsansicht des in Figur 3 dargestellten Distanzstücks entlang der Linie IV-IV.

Further features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of an embodiment of the blade assembly according to the invention with reference to the accompanying drawings. Are in it

FIG. 1: a cross-sectional view of a portion of a blade assembly according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2: a perspective bottom view of a held on a spacer support member of in FIG. 1 illustrated blade assembly;
FIG. 3: a side view of the in FIG. 2 shown spacer; and
FIG. 4: a cross-sectional view of in FIG. 3 shown spacer along the line IV-IV.

Die Figuren 1 bis 4 zeigen eine Laufschaufelanordnung 1 für eine Strömungsmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Laufschaufelanordnung 1 umfasst einen Schaufelträger 2, an dessen äußerer Umfangsfläche 3 eine umlaufende T-Nut 4 ausgebildet ist, und einen Schaufelkranz 5. Der Schaufelkranz 5 weist eine Mehrzahl von Schaufeln 6 und Distanzstücken 8 auf, wobei Schaufelfüße 7 der Schaufeln 6 abwechselnd mit den Distanzstücken 8 in die T-Nut 4 eingesetzt sind.The FIGS. 1 to 4 show a rotor blade assembly 1 for a turbomachine according to an embodiment of the present invention. The blade assembly 1 comprises a blade carrier 2, on whose outer peripheral surface 3 a circumferential T-groove 4 is formed, and a blade ring 5. The blade ring 5 has a plurality of blades 6 and spacers 8, wherein blade roots 7 of the blades 6 alternately with the Spacers 8 are inserted into the T-groove 4.

Ferner umfasst die Laufschaufelanordnung 1 Stützelemente 9, die sich zwischen den Schaufeln 6 und den Distanzstücken 8 einerseits und einem Grund 10 der T-Nut 4 andererseits derart abstützen, dass die Schaufeln 6 und die Distanzstücke 8 radial auswärts gegen Schulterflächen der T-Nut gedrückt werden. Die Stützelemente 9 sind als elastische Federbleche ausgebildet und in der Umfangsrichtung der T-Nut 4 beabstandet voneinander angeordnet. Dabei ist jedem Distanzstück 8 ein separates Stützelement 9 zugeordnet und an diesem lösbar gehalten, nämlich klemmend fixiert.Further, the blade assembly 1 comprises support members 9 which are supported between the blades 6 and the spacers 8 on the one hand and a bottom 10 of the T-groove 4 on the other hand so that the blades 6 and the spacers 8 are pressed radially outward against shoulder surfaces of the T-slot , The support members 9 are formed as elastic spring plates and arranged in the circumferential direction of the T-groove 4 spaced from each other. Each spacer 8 is a separate Assigned supporting element 9 and held releasably on this, namely fixed by clamping.

Hierzu sind an den Stützelementen 9 vorliegend jeweils zwei radial auswärts vorstehende Vorsprünge 11 ausgebildet, die mit dem jeweils zugeordneten Distanzstück 8 in Eingriff kommen, um die Stützelemente 9 an den zugeordneten Distanzstücken 8 zu befestigen.For this purpose, in each case two radially outwardly projecting projections 11 are formed on the support elements 9, which engage with the respective associated spacer 8 in order to secure the support elements 9 to the associated spacers 8.

Konkret weisen die Distanzstücke 2 zu den Vorsprüngen 11 der zugeordneten Stützelemente 9 korrespondierende Ausnehmungen auf, welche als offene Vertiefungen in den umfangsseiteigen Stirnflächen der Distanzstücke 9 ausgebildet sind. Die Ausnehmungen besitzen dabei eine derartige Tiefe in der Umfangsrichtung, dass die Vorsprünge 11 vollständig in den Ausnehmungen 12 aufgenommen werden und das Distanzstück 8 zwischen den Vorsprüngen 11 festgeklemmt wird. Die Ausnehmungen 12 sind dabei axial mittig an den Distanzstücken 8 angeordnet und besitzen eine axiale Breite, die etwa 50% der axialen Breite der Distanzstücke 8 beträgt. Des Weiteren besitzen die Vorsprünge 11 der Stützelemente 9 eine axiale Breite, die der axialen Breite der Ausnehmungen 12 entspricht, so dass sichergestellt ist, dass die Stützelemente 9 an den Distanzstücken 2 etwa axial mittig angreifen und positioniert sind.Specifically, the spacers 2 to the projections 11 of the associated support elements 9 corresponding recesses, which are formed as open recesses in the circumferential side faces of the spacers 9. The recesses have a depth in the circumferential direction such that the projections 11 are completely received in the recesses 12 and the spacer 8 is clamped between the projections 11. The recesses 12 are arranged axially centrally on the spacers 8 and have an axial width which is about 50% of the axial width of the spacers 8. Furthermore, the projections 11 of the support elements 9 have an axial width corresponding to the axial width of the recesses 12, so that it is ensured that the support elements 9 engage the spacers 2 approximately axially centrally and are positioned.

Alternativ kann eine Befestigung eines Stützelements 9 an einem Distanzstück 8 aber auch mittels eines einzigen Vorsprungs 8 und einer einzigen korrespondierenden Ausnehmung 12 realisiert werden.Alternatively, an attachment of a support member 9 to a spacer 8 but also by means of a single projection 8 and a single corresponding recess 12 can be realized.

Zwischen den beiden Vorsprüngen 11 ist ein wellenförmiger Federbereich 13 ausgebildet, der benachbart zu den beiden Vorsprüngen 11 jeweils Wellentäler 13a, die mit dem Grund 10 der T-Nut 4 in Anlage kommen, und zwischen den Wellentälern 13a einen Wellenberg 13b, der mit dem zugeordneten Distanzstück 8 in Anlage kommt, aufweist.Between the two projections 11, a wave-shaped spring portion 13 is formed adjacent to the two projections 11 each troughs 13 a, which come into contact with the bottom 10 of the T-groove 4, and between the troughs 13 a a wave crest 13 b, with the associated Spacer 8 comes into contact, has.

Die Stützelemente 9 weisen ferner in der Umfangsrichtung der T-Nut 4 gegenüberliegende vorliegend zungenförmige Endbereiche 14 auf, die von den zugeordneten Distanzstücken 8 in der Umfangsrichtung der T-Nut 4 derart vorstehen, dass sie benachbarte Schaufeln 6 untergreifen. Jeder vorstehende Endbereich ist derart ausgebildet, dass er die benachbarte Schaufel 6 radial auswärts vorspannt und gegen Schulterflächen der T-Nut 4 drückt, wobei er mit der benachbarten Schaufel 6 und dem Grund 10 der T-Nut 4 in Anlage kommt. Dabei kommt eine an jedem vorstehenden Endbereich 14 ausgebildete Sicke 15, die von dem Endbereich 14 radial einwärts vorsteht, mit dem Grund 10 der T-Nut 4 in Anlage, während das freie Ende des vorstehenden Endbereichs an der benachbarten Schaufel 6 anliegt. Die Sicke 15 ist in einem axial zentralen Bereich des Endbereichs 14 positioniert und besitzt eine axiale Breite, die etwa 50% der axialen Breite des Endbereichs 14 beträgt.The support elements 9 also have in the circumferential direction of the T-groove 4 opposite present tongue-shaped end portions 14 which protrude from the associated spacers 8 in the circumferential direction of the T-groove 4 such that they engage under the adjacent blades 6. Each projecting end portion is formed to radially outwardly bias the adjacent blade 6 and press against shoulder surfaces of the T-groove 4, engaging the adjacent blade 6 and the bottom 10 of the T-groove 4. At this time, a bead 15 formed at each protruding end portion 14 projecting radially inwardly from the end portion 14 abuts against the bottom 10 of the T-groove 4, while the free end of the protruding end portion abuts against the adjacent blade 6. The bead 15 is positioned in an axially central region of the end portion 14 and has an axial width that is about 50% of the axial width of the end portion 14.

Zum Bilden einer erfindungsgemäßen Laufschaufelanordnung wird zunächst eine Schaufel 6 in die T-Nut 4 eingesetzt und in der Umfangsrichtung der T-Nut 4 an ihren Bestimmungsort verschoben. Dann wird an einem Distanzstück 8 ein Stützelement 9 klemmend fixiert. Hierzu wird das Stützelement 9 von unten auf das Distanzstück 8 aufgesteckt, so dass die beiden Vorsprünge 11 des Stützelements 9 mit den korrespondierenden Ausnehmungen 12 des Distanzstücks 8 in klemmenden Eingriff kommen. Das Distanzstück 8 mit dem daran angeordneten Stützelement 9 wird anschließend in die T-Nut 4 eingesetzt und in der Umfangsrichtung der T-Nut 4 derart verschoben, dass eine Stirnfläche des Distanzstücks 8 mit der in die T-Nut 4 eingesetzten Schaufel 6 in Anlage kommt und ein Endbereich 14 des Stützelements 9 die eingesetzte Schaufel 6 untergreift. Bei dem oben beschriebenen Stützelement 9 wird das in die T-Nut 4 eingesetzte Distanzstück 8 durch die elastische Federkraft des Federbereichs 13 radial auswärts vorgespannt. Zum Verschieben wird daher auf das Distanzstück 8 gegen dessen auswärts gerichtete elastische Rückstellkraft eine radial einwärts gerichtete Kraft ausgeübt. Daraufhin wird eine weitere Schaufel 6 in die T-Nut 4 eingesetzt und in der Umfangsrichtung der T-Nut 4 derart verschoben, dass die weitere Schaufel 6 mit der gegenüberliegenden Stirnfläche des Distanzstücks 8 in Anlage kommt und der gegenüberliegende Endbereich 14 des Stützelements 9 die weitere Schaufel 6 untergreift. Beide benachbarten Schaufeln 6 werden durch die an dem jeweils untergreifenden Endbereich 14 vorgesehenen Sicken 15 in der T-Nut radial auswärts gegen Schulterflächen der T-Nut 4 gedrückt und radial festgelegt. Diese Verfahrensschritte werden so lange wiederholt, bis der Schaufelkranz 5 - abgesehen von einer letzten Lücke - geschlossen ist. In die verbliebene Lücke wird abschließend eine spezielle Schlussbaugruppe (nicht dargestellt) eingesetzt, um den Schaufelkranz 5 zu schließen.To form a blade assembly according to the invention, first a blade 6 is inserted into the T-groove 4 and moved in the circumferential direction of the T-groove 4 to its destination. Then, a support member 9 is fixed by clamping on a spacer 8. For this purpose, the support member 9 is attached from below onto the spacer 8, so that the two projections 11 of the support member 9 come into clamping engagement with the corresponding recesses 12 of the spacer 8. The spacer 8 with the supporting element 9 arranged thereon is then inserted into the T-slot 4 and displaced in the circumferential direction of the T-slot 4 such that one end face of the spacer 8 comes into abutment with the blade 6 inserted into the T-slot 4 and an end portion 14 of the support member 9 engages under the inserted blade 6. In the support member 9 described above, the spacer 8 inserted into the T-groove 4 is biased radially outwardly by the elastic spring force of the spring portion 13. To move therefore a radially inwardly directed force is exerted on the spacer 8 against the outwardly directed elastic restoring force. Then, a further blade 6 is inserted into the T-groove 4 and in the circumferential direction the T-slot 4 is displaced such that the further blade 6 comes into abutment with the opposite end face of the spacer 8 and the opposite end region 14 of the support element 9 engages under the further blade 6. Both adjacent blades 6 are pressed radially outwardly against shoulder surfaces of the T-slot 4 by the beads 15 provided in the T-slot at the respectively under-engaging end portion 14 and radially fixed. These process steps are repeated until the blade ring 5 is closed except for one last gap. Finally, in the remaining gap, a special closing assembly (not shown) is used to close the blade ring 5.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Laufschaufelanordnung 1 liegt darin, dass die Stützelemente 9 außerhalb der T-Nut 4 auf einfache Weise an den Distanzstücken 8 befestigt werden und in der Folge ausschließlich gemeinsam mit den zugeordneten Distanzstücken 8 gehandhabt werden. Auf diese Weise sind beim Bilden einer erfindungsgemäßen Laufschaufelanordnung 1 keine speziellen Verfahrensschritte und/oder Werkzeuge erforderlich, um die Stützelemente 9 korrekt in der T-Nut 4 zu platzieren, was mit einer einfachen Montage des Schaufelkranzes 5 einhergeht.A significant advantage of the rotor blade assembly 1 according to the invention is that the support elements 9 are fastened outside the T-slot 4 in a simple manner to the spacers 8 and are handled in the sequence exclusively together with the associated spacers 8. In this way, when forming a blade assembly 1 according to the invention, no special process steps and / or tools are required in order to correctly place the support elements 9 in the T-slot 4, which is accompanied by a simple assembly of the blade ring 5.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims

Laufschaufelanordnung (1) für eine Strömungsmaschine, mit einem Schaufelträger (2), an dessen äußerer Umfangsfläche (3) eine umlaufende T-Nut (4) ausgebildet ist, einem Schaufelkranz (5), der eine Mehrzahl von Schaufeln (6) und Distanzstücken (8) umfasst, die abwechselnd in die T-Nut (4) eingesetzt sind, und Stützelementen (9), die sich zwischen den Schaufeln (6) und Distanzstücken (8) einerseits und einem Grund (10) der T-Nut (4) andererseits derart abstützen, dass die Schaufeln (6) und Distanzstücke (8) radial auswärts gedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Distanzstück (8) ein separates Stützelement (9) zugeordnet und an diesem lösbar gehalten, insbesondere klemmend fixiert ist.Blade assembly (1) for a turbomachine, comprising a blade carrier (2), on whose outer peripheral surface (3) a circumferential T-groove (4) is formed, a blade ring (5) having a plurality of blades (6) and spacers ( 8) alternately inserted into the T-groove (4) and supporting elements (9) extending between the blades (6) and spacers (8) on the one hand and a bottom (10) of the T-slot (4). supported on the other hand so that the blades (6) and spacers (8) are pressed radially outward, characterized in that each spacer (8) associated with a separate support member (9) and releasably held on this, in particular is fixed by clamping.

Laufschaufelanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stützelemente (9) als elastische Federbleche derart ausgebildet und angeordnet sind, dass die zugeordneten Distanzstücke (8) in der T-Nut (4) radial auswärts vorgespannt werden.Blade assembly according to claim 1,
characterized in that
the support elements (9) are designed and arranged as elastic spring plates such that the associated spacers (8) in the T-slot (4) are biased radially outward.

Laufschaufelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
an den Stützelementen (9) jeweils wenigstens ein radial auswärts vorstehender Vorsprung (11) ausgebildet ist, der mit dem jeweils zugeordneten Distanzstück (8) in Eingriff kommt, um die Stützelemente (9) an den zugeordneten Distanzstücken (8) zu befestigen.Blade assembly according to one of the preceding claims,
characterized in that
at least one radially outwardly projecting projection (11) is formed on the support elements (9) which engages with the respectively assigned spacer (8) in order to fasten the support elements (9) to the associated spacers (8).

Laufschaufelanordnung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
in den Distanzstücken (8) zu den Vorsprüngen (11) korrespondierende Ausnehmungen (12) ausgebildet sind, in welche die Vorsprünge (11) der Stützelemente (9) insbesondere klemmend eingreifen.Blade assembly according to claim 3,
characterized in that
in the spacers (8) to the projections (11) corresponding recesses (12) are formed, in which engage the projections (11) of the support elements (9) in particular by clamping.

Laufschaufelanordnung Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ausnehmungen (12) axial mittig an den Distanzstücken (8) angeordnet sind, wobei sie insbesondere eine axiale Breite besitzen, die wenigstens 30% und insbesondere wenigstens 50% der axialen Breite der Distanzstücke (8) beträgt.Blade assembly claim 4,
characterized in that
the recesses (12) are arranged axially centered on the spacers (8), in particular having an axial width which is at least 30% and in particular at least 50% of the axial width of the spacers (8).

Laufschaufelanordnung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die axiale Breite der Vorsprünge (11) der Stützelemente (9) zumindest im Wesentlichen der axialen Breite der Ausnehmungen (12) entspricht.Blade assembly according to claim 5,
characterized in that
the axial width of the projections (11) of the support elements (9) corresponds at least substantially to the axial width of the recesses (12).

Laufschaufelanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
an den Stützelementen (9) jeweils zwei in der Umfangsrichtung der T-Nut (4) beabstandete Vorsprünge (11) ausgebildet sind.Blade assembly according to any one of claims 3 to 6,
characterized in that
on the support elements (9) in each case two in the circumferential direction of the T-groove (4) spaced projections (11) are formed.

Laufschaufelanordnung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden Vorsprünge (11) jeweils derart an den Stützelementen (9) angeordnet sind, dass die zugeordneten Distanzstücke (8) zwischen den Vorsprüngen (11) eingeklemmt werden.Blade assembly according to claim 7,
characterized in that
the two projections (11) are each arranged on the support elements (9) such that the associated spacers (8) are clamped between the projections (11).

Laufschaufelanordnung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die beiden korrespondierenden Ausnehmungen (12) an in der Umfangsrichtung der T-Nut (4) gegenüberliegenden Stirnflächen des Distanzstücks (8) ausgebildet sind.Blade assembly according to claim 8,
characterized in that the two corresponding recesses (12) in the circumferential direction of the T-groove (4) opposite end faces of the spacer (8) are formed.

Laufschaufelanordnung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorsprünge (11) der Stützelemente (9) in den korrespondierenden Ausnehmungen (12) der zugeordneten Distanzstücke (8) derart aufgenommen sind, dass die Stirnflächen der Distanzstücke (8) mit benachbarten Schaufeln in Anlage kommen.Blade assembly according to claim 9,
characterized in that
the projections (11) of the support elements (9) are received in the corresponding recesses (12) of the associated spacers (8) such that the end faces of the spacers (8) come into contact with adjacent blades.

Laufschaufelanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen den Vorsprüngen (11) jeweils ein insbesondere wellenförmiger Federbereich (13) derart ausgebildet ist, dass der Federbereich (13) benachbart zu den Vorsprüngen (11) mit dem Grund der T-Nut (4) und in einem mittleren Bereich mit dem zugeordneten Distanzstück (8) in Anlage kommt.Blade assembly according to one of claims 7 to 10, characterized in that
between the projections (11) in each case a particular wave-shaped spring portion (13) is formed such that the spring portion (13) adjacent to the projections (11) with the bottom of the T-groove (4) and in a central region with the associated spacer (8) comes into contact.

Laufschaufelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stützelemente (9) in der Umfangsrichtung der T-Nut (4) beabstandet voneinander angeordnet sind.Blade assembly according to one of the preceding claims,
characterized in that
the support members (9) are spaced from each other in the circumferential direction of the T-groove (4).

Laufschaufelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
in der Umfangsrichtung der T-Nut (4) gegenüberliegende Endbereiche (14) der Stützelemente (9) von den zugeordneten Distanzstücken (8) derart vorstehen, dass sie benachbarte Schaufeln (6) untergreifen.Blade assembly according to one of the preceding claims,
characterized in that
in the circumferential direction of the T-groove (4) opposite end portions (14) of the support elements (9) of the associated spacers (8) protrude so that they engage under adjacent blades (6).

Laufschaufelanordnung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
jeder vorstehende Endbereich (14) derart ausbildet ist, dass er die benachbarte Schaufel (6) radial auswärts vorspannt, wobei er mit der benachbarten Schaufel (6) und dem Grund der T-Nut (4) in Anlage kommt.Blade assembly according to claim 13,
characterized in that
each protruding end portion (14) is formed so as to bias the adjacent blade (6) radially outward, abutting with the adjacent blade (6) and the bottom of the T-groove (4).

Laufschaufelanordnung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
an jedem Endbereich (14) wenigstens eine Sicke (15) ausgebildet ist, die mit dem Grund der T-Nut (4) in Anlage kommt und insbesondere in einem axial zentralen Bereich des Endbereichs (14) positioniert ist.Blade assembly according to claim 14,
characterized in that
at least one bead (15) is formed on each end region (14) which comes into abutment with the bottom of the T-groove (4) and is positioned in particular in an axially central region of the end region (14).

Verfahren zum Bilden einer Laufschaufelanordnung (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 15,
umfassend die Schritte: - eine Schaufel (6) wird in die T-Nut (4) eingesetzt und in der Umfangsrichtung der T-Nut (4) an ihren Bestimmungsort verschoben;

- an einem Distanzstück (8) wird ein Stützelement (9) derart angeordnet, dass das Stützelement (9) an dem Distanzstück (8) lösbar gehalten, insbesondere klemmend fixiert ist;

- das Distanzstück (8) wird mit dem daran angeordneten Stützelement (9) in die T-Nut (4) eingesetzt und in der Umfangsrichtung der T-Nut (4) derart verschoben, dass eine Stirnfläche des Distanzstücks (8) mit der in die T-Nut (4) eingesetzten Schaufel (6) in Anlage kommt und ein Endbereich (14) des Stützelements (9) die eingesetzte Schaufel (6) untergreift;

- eine weitere Schaufel (6) wird in die T-Nut (4) eingesetzt und in der Umfangsrichtung der T-Nut (4) derart verschoben, dass die weitere Schaufel (6) mit der gegenüberliegenden Stirnfläche des eingesetzten Distanzstücks (8) in Anlage kommt und der gegenüberliegende Endbereich (14) des Stützelements (9) die weitere Schaufel (6) untergreift.

A method of forming a blade assembly (1) according to any one of claims 13 to 15,
comprising the steps: - A blade (6) is inserted into the T-groove (4) and moved in the circumferential direction of the T-groove (4) to its destination;

- At a spacer (8), a support element (9) is arranged such that the support element (9) on the spacer (8) releasably held, in particular is fixed by clamping;

- The spacer (8) is inserted with the support element (9) arranged thereon in the T-groove (4) and in the circumferential direction of the T-groove (4) shifted such that an end face of the spacer (8) with in the T-groove (4) inserted blade (6) comes into abutment and an end portion (14) of the support member (9) engages under the inserted blade (6);

- Another blade (6) is inserted into the T-groove (4) and in the circumferential direction of the T-groove (4) so moved that the further blade (6) with the opposite end face of the spacer used (8) in abutment comes and the opposite end portion (14) of the support element (9) engages under the further blade (6).