ES2658151T3 - Blade arrangement for a turbomachine, as well as turbomachine - Google Patents

Abstract

Disposición de álabe (1) para una turbomáquina, con una variedad de álabes (4) individuales, dos discos de rotor (8, 10) y elementos de sujeción (12, 14), estando dispuestos los álabes unos junto a otros en dirección circunferencial y estando sujetos con sus pies de álabe (6) entre los dos discos de rotor (8, 10), atacando en los discos de rotor (8, 10) los elementos de sujeción (12, 14) para la sujeción de los pies de álabe (6), atacando los elementos de sujeción (12, 14) fuera en los discos de rotor (8, 10) y pudiéndose apoyar en un elemento de rotor delantero y un elemento de rotor trasero, y poseyendo los pies de álabe (6) en cada caso una sección final (26) con espesor aumentado a ambos lados en dirección axial y estando provistos los discos de rotor (8, 10) en cada caso de una escotadura correspondiente (38, 40) para el alojamiento por secciones de la sección final (26), caracterizada por que las secciones finales (26) y los elementos de sujeción (12, 14) están dispuestos sobre un mismo radio (r).Blade arrangement (1) for a turbomachine machine, with a variety of individual blades (4), two rotor discs (8, 10) and fasteners (12, 14), the blades being arranged side by side in circumferential direction and being held with its blade feet (6) between the two rotor discs (8, 10), attacking on the rotor discs (8, 10) the fasteners (12, 14) for the support of the feet of blade (6), attacking the fasteners (12, 14) outside on the rotor discs (8, 10) and being able to rest on a front rotor element and a rear rotor element, and having the blade feet (6 ) in each case a final section (26) with increased thickness on both sides in the axial direction and the rotor discs (8, 10) being provided in each case with a corresponding recess (38, 40) for housing by sections of the final section (26), characterized in that the final sections (26) and the fasteners (12, 14) are arranged on the same radius (r).

Description

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DESCRIPCIONDESCRIPTION

Disposición de álabe para una turbomáquina, así como turbomáquinaBlade arrangement for a turbomachine, as well as turbomachine

La invención se refiere a una disposición de álabes para una turbomáquina de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, como declara el documento GB 763 261 A, y una turbomáquina.The invention relates to an arrangement of blades for a turbomachine according to the preamble of claim 1, as stated in GB 763 261 A, and a turbomachine.

Turbomáquinas modernas como motores de aviación presentan a menudo al menos un disco de rotor integral de palas. La fabricación de este disco de rotor denominado blisk (bladed disk) es, sin embargo, compleja debido al modo de construcción integral. Además, una reparación de un disco de rotor de este tipo es compleja, dado que, por ejemplo, la extracción de un álabe dañado y la inserción de un álabe de repuesto es técnicamente compleja debido al modo de construcción integral. Un procedimiento de reparación ejemplar para el cambio de un álabe se presenta en el documento de patente US 7,458,844 B1. En la solicitud de patente DE 10 2008 057 160 A1 se describe, por ejemplo, un procedimiento de reparación para el intercambio de un elemento de disco integral.Modern turbomachines such as aviation engines often have at least one blade integral rotor disc. The manufacture of this rotor disc called blisk (bladed disk) is, however, complex due to the integral construction mode. In addition, a repair of such a rotor disc is complex, since, for example, the removal of a damaged blade and the insertion of a replacement blade is technically complex due to the integral construction mode. An exemplary repair procedure for changing a blade is presented in US Patent 7,458,844 B1. Patent application DE 10 2008 057 160 A1 describes, for example, a repair procedure for the exchange of an integral disk element.

Por la solicitud de patente europea EP 2 392 773 A2, se conoce una disposición de álabes en la que un anillo de rotor integral de palas (bladed ring) está sujeto mecánicamente entre dos discos de rotor. Para el apoyo radialmente interior del anillo de rotor en dirección radial, el disco de rotor trasero observado en dirección de flujo presenta una variedad de elementos de apoyo axiales integrales o un anillo de apoyo axial integral. El seguro exterior radial del anillo de rotor se efectúa por arrastre de forma entre el anillo de rotor y cabezales de los discos de rotor. Sin embargo, como en el caso del modo de construcción blisk, la extracción de un álabe dañado y la inserción de un álabe de repuesto es algo técnicamente complejo debido al modo de construcción integral del anillo de rotor. Además, los cabezales de disco para la sujeción de los álabes deben formarse en voladizo de tal modo que se produce un aumento de medidas en esta zona.From European patent application EP 2 392 773 A2, a blade arrangement is known in which an integral blade rotor blade is mechanically held between two rotor discs. For radially inner support of the rotor ring in the radial direction, the rear rotor disk observed in the flow direction has a variety of integral axial support elements or an integral axial support ring. The radial outer safety of the rotor ring is carried out by dragging between the rotor ring and rotor disk heads. However, as in the case of the blisk construction mode, the removal of a damaged blade and the insertion of a replacement blade is somewhat technically complex due to the integral construction mode of the rotor ring. In addition, the disc heads for fastening the blades must be formed in a cantilever so that there is an increase in measurements in this area.

Es objetivo de la invención crear una disposición de álabes que elimine las desventajas mencionadas, cuya geometría sea fácil de fabricar y que se pueda reparar de manera sencilla. Además, es objetivo de la invención crear una turbomáquina cuyos álabes de al menos una disposición de álabes puedan ser reemplazados con poco esfuerzo.It is an object of the invention to create a blade arrangement that eliminates the aforementioned disadvantages, whose geometry is easy to manufacture and can be repaired in a simple manner. Furthermore, it is the object of the invention to create a turbomachine whose blades of at least one blade arrangement can be replaced with little effort.

Este objetivo se resuelve mediante una disposición de álabes con las características de la reivindicación 1 y mediante una turbomáquina con las características de la reivindicación 8.This objective is solved by an arrangement of blades with the characteristics of claim 1 and by a turbomachine with the characteristics of claim 8.

Una disposición de álabes de acuerdo con la invención para una turbomáquina tiene una variedad de álabes individuales que están dispuestos unos junto a otros en dirección circunferencial y que están sujetos con sus pies de álabe entre dos discos de rotor, atacando en los discos de rotor elementos de sujeción para la sujeción de los pies de álabe.An arrangement of blades according to the invention for a turbomachinery has a variety of individual blades that are arranged next to each other in a circumferential direction and that are attached with their blade feet between two rotor discs, attacking elements in the rotor discs. clamping for clamping the blade feet.

Dado que los álabes o segmentos de álabe están realizados individualmente y se sujetan de manera desmontable directamente entre los discos de rotor, se puede efectuar un cambio de álabe o una reparación de la disposición de álabes de manera sencilla en comparación con el modo de construcción integral. Dado que las fuerzas de sujeción o de apriete (fuerzas principales) se introducen en los pies de álabe, se obtiene un flujo de fuerza directo en los pies de álabe y los álabes están sujetos de manera fija entre los discos de rotor. Un desgaste de material de los pies de álabe o de los discos de rotor en la zona de sujeción o fretting queda descartado debido a la ausencia de movimientos relativos entre los pies de álabe y los discos de rotor. Los discos de rotor no requieren una geometría compleja ni en voladizo para la sujeción de los álabes, de la tal manera que los discos de rotor pueden estar formados de paredes finas en la zona de cabezal. Además, se produce un buen aislamiento térmico entre los álabes y los discos de rotor, de tal manera que la disposición de álabes solo está expuesta a una carga térmica reducida.Since the blades or segments of the blade are made individually and detachably held directly between the rotor discs, a blade change or a repair of the blade arrangement can be carried out in a simple way compared to the integral construction mode . Since the clamping or clamping forces (main forces) are introduced into the blade feet, a direct flow of force is obtained at the blade feet and the blades are fixedly fixed between the rotor discs. Material wear of the blade feet or rotor discs in the clamping or fretting zone is ruled out due to the absence of relative movements between the blade feet and the rotor discs. The rotor discs do not require a complex or cantilever geometry for the attachment of the blades, in such a way that the rotor discs can be formed of thin walls in the head area. In addition, good thermal insulation is produced between the blades and rotor discs, such that the blade arrangement is only exposed to a reduced thermal load.

De acuerdo con la invención, los elementos de sujeción atacan exteriormente, es decir, en sentido opuesto a los álabes, en los discos de rotor y se pueden apoyar en un elemento de rotor delantero y un elemento de rotor trasero. Los elementos de sujeción están realizados a este respecto como elementos de presión. Los elementos de rotor son, por ejemplo, discos de apoyo que rotan con la disposición de álabes en torno a un eje de rotación común. Mediante el apoyo de los elementos de sujeción en elementos de rotor adyacentes, los discos de rotor y, por tanto, la disposición de álabes, se estabilizan adicionalmente.According to the invention, the fasteners attack externally, that is, in the opposite direction to the blades, on the rotor discs and can be supported on a front rotor element and a rear rotor element. The fasteners are made in this respect as pressure elements. The rotor elements are, for example, support discs that rotate with the arrangement of blades around a common axis of rotation. By supporting the fasteners in adjacent rotor elements, the rotor discs and, therefore, the blade arrangement, are further stabilized.

De acuerdo con la invención, los pies de álabe tienen en cada caso una sección final cuyo espesor aumenta a ambos lados en dirección axial y los discos de rotor tienen en cada caso una correspondiente escotadura para el alojamiento de las secciones finales. De esta manera, se crea una unión por arrastre de forma entre los pies de álabe y los discos de rotor, por medio de lo cual, por un lado, se define una posición de montaje precisa de los álabes entre los discos de rotor. Por otro lado, mediante la unión por arrastre de forma se trasmiten mejor pares de fuerza que en una zona de sujeción sin contornos, de tal modo que se puede limitar un par de apriete, de presión o de sujeción. Las fuerzas centrífugas se captan por medio de la unión por arrastre de forma bajo los álabes, de tal modo que solo son necesarias fuerzas de sujeción relativamente bajas para la sujeción de los álabes.According to the invention, the blade feet in each case have a final section whose thickness increases on both sides in the axial direction and the rotor discs in each case have a corresponding recess for the accommodation of the final sections. In this way, a shape drag connection is created between the blade feet and the rotor discs, whereby, on the one hand, a precise mounting position of the blades between the rotor discs is defined. On the other hand, by force-dragging, force pairs are transmitted better than in a clamping area without contours, so that a torque, pressure or clamping torque can be limited. Centrifugal forces are captured by means of the drag-shaped connection under the blades, so that only relatively low clamping forces are necessary for clamping the blades.

Las secciones finales con mayor espesor pueden tener en cada caso superficies de sujeción sinusoidales convexas contrarias entre sí. En este caso, las escotaduras de los discos de rotor tienen en cada caso un contorno interior sinusoidal correspondiente. Mediante el engranaje sinusoidal, se mejora aún más la transmisión de los pares deThe thicker end sections may in each case have convex sinusoidal clamping surfaces opposite each other. In this case, the recesses of the rotor discs have in each case a corresponding internal sinusoidal contour. By means of the sinusoidal gear, the transmission of the pairs of

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fuerza. Además, los contornos sinusoidales se pueden fabricar rápida y sencillamente, por ejemplo, mediante torneado excéntrico. Por supuesto, sin embargo, también son posibles otros contornos exteriores e interiores. Preferentes son, sin embargo, contornos redondeados y, por tanto, contornos sin bordes de cuerpo en punta.force. In addition, sinusoidal contours can be manufactured quickly and simply, for example, by eccentric turning. Of course, however, other exterior and interior contours are also possible. Preferred are, however, rounded contours and, therefore, contours without pointed body edges.

Los elementos de sujeción pueden estar formados integralmente con los discos de rotor y presentar en cada caso un nervio con un cabezal de apoyo en el lado final que tenga una superficie de apoyo para el apoyo en los elementos de rotor. Mediante la formación integral de los elementos de presión con los discos de rotor se reduce el número de elementos de la disposición de álabes. De este modo se puede simplificar más el montaje y acortarse temporalmente. La superficie de apoyo posibilita a este respecto un apoyo de gran superficie en los elementos de rotor.The fasteners may be integrally formed with the rotor discs and in each case have a rib with a support head on the end side having a support surface for support in the rotor elements. By means of the integral formation of the pressure elements with the rotor discs the number of elements of the blade arrangement is reduced. In this way the assembly can be simplified further and temporarily shortened. The support surface allows a large surface support in the rotor elements in this respect.

Alternativamente, los elementos de sujeción pueden ser componentes individuales que presenten en cada caso un nervio con dos cabezales de apoyo en los lados finales y opuestos entre sí que tengan en cada caso una superficie de apoyo para el apoyo en los discos de rotor o los elementos de rotor. Mediante la formación separada de los elementos de sujeción y de los discos de rotor, en cada caso los discos de rotor y en cada caso los elementos de sujeción pueden ser elementos idénticos, por medio de lo cual se reduce la variedad de elementos. Además, la fabricación de los discos de rotor y de los elementos de sujeción se simplifica respecto al modo de construcción integral.Alternatively, the fasteners can be individual components that have in each case a rib with two support heads on the end sides and opposite each other that have in each case a support surface for the support on the rotor discs or the elements rotor By separate formation of the clamping elements and rotor discs, in each case the rotor discs and in each case the clamping elements can be identical elements, whereby the variety of elements is reduced. In addition, the manufacture of rotor discs and fasteners is simplified with respect to the integral construction mode.

Preferentemente las superficies de apoyo tienen en cada caso una elevación axial y al menos los discos de rotor en cada caso una depresión axial para el alojamiento de las elevaciones. De esta manera, se crea una unión por arrastre de forma entre los elementos de sujeción y los discos de rotor, por medio de lo cual, por un lado, se define una posición de montaje precisa de los elementos de sujeción en los discos de rotor. Por otro lado, por medio de la unión por arrastre de forma se transmiten mejor los pares de fuerza que en el caso de una formación sin contornos de los elementos de sujeción y de los discos de rotor, de tal modo que el par de apriete se puede limitar. Las fuerzas centrífugas se captan por medio de la unión por arrastre de forma bajo los álabes, de tal modo que solo son necesarias fuerzas de sujeción relativamente bajas para la sujeción de los álabes.Preferably, the support surfaces have in each case an axial elevation and at least the rotor discs in each case have an axial depression for the housing of the elevations. In this way, a shape drag connection is created between the clamping elements and the rotor discs, whereby, on the one hand, a precise mounting position of the clamping elements in the rotor discs is defined. . On the other hand, by means of the drag-shaped connection, the force pairs are better transmitted than in the case of a formation without contours of the clamping elements and the rotor discs, so that the tightening torque is can limit. Centrifugal forces are captured by means of the drag-shaped connection under the blades, so that only relatively low clamping forces are necessary for clamping the blades.

Para la mejora adicional de la transmisión de pares de fuerza, las elevaciones pueden presentar en cada caso un contorno exterior sinusoidal y las depresiones axiales en cada caso un contorno interior sinusoidal. La aplicación de las depresiones sinusoidales puede efectuarse mediante torneado. Sin embargo, son posibles por supuesto otros contornos exteriores e interiores. Preferentes son, sin embargo, contornos redondeados y, por tanto, contornos sin bordes de cuerpo en punta.For further improvement of the transmission of force pairs, the elevations may in each case have an external sinusoidal contour and the axial depressions in each case an internal sinusoidal contour. The application of sinusoidal depressions can be done by turning. However, other exterior and interior contours are of course possible. Preferred are, however, rounded contours and, therefore, contours without pointed body edges.

La sujeción de los álabes se mejora adicionalmente de acuerdo con la invención disponiendo las secciones finales y los elementos de sujeción sobre un mismo radio. De esta manera, las secciones finales y los elementos de sujeción están dispuestos de manera alineada entre sí, de tal modo que en la zona de sujeción no pueden aparecer momentos flectores.The clamping of the blades is further improved in accordance with the invention by arranging the final sections and the clamping elements on the same radius. In this way, the final sections and the fasteners are arranged in an aligned manner with each other, so that no bending moments can appear in the fastening zone.

Para el aislamiento térmico adicional, puede estar dispuesto entre el pie de álabe y los discos de rotor un elemento de protección térmica. El elemento de protección térmica se compone, por ejemplo, de un material cerámico y provoca, además, una compensación de imprecisiones de componentes.For additional thermal insulation, a thermal protection element may be arranged between the blade foot and the rotor discs. The thermal protection element is composed, for example, of a ceramic material and also causes compensation of component inaccuracies.

Una turbomáquina preferente tiene al menos una disposición de álabes de acuerdo con la invención que está sujeta entre dos elementos de rotor. Dado que los álabes o segmentos de álabe están sujetos entre los discos de rotor, en el caso de un daño pueden ser intercambiados de manera sencilla desde un punto de vista técnico.A preferred turbomachine has at least one blade arrangement according to the invention that is held between two rotor elements. Since the blades or blade segments are attached between the rotor discs, in the case of damage they can be easily exchanged from a technical point of view.

Otros ejemplos de realización ventajosos de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes.Other advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

A continuación, se explica con más detalle un ejemplo de realización preferente de la invención con ayuda de una representación esquemática muy simplificada. La única figura 1 muestra un corte axial a través de una zona de disco de una disposición de álabes de acuerdo con la invención.Next, a preferred embodiment of the invention is explained in more detail with the aid of a very simplified schematic representation. The only figure 1 shows an axial section through a disc area of a blade arrangement according to the invention.

En la figura 1, se muestra un fragmento de una disposición de álabes 1 de acuerdo con la invención para una turbomáquina. La disposición de álabes 1 puede ser dispuesta, por ejemplo, por el lado del compresor en un motor de aviación y, a este respecto, rotar en torno a un eje de rotación 2 que se extiende en dirección axial x. Tiene una variedad de álabes individuales 4 dispuestos unos juntos a otros en dirección circunferencial y que en cada caso están sujetos de manera desmontable o apretados de manera desmontable con su pie de álabe 6 entre un disco rotor delantero 8, observado en dirección axial x de la disposición de álabes 1, y un disco de rotor trasero 10 por medio de un elemento de sujeción delantero 12 y un elemento de sujeción trasero 14. La disposición de álabes 1 es, por tanto, un rotor de sujeción.In Fig. 1, a fragment of an arrangement of blades 1 according to the invention for a turbomachine is shown. The arrangement of blades 1 can be arranged, for example, on the side of the compressor in an aviation engine and, in this respect, rotate about a rotation axis 2 which extends in the axial direction x. It has a variety of individual blades 4 arranged together with one another in a circumferential direction and which in each case are detachably attached or detachably fastened with their blade foot 6 between a front rotor disk 8, observed in the axial direction x of the blade arrangement 1, and a rear rotor disc 10 by means of a front clamping element 12 and a rear clamping element 14. The blade arrangement 1 is therefore a clamping rotor.

Los álabes 4 tienen en cada caso junto a un pie de álabe 6 una hoja de pala 16, así como un anillo de refuerzo interior 18 dispuesto entre el pie de álabe 6 y la hoja de pala 16. El anillo de refuerzo interior 18 está provisto, observado en dirección axial x, de un labio de estanqueidad lateral 20, así como de una ranura de estanqueidad lateral 22 opuesta. El labio de estanqueidad 20 penetra en cada caso en una ranura de estanqueidad de un álabe adyacente e impide, entre otras cosas, una entrada de gas de combustión a través de un intersticio lateral entre los álabes adyacentes (no mostrado). Alternativamente, el labio de estanqueidad 20 está configurado separadamenteThe blades 4 in each case have a blade blade 16 along with a blade foot 6, as well as an inner reinforcement ring 18 disposed between the blade foot 6 and the blade blade 16. The inner reinforcing ring 18 is provided , observed in axial direction x, of a lateral sealing lip 20, as well as an opposite lateral sealing groove 22. The sealing lip 20 penetrates in each case into a sealing groove of an adjacent blade and prevents, among other things, an inlet of combustion gas through a lateral gap between the adjacent blades (not shown). Alternatively, the sealing lip 20 is configured separately.

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del anillo de refuerzo interior 18 y, por tanto, es una tira de elemento de estanqueidad que debe instalarse posteriormente. Tiras de elementos de estanqueidad preferentes se componen de un material textil o de un material metálico.of the inner reinforcement ring 18 and, therefore, is a strip of sealing element that must be installed later. Strips of preferred sealing elements are composed of a textile material or a metallic material.

El pie de álabe 6 tiene un vástago 24 que se extiende desde el anillo de refuerzo interior 18 radialmente hacia dentro con una sección final 26 aumentada respecto al vástago 24. El vástago 24 tiene una configuración de paralelepípedo rectangular con dos superficies de sujeción (no visibles) paralelas y opuestas entre sí para el apoyo en los discos de rotor 8, 10, así como dos superficies laterales paralelas y opuestas entre sí de las cuales la superficie lateral visible en la figura 1 está provista de la referencia 28. Las superficies de sujeción y las superficies laterales 28 están configuradas en cada caso de manera plana o sin contornos.The blade foot 6 has a rod 24 extending from the inner reinforcement ring 18 radially inward with an end section 26 enlarged with respect to the rod 24. The rod 24 has a rectangular parallelepiped configuration with two clamping surfaces (not visible ) parallel and opposite each other for support on the rotor discs 8, 10, as well as two parallel and opposite side surfaces of each other of which the visible side surface in Figure 1 is provided with reference 28. The clamping surfaces and the lateral surfaces 28 are configured in each case flat or without contours.

La sección final 26 está configurada con mayor espesor observada en dirección axial x a ambos lados del vástago 24 y tiene una sección transversal aproximadamente ovalada. Tiene dos superficies de sujeción 30, 32 convexas opuestas entre sí que, observadas en dirección radial, están configuradas sinusoidalmente. Con ello, la sección final 26 tiene dos contornos exteriores sinusoidales opuestos entre sí. Además, la sección final 26 están ampliada en dirección transversal y respecto al vástago 24 de tal manera que sobresale lateralmente sobre las superficies laterales 28.The final section 26 is configured with greater thickness observed in axial direction x on both sides of the rod 24 and has an approximately oval cross section. It has two clamping surfaces 30, 32 convex opposite each other that, observed in radial direction, are sinusoidally configured. With this, the final section 26 has two outer sinusoidal contours opposite each other. Furthermore, the final section 26 is enlarged in a transverse direction and with respect to the rod 24 in such a way that it protrudes laterally on the lateral surfaces 28.

Los discos de rotor 8, 10 son dos discos idénticos con sección transversal con forma circular. Tienen en cada caso una superficie de sujeción 34 orientada a los pies de álabe 6 y que se encuentra en contacto con ellos y, en cada caso, una superficie de ataque 36 opuesta a esta y orientada a los elementos de sujeción 10, 12. En su centro, los discos de rotor 8, 10 tienen en cada caso un buje no mostrado para el posicionamiento sobre un eje de rotor (no mostrado) que rota en torno al eje de rotación 2. Para el alojamiento de las secciones finales 26 de los álabes 4, en las superficies de sujeción 34 está aplicada en cada caso una escotadura anular axial 38, 40 correspondientemente configurada con un contorno sinusoidal. Por ejemplo, las escotaduras anulares 38, 40 se practican mediante torneado excéntrico. En el estado montado de los discos de rotor 8, 10, las escotaduras anulares 38, 40 están dispuestas opuestamente.The rotor discs 8, 10 are two identical discs with circular cross-section. They have in each case a clamping surface 34 oriented to the blade feet 6 and which is in contact with them and, in each case, an attack surface 36 opposite to this and oriented to the clamping elements 10, 12. In at its center, the rotor discs 8, 10 have in each case a hub not shown for positioning on a rotor shaft (not shown) that rotates around the axis of rotation 2. For housing the final sections 26 of the blades 4, in each case, an axial annular recess 38, 40 correspondingly configured with a sinusoidal contour is applied in each case. For example, annular recesses 38, 40 are performed by eccentric turning. In the mounted state of the rotor discs 8, 10, the annular recesses 38, 40 are arranged opposite.

Además, los discos de rotor 8, 10 tienen en cada caso en las superficies de ataque 36 una depresión anular 42, 44 axial opuesta a su respectiva escotadura anular 38, 40. Las depresiones anulares 42, 44 sirven para el alojamiento de elevaciones axiales 46 de los elementos de sujeción 12, 14 y están provistas de un contorno interior sinusoidal. Están formadas con menor tamaño que las escotaduras anulares 38, 40. Por ejemplo, las depresiones anulares 42, 44 se practican mediante torneado excéntrico.In addition, the rotor discs 8, 10 have in each case on the attack surfaces 36 an axial depression 42, 44 opposite to their respective annular recess 38, 40. The annular depressions 42, 44 serve to accommodate axial elevations 46 of the fasteners 12, 14 and are provided with a sinusoidal inner contour. They are formed smaller than annular recesses 38, 40. For example, annular depressions 42, 44 are performed by eccentric turning.

Para evitar momentos flectores en la zona de sujeción de la disposición de álabes 1, las escotaduras anulares 38, 40 y las depresiones anulares 42, 44, observadas desde el eje de rotación 2, se encuentran sobre el mismo radio r. De esta manera, la sección final 26, así como los elementos de sujeción 12, 14 están dispuestos de manera alineada entre sí.To avoid bending moments in the holding area of the blade arrangement 1, the annular recesses 38, 40 and the annular depressions 42, 44, observed from the axis of rotation 2, lie on the same radius r. In this way, the final section 26, as well as the clamping elements 12, 14 are arranged aligned with each other.

Los elementos de sujeción 12, 14 están dispuestos en dirección axial x delante y detrás de los álabes 4 y están distribuidos de manera uniforme en dirección circunferencial de la disposición de álabes 1. Como se muestra en la única figura 1, un álabe 4, por ejemplo, está sujeto por dos elementos de sujeción 12, 14 entre los discos de rotor 8, 10. De esta manera, esta disposición de álabes 1 presenta el doble de elementos de sujeción 12, 14 que de álabes 4. Los elementos de sujeción 12, 14 son en el ejemplo de realización mostrado elementos de presión que se apoyan en un elemento de rotor delantero (no mostrado) o en un elemento de rotor trasero (no mostrado) y comprimen los discos de rotor 8, 10 en dirección axial x. Los elementos de rotor son particularmente discos de apoyo que rotan con los discos de rotor 8, 10 en torno al eje de rotación 2 y de los cuales uno está dispuesto delante de la disposición de álabes 1 y uno detrás de la disposición de álabes 1. Los elementos de rotor están dispuestos preferentemente en frente de una fila de álabes y están provistos en el lado del cabezal de anillos de refuerzo y/o revestimientos de entrada para sellar un intersticio radial entre las puntas de álabe y los anillos de refuerzo.The fasteners 12, 14 are arranged in axial direction x in front of and behind the blades 4 and are uniformly distributed in the circumferential direction of the blade arrangement 1. As shown in the only figure 1, a blade 4, by For example, it is held by two fasteners 12, 14 between the rotor discs 8, 10. In this way, this arrangement of blades 1 has twice as many fasteners 12, 14 as of blades 4. The fasteners 12 , 14 are in the exemplary embodiment shown pressure elements that rest on a front rotor element (not shown) or on a rear rotor element (not shown) and compress the rotor discs 8, 10 in the axial direction x. The rotor elements are particularly support discs that rotate with the rotor discs 8, 10 about the axis of rotation 2 and of which one is arranged in front of the blade arrangement 1 and one behind the blade arrangement 1. The rotor elements are preferably arranged in front of a row of blades and are provided on the side of the reinforcement ring head and / or inlet liners to seal a radial gap between the blade tips and the reinforcement rings.

Alternativamente, los elementos de sujeción 12, 14 son elementos de contracción que contraen los discos de rotor 8, 10 en dirección axial x. En caso de formar los elementos de sujeción 12, 14 como elementos de contracción, se puede prescindir de elementos de rotor para el apoyo de los elementos de sujeción 12, 14.Alternatively, the clamping elements 12, 14 are contraction elements that contract the rotor discs 8, 10 in the axial direction x. If the clamping elements 12, 14 are formed as contraction elements, rotor elements can be dispensed with for supporting the clamping elements 12, 14.

Los elementos de sujeción 12, 14 delanteros y traseros están configurados de manera idéntica. Tienen una extensión alargada con una extensión constante mayor en dirección transversal y (anchura) que en dirección radial z (altura). Para no impedir un apoyo lateral de los álabes 4 o una penetración de los labios de estanqueidad 20 en las ranuras de estanqueidad 22 por medio de los elementos de sujeción 12, 14, tienen una anchura menor que los anillos de refuerzo interiores 18. Los elementos de sujeción 12, 14 están configurados simétricamente respecto a su eje longitudinal y respecto a su eje transversal y, por tanto, se pueden intercambiar sin problema durante el montaje.The front and rear fasteners 12, 14 are configured identically. They have an elongated extension with a constant extension greater in the transverse direction and (width) than in the radial direction z (height). In order not to prevent a lateral support of the blades 4 or a penetration of the sealing lips 20 in the sealing grooves 22 by means of the fastening elements 12, 14, they are smaller than the inner reinforcing rings 18. The elements of clamping 12, 14 are symmetrically configured with respect to their longitudinal axis and with respect to their transverse axis and, therefore, can be exchanged without problem during assembly.

En aras de una mayor claridad, a continuación, solo el elemento de sujeción 14 derecho en la figura y, por tanto, trasero, está provisto de referencias. Particularmente, los elementos de sujeción 12, 14 tienen en cada caso un nervio alargado 48 y dos cabezales de apoyo 50, 52 opuestos entre sí en los lados finales. En el ejemplo de realización mostrado, en el que los elementos de sujeción 12, 14 están configurados físicamente separados de los discos de rotor 8, 10, el un cabezal de apoyo 50 es en cada caso un cabezal de soporte con el que los elementos deFor the sake of clarity, then only the right holding element 14 in the figure and, therefore, rear, is provided with references. Particularly, the fasteners 12, 14 have in each case an elongated rib 48 and two support heads 50, 52 opposite each other on the end sides. In the exemplary embodiment shown, in which the clamping elements 12, 14 are configured physically separated from the rotor discs 8, 10, the one support head 50 is in each case a support head with which the elements of

55

1010

15fifteen

20twenty

2525

3030

3535

4040

45Four. Five

50fifty

5555

sujeción 12, 14 se apoyan en el correspondiente elemento de rotor. El otro cabezal de apoyo 52 es en este ejemplo de realización en cada caso un cabezal de presión con el que los elementos de sujeción 12, 14 atacan en el correspondiente disco de rotor 8, 10. Sin embargo, si los elementos de sujeción 12, 14 están integrados con sus cabezales de presión 52 en los discos de rotor 8, 10, los elementos de sujeción 12, 14 tienen solo en cada caso un cabezal de soporte 50 para el apoyo en los elementos de rotor.clamping 12, 14 rest on the corresponding rotor element. The other support head 52 is in this embodiment in each case a pressure head with which the clamping elements 12, 14 attack on the corresponding rotor disc 8, 10. However, if the clamping elements 12, 14 are integrated with their pressure heads 52 in the rotor discs 8, 10, the clamping elements 12, 14 have only in each case a support head 50 for the support in the rotor elements.

Las cabezales de apoyo 50, 52 tienen mayor espesor respecto al nervio 48 en dirección radial z. Tienen en cada caso una superficie de apoyo 54, 56 o superficie de soporte 54 y superficie de presión 56 orientada a los elementos de rotor, así como a los discos de rotor 8, 10. Además, los cabezales de apoyo 50, 52 presentan en cada caso una elevación axial 46, 58. Las elevaciones 46, 58 son en cada caso un abombamiento tipo puente de la superficie de soporte 54 o de la superficie de presión 56 con un contorno exterior sinusoidal. Las elevaciones 46, 58 se extienden en dirección transversal y, y están dispuestas en dirección radial z en el centro de la superficie de soporte 54 y de la superficie de presión 56.The support heads 50, 52 are thicker than the rib 48 in the radial direction z. In each case they have a support surface 54, 56 or support surface 54 and pressure surface 56 oriented to the rotor elements, as well as to the rotor discs 8, 10. In addition, the support heads 50, 52 have each case an axial elevation 46, 58. The elevations 46, 58 are in each case a bridge-like bulge of the support surface 54 or the pressure surface 56 with a sinusoidal outer contour. The elevations 46, 58 extend in the transverse direction and, and are arranged in the radial direction z in the center of the support surface 54 and the pressure surface 56.

En el estado montado, los álabes 4 están dispuestos con sus pies de álabe 6 entre los discos de rotor 8, 10, estando dispuestas sus secciones finales 26 en las escotaduras anulares 38, 40 unidas por arrastre de forma. De esta manera, los álabes 4 están engranados con los discos de rotor 8, 10 mediante contornos de ajuste sinusoidales. Asimismo, las superficies de sujeción 34 de los discos de rotor 8, 10 se encuentran en contacto con las superficies de apriete del vástago 24. Los elementos de sujeción 12, 14 están orientados en dirección axial x paralelamente al eje de rotación 2 y se apoyan con sus cabezales de soporte 50 en los elementos de rotor. De manera preferente, un álabe 4 es sujetado por dos elementos de sujeción 12, 14. A este respecto, penetran con sus elevaciones 58 por arrastre de forma en una ranura anular correspondiente en cada caso de los elementos de rotor y están engranadas así con los elementos de rotor también por medio de un contorno de ajuste sinusoidal. Presionan con sus cabezales de presión 50 contra los discos de rotor 8, 10 y penetran con sus elevaciones 46 en las depresiones anulares 40, 42. De esta manera, también los elementos de sujeción 12, 14 están engranados con los discos de rotor 8, 10 en cada caso por medio de un contorno de ajuste sinusoidal, de tal manera que, en combinación de todos los engranajes por arrastre de forma (elementos de sujeción 12, 14 en cada caso con elemento de rotor y disco de rotor 8, 10, álabe 4 con discos de rotor 8, 10), las fuerzas centrífugas son captadas prácticamente bajo los álabes 4 y solo son necesarias fuerzas de sujeción relativamente bajas para la sujeción de los álabes 4. Las superficies de soporte 54 y las superficies de presión 56 se apoyan planas en los elementos de rotor o en las superficies de ataque 36 de los discos de rotor 8, 10. Los elementos de sujeción 12, 14 y las secciones finales 26 están orientadas, por tanto, de manera alienada entre sí (véase línea auxiliar discontinua 60), de tal modo que las fuerzas de sujeción en cada caso se introducen directamente en la correspondiente sección final 26 y se evitan esfuerzos de flexión en la zona de sujeción. Los álabes 4 están sujetos de manera fija desmontable entre los discos de rotor 8, 10, quedando excluidos movimientos relativos entre sus pies de álabe y los discos de rotor 8, 10.In the assembled state, the blades 4 are arranged with their blade feet 6 between the rotor discs 8, 10, their final sections 26 being arranged in the annular recesses 38, 40 connected by shape drag. In this way, the blades 4 are engaged with the rotor discs 8, 10 by means of sinusoidal adjustment contours. Also, the clamping surfaces 34 of the rotor discs 8, 10 are in contact with the clamping surfaces of the rod 24. The clamping elements 12, 14 are oriented in an axial direction x parallel to the axis of rotation 2 and are supported with its support heads 50 in the rotor elements. Preferably, a blade 4 is held by two fasteners 12, 14. In this respect, they penetrate with their elevations 58 by dragging into a corresponding annular groove in each case of the rotor elements and are thus engaged with the rotor elements also by means of a sinusoidal adjustment contour. They press with their pressure heads 50 against the rotor discs 8, 10 and penetrate with their elevations 46 into the annular depressions 40, 42. In this way, also the clamping elements 12, 14 are engaged with the rotor discs 8, 10 in each case by means of a sinusoidal adjustment contour, in such a way that, in combination of all gears by form drag (clamping elements 12, 14 in each case with rotor element and rotor disk 8, 10, blade 4 with rotor discs 8, 10), the centrifugal forces are picked up practically under the blades 4 and only relatively low clamping forces are necessary for clamping the blades 4. The support surfaces 54 and the pressure surfaces 56 are they rest flat on the rotor elements or on the attack surfaces 36 of the rotor discs 8, 10. The clamping elements 12, 14 and the final sections 26 are thus oriented in an aligned manner with each other (see aux line discontinuous iliar 60), so that the clamping forces in each case are introduced directly into the corresponding final section 26 and bending stresses in the clamping zone are avoided. The blades 4 are fixedly detachable between the rotor discs 8, 10, relative movements between their blade feet and the rotor discs 8, 10 being excluded.

Para elevar la resistencia de paso térmica entre los pies de álabe 6 y los discos de rotor 8, 10, se puede introducir en la zona de los pies de álabe o zona de sujeción un material de alta temperatura o elemento de protección térmica. El material de alta temperatura es, por ejemplo, cerámico y evita o reduce una transferencia de calor de los álabes 4 a los discos de rotor 8, 10, de tal modo que los discos de rotor 8, 10 prácticamente están térmicamente aislados y su temperatura se reduce. De esta manera, los discos de rotor 8, 10 pueden configurarse relativamente finos. Además, el material de alta temperatura posibilita una compensación de imprecisiones geométricas de componentes.In order to increase the resistance of thermal passage between the blade feet 6 and the rotor discs 8, 10, a high temperature material or thermal protection element can be introduced into the area of the blade feet or clamping area. The high temperature material is, for example, ceramic and prevents or reduces a heat transfer from the blades 4 to the rotor discs 8, 10, such that the rotor discs 8, 10 are practically thermally insulated and their temperature is reduced. In this way, the rotor discs 8, 10 can be set relatively thin. In addition, the high temperature material allows compensation of geometric inaccuracies of components.

En lugar de las depresiones anulares 42, 44 o las ranuras anulares, los discos de rotor 8, 10 y elementos de rotor pueden tener también una variedad de bolsillos dispuestos respecto a un anillo en los que penetren individualmente los elementos de sujeción 12 ,14 con sus cabezales de apoyo 50, 52. Por ejemplo, se podría prescindir en este caso de las elevaciones 46, 58, dado que ya está formada por medio de los bolsillos una unión por arrastre de forma entre los elementos de sujeción 12, 14 y los discos de rotor 8, 10 o los elementos de rotor.Instead of the annular depressions 42, 44 or the annular grooves, the rotor discs 8, 10 and rotor elements may also have a variety of pockets arranged relative to a ring in which the fastener elements 12, 14 with individual penetration their support heads 50, 52. For example, the elevations 46, 58 could be dispensed with in this case, since a shape drag connection between the clamping elements 12, 14 and the elements is already formed by means of the pockets rotor discs 8, 10 or rotor elements.

Por supuesto, son posibles también particularmente otros contorneados redondeados que contorneados sinusoidales de las elevaciones 46, 58, de las escotaduras anulares 38, 40 y de las depresiones anulares 42, 44.Of course, other rounded contours that sinusoidal contours of elevations 46, 58, annular recesses 38, 40 and annular depressions 42, 44 are also particularly possible.

Lo que se ha desvelado es una disposición de álabes para una turbomáquina, con una variedad de álabes individuales que están dispuestos unos junto a otros en dirección circunferencial y que están sujetos con sus pies de álabe entre dos discos de rotor, atacando en los discos de rotor elementos de sujeción para la sujeción de los pies de álabe, así como una turbomáquina.What has been disclosed is an arrangement of blades for a turbomachine machine, with a variety of individual blades that are arranged next to each other in a circumferential direction and that are attached with their blade feet between two rotor discs, attacking on the discs of rotor fasteners for clamping the blade feet, as well as a turbomachine.

Lista de referenciasReference List

1  one

Disposición de álabe  Blade Layout

2  2

Eje de rotación  Axis of rotation

4  4

Álabe  Blade

6  6

Pie de álabe  Blade foot

8  8

Disco de rotor delantero  Front rotor disc

1010

1212

1414

1616

1818

20twenty

2222

2424

2626

2828

3030

3232

343. 4

3636

3838

4040

4242

4444

4646

4848

50fifty

5252

5454

5656

5858

6060

rr

xx

yY

zz

Disco de rotor trasero Elemento de sujeción delantero Elemento de sujeción trasero Hoja de palaRear rotor disc Front clamping element Rear clamping element Blade blade

Anillo de refuerzo interior Labio de estanqueidad Ranura de estanqueidad Vástago Sección final Superficie lateral Superficie de sujeción delantera Superficie de sujeción trasera Superficie de sujeción Superficie de ataque Escotadura anular Escotadura anular Depresión anular Depresión anular Elevación axial NervioInner reinforcement ring Sealing lip Sealing groove Rod End section Lateral surface Lateral clamping surface Rear clamping surface Clamping surface Attack surface Annular recess Annular recess Annular depression Annular depression Axial elevation Nerve elevation

Cabezal de soporte (cabezal de apoyo) Cabezal de presión (cabezal de apoyo) Superficie de soporte (superficie de apoyo) Superficie de presión (superficie de apoyo) Elevación axial Línea auxiliar RadioSupport head (support head) Pressure head (support head) Support surface (support surface) Pressure surface (support surface) Axial elevation Auxiliary line Radius

Dirección axial Dirección transversal Dirección radialAxial direction Transverse direction Radial direction

Claims (8)

55 1010 15fifteen 20twenty 2525 REIVINDICACIONES 1. Disposición de álabe (1) para una turbomáquina, con una variedad de álabes (4) individuales, dos discos de rotor (8, 10) y elementos de sujeción (12, 14), estando dispuestos los álabes unos junto a otros en dirección circunferencial y estando sujetos con sus pies de álabe (6) entre los dos discos de rotor (8, 10), atacando en los discos de rotor (8, 10) los elementos de sujeción (12, 14) para la sujeción de los pies de álabe (6), atacando los elementos de sujeción (12, 14) fuera en los discos de rotor (8, 10) y pudiéndose apoyar en un elemento de rotor delantero y un elemento de rotor trasero, y poseyendo los pies de álabe (6) en cada caso una sección final (26) con espesor aumentado a ambos lados en dirección axial y estando provistos los discos de rotor (8, 10) en cada caso de una escotadura correspondiente (38, 40) para el alojamiento por secciones de la sección final (26), caracterizada por que las secciones finales (26) y los elementos de sujeción (12, 14) están dispuestos sobre un mismo radio (r).1. Blade arrangement (1) for a turbomachine machine, with a variety of individual blades (4), two rotor discs (8, 10) and fasteners (12, 14), the blades being arranged next to each other in circumferential direction and being held with its blade feet (6) between the two rotor discs (8, 10), attacking on the rotor discs (8, 10) the fasteners (12, 14) for the subjection of the blade feet (6), attacking the clamping elements (12, 14) outside on the rotor discs (8, 10) and being able to rest on a front rotor element and a rear rotor element, and having the blade feet (6) in each case a final section (26) with thickness increased on both sides in the axial direction and the rotor discs (8, 10) being provided in each case with a corresponding recess (38, 40) for sectional housing of the final section (26), characterized in that the final sections (26) and the fasteners (12, 14) are are arranged on the same radius (r). 2. Disposición de álabe de acuerdo con la reivindicación 1, teniendo la sección final (26) dos superficies de sujeción sinusoidales (30, 32) opuestas y teniendo las escotaduras (38, 40) en cada caso un contorno interior sinusoidal.2. Blade arrangement according to claim 1, the final section (26) having two opposite sinusoidal clamping surfaces (30, 32) and the recesses (38, 40) in each case having a sinusoidal inner contour. 3. Disposición de álabe de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, estando formados los elementos de sujeción (12, 14) integralmente con los discos de rotor (8, 10) y presentando en cada caso un nervio (48) con un cabezal de apoyo (50) que tiene en cada caso una superficie de apoyo (56) para el apoyo en los elementos de rotor.3. Blade arrangement according to claim 1 or 2, the clamping elements (12, 14) being formed integrally with the rotor discs (8, 10) and in each case presenting a rib (48) with a head of support (50) which has in each case a support surface (56) for the support in the rotor elements. 4. Disposición de álabe de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, siendo los elementos de sujeción (12, 14)4. Blade arrangement according to claim 1 or 2, the fasteners being (12, 14) componentes individuales que presentan en cada caso un nervio (48) con dos cabezales de apoyo (50, 52) en losindividual components that present in each case a nerve (48) with two support heads (50, 52) in the lados finales y opuestos entre sí, que tienen en cada caso una superficie de apoyo (54, 56) para el apoyo en losfinal and opposite sides of each other, which in each case have a support surface (54, 56) for support in the discos de rotor (8, 10) o elementos de rotor.rotor discs (8, 10) or rotor elements. 5. Disposición de álabe de acuerdo con la reivindicación 3 o 4, presentando las superficies de apoyo (54, 56) en cada caso una elevación axial (46, 58) y estando provistos al menos los discos de rotor (8, 10) en cada caso de una depresión axial correspondiente (42, 44) para el alojamiento de las elevaciones (46, 58).5. Blade arrangement according to claim 3 or 4, the bearing surfaces (54, 56) having in each case an axial elevation (46, 58) and at least the rotor discs (8, 10) being provided in each case of a corresponding axial depression (42, 44) for housing the elevations (46, 58). 6. Disposición de álabe de acuerdo con la reivindicación 5, presentando las elevaciones (46, 58) en cada caso un contorno exterior sinusoidal y teniendo las depresiones axiales (42, 44) en cada caso un contorno interior sinusoidal.6. Blade arrangement according to claim 5, the elevations (46, 58) in each case having a sinusoidal outer contour and the axial depressions (42, 44) in each case having a sinusoidal inner contour. 7. Disposición de álabe de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, estando dispuesto entre el pie de7. Blade arrangement according to one of the preceding claims, being disposed between the foot of álabe (6) y los discos de rotor (8, 10) un elemento de protección térmica.blade (6) and rotor discs (8, 10) a thermal protection element. 8. Turbomáquina con al menos una disposición de álabes (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que está sujeta entre dos elementos de rotor.8. Turbomachinery with at least one blade arrangement (1) according to one of the preceding claims, which is held between two rotor elements.