EP1120545A2 - Rückhaltevorrichtung für Rotorschlaufen einer Axialturbomaschine - Google Patents

Rückhaltevorrichtung für Rotorschlaufen einer Axialturbomaschine Download PDF

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EP1120545A2
EP1120545A2 EP00118862A EP00118862A EP1120545A2 EP 1120545 A2 EP1120545 A2 EP 1120545A2 EP 00118862 A EP00118862 A EP 00118862A EP 00118862 A EP00118862 A EP 00118862A EP 1120545 A2 EP1120545 A2 EP 1120545A2
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EP
European Patent Office
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retaining ring
blade root
retaining
restraint device
blade
Prior art date
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EP00118862A
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English (en)
French (fr)
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EP1120545A3 (de
EP1120545B1 (de
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Stuart Dr. Lee
Peter Broadhead
Tim Hopp
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Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Original Assignee
Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
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Publication date
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Publication of EP1120545A2 publication Critical patent/EP1120545A2/de
Publication of EP1120545A3 publication Critical patent/EP1120545A3/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/32—Locking, e.g. by final locking blades or keys
    • F01D5/326—Locking of axial insertion type blades by other means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/3007—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type
    • F01D5/3015—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type with side plates

Definitions

  • the invention relates to a retaining device for rotor blades of an axial turbo machine according to the preamble of claim 1.
  • Another restraint device known from the prior art has the Inclusion of the rotor blades on the circumference of a rotor disk toothed like a fir tree Deepening. Here are also corresponding with a fir tree-like Toothed blade feet are inserted axially. It is the blade root holder is slightly conical in the axial direction, so that the Bucket can only be inserted and removed in one direction. To prevent the blade from accidentally loosening and slipping out of the blade root holder To avoid the blade root in this prior art fixed in position by holding plates. Such holding plates are for example described in EP 0761930 A1. Such holding plates are expensive in manufacture and require special tools for assembly. Due to the high centrifugal forces are generated due to the high mass of the holding plates.
  • US 4,846,628 proposes a closed, rotating holding and Sealing ring in front, which has elevations on its inner circumference, which in corresponding Engage the claws of the rotor disc.
  • This retaining and sealing ring covers the entire blade root height and has a labyrinth seal on its outer circumference on.
  • the retaining and sealing ring described here and the blade feet must be positioned exactly in the axial direction to one another, so that the all-round contact seal on the retaining and sealing ring act can.
  • FIG. 9 A similar retaining and sealing ring 90 from the prior art is shown in FIG. 9. This state of the art is used for assembly and locking in one Way similar to a bayonet catch. Because the retaining and sealing ring used at the same time as a seal against leakage flows between rotor 93 and Serves blades 94, it covers almost the entire blade root 91 and has to the circumferential contact seal 92 manufactured with great accuracy and to be assembled. Furthermore, this holding and sealing ring 90 has on its outer circumference a labyrinth seal 95.
  • EP 0463955 B1 does indeed show a rotating one in the context of an exemplary embodiment Retaining ring for a rotor blading, which the largest part of the Blade foot covered. Structure and functioning of this retaining ring however, not further described in this prior art.
  • the present invention is therefore based on the object of a restraint device for rotor blades of a turbo machine to create the disadvantages avoids the prior art.
  • this is said to be an inexpensive Restraint devices are provided which provide improved control of leakage flows in the blade root area, overall improved flow conditions in the intermediate stage area, lower centrifugal forces and one allows easy assembly.
  • the device according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that an inexpensive retaining device for blades one Axial turbomachine is provided which has improved mastery of leakage flows in the blade root area, overall improved flow conditions in the intermediate stage area, lower centrifugal forces and easy assembly enables.
  • the separation of the restraint function, that of the invention Retaining ring is fulfilled, and the sealing function that when used a retaining ring according to the invention by appropriate sealing surfaces between the blade and the rotor disk is achieved, a considerable weight saving achieved.
  • due to the elimination of contact and labyrinth seals Larger manufacturing and assembly tolerances possible.
  • the retention function is raised by arranged on the outer circumference of the retaining ring Sections met, which interact with corresponding blade root sections. The directions used in the following are based on the Rotor disc as a reference system.
  • the raised sections formed on the outer circumference of the retaining ring can be designed either according to claim 2 or according to claim 4.
  • the corresponding blade root sections are designed according to claim 3 or according to claim 5.
  • the raised portion on the A and the retaining ring from the side in a corresponding receptacle ⁇ enlie inserted at the blade root in contrast to the embodiment according to claim 2 and 3, in the embodiment according to claim 4 and 5, the raised portion on the A and the retaining ring from the side in a corresponding receptacle ⁇ enograph inserted at the blade root.
  • Elaborate special tools can be dispensed with in the present invention, since the retaining ring can be easily assembled with the common assembly tools.
  • An advantageous embodiment of the present invention with the features of claim 6 sees one acting in a manner similar to a bayonet lock Locking mechanism for the retaining ring in front.
  • An embodiment according to claim 7 is particularly advantageous considerable weight savings associated with both the manufacturing cost centrifugal forces are also reduced, which enables higher speeds. Further are flow channels in the low blade root coverage Blade root area possible, the penetration of the blade root area Influence flow and cooling air between the rotor stages positively.
  • An advantageous development of the invention with the features of claim 8 can be designed, for example, as a blocking block, which is between two claws of the Locking mechanism is inserted.
  • the locking block can, for example secured with safety wires against unintentional sliding out become. Normally, several of these locks are on for reasons of redundancy a rotor stage provided.
  • the design of the blade root receptacle according to the features of the claim 10 is particularly advantageous.
  • it is a fir tree-like one Formation of the toothing, which tapers conically in the axial direction, advantageous.
  • the retention device described is otherwise for compressor and turbine stages suitable. Use in a turbine stage is particularly advantageous.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of the restraint device, in which a section of a rotor disk 2 is shown in section. At the The outer circumference of the rotor disk 2 is also shown in sections Blade 4 arranged. The blade 4 is in the outer circumference via a blade root 3 the turbine disk 2 formed blade root receptacle 12 and thereby fixed in the radial direction. against displacement in the axial Direction, the blade 4 is secured by a retaining ring 1.
  • a flow channel 14 arranged in the area of the blade root 3 is shown in broken lines, which contributes to the improvement of the interstage flow.
  • Training a corresponding flow channel 14 is essentially due to the invention Design of the retaining ring 1 possible, the less than one Third, in the present case covering approximately one eighth of the blade root height.
  • the outlet opening 16 of the flow channel 14 is free, so that cooling air is out the flow channel 14 in the downstream of the rotor disc 2 Space between the panes can occur.
  • the retention and sealing function decoupled from each other.
  • the sealing function to avoid leakage from a blade / disc Perceived sealing surface 15.
  • the blade / disc sealing surface 15 is as Mating surface between the bottom 26 of the blade platform and the top of the disc posts 25 arranged between the blade root receptacles 12 are formed.
  • the closed, circumferential has protruding inwards on its inner circumference Sections 20, which in claws 21 protruding from the rotor disk 2 intervention.
  • the claws 21 are made perpendicular to the turbine disk 2 protruding but interrupted in the circumferential direction (cf. 3) rail 6 and the other from a parallel to the tubing disc 2 arranged (of course also not circulating - see again Fig. 3) stop 9 is formed and are therefore at regular intervals on the circumference the rotor disc 2 arranged.
  • the rotor disk 2 has below the Blade root receptacle 12 a circumferential recess 23 (viewed in the axial direction) on, which continues at its lower end as (but interrupted) rail 6 is.
  • the recess 23 has a machined guide surface 27, which corresponds to a shoulder 22 of the retaining ring 1.
  • Radially inwardly projecting sections 20 and the claws 21 act thereby almost like a bayonet catch.
  • the retaining ring 1 is shown in detail in FIG. 2.
  • the retaining ring 1 has the step-shaped heel already mentioned above 22 on. This forms a guide with the machined surface 27 of the recess 23 for the retaining ring 1 and thereby enables the exact insertion of the outer circumference of the retaining ring 1 arranged raised portions 17 in a Groove or retaining groove 5 of a protruding retaining lug 18 of the blade 4.
  • FIG. 2 shows a locking device 8 for fixing the retaining ring 1 in the circumferential direction.
  • the locking device 8 is essentially by a cuboid block formed in the on the inner circumference of the retaining ring 1 inserted between the protruding portions 20 recesses is.
  • the locking device 8 is against displacement in the axial direction secured by locking wires 10, each through holes 24 in the two Ends of the locking device 8 are passed, as the perspective view can be seen in Figure 6.
  • the basic structure of the retaining ring 1 becomes clearer from the partial view in FIG. 3.
  • the retaining ring 1 first becomes perspective, as in FIG. 3 shown, applied to the rotor disc 2.
  • the ones from the retaining ring 1 sections 20 projecting radially inwards between two claws 21 the rotor disk 2.
  • the blade root receptacles formed on the outer circumference of the rotor disk 2 12 have a fir tree-like toothing 13.
  • the retaining ring 1 is now shifted in the circumferential direction, as shown in FIG. that the blade root receptacles 12 are completely released. Slide it that protrude radially inwards on the inner circumference of the retaining ring 1 Sections 20 partially into the claws 21 on the rotor disk 2. Then the blade 4 is inserted into the blade root receptacle 12, as is exemplary for a blade shown in Figure 5.
  • the blade 4 has in the area of the blade root 3 a retaining lug 18 with the retaining groove 5 shown in FIGS. 1 and 2 on.
  • the outer circumference of the retaining ring 1 arranged raised portions 17 in the corresponding Retaining grooves 5 introduced.
  • the retaining lug 18 is also the Outlet opening 16 of the flow channel shown in FIG. 1 is provided or shown.
  • the blade 4 is secured and connected to the rotor disk 2 ready for operation, as shown by way of example using a shovel in FIG. 6.
  • Figures 7 and 8 show a second embodiment of the present invention.
  • the raised sections 17 arranged on the outer circumference of the retaining ring 1 are of sawtooth-like design.
  • the sawtooth-like raised sections 17 can be inserted laterally into recesses 28 provided for this purpose on the blade root 3, as indicated schematically in FIG. 7.
  • the blade / disk sealing surfaces 15 can also be seen, which take over the function of the contact seal 91 of the prior art shown in FIG. 9.
  • FIG. 8 shows a view of the section 17 provided with sawtooth-like raised portions Retaining ring 1.
  • the retaining ring 1 is installed in an analog manner Way as described to Figures 1 to 6.
  • the retaining ring 1 is radial inwardly projecting sections 20 between two claws 21 each Rotor disk 2.
  • the blade root receptacles formed on the outer circumference of the rotor disk 2 12 have a fir tree-like toothing 13.
  • the rotor blades, not shown, in the blade root receptacles 12 is the Retaining ring 1 in a manner similar to a bayonet lock in the claws 21 in locked in the axial direction.
  • a locking device (not shown) is inserted into the Recesses between the inwardly projecting sections 20 for locking the retaining ring 1 introduced.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rückhaltevorrichtung für Rotorschaufeln (4) einer Axialturbomaschine, die an einer Rotorscheibe Schaufelfußaufnahmen zur Aufnahme von Rotorschaufeln (4) aufweist, welche diese in radialer Richtung fixieren, die weiterhin einen geschlossenen, umlaufenden Rückhaltering (1) zur axialen Fixierung der Rotorschaufeln (4) in den Schaufelfußaufnahmen und eine Verriegelungseinrichtung (19) zum Festlegen des Rückhalterings (1) in axialer Richtung aufweist. Die Rückhaltevorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß der Rückhaltering (1) an seinem Außenumfang mit Abschnitten der Schaufelfußaufnahmen korrespondierende Aussparungen und erhabene Abschnitte (17) aufweist. Durch die Trennung der Rückhaltefunktion und der Dichtungsfunktion wird eine Gewichtsersparnis erzielt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Rückhaltevorrichtung für Rotorschaufeln einer Axialturbomaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Rückhaltemechanismen für Laufschaufeln einer Axialturbomaschine bekannt. So werden die Schaufeln einer Turbinenstufe im allgemeinen in hierfür vorgesehene Vertiefungen am Umfang einer Rotorscheibe verankert. Dabei sind die Schaufelfüße beispielsweise tropfenförmig oder schwalbenschwanzartig ausgestaltet, so daß sich die einzelnen Schaufeln leicht axial in korrespondierende Vertiefungen am Umfang der Rotorscheibe hineinschieben lassen. Durch die Verjüngung der Schaufelfüße werden die einzelnen Schaufeln in radialer Richtung in der Rotorscheibe gehalten. Um eine Verschiebung der Schaufeln in axialer Richtung zu vermeiden, können diese beispielsweise durch eine Madenschraube in ihrer Verankerung arretiert werden. Bei anderen Rückhaltemechanismen werden Klemmzapfen vorgesehen, um eine entsprechende Arretierung in axialer Richtung zu schaffen.
Eine weitere aus dem Stand der Technik bekannte Rückhaltevorrichtung weist zur Aufnahme der Rotorschaufeln am Umfang einer Rotorscheibe tannenbaumartig verzahnte Vertiefungen auf. Hierin werden korrespondierende ebenfalls mit einer tannenbaumartigen Verzahnung versehene Schaufelfüße axial eingeschoben. Dabei ist die Schaufelfußhalterung in axialer Richtung leicht konisch ausgeführt, so daß die Schaufel jeweils nur in einer Richtung eingeschoben und entnommen werden kann. Um ein unbeabsichtigtes Lösen und Herausrutschen der Schaufel aus der Schaufelfußhalterung zu vermeiden, wird der Schaufelfuß bei diesem Stand der Technik durch Halteplatten in seiner Positionen fixiert. Derartige Halteplatten sind beispielsweise in der EP 0761930 A1 beschrieben. Derartige Halteplatten sind kostspielig in der Herstellung und erfordern spezielle Werkzeuge bei der Montage. Aufgrund der hohen Masse der Halteplatten werden hohe Fliehkräfte erzeugt.
Um die Strömungsverhältnisse zwischen den einzelnen Schaufelstufen zu verbessern, schlägt die US 4,846,628 einen geschlossenen, umlaufenden Halte- und Dichtungsring vor, der an seinem Innenumfang Erhebungen aufweist, die in entsprechende Klauen der Rotorscheibe eingreifen. Dieser Halte- und Dichtungsring überdeckt die gesamte Schaufelfußhöhe und weist an seinem Außenumfang eine Labyrinthdichtung auf. Ferner müssen der hier beschriebene Halte- und Dichtungsring und die Schaufelfüße exakt in axialer Richtung zueinander positioniert sein, damit die am Halte- und Dichtungsring umlaufend ausgebildete Berührungsdichtung wirken kann.
Ein ähnlicher Halte- und Dichtungsring 90 vom Stand der Technik ist in Figur 9 dargestellt. Die Montage und Arretierung erfolgt bei diesem Stand der Technik in einer Weise ähnlich einem Bajonettverschluß. Da der dabei verwendete Halte- und Dichtungsring gleichzeitig als Dichtung gegen Leckströmungen zwischen Rotor 93 und Schaufeln 94 dient, deckt er quasi den gesamten Schaufelfuß 91 ab und muß aufgrund der umlaufenden Berührungsdichtung 92 mit großer Genauigkeit gefertigt und montiert werden. Ferner weist dieser Halte- und Dichtungsring 90 an seinem Außenumfang eine Labyrinthdichtung 95 auf.
Die beiden zuletzt beschriebenen Halte- und Dichtungsvorrichtungen haben den Nachteil, daß sie aufgrund der geringen Toleranzen bei Herstellung und Montage sehr teuer sind. Aufgrund der hohen Masse sind die damit erzielbaren Drehzahlen bzw. die Lebensdauer eingeschränkt.
Zwar zeigt die EP 0463955 B1 im Rahmen eines Ausführungsbeispiels einen umlaufenden Rückhaltering für eine Rotorbeschaufelung, der den größten Teil des Schaufelfußes überdeckt. Aufbau und Funktionsweise dieses Rückhalterings wird jedoch bei diesem Stand der Technik nicht weiter beschrieben.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Rückhaltevorrichtung für Laufschaufeln einer Turbomaschine zu schaffen, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Außerdem soll hierdurch eine kostengünstige Rückhaltevorrichtung zur Verfügung gestellt werden, welche die verbesserte Beherrschung von Leckströmungen im Schaufelfußbereich, insgesamt verbesserte Strömungsbedingungen im Zwischenstufenbereich, geringere Fliehkräfte und eine leichte Montage ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Rückhaltevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, daß eine kostengünstige Rückhaltevorrichtung für Laufschaufeln einer Axialturbomaschine zur Verfügung gestellt wird, die eine verbesserte Beherrschung von Leckströmungen im Schaufelfußbereich, insgesamt verbesserte Strömungsbedingungen im Zwischenstufenbereich, geringere Fliehkräfte und eine leichte Montage ermöglicht. Dabei wird durch die Trennung der Rückhaltefunktion, die vom erfindungsgemäßen Rückhaltering erfüllt wird, und der Dichtungsfunktion, die bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Rückhalterings durch entsprechende Dichtflächen zwischen Schaufel und Rotorscheibe erfüllt wird, eine erhebliche Gewichtsersparnis erzielt. Außerdem sind aufgrund des Wegfalls von Berührungs- und Labyrinthdichtungen größere Fertigungs- und Montagetoleranzen möglich. Die Rückhaltefunktion wird dabei durch am Außenumfang des Rückhalterings angeordnete erhabene Abschnitte erfüllt, die mit korrespondierenden Schaufelfußabschnitten zusammenwirken. Die im folgenden verwendeten Richtungsangaben gehen von der Rotorscheibe als Bezugssystem aus.
Nach alternativen Weiterbildungen können die am Außenumfang des Rückhalterings gebildeten erhabenen Abschnitte entweder gemäß Anspruch 2 oder gemäß Anspruch 4 ausgebildet sein. Je nach Ausgestaltung der erhabenen Abschnitte sind die korrespondierenden Schaufelfußabschnitte gemäß Anspruch 3 oder gemäß Anspruch 5 ausgebildet. Im Unterschied zur Ausführungsform nach Anspruch 2 und 3 wird bei der Ausgestaltung nach Anspruch 4 und 5 der erhabene Abschnitt am Auβenumfang des Rückhalterings von der Seite in eine entsprechende Aufnahme am Schaufelfuß eingeschoben. Auf aufwendiges Spezialwerkzeug kann bei der vorliegenden Erfindung verzichtet werden, da sich der Rückhaltering leicht mit den gängigen Montagewerkzeugen montieren läßt.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 sieht einen in ähnlicher Weise wie ein Bajonettverschluß wirkenden Verriegelungsmechanismus für den Rückhaltering vor.
Besonders vorteilhaft ist dabei eine Ausgestaltung nach Anspruch 7. Hiermit ist eine erhebliche Gewichtseinsparung verbunden, die sowohl die Herstellungskosten als auch die Fliehkräfte verringert und die dadurch höhere Drehzahlen ermöglicht. Ferner werden durch die geringe Schaufelfußüberdeckung Strömungskanäle im Schaufelfußbereich möglich, die unter Durchdringung des Schaufelfußbereiches die Strömungs- und Kühlluftverhältnisse zwischen den Rotorstufen positiv beeinflussen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 kann beispielsweise als Sperrklotz ausgebildet sein, der zwischen zwei Klauen des Verriegelungsmechanismus eingeschoben wird. Der Sperrklotz kann dabei beispielsweise durch Sicherungsdrähte gegen unbeabsichtigtes Herausgleiten gesichert werden. Im Normalfall sind aus Redundanzgründen mehrere dieser Arretierungen an einer Rotorstufe vorgesehen.
Durch die Ausgestaltung der Schaufel/Scheibe Dichtfläche gemäß Anspruch 9 sind keine zusätzlichen Dichtungen am erfindungsgemäßen Rückhaltering vorzusehen. Die Herstellung der Dichtflächen an der Unterseite der Schaufelplattform und den Rotorpfosten verlangt keinen zusätzlichen Arbeitsschritt, da sie bei der spanenden Nachbearbeitung der entsprechenden Bauteile mit erfolgen kann. Ungenauigkeiten bei der axialen Positionierung der Schaufeln beeinträchtigen bei dieser Ausführungsform das Dichtungsverhalten nicht.
Die Gestaltung der Schaufelfußaufnahme gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 10 ist besonders vorteilhaft. Insbesondere ist dabei eine tannenbaumartige Ausbildung der Verzahnung, die sich in axialer Richtung konisch verjüngt, vorteilhaft. Die beschriebene Rückhaltevorrichtung ist im übrigen für Verdichter- und Turbinenstufen geeignet. Besonders vorteilhaft ist dabei eine Verwendung in einer Turbinenstufe.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden durch die Beschreibung der Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:
Figur 1
eine schematische Schnittansicht einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Figur 2
eine Detailansicht der erfindungsgemäßen Rückhaltevorrichtung gemäß der Ausführungsform aus Figur 1;
Figur 3
eine perspektivische Ansicht der vorliegenden Erfindung gemäß der Ausführungsform nach Figur 1 in einem ersten Montageschritt;
Figur 4
eine zweite perspektivische Ansicht der vorliegenden Erfindung gemäß der Ausführungsform nach Figur 1 in einem zweiten Montageschritt;
Figur 5
eine dritte perspektivische Ansicht der vorliegenden Erfindung gemäß der Ausführungsform nach Figur 1 in einem dritten Montageschritt;
Figur 6
eine vierte perspektivische Ansicht der vorliegenden Erfindung gemäß der Ausführungsform nach Figur 1 im fertig montierten Zustand;
Figur 7
eine zweite vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in einen Ausschnitt, bei dem der Rückhaltering sägezahnförmige Erhebungen aufweist;
Figur 8
eine schematische Ansicht der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in axialer Richtung;
Figur 9
einen Halte- und Dichtungsring gemäß dem Stand der Technik.
Die Figuren 1 bis 6 zeigen eine erste vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dabei ist Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung der Rückhaltevorrichtung, bei der ein Ausschnitt einer Rotorscheibe 2 im Schnitt dargestellt ist. Am Außenumfang der Rotorscheibe 2 ist eine ebenfalls ausschnittsweise dargestellte Schaufel 4 angeordnet. Die Schaufel 4 ist über einen Schaufelfuß 3 in einer am Auβenumfang der Turbinenscheibe 2 ausgebildeten Schaufelfußaufnahme 12 aufgenommen und dadurch in radialer Richtung fixiert. Gegen Verschiebung in axialer Richtung ist die Schaufel 4 durch einen Rückhaltering 1 gesichert. Außerdem ist ein im Bereich des Schaufelfußes 3 angeordneter Strömungskanal 14 gestrichelt dargestellt, der zur Verbesserung der Zwischenstufenströmung beiträgt. Die Ausbildung eines entsprechenden Strömungskanals 14 ist im wesentlichen durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Rückhalterings 1 möglich, der weniger als ein Drittel, im vorliegenden Fall etwa ein Achtel der Schaufelfußhöhe überdeckt. Hierdurch ist die Austrittsöffnung 16 des Strömungskanals 14 frei, so daß Kühlluft aus dem Strömungskanal 14 ungehindert in den der Rotorscheibe 2 nachfolgenden Scheibenzwischenraum eintreten kann.
Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform sind Rückhalte- und Dichtungsfunktion voneinander entkoppelt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Dichtungsfunktion zur Vermeidung von Leckströmungen von einer Schaufel/Scheibe Dichtfläche 15 wahrgenommen. Die Schaufel/Scheibe Dichtfläche 15 ist dabei als Paßfläche zwischen der Unterseite 26 der Schaufelplattform und der Oberseite der zwischen den Schaufelfußaufnahmen 12 angeordneten Scheibenpfosten 25 gebildet.
Der geschlossene, umlaufende weist an seinem Innenumfang nach innen hervorstehende Abschnitte 20 auf, die in an der Rotorscheibe 2 hervorstehende Klauen 21 eingreifen. Die Klauen 21 sind zum einen aus einer senkrecht von der Turbinenscheibe 2 hervorstehenden, dabei jedoch in Umfangsrichtung unterbrochenen (vgl. hierzu Fig. 3) Schiene 6 und zum anderen aus einem parallel zur Tubinenscheibe 2 angeordneten (selbstverständlich ebenfalls nicht umlaufenden - vgl. wiederrum Fig.3) Anschlag 9 gebildet und sind somit in regelmäßigen Abständen am Umfang der Rotorscheibe 2 angeordnet. Die Rotorscheibe 2 weist dabei unterhalb der Schaufelfußaufnahme 12 eine umlaufende Vertiefung 23 (in Axialrichtung betrachtet) auf, die an ihrem unteren Ende als (dabei jedoch unterbrochene) Schiene 6 fortgesetzt ist. An ihrem oberen Ende weist die Vertiefung 23 eine bearbeitete Führungsfläche 27 auf, die mit einem Absatz 22 des Rückhalterings 1 korrespondiert. Die in Radialrichtung nach innen hervorstehenden Abschnitte 20 und die Klauen 21 wirken dabei quasi wie ein Bajonettverschluß zusammen.
Der Rückhaltering 1 ist im Detail in Figur 2 dargestellt. Im Bereich des Außenumfangs weist der Rückhaltering 1 den bereits oben erwähnten stufenförmigen Absatz 22 auf. Dieser bildet mit der bearbeiteten Fläche 27 der Vertiefung 23 eine Führung für den Rückhaltering 1 und ermöglicht dadurch das genaue Einführen von am Auβenumfang des Rückhalterings 1 angeordneten erhabenen Abschnitten 17 in eine Nut bzw. Rückhalterille 5 einer hervorstehenden Haltenase 18 der Schaufel 4. Ferner zeigt Figur 2 eine Arretierungseinrichtung 8 zum Festlegen des Rückhalterings 1 in Umfangsrichtung. Die Arrtetierungseinrichtung 8 ist dabei durch einen im wesentlichen quaderförmigen Block gebildet, der in die am Innenumfang des Rückhalterings 1 zwischen den hervorstehenden Abschnitten 20 gebildeten Aussparungen einschiebbar ist. Die Arretiereinrichtung 8 ist gegen Verschiebung in axialer Richtung durch Sicherungsdrähte 10 gesichert, die jeweils durch Bohrungen 24 an den beiden Enden der Arretiereinrichtung 8 hindurchgeführt sind, wie der perspektivischen Ansicht in Figur 6 entnommen werden kann. Der prinzipielle Aufbau des Rückhalterings 1 wird durch die ausschnittsweise Ansicht in Figur 3 deutlicher.
Bei der Montage wird der Rückhaltering 1 zunächst, wie in Figur 3 perspektivisch dargestellt, an die Rotorscheibe 2 angelegt. Dabei liegen die vom Rückhaltering 1 radial nach innen hervorstehenden Abschnitte 20 jeweils zwischen zwei Klauen 21 der Rotorscheibe 2. Die am Außenumfang der Rotorscheibe 2 gebildeten Schaufelfußaufnahmen 12 weisen dabei eine tannenbaumartige Verzahnung 13 auf.
Nun wird der Rückhaltering 1 in Umfangsrichtung, wie in Figur 4 gezeigt, derart verschoben, daß die Schaufelfußaufnahmen 12 völlig freigegeben sind. Dabei schieben sich die am Innenumfang des Rückhalterings 1 radial nach innen hervorstehenden Abschnitte 20 teilweise in die Klauen 21 an der Rotorscheibe 2. Anschließend wird die Schaufel 4 in die Schaufelfußaufnahme 12 eingeschoben, wie beispielhaft für eine Schaufel in Figur 5 gezeigt. Dabei weist die Schaufel 4 im Bereich des Schaufelfußes 3 eine Haltenase 18 mit der in Figur 1 und 2 dargestellten Rückhalterille 5 auf. Durch weiteres Verdrehen in Umfangsrichtung werden die am Außenumfang des Rückhalterings 1 angeordneten erhabenen Abschnitte 17 in die korrespondierenden Rückhalterillen 5 eingeführt. Hierdurch werden die Schaufeln 4 in den Schaufelfußaufnahmen 12 axial fixiert. Im übrigen ist an der Haltenase 18 auch die in Fig.1 dargestellte Austrittsöffnung 16 des Strömungskanals vorgesehen bzw. gezeigt.
Nach Einbringen der Arretierung 8 und Sicherung derselben durch Sicherungsdrähte 10 ist die Schaufel 4 gesichert und betriebsfertig mit der Rotorscheibe 2 verbunden, wie beispielhaft anhand einer Schaufel in Figur 6 dargestellt.
Figuren 7 und 8 zeigen eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dabei sind gleiche oder ähnliche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei dieser Ausführungsform sind die am Außenumfang des Rückhalterings 1 angeordneten erhabenen Abschnitte 17 sägezahnartig ausgebildet. Die sägezahnartigen erhabenen Abschnitte 17 lassen sich seitlich in dafür vorgesehene Aussparungen 28 am Schaufelfuß 3 einführen, wie schematisch in Figur 7 angedeutet.
In Figur 7 sind ferner die Schaufel/Scheibe Dichtflächen 15 zu erkennen, welche die Funktion der Berührungsdichtung 91 des beim in Figur 9 gezeigten Standes der Technik übernehmen.
Figur 8 zeigt eine Ansicht des mit sägezahnartigen erhabenen Abschnitten 17 versehenen Rückhalterings 1. Die Montage des Rückhalterings 1 erfolgt dabei in analoger Weise wie zu Figuren 1 bis 6 beschrieben. Dabei liegen die vom Rückhaltering 1 radial nach innen hervorstehenden Abschnitte 20 jeweils zwischen zwei Klauen 21 der Rotorscheibe 2. Die am Außenumfang der Rotorscheibe 2 gebildeten Schaufelfußaufnahmen 12 weisen dabei eine tannenbaumartige Verzahnung 13 auf. Nach Einschub der nicht gezeigten Rotorschaufeln in die Schaufelfußaufnahmen 12 wird der Rückhaltering 1 in ähnlicher Weise wie ein Bajonettverschluß in den Klauen 21 in axialer Richtung verriegelt. Danach wird eine Arretiervorrichtung (nicht gezeigt) in die Aussparungen zwischen den nach innen hervorstehenden Abschnitten 20 zum Feststellen des Rückhalterings 1 eingeführt.
Bezugszeichen
1
Rückhaltering
2
Rotorscheibe
3
Schaufelfuß
4
Schaufel
5
Rückhalterille
6
Schiene
7
Aussparung
8
Arretiereinrichtung
9
Anschlag
10
Sicherungsdraht
12
Schaufelfußaufnahme
13
Verzahnung
14
Strömungskanal
15
Schaufel/Scheibe Dichtfläche
16
Austrittsöffnung Strömungskanal
17
Erhabener Abschnitt
18
Haltenase
19
Verriegelungseinrichtung
20
radial nach innen hervorstehender Abschnitt
21
Klaue
22
Absatz
23
Vertiefung
24
Bohrung
25
Scheibenpfosten
26
Unterseite Schaufelplattform
27
Führungsfläche
28
seitliche Aussparung
90
Halte- und Dichtungsring
91
Schaufelfuß
92
Berührungsdichtung
93
Rotor
94
Schaufel
95
Labyrinthdichtung

Claims (10)

  1. Rückhaltevorrichtung für Rotorschaufeln einer Axialturbomaschine, die an einer Rotorscheibe (2) Schaufelfußaufnahmen (12) zur Aufnahme von Rotorschaufeln (4) aufweist, welche diese in radialer Richtung fixieren, die weiterhin einen geschlossenen, umlaufenden Rückhaltering (1) zur axialen Fixierung der Rotorschaufeln (4) in den Schaufelfußaufnahmen (12) und eine Verriegelungseinrichtung (19) zum Festlegen des Rückhalterings (1) in axialer Richtung aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Rückhaltering (1) an seinem Außenumfang mit Abschnitten der Schaufelfußaufnahmen korrespondierende Aussparungen (7) und erhabene Abschnitte (17) aufweist.
  2. Rückhaltevorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die erhabenen Abschnitte (17) am Außenumfang des Rückhalterings (1) trapezförmig mit abschnittsweise bogenförmigen Flanken ausgebildet sind.
  3. Rückhaltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    im unteren Drittel des Schaufelfußes (3) in axialer Richtung eine Haltenase (18) hervorsteht, die in Umfangsrichtung eine Rückhalterille (5) zur Aufnahme der erhabenen Abschnitte (17) des Außenumfangs des Rückhalterings (1) aufweist.
  4. Rückhaltevorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die erhabenen Abschnitte (17) am Außenumfang sägezahnartig ausgebildet sind.
  5. Rückhaltevorrichtung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Schaufelfuß (3) im unteren Drittel mit den sägezahnförmigen Abschnitten des Rückhalterings (1) korrespondierende Aussparungen (7) aufweist.
  6. Rückhaltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Verriegelungseinrichtung (19) durch am Rückhaltering (1) nach innen hervorstehende Abschnitte (20) und damit korrespondierende in axialer Richtung von der Rotorscheibe (2) hervorstehenden Klauen (21) gebildet ist.
  7. Rückhaltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Rückhaltering (1) jeweils weniger als ein Drittel der Höhe des Schaufelfuβes (3) überdeckt.
  8. Rückhaltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    eine Arretiereinrichtung (8) zum Festlegen des Rückhalterings (1) in Umfangsrichtung vorgesehen ist.
  9. Rückhaltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    auf der Oberseite der am Umfang der Rotorscheibe (2) zwischen den Schaufelfußaufnahmen (12) hervorstehenden Scheibenpfosten (25) und der Unterseite der Schaufelplattformen (26) jeweils eine Dichtfläche (15) vorgesehen ist.
  10. Rückhaltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Schaufelfußaufnahme (12) eine Verzahnung aufweist.
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