EP3048256A1 - Rotor umfassend eine Turbinenschaufel mit einer Sicherungseinrichtung - Google Patents

Rotor umfassend eine Turbinenschaufel mit einer Sicherungseinrichtung Download PDF

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EP3048256A1
EP3048256A1 EP15151806.5A EP15151806A EP3048256A1 EP 3048256 A1 EP3048256 A1 EP 3048256A1 EP 15151806 A EP15151806 A EP 15151806A EP 3048256 A1 EP3048256 A1 EP 3048256A1
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EP
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rotor
recess
turbine blade
holding piece
blade root
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15151806.5A
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Andreas Rehnsch
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Siemens AG
Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a rotor comprising at least one turbine blade and a securing device for axial and radial securing of the turbine blade, wherein the rotor comprises a blade groove and the turbine blade comprises a turbine blade root, wherein the blade groove and the turbine blade root is adapted to the blade groove, wherein the securing device has a holding piece , which is arranged between the blade groove and the turbine blade root.
  • Blade fasteners are typically used to secure blades to a rotor of a turbomachine, particularly a steam turbine. Due to the comparatively high rotation of the rotor, the rotor blades arranged on the rotor are exposed to high centrifugal forces. The turbine blade root of the turbine blades must therefore withstand high forces and is urged radially outward in the blade groove. In addition to the centrifugal forces, strong vibration loads pose a further problem, which can result in mechanical damage or material fatigue. Corrosion and migration of the blade root by the steaming or vibrations within the blade groove pose further problems. Various solutions such as metal wedges, spring washers or sealing pieces are known for securing the turbine blade root within the blade groove.
  • metal wedges provide locking of the associated blade root within a blade groove both axially and radially, with large blades it is difficult with such metal wedges to produce sufficient holding forces during rotation in the radial direction. Furthermore, metal wedges show a corrosive behavior during prolonged operation in the vapor medium, which makes disassembly difficult.
  • Axially threaded blades are known in turbomachinery, such as steam turbines, which, due to the operating stress, require a design that receives the axial operating forces of the turbine blade and holds the blade in its axial position.
  • Such fuses are also referred to as axial fuses.
  • two notches are arranged in such axial fuses, which are formed superimposed to each other.
  • notches of notches often show increased stress and thus have limited applicability in turbomachinery.
  • the invention has for its object to provide a blade attachment in a turbomachine in which over a long period of operation, a precise and firm support of blades, the associated blade holders, is ensured.
  • a rotor comprising at least one turbine blade and a securing device for axial and radial securing of the turbine blade
  • the rotor comprises a blade groove and the turbine blade comprises a turbine blade root, wherein the blade groove and the turbine blade root is adapted to the blade groove
  • the securing device A holding piece, which is arranged between the blade groove and the turbine blade root, wherein the holding piece has a projection which is arranged in a recess in the turbine blade root, wherein the projection engages in the recess such that a displacement of the holding piece in the axial direction is prevented
  • the securing means comprises a force spring exerting a radially acting force from the rotor to the turbine blade.
  • a securing device in a space between the rotor and the turbine blade root.
  • This space is preferably arranged in the rotor.
  • the holding piece is integrated directly into the blade root. This is seen in the axial direction optionally pronounced on the leading edge of the blade root or preferably at the trailing edge of the blade root in the radially inner direction. An expression on the leading edge and trailing edge is possible here in the implementation of an axial recess, which further allows the axial insertion of the modified blade.
  • the securing device has a metal sheet which is arranged in a second recess in the holding piece and in a rotor recess, wherein the sheet engages in the second recess and in the rotor recess in such a way that prevents displacement of the sheet in the axial direction is.
  • the sheet is in this case arranged in a rotor recess and in a second recess in the holding piece and thus forms a barrier for the holding piece to be moved in the axial direction can.
  • a force spring is arranged between the blade groove and the holding piece.
  • the force spring is arranged next to the holding piece between the blade groove and the blade root.
  • the blade root has a front edge arranged in the axial direction and a trailing edge arranged opposite the front edge in the axial direction, wherein the retaining piece protrudes from the front edge to the rear edge.
  • a first locking plate is arranged on the front edge and a second locking plate on the trailing edge.
  • a first force spring is arranged on the front edge and a second force spring on the rear edge.
  • An elongated design is usually a relatively simple manufacturing process, which will lead to a cost savings here.
  • the projection has a rectangular cross-section.
  • the projection is designed as a cylinder and engages in a recess formed as a blind hole. This represents an alternative to the elongated shape of the projection.
  • the rotor recess and the second recess are arranged one above the other in the radial direction.
  • FIG. 1 shows a safety device 1.
  • the rotor has a blade groove 4.
  • This blade groove 4 may be a blade groove 4 formed parallel to a rotation axis 5 of the rotor.
  • the blade groove 4 may also be a curved blade groove 4, which is then arranged at a front edge in the axial direction 7.
  • the rotation axis 5 and the axial direction 7 are arranged parallel to each other.
  • the rotor 2 rotates about the rotation axis 5 at a rotational speed.
  • the turbine blade is adapted in the blade groove 4, so that as little clearance as possible arises between the turbine blade root 3 and the blade groove 4. Without safety device 8, the turbine blade could be moved freely in the axial direction 7.
  • the rotor 2 and the turbine blade may be part of a turbomachine, for example a steam turbine.
  • a turbomachine for example a steam turbine.
  • the centrifugal forces are still comparatively low, during transport, no centrifugal forces are present. Thereby, there is the possibility that the turbine blade can shift in the axial direction 7.
  • a safety device 8 From a certain rotational frequency, the centrifugal forces are so great that the turbine blade presses in the blade groove 4 against so-called support flanks 9, thereby obtaining a stable position. From this particular rotational frequency, axial displacement is difficult to achieve.
  • the securing device 8 is a displacement of the turbine blade effectively prevented in the axial 7 and radial directions.
  • the securing device 8 comprises a holding piece 10
  • FIGS. 1 to 5 show a first embodiment of the holding piece 10.
  • the holding piece 10 is disposed between the blade groove 4 and the turbine blade root 3.
  • the holding piece 10 comprises a front side 11, which is arranged on the front edge 6.
  • the holding piece 10 has an upper side 13 and a lower side 14.
  • the upper side 13 is arranged opposite the lower side 14.
  • the upper side 13 abuts an underside of the turbine blade root 3, as shown in FIG FIG. 2 is shown.
  • the front 11 and the front edge 6 are hereby flush.
  • the underside 14 of the holding piece 10 points in the direction of the axis of rotation 5.
  • the holding piece On the upper side 13, the holding piece on a projection 15 which is elongated in a circumferential direction 16 according to a first variant of the invention.
  • the projection 15 has a rectangular cross-section.
  • the projection 15 is formed over the entire top 13 and protrudes into a recess 17 in the turbine blade root 3.
  • the recess 17 is in this case formed complementary to the projection 15. That is, the recess 17 also has an elongated shape and a rectangular cross section.
  • a displacement of the holding piece, when the projection is arranged in the recess 17, in the axial direction 7 is no longer possible, so that a displacement of the holding piece 10 in the axial direction 7 is prevented.
  • the securing device 10 has a metal sheet 19, which engages in a rotor recess 20 and in a second recess 21, so that a displacement of the plate 19 in the axial direction 7 is prevented.
  • the second recess 21 is arranged in the holding piece 10. The sheet 19 is thereby inserted from the side.
  • the sheet 19 is shaped so as to face in the circumferential direction 16.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of this first variant of the holding piece 10 and the entire safety device 8.
  • Die FIGS. 3 and 4 show a perspective view of the holding piece 10 in its first variant.
  • the FIG. 5 shows the sheet 19, which is formed in a circumferential direction 16.
  • the sheet has a top sheet 22 which projects into the second recess 21.
  • the sheet bottom 23 protrudes into the rotor recess 20th
  • FIGS. 6 to 9 show a second variant of the securing device. 8
  • the difference of the securing device 8 according to the second variant with respect to the securing device 8 of the first variant is that the projection 15 is not elongated, but is designed as a cylinder 24 and projects into a blind hole in the turbine blade root 3.
  • the cylinder 24 in this case has a similar mode of action as the projection 15 according to FIG. 1, namely that displacement in the axial direction 7 is prevented.
  • FIGS. 7 and 8 show a perspective view of the holding piece 10 according to variant 2.
  • FIG. 9 shows the plate 19, which is designed for the variant 2, wherein the sheet 19 according to variant 1 and variant 3 is identical.
  • the sheet 19 is arranged circumferentially in the circumferential direction 16 and is executed here segmented. This means that the sheet 19 consists of individual segments.
  • the sheet 19 is positively arranged in the rotor recess 20 and in the second recess.
  • the plates 19 are inserted via a milled opening of the circumferential groove to a circumferential position and pushed to its final position, after insertion of the last segment, the segments are connected to each other at the pitches by spot welding.
  • the force spring 18 serves to ensure the installation of the turbine blade to the rotor 2 at a standstill, z. B. during transport.
  • the power spring 18 is formed for example as a plate spring. But the spring 18 can also be performed as a clamping piece.
  • FIGS. 10 to 13 show a third variant of the securing device 8.
  • the third variant is characterized in that the holding piece 10 and the force spring 18 are arranged side by side in the axial direction 7. This means that the force spring 18 is arranged directly on the rotor 2 and directly on the turbine blade root 3 and the force is transmitted directly from the rotor 2 to the turbine blade root 3.
  • the holding piece 10 is arranged in the axial direction 7 next to the force spring 18.
  • the holding piece 10 also has a projection 15 and a second recess 21.
  • the projection 15 may be elongated according to the first variant. Likewise, the projection 15 may be formed according to the second variant as a cylinder.
  • the FIG. 10 shows a cross-sectional view of the securing device 8 according to the third variant.
  • the FIGS. 11 and 12 show a perspective view of the holding piece 10. Die FIG. 13 shows a perspective view of the sheet 19th
  • FIGS. 14 and 15 show a fourth variant of the securing device 8.
  • the safety device 8 according to the fourth variant is characterized in that the holding piece 10 is now formed from the front edge 6 of the turbine blade root 3 to the trailing edge of the turbine blade root. This means that the holding piece 10 is arranged completely from the front edge 6 to the trailing edge.
  • the holding piece 10 also has a projection 15 which in a Recess 17 engages.
  • a metal plate 19 is likewise provided, which engages in a second recess 21 and in a rotor recess 20.
  • the force spring 18 is also arranged between the holding piece 10 and the rotor 2.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sicherungseinrichtung (2) für eine Turbinenschaufel, die ein radiales und axiales Verschieben der Turbinenschaufel verhindert, wobei die Sicherungseinrichtung (2) sich durch ein Haltestück (10) auszeichnet, das einen Vorsprung (15) aufweist, der in eine Ausnehmung (17) im Turbinenschaufelfuß (3) hineinragt und ein axiales Verschieben verhindert.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Rotor umfassend zumindest eine Turbinenschaufel und eine Sicherungseinrichtung zur axialen und radialen Sicherung der Turbinenschaufel, wobei der Rotor eine Schaufelnut und die Turbinenschaufel einen Turbinenschaufelfuß umfasst, wobei die Schaufelnut und der Turbinenschaufelfuß an die Schaufelnut angepasst ist, wobei die Sicherungseinrichtung ein Haltestück aufweist, das zwischen der Schaufelnut und dem Turbinenschaufelfuß angeordnet ist.
  • Schaufelbefestigungen werden in der Regel zum Befestigen von Laufschaufeln an einem Rotor einer Strömungsmaschine, insbesondere einer Dampfturbine verwendet. Durch die vergleichsweise hohe Rotation des Rotors werden die auf dem Rotor angeordneten Laufschaufeln hohen Fliehkräften ausgesetzt. Der Turbinenschaufelfuß der Turbinenschaufeln muss daher hohen Kräften standhalten und wird in der Schaufelnut radial nach außen gedrängt. Neben den Fliehkräften stellen starke Schwingungsbelastungen ein weiteres Problem dar, die mechanische Beschädigungen, Materialermüdungen zur Folge haben können. Korrosion und eine Wanderbewegung des Schaufelfußes durch die Dmpfbeaufschlagung oder Schwingungen innerhalb der Schaufelnut stellen weitere Probleme dar. Zum Festlegen des Turbinenschaufelfußes innerhalb der Schaufelnut sind verschiedene Lösungen wie beispielsweise Metallkeile, Federringe oder Abdichtungsstücke bekannt. Metallkeile stellen zwar axial als auch radial eine Arretierung des zugehörigen Schaufelfußes innerhalb einer Schaufelnut her, aber bei großen Laufschaufeln ist es mit solchen Metallkeilen schwierig, ausreichende Haltekräfte während der Rotation in radialer Richtung zu erzeugen. Des Weiteren zeigen Metallkeile bei längerem Betrieb im Dampfmedium ein korrosives Verhalten, das die Demontage schwierig macht.
  • Es sind axial gefädelte Laufschaufeln bekannt, die in Turbomaschinen wie beispielsweise Dampfturbinen, die aufgrund der Betriebsbeanspruchung eine Konstruktion benötigen, die die axialen Betriebskräfte der Turbinenschaufel aufnimmt und die Schaufel in ihrer axialen Position hält. Solche Sicherungen werden auch als axiale Sicherungen bezeichnet. In der Regel werden bei solchen axialen Sicherungen zwei Kerben angeordnet, die zueinander überlagert ausgebildet sind. Allerdings zeigen Überlagerungen von Kerben häufig eine erhöhte Beanspruchung und bedeuten somit eine begrenzte Anwendbarkeit im Turbomaschinenbau.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaufelbefestigung bei einer Strömungsmaschine bereitzustellen, bei der über einen langen Betriebszeitraum hinweg eine präzise und feste Halterung von Schaufeln, den zugehörigen Schaufelhaltern, sichergestellt ist.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch einen Rotor umfassend zumindest eine Turbinenschaufel und eine Sicherungseinrichtung zur axialen und radialen Sicherung der Turbinenschaufel, wobei der Rotor eine Schaufelnut und die Turbinenschaufel einen Turbinenschaufelfuß umfasst, wobei die Schaufelnut und der Turbinenschaufelfuß an die Schaufelnut angepasst ist, wobei die Sicherungseinrichtung ein Haltestück aufweist, das zwischen der Schaufelnut und dem Turbinenschaufelfuß angeordnet ist, wobei das Haltestück einen Vorsprung aufweist, der in eine Ausnehmung im Turbinenschaufelfuß angeordnet ist, wobei der Vorsprung in die Ausnehmung derart eingreift, dass ein Verschieben des Haltestücks in der axialen Richtung verhindert ist, wobei die Sicherungseinrichtung eine Kraftfeder aufweist, die eine in radialer Richtung wirkende Kraft von dem Rotor auf die Turbinenschaufel ausübt.
  • Mit der Erfindung wird somit vorgeschlagen, in einen Raum zwischen dem Rotor und dem Turbinenschaufelfuß eine Sicherungseinrichtung anzuordnen. Dieser Raum ist vorzugszweise im Rotor angeordnet. Somit wird die durch den Raum gebildete Kerbe in eine radial innere Richtung zur Rotationsachse hin verschoben. Dadurch sind die angreifenden Kräfte auf den Rotor besser verteilt.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • In einer Weiterbildung ist das Haltestück direkt in den Schaufelfuß integriert. Hierbei ist dies in axialer Richtung gesehen wahlweise an der Vorderkante des Schaufelfußes oder bevorzugterweise an der Hinterkante des Schaufelfußes in die radial innere Richtung ausgeprägt. Eine Ausprägung an der Vorderkante und Hinterkante ist hier möglich bei der Umsetzung einer axialen Ausnehmung, die das axiale Einschieben der modifizierten Schaufel weiterhin ermöglicht.
  • In einer ersten vorteilhaften Weiterbildung weist die Sicherungseinrichtung ein Blech auf, das in einer zweiten Ausnehmung im Haltestück und in einer Rotorausnehmung angeordnet ist, wobei das Blech in die zweite Ausnehmung und in die Rotorausnehmung derart eingreift, dass ein Verschieben des Blechs in der axialen Richtung verhindert ist.
  • Somit wird ein wirksames Verschieben in axialer Richtung des Haltestücks wirksam vermieden. Das Blech wird hierbei in eine Rotorausnehmung und in eine zweite Ausnehmung im Haltestück angeordnet und bildet somit eine Sperre für das Haltestück um in axialer Richtung verschoben werden zu können.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist zwischen der Schaufelnut und dem Haltestück eine Kraftfeder anordnet.
  • Mit dieser Kraftfeder wird eine Kraft von dem Rotor auf den Turbinenschaufelfuß ausgeübt. Beim Transport sowie im Betrieb ist es wichtig, gerade bei niedrigen Rotationsgeschwindigkeiten eine Kraft auf den Turbinenschaufelfuß auszuüben, der in einer radialen Richtung wirkt. Dadurch ist ein Verschieben der Turbinenschaufel in axialer Richtung durch Reibungseffekte weiter vermieden. Ab einer bestimmten Rotationsgeschwindigkeit sind in radialer Richtung auf die Turbinenschaufel wirkende Fliehkräfte so groß, dass der Einfluss der Federkraft durch die Kraftfeder zu vernachlässigen ist.
  • Vorteilhafterweise ist die Kraftfeder neben dem Haltestück zwischen der Schaufelnut und dem Schaufelfuß angeordnet.
  • Dies ist eine besonders einfache und konstruktive Lösung, die durch einfache Mittel herstellbar ist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist der Schaufelfuß eine in axialer Richtung gesehen angeordnete Vorderkante und in der axialen Richtung gesehen zur Vorderkante gegenüber angeordnete Hinterkante auf, wobei das Haltestück von der Vorderkante bis zur Hinterkante ragt.
  • Hierbei wird nun erfindungsgemäß vorteilhafterweise vorgeschlagen, das Haltestück derart weiterzubilden, dass die Ausmaße in axialer Richtung derart sind, dass das Haltestück von der Vorderkante bis zur Hinterkante ragt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist ein erstes Sicherungsblech an der Vorderkante und ein zweites Sicherungsblech an der Hinterkante angeordnet.
  • Dadurch wird ein Verschieben in axialer Richtung des Haltestückes sowohl in die eine axiale Richtung als auch in die entgegengesetzt zeigende axiale Richtung wirksam verhindert.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist eine erste Kraftfeder an der Vorderkante und eine zweite Kraftfeder an der Hinterkante angeordnet.
  • Dadurch können symmetrische Verteilungen von Kräften und Schwingungen weiter minimiert werden, die insbesondere beim Anfahren oder beim Transport auftreten.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der Vorsprung in Umfangsrichtung (bezogen auf die Rotationsachse) länglich ausgebildet.
  • Eine längliche Ausbildung ist in der Regel ein vergleichsweise einfaches Herstellungsverfahren, was hier zu einer Kostenersparnis führen wird.
  • Vorteilhafterweise weist der Vorsprung einen rechtwinkligen Querschnitt auf.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der Vorsprung als Zylinder ausgeführt und greift in eine als Sacklochbohrung ausgebildete Ausnehmung auf. Dies stellt eine Alternative zu der länglich ausgebildeten Form des Vorsprungs dar. Auf die hier vorteilhafterweise vorgeschlagene Sacklockbohrung, in der der als Vorsprung ausgebildete Zylinder eingreift, wirkt eine punktuell eingreifende Kraft.
  • Vorteilhafterweise sind die Rotorausnehmung und die zweite Ausnehmung in radialer Richtung übereinander angeordnet.
  • Durch die in radialer Richtung übereinander angeordnete Ausrichtung ist ein Verkippen des Blechs wirksam vermieden. Die oben beschriebenen Eigenschafen, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese sollen die Ausführungsbeispiele nicht maßgeblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wozu Erläuterungen dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzehrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der in der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    eine perspektivische Ansicht einer Sicherungseinrichtung,
    Figur 2
    eine Querschnittsansicht einer ersten Variante der Sicherungseinrichtung,
    Figur 3
    eine perspektivische Darstellung des Haltestücks gemäß der ersten Variante aus Figur 2,
    Figur 4
    eine weitere perspektivische Darstellung des Haltestücks aus Figur 3,
    Figur 5
    eine perspektivische Darstellung eines Blechs,
    Figur 6
    eine Querschnittsansicht einer Sicherungseinrichtung gemäß einer zweiten Variante,
    Figur 7
    eine perspektivische Darstellung des Haltestücks gemäß der zweiten Variante aus Figur 6,
    Figur 8
    eine weitere perspektivische Darstellung des Haltestücks aus Figur 7,
    Figur 9
    eine perspektivische Darstellung des Blechs,
    Figur 10
    eine Querschnittsansicht einer Sicherungseinrichtung gemäß einer dritten Variante,
    Figur 11
    eine perspektivische Ansicht des Haltestücks gemäß der dritten Variante,
    Figur 12
    eine weitere perspektivische Ansicht des haltestücks gemäß Figur 11 für die dritte Variante,
    Figur 13
    Darstellung des Blechs für die dritte Variante,
    Figur 14
    Querschnittsansicht der Sicherungseinrichtung gemäß einer vierten Variante,
    Figur 15
    Querschnittsansicht eines Teils der Sicherungseinrichtung gemäß der vierten Variante.
  • Figur 1 zeigt eine Sicherungseinrichtung 1. Gemäß Figur 1 ist ein Teil eines Rotors 2 und eines Turbinenschaufelfußes 3 zu sehen. Der Übersichtlichkeit wegen ist das Schaufelblatt der Turbinenschaufel nicht dargestellt. Der Rotor weist eine Schaufelnut 4 auf. Diese Schaufelnut 4 kann eine parallel zu einer Rotationsachse 5 des Rotors ausgebildete Schaufelnut 4 sein. Die Schaufelnut 4 kann ebenso eine gebogene Schaufelnut 4 sein, die dann an einer Vorderkante in axialer Richtung 7 angeordnet ist.
  • Die Rotationsachse 5 und die axiale Richtung 7 sind parallel zueinander angeordnet. Der Rotor 2 rotiert um die Rotationsachse 5 mit einer Drehgeschwindigkeit. Die Turbinenschaufel ist in der Schaufelnut 4 angepasst, so dass möglichst wenig Spielraum zwischen dem Turbinenschaufelfuß 3 und der Schaufelnut 4 entsteht. Ohne Sicherungseinrichtung 8 könnte die Turbinenschaufel in der axialen Richtung 7 frei verschoben werden.
  • Der Rotor 2 und die Turbinenschaufel können Teil einer Turbomaschine, beispielsweise einer Dampfturbine sein. Während des Anfahrens einer Strömungsmaschine sind die Fliehkräfte noch vergleichsweise gering, beim Transport sind keinerlei Fliehkräfte vorhanden. Dadurch besteht die Möglichkeit, dass die Turbinenschaufel sich in der axialen Richtung 7 verschieben kann. Dies wird verhindert durch eine Sicherungseinrichtung 8. Ab einer gewissen Rotationsfrequenz sind die Fliehkräfte derart groß, dass die Turbinenschaufel in der Schaufelnut 4 gegen sogenannte Tragflanken 9 drückt und dadurch eine stabile Position erhält. Ab dieser bestimmten Rotationsfrequenz ist ein axiales Verschieben schwer möglich. Mit der Sicherungseinrichtung 8 ist ein Verschieben der Turbinenschaufel in axialer 7 und radialer Richtung wirksam verhindert. Die Sicherungseinrichtung 8 umfasst ein Haltestück 10. Die Figuren 1 bis 5 zeigen eine erste Ausführung des Haltestücks 10. Das Haltestück 10 wird zwischen der Schaufelnut 4 und dem Turbinenschaufelfuß 3 angeordnet. Das Haltestück 10 umfasst eine Vorderseite 11 auf, das an der Vorderkante 6 angeordnet ist. An der gegenüberliegenden Seite zur Vorderseite 11 ist eine Rückseite 12 angeordnet (lediglich in Figur 2 sichtbar). Das Haltestück 10 weist eine Oberseite 13 und eine Unterseite 14 auf. Die Oberseite 13 ist gegenüber der Unterseite 14 angeordnet. Die Oberseite 13 liegt an einer Unterseite des Turbinenschaufelfußes 3 an, wie es in der Figur 2 dargestellt ist. Die Vorderseite 11 und die Vorderkante 6 sind hierbei bündig. Die Unterseite 14 des Haltestücks 10 zeigt in Richtung der Rotationsachse 5.
  • Auf der Oberseite 13 weist das Haltestück einen Vorsprung 15 auf, der gemäß einer ersten Variante der Erfindung in einer Umfangsrichtung 16 länglich ausgebildet ist. Der Vorsprung 15 weist einen rechtwinkligen Querschnitt auf. Der Vorsprung 15 ist über die komplette Oberseite 13 ausgebildet und ragt in eine Ausnehmung 17 im Turbinenschaufelfuß 3. Die Ausnehmung 17 ist hierbei komplementär zum Vorsprung 15 ausgebildet. Das bedeutet, dass die Ausnehmung 17 ebenso eine längliche Form und einen rechtwinkligen Querschnitt aufweist.
  • Ein Verschieben des Haltestücks ist, wenn der Vorsprung in der Ausnehmung 17 angeordnet ist, in axialer Richtung 7 nicht mehr möglich, so dass ein Verschieben des Haltestücks 10 in der axialen Richtung 7 verhindert ist.
  • Wie in Figur 2 dargestellt, ist zwischen der Unterseite 14 und dem Rotor 2 ein Raum, in dem eine Kraftfeder 18 angeordnet ist. Die Kraftfeder 18 führt zu einer Kraft von dem Rotor 2 auf das Haltestück 10 und schließlich dann auf den Turbinenschaufelfuß 3. Durch diese Kraft wird verhindert, dass das Haltestück 10 aus der Ausnehmung 17 springt. Zur weiteren Sicherung weist die Sicherungseinrichtung 10 ein Blech 19 auf, das in eine Rotorausnehmung 20 und in eine zweite Ausnehmung 21 eingreift, so dass ein Verschieben des Blechs 19 in axialer Richtung 7 verhindert ist. Die zweite Ausnehmung 21 ist im Haltestück 10 angeordnet. Das Blech 19 wird hierbei von der Seite eingeschoben. Das Blech 19 ist derart geformt, dass es in die Umfangsrichtung 16 zeigt.
  • Die Figur 2 zeigt eine Querschnittsansicht dieser ersten Variante des Haltestücks 10 und der gesamten Sicherungseinrichtung 8. Die Figuren 3 und 4 zeigen eine perspektivische Ansicht des Haltestücks 10 in seiner ersten Variante. Die Figur 5 zeigt das Blech 19, das in einer Umfangsrichtung 16 ausgebildet ist. Das Blech weist eine Blechoberseite 22, das in die zweite Ausnehmung 21 ragt. Die Blechunterseite 23 ragt in die Rotorausnehmung 20.
  • Die Figuren 6 bis 9 zeigen eine zweite Variante der Sicherungseinrichtung 8.
  • Der Unterschied der Sicherungseinrichtung 8 gemäß der zweiten Variante gegenüber der Sicherungseinrichtung 8 der ersten Variante ist, dass der Vorsprung 15 nicht länglich ausgebildet ist, sondern als Zylinder 24 ausgeführt ist und in eine Sacklochbohrung im Turbinenschaufelfuß 3 hineinragt. Der Zylinder 24 hat hierbei eine ähnliche Wirkungsweise wie der Vorsprung 15 gemäß 1, nämlich dass ein Verschieben in axialer Richtung 7 verhindert wird.
  • Die Figuren 7 und 8 zeigen eine perspektivische Ansicht des Haltestücks 10 gemäß der Variante 2.
  • Die Figur 9 zeigt das Blech 19, das für die Variante 2 ausgebildet ist, wobei das Blech 19 gemäß Variante 1 und Variante 3 identisch ist.
  • Das Blech 19 ist in Umfangsrichtung 16 umlaufend angeordnet und ist hierbei segmentiert ausgeführt. Das bedeutet, dass das Blech 19 aus einzelnen Segmenten besteht. Das Blech 19 ist formschlüssig in der Rotorausnehmung 20 und in der zweiten Ausnehmung angeordnet. Die Bleche 19 werden über eine angefräste Öffnung der umlaufenden Nut an eine Umfangsposition eingeführt und an ihre finale Position geschoben, nach Einführen des letzten Segmentes werden die Segmente an den Teilungen miteinander durch Punktschweißung verbunden. Die Kraftfeder 18 dient zur Sicherstellung der Anlage der Turbinenschaufel an den Rotor 2 unter Stillstand, z. B. während des Transportes. Die Kraftfeder 18 ist beispielsweise als Tellerfeder ausgebildet. Die Kraftfeder 18 kann aber ebenso auch als Klemmstück ausgeführt werden.
  • Die Figuren 10 bis 13 zeigen eine dritte Variante der Sicherungseinrichtung 8. Die dritte Variante zeichnet sich dadurch aus, dass das Haltestück 10 und die Kraftfeder 18 nebeneinander in axialer Richtung 7 angeordnet sind. Das bedeutet, dass die Kraftfeder 18 direkt auf dem Rotor 2 und direkt auf dem Turbinenschaufelfuß 3 angeordnet ist und die Kraft direkt vom Rotor 2 auf den Turbinenschaufelfuß 3 übertragen wird. Das Haltestück 10 ist in axialer Richtung 7 neben der Kraftfeder 18 angeordnet. Das Haltestück 10 weist ebenso einen Vorsprung 15 und eine zweite Ausnehmung 21 auf. Der Vorsprung 15 kann gemäß der ersten Variante länglich ausgebildet sein. Ebenso kann der Vorsprung 15 gemäß der zweiten Variante als Zylinder ausgebildet sein. Die Figur 10 zeigt eine Querschnittsansicht der Sicherungseinrichtung 8 gemäß der dritten Variante. Die Figuren 11 und 12 zeigen eine perspektivische Ansicht des Haltestücks 10. Die Figur 13 zeigt eine perspektivische Ansicht des Blechs 19.
  • Die Figuren 14 und 15 zeigen eine vierte Variante der Sicherungseinrichtung 8. Die Sicherungseinrichtung 8 gemäß der vierten Variante zeichnet sich dadurch aus, dass das Haltestück 10 nunmehr von der Vorderkante 6 des Turbinenschaufelfußes 3 bis zur Hinterkante des Turbinenschaufelfußes ausgebildet ist. Das bedeutet, dass das Haltestück 10 komplett von der Vorderkante 6 bis zur Hinterkante angeordnet ist. Das Haltestück 10 weist ebenso einen Vorsprung 15 auf, der in eine Ausnehmung 17 eingreift. Des Weiteren ist ebenso ein Blech 19 vorgesehen, dass in eine zweite Ausnehmung 21 und in eine Rotorausnehmung 20 eingreift. Die Kraftfeder 18 ist ebenso zwischen dem Haltestück 10 und dem Rotor 2 ausgeordnet.
  • 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.

Claims (15)

  1. Rotor (2) umfassend
    zumindest eine Turbinenschaufel
    und eine Sicherungseinrichtung (1) zur axialen und radialen Sicherung der Turbinenschaufel,
    wobei der Rotor (2) eine Schaufelnut (4) und
    die Turbinenschaufel einen Turbinenschaufelfuß (3) umfasst,
    wobei die Schaufelnut (4) und der Turbinenschaufelfuß (3) an die Schaufelnut (4) angepasst ist,
    wobei die Sicherungseinrichtung (1) ein Haltestück (10) aufweist,
    das zwischen der Schaufelnut (4) und dem Turbinenschaufelfuß (3) angeordnet ist,
    wobei das Haltestück (10) einen Vorsprung (15) aufweist, der in eine Ausnehmung (17) im Turbinenschaufelfuß (4) angeordnet ist, wobei der Vorsprung (15) in die Ausnehmung (17) derart eingreift, dass ein Verschieben des Haltestücks (10) in der axialen Richtung (7) verhindert ist,
    wobei die Sicherungseinrichtung (1) eine Kraftfeder (18) aufweist, die eine in radialer Richtung wirkende Kraft von dem Rotor (2) auf die Turbinenschaufel ausübt.
  2. Rotor (2) nach Anspruch 1,
    wobei die Sicherungseinrichtung (1) ein Blech (19) aufweist,
    dass in eine zweite Ausnehmung (21) im Haltestück (10) und in einer Rotorausnehmung (20) angeordnet ist,
    wobei das Blech (19) in eine zweite Ausnehmung (21) und in eine Rotationsausnehmung (20) derart eingreift, dass ein Verschieben des Blechs (19) in der axialen Richtung (7) verhindert ist.
  3. Rotor nach Anspruch 1 oder 2,
    wobei die Kraftfeder (18) zwischen der Schaufelnut (4) und dem Haltestück (10) angeordnet ist.
  4. Rotor (2) nach Anspruch 1 oder 2,
    wobei die Kraftfeder (18) neben dem Haltestück (10) zwischen der Schaufelnut (4) und dem Schaufelfuß (3) angeordnet ist.
  5. Rotor (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei der Schaufelfuß (3) eine in axialer Richtung (7) gesehen angeordnete Vorderkante (6) und in der axialen Richtung (7) gesehen zur Vorderkante (6) gegenüber angeordnete Hinterkante ausweist,
    wobei das Haltestück (10) von der Vorderkante (6) bis zur Hinterkante ragt.
  6. Rotor (2) nach Anspruch 5,
    wobei ein erstes Sicherungsblech an der Vorderkante (6) und ein zweites Sicherungsblech an der Hinterkante angeordnet ist.
  7. Rotor (2) nach Anspruch 5 oder 6,
    wobei eine erste Kraftfeder (18) an der Vorderkante (6) und eine zweite Kraftfeder an der Hinterkante angeordnet ist.
  8. Rotor (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei der Vorsprung (15) in einer zu der Rotationsachse (5) des Rotors (2) orientierten Umfangsrichtung länglich ausgebildet ist.
  9. Rotor (2) nach Anspruch 1,
    wobei der Vorsprung (15) einen rechtwinkligen Querschnitt aufweist.
  10. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    wobei der Vorsprung (15) als Zylinder (24) ausgeführt ist und in die als Sackloch-Bohrung (25) ausgebildete Ausnehmung eingreift.
  11. Rotor (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Rotorausnehmung (20) und die zweite Ausnehmung (21) in radialer Richtung übereinander angeordnet sind.
  12. Rotor (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Sicherungseinrichtung (1) in einer Einrichtungs-Ausnehmung im Rotor (2) angeordnet ist.
  13. Rotor nach Anspruch 12,
    wobei eine erste Einrichtungs-Ausnehmung an der Vorderkante (11) und eine zweite Einrichtungs-Ausnehmung an der Hinterkante ausgebildet ist.
  14. Rotor (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Kraftfeder (18) als Tellerfeder ausgebildet ist.
  15. Rotor (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei das Haltestück (10) Teil des Turbinenschaufelfußes (3) ist.
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