PL194338B1 - Przyrząd do utrzymywania łopatki turbiny stosowany w zestawie osiowo symetrycznego wirnika turbiny,zestaw osiowo symetrycznego wirnika turbiny oraz sposób montażu łopatek turbiny - Google Patents

Abstract

1. Przyrz ad do utrzymywania lopatki turbiny (13, 14) stosowany w zestawie osiowo symetrycznego wirnika tur- biny posiadaj acym tarcz e piasty wirnika (1) maj ac a pewn a grubosc, przedni a powierzchni e czo low a (2) i tyln a po- wierzchni e czo low a (3) z brzegowym obwodowym uk ladem rozstawionych rowków (4) do utrzymywania lopatek, rozci a- gaj acych si e pomi edzy przedni a i tyln a powierzchni a czo lo- w a piasty (2, 3) pod odpowiednio wybranym wzgl edem nich k atem (a), przy czym ka zdy rowek (4) posiada promieniowo wewn atrz umieszczone dno (5) o wybranej szeroko sci oraz dwie boczne sciany (6), a ka zda sciana posiada odpowia- daj ace sobie grzbiety i wglebienia dostosowane do zapew- niania suwliwej wspó lpracy z nasad a (8) osiowo rozci agaj a- cej si e lopatki turbiny (7), przy czym nasada (8) posiada boczne sciany ustawione pod wspomnianym k atem (a) do przedniej tylnej powierzchni nasady, a ponadto nasada lopatki (8) posiada spodni a powierzchni e (10), która, gdy znajduje si e w rowku (4), jest promieniowo oddalona od s asiaduj acego z ni a dna rowka (11), tak ze ograniczona jest szczelina (12), rozci agaj aca si e pomi edzy przedni a i tyln a powierzchni a czo low a piasty (2, 3) pod wybranym k atem (a), znamienny tym, ze zawiera zacisk (13) do utrzymywania nasady lopatki posiadaj acy wyd luzony srodnik (15) oraz przednie i tylne poprzeczne ramiona (16), rozci agaj ace si e osiowo na zewn atrz i do boku z przedniego i tylnego ko nca srodnika (15), przy czym srodnik (15) jest umieszczany pod k atem (a) wzgl edem poprzecznych ramion (16),……. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest przyrząd do utrzymywania łopatki turbiny przy tarczy, zainstalowany w osiowo rozciągającej się szczelinie pomiędzy spodem nasady łopatki turbiny i blokującym dnem rowka, zawierający zacisk do utrzymywania nasady łopatki i pręt rozpórkowy.

Wirniki turbin posiadają rozmieszczony na brzegu układ oddzielnie wytwarzanych łopatek, zamontowanych na piaście wirnika za pośrednictwem rowków blokujących i nasad łopatek. Łopatki muszą być zamocowane w sposób pewny, tak by wytrzymywać duże prędkości obrotowe, osiowe obciążenia powodowane przez przepływ gazu oraz duże zmiany temperatury w czasie pracy. Jednakże, ponieważ łopatki są okresowo wyjmowane w celu wykonania napraw i oględzin, mechanizmy do blokowania łopatek w warunkach idealnych powinny pozwalać na szybkie wyjęcie i ponowne wykorzystanie przy minimalnych uszkodzeniach piasty i nasady łopatki.

Dotychczas zaproponowano i stosowano wiele tego typu różnych przyrządów. W wielu przypadkach mechanizmy blokujące muszą posiadać własne dokładnie dopasowane części, co zwiększa złożoność wytwarzania oraz koszt. W niektórych przypadkach, przyrządy blokujące według stanu techniki posiadają wycięte karby lub inne strukturalne elementy, które prowadzą do koncentracji obciążeń w komponentach, które są już i tak bardzo obciążone. Ponadto, według stanu techniki niektóre przyrządy do blokowania łopatek posiadają części, takie jak nity, które muszą być wyjmowane i wyrzucane w czasie operacji wymiany łopatki. Wyjmowanie to stwarza ryzyko zniszczenia blisko znajdującej się piasty i innych powierzchni łopatek, jak również zwiększa całkowity koszt mocowania poprzez wymóg wykorzystania wykwalifikowanej siły roboczej do instalacji i kontroli, jak i w związku z wytwarzaniem odpadów.

Przykłady powszechnych przyrządów do blokowania łopatek wirnika można znaleźć w amerykańskich opisach patentowych US 2 761 648 (Purvis i inni) i US 3 598 503 (Muller). Oba te rozwiązania wykorzystują wygięty pręt z cienkiej blachy wstawiony pomiędzy nasadę łopatki i umieszczone promieniowo od wewnątrz dno wyciętego rowka w piaście wirnika, tak by oba komponenty były ze sobą sprzęgane. W innych przykładowych rozwiązaniach stosuje się pręt blokujący ze sprężyną płytkową, któremu odpowiada dopasowany rowek w nasadzie łopatki, jak to przedstawiono w amerykańskich opisach patentowych US 2 847 187 (Murphy) i US 5 518 369 (Modafferi), przy czym zgodnie z tym drugim opisem wykorzystuje się zwykły wygięty pręt umieszczony pomiędzy piastą wirnika i spodem platform ł opatek.

Istotną wadą powyższych przykładów według stanu techniki jest to, że pojedynczy komponent jest wykorzystywany do opierania się siłom, które dążą do wyparcia łopatki z nasady piasty, oraz do wzajemnego blokowania łopatki i piasty. W ogólnym przypadku, blokowanie jest realizowane poprzez wygięcie na przykład pręta z blachy cienkiej.

Stosowanie pojedynczego komponentu prowadzi do kompromisu pomiędzy koniecznością dużej wytrzymałości i dużej plastyczności. Generalnie, metale o dużej wytrzymałości są raczej bardziej kruche i mniej plastyczne, natomiast metale o dużej plastyczności mają względnie małą wytrzymałość. Materiały o dużej wytrzymałości mają tę zaletę, że mają mniejszą wagę i rozmiar, co ma szczególne znaczenie w przemyśle lotniczym. Mechanizmy do blokowania łopatek, które zawierają wygięte i zdeformowane łączniki, muszą mieć odpowiednią plastyczność, tak by mogły być zaginane w czasie instalacji. Materiały, które są plastyczne i łatwe do wyginania, mają z reguły znacznie mniejszą granicę plastyczności niż hartowane lub poddane obróbce cieplnej materiały, które będą miały duży stosunek wytrzymałości do wagi i mogą być użyte do wydajnego opierania się dużym siłom.

Kolejnymi wadami systemów według stanu techniki jest fakt, że łopatka często nie jest utwierdzona po obu stronach piasty wirnika, a wielkość powierzchni oporowej dostępnej do opierania się siłom jest ograniczona.

Kolejną wadą systemów według stanu techniki jest fakt, że wyginanie prętów grozi pękaniem w wyniku naprężenia zmę czeniowego w obszarze zaginania. Powtarzane wyginanie w licznych operacjach instalowania i wyjmowania zwiększa prawdopodobieństwo uszkodzenia w wyniku zmęczenia metalu. Usuwanie wysokiej jakości materiałów silnika lotniczego jest bardzo niepożądane i kosztowne, tym niemniej, jeśli wyginane pręty są używane do powstrzymywania sił powstających pomiędzy piastą i ł opatką , wielokrotne ich stosowanie nie jest praktyczne.

Amerykański opis patentowy US 3 653 781 (Cooper) opisuje przyrząd do utrzymywania łopatki w urządzeniu mechanicznym o szybkim trybie pracy, który posiada tę wadę, że ramię zacisku utrzymującego ma ograniczony rozmiar, ponieważ zacisk jest instalowany poprzez suwanie w szczelinie

PL 194 338 B1 pomiędzy spodem nasady łopatki i podstawą rowka. Amerykański opis patentowy US 3 076 634 (Boyle i inni) opisuje względnie duże ramię do sprzęgania nasady łopatki i piasty wirnika, jednakże wada tego rozwiązania polega na tym, że w czasie instalacji wymagane jest obracanie zacisku utrzymującego. W celu ułatwienia obrotu, szczelina pomiędzy nasadą łopatki i podstawą rowka musi być względnie duża, w wyniku czego zmniejszona jest wytrzymałość wirnika turbiny. Amerykański opis patentowy US 3 057 598 (Boyle i inni) dostarcza zacisk, który wsuwa się wraz nasadą łopatki do rowka, po czym jest bocznie przemieszczany w celu sprzęgnięcia piasty sąsiadującej z jedną ze stron nasady łopatki. Sposób ten ma te wady, że tylko jedna strona nasady łopatki może być sprzęgana oraz rozmiar obszaru nośnego jest ograniczony przez sposób instalacji. Amerykański opis patentowy US 3 383 095 (Anderson) ma tę zaletę, że może być dostosowany do ukośnych lub nachylonych rowków łopatkowych. Jednakże, z powodu sposobu instalacji w ramach którego zacisk utrzymujący jest instalowany wraz z suwającą się nasadą łopatki, rozmiar ramion sprzęgających piasty jest również ograniczony.

Celem niniejszego wynalazku jest więc dostarczenie łatwego do wytwarzania i instalacji mechanizmu blokowania łopatki, który w pełni przytrzymuje łopatkę osiowo w obu kierunkach i nie prowadzi do niepożądanego marnotrawstwa materiału, zmęczenia metalu lub ryzyka koncentracji naprężeń.

Wynalazek dotyczy przyrządu do utrzymywania łopatki turbiny, zainstalowanego w osiowo rozciągającej się szczelinie pomiędzy spodem nasady łopatki i dnem rowka. Przyrząd przytrzymujący posiada zacisk do przytrzymywania nasady łopatki i pręt rozpórkowy.

Zacisk posiada wydłużony środnik o wybranej grubości oraz o szerokości mniejszej niż szerokość dna rowka. Zacisk zawiera przednie i tylne poprzeczne ramię rozciągające się do boku z przedniego i tylnego końca średnika. Ramiona służą do sprzęgania przedniej i tylnej powierzchni czołowej z odpowiednio, tarczą piasty wirnika, oraz do sprzęgania przedniej i tylnej powierzchni czołowej z daną nasadą łopatki. Wysokość przynajmniej jednego ramienia jest mniejsza niż głębokość szczeliny w celu umożliwienia typowej suwliwej instalacji nasady łopatki.

Pręt rozpórkowy jest zainstalowany w szczelinie pomiędzy zaciskiem i dnem rowka w celu utrzymywania zacisku promieniowo na zewnątrz we współpracy z przednią i tylną powierzchnią czołową nasady łopatki. Pręt rozpórkowy ma taką grubość, by razem z grubością środnika równał się głębokości szczeliny. Z korzyścią, pręt rozpórkowy rozciąga się osiowo w szczelinie i posiada przednie i tylne zagi ę cie do sprzę gania przedniej i tylnej powierzchni czoł owej tarczy piasty wirnika.

Zacisk utrzymujący, mający kształt „I”, ogranicza nasadę łopatki z obu stron tarczy wirnika, posiada cztery przyjmujące obciążenie powierzchnie oporowe na ramionach w celu równomiernego rozkładania obciążenia oraz może być używany przez nieokreślony czas. Pręt rozpórkowy jedynie utrzymuje zacisk w kontakcie z nasadą łopatki i może być zwykłą wygiętą płytą ze względnie niedrogiego metalu.

Zacisk utrzymujący może być łatwo wytwarzany z mającego kształt „U” materiału wstępnego poprzez wycinanie poprzeczne do uzyskania mających kształt „I” zacisków, dzięki czemu unika się złożonego wycinania tak jak w przypadku urządzeń według stanu techniki. Zacisk utrzymujący nie jest zginany lub wyginany w czasie instalacji, jak to miało miejsce w systemach według stanu techniki, w związku z czym może być wytwarzany z materiału o bardzo duż ej wytrzymałości (jak na przykład A286) w celu uzyskania wielkości stosunku wytrzymałości do wagi jak najbardziej korzystnej w produkcji samolotów. Umieszczenie zacisku utrzymującego i rozpórki przy podstawie nasady łopatki pozwala na uniknięcie ingerencji w instalację płyt pokrywy, platform łopatek lub innych struktur od strony obrzeża piasty wirnika.

Pręt rozpórkowy jest zaginany w czasie instalacji i w tym celu musi charakteryzować się odpowiednią plastycznością, tym niemniej pręt rozpórkowy nie opiera się obciążeniom i służy jedynie do utrzymywania w miejscu zacisku utrzymującego. Pręt rozpórkowy może być wytwarzany ze względnie mało odpornego i taniego materiału, takiego jak stop niklu (na przykład dostępnego pod nazwą handlową Inco 600). Pręty rozpórkowe o różnych grubościach mogą być stosowane jako podkładki regulacyjne do kompensacji niewielkich błędów powstałych przy skrawaniu rowków do odpowiedniej głębokości, albo do poprawy dokładności dopasowania nasad łopatek w rowkach.

Co jest szczególnie korzystne, zacisk utrzymujący i rozpórka nie wymagają większych zmian w nasadach ł opatek i tarczach wirników obecnie stosowanych silników. Nie jest wymagana ż adna większa praca w celu wprowadzenia opisywanych zacisku i rozpórki do istniejącego sprzętu. Nie są wymagane żadne większe zmiany w procedurach produkcyjnych. Główną wymaganą zmianą jest wykrojenie głębszych rowków utrzymujących w celu utworzenia szczeliny pomiędzy spodem nasady

PL 194 338 B1 łopatki i dnem rowka utrzymującego, tak by mogły tam być umieszczone zacisk i rozpórka. W wielu przypadkach szczelina tak jest zapewniana do pełnienia roli wlotowego przewodu rurowego do transportowania powietrza chłodzącego do kanałów chłodzenia wewnętrznego rozciągających się wewnątrz łopatki, od nasady łopatki do skrajnego końca łopatki. Dla kontrastu, wykrawanie karbów lub wiercenie otworów wymagane w stanie techniki wprowadzało niepożądane strefy koncentracji naprężeń, oprócz kosztów skrawania.

Z racji swej prostoty rozwiązanie nie wymaga specjalnej procedury lub narzędzi do instalacji i minimalizuje ryzyko zniszczenia łopatek lub piast wirników. Całe obciążenie jest przyjmowane na płaskich powierzchniach piasty wirnika. System utrzymywania może być dostosowany do dowolnego istniejącego typu nasady łopatki jako tania alternatywa do systemów według stanu techniki. Zaciski i pręty rozpórkowe mogą być łatwo wytwarzane, oraz mogą być łatwo kontrolowane i wymieniane w czasie operacji obsługi.

Zakres niniejszego wynalazku obejmuje dowolny inny zespół do mocowania zacisku, przy czym za najbardziej prawdopodobne uznaje się, że użycie prostego pręta rozpórkowego będzie preferowane przez użytkowników z racji niskich kosztów, dużej niezawodności i łatwości kontroli. Do innych zespołów mocujących mogą należeć na przykład zamki gwintowe lub mechanizmy do blokowania zatrzaskowego.

Wynalazek dotyczy przyrządu do utrzymywania łopatki turbiny stosowany w zestawie osiowo symetrycznego wirnika turbiny posiadającym tarczę piasty wirnika mającą pewną grubość, przednią powierzchnię czołową i tylną powierzchnię czołową z brzegowym obwodowym układem rozstawionych i osiowo rozciągających się rowków do utrzymywania łopatek rozciągających się pomiędzy przednią i tylną powierzchnią czołową piasty pod odpowiednio wybranym względem niej kątem, przy czym każdy rowek posiada promieniowo wewnątrz umieszczone dno o wybranej szerokości oraz dwie boczne ściany, a każda ściana posiada odpowiadające sobie grzbiety i wgłębienia dostosowane do zapewniania suwliwej współpracy z nasadą osiowo rozciągającej się łopatki turbiny, przy czym nasada posiada boki ustawione pod wspomnianym kątem do przedniej i tylnej powierzchni czołowej nasady, a ponadto nasada posiada spodnią powierzchnię , która, gdy znajduje si ę we wspomnianym rowku, jest promieniowo oddalona od sąsiadującego z nią dna rowka, tak że ograniczona jest szczelina rozciągająca się pomiędzy przednią i tylną powierzchnią czołową piasty pod wspomnianym wybranym kątem.

Przyrząd według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera zacisk do utrzymywania nasady łopatki posiadający wydłużony środnik oraz przednie i tylne poprzeczne ramiona, rozciągające się osiowo na zewnątrz i do boku z przedniego i tylnego końca środnika, przy czym średnik jest umieszczany w szczelinie, tak że wysokość przynajmniej jednego ramienia, gdy środnik spoczywa na dnie rowka, nie przekracza głębokości szczeliny w celu umożliwiania suwliwego sprzęgania nasady łopatki w rowku, a ramiona wspomnianego zacisku są dostosowane do sprz ę gania przedniej i tylnej powierzchni czołowej tarczy piasty wirnika i przedniej i tylnej powierzchni czołowej danej nasady łopatki, gdy zacisk jest utrzymywany promieniowo na zewnątrz po tym, jak nasada łopatki została sprzęgnięta w rowku. Ponadto przyrz ą d posiada zespół mocowania zacisku do utrzymywania zacisku promieniowo na zewnątrz, tak by po zamontowaniu sprzęgał przednią i tylną powierzchnię czołową nasady łopatki i tarczy piasty wirnika.

Sposób montażu łopatek turbiny na tarczy piasty wirnika w zestawie osiowo symetrycznego wirnika turbiny, według wynalazku charakteryzuje się tym, że tarcza piasty wirnika posiada pewną grubość, przednią powierzchnię czołową i tylną powierzchnię czołową z brzegowym obwodowym układem rozstawionych rowków do utrzymywania łopatek, osiowo rozciągających się pomiędzy przednią i tylną powierzchnią czołową piasty pod odpowiednio dobranym kątem względem niej, przy czym każdy rowek posiada promieniowo wewnątrz umieszczone dno o wybranej szerokości oraz dwie boczne ściany, a ponadto zestaw wirnika posiada liczne promieniowo rozciągające się łopatki turbiny z nasadami ł opatek, każ da z bocznych ś cian rowka i nasad ł opatki posiada odpowiadają ce sobie grzbiety i wgłębienia dostosowane do zapewniania suwliwej współpracy, nasada posiada boki umieszczone pod wspomnianym kątem względem przedniej i tylnej powierzchni nasady, każda nasada łopatki posiada spodnią powierzchnię, mająca pewną głębokość, promieniowo oddaloną od sąsiadującego z nią dna rowka, tak że ograniczona jest szczelina rozciągająca się pomiędzy przednią i tylną powierzchnią czołową piasty pod wspomnianym wybranym k ątem. We wspomnianym sposobie instaluje się zacisk do utrzymywania nasady łopatki we wspomnianej szczelinie, posiadający wydłużony środnik oraz przednie i tylne poprzeczne ramiona, rozciągające się osiowo na zewnątrz i do boku

PL 194 338 B1 z przedniego i tylnego końca ś rednika, ś rodnik jest umieszczony pod wspomnianym ką tem wzglę dem poprzecznych ramion, przy czym wysokość przynajmniej jednego ramienia, gdy środnik spoczywa na dnie rowka, nie przekracza głębokości szczeliny, a ponadto ramiona sprzęgają przednią i tylną powierzchnię czołową tarczy piasty wirnika. Wsuwanie się nasady łopatki do każdego rowka, ponad wspomnianym ramieniem. Ponadto wsuwa się rozpórki pomiędzy dno rowka i zacisk, w wyniku czego zacisk jest przesuwany promieniowo na zewnątrz do współpracy z przednią i tylną powierzchnią czołową nasady łopatki i tarczy piasty wirnika. Ponadto mocuje się rozpórki na miejscu w celu utrzymywania zacisku i nasady łopatki w rowku.

Przykłady realizacji wynalazku są przedstawione na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia częściowy widok przekroju promieniowego ukazujący część zewnętrzną zestawu wirnika turbiny, która zawiera środkową tarczę piasty wirnika z obwodowo na brzegu rozstawionym układem osiowo ułożonych łopatek, utrzymywanych w rowkach do utrzymywania łopatek zawierających, przy promieniowo wewnętrznym końcu nasady łopatki, dwuczęściowy przyrząd utrzymujący, fig. 2 - widok przekrojowy łopatki ukazujący kątową orientację nasady łopatki, rowka i zacisku do utrzymywania łopatki w szczelinie pomiędzy spodem nasady łopatki i dnem rowka utrzymującego, fig. 3 - szczegółowy widok dwuczęściowego przyrządu do utrzymywania łopatki turbiny z zaciskiem utrzymującym i prętem rozpórkowym zainstalowanym w szczelinie pomiędzy spodem nasady łopatki i dnem rowka do utrzymywania łopatki, fig. 4 - rozrzucony perspektywiczny widok zacisku do utrzymywania łopatki i pręta rozpórkowego, fig. 5 - widok perspektywiczny ukazujący sposób, w jaki zacisk do utrzymywania nasady łopatki może być wytwarzany z mającego kształt „U” materiału wstępnego, fig. 6 do 9 - sposób montażu łopatek na tarczy wirnika w kolejnych etapach, a mianowicie fig. 6 przedstawia częściowy promieniowy widok przekrojowy, taki jak na fig. 1 lecz ukazujący zacisk do utrzymywania łopatki ze średnikiem zainstalowanym na dnie rowka przed, wsunięciem nasady łopatki nad ramię zacisku, fig. 7 - podobny widok promieniowy ukazujący nasadę łopatki zainstalowaną poprzez osiowe wsunięcie nad ramieniem zacisku, przy czym środnik zacisku pozostaje na dnie rowka, fig. 8 - częściowy osiowy przekrojowy widok wzdłuż linii 8-8 z fig. 7 przez tarczę i zainstalowaną łopatkę, na którym strzałkami zaznaczono, że gdy rozpórka jest klinowana pomiędzy średnikiem zacisku i dnem rowka, zacisk jest wypychany do góry w sposób pewny sprzęgając nasadę rowka, fig. 9 - podobny widok, w którym rozpórka jest w peł ni zainstalowana pomię dzy zaciskiem i dnem rowka, ukazują cy (za poś rednictwem strzał ek) zaginanie końca rozpórki w celu zamocowania jej w miejscu, co kończy instalację tak jak to pokazano na fig. 1 i 3.

Figura 1 przedstawia częściowy widok przedniej powierzchni czołowej zestawu osiowo symetrycznego wirnika turbiny. Zestaw wirnika zawiera, jak zwykle, tarczę piasty wirnika 1 o wybranej grubości, posiadającą przednią powierzchnię czołową 2 i tylną powierzchnię czołową 3. Wokół obrzeża piasty wirnika 1 znajdują się liczne rozstawione na obwodzie i ustawione w kierunku osiowym rowki do utrzymywania łopatek 4. Każdy rowek do utrzymywania łopatki 4 posiada promieniowo wewnętrzne dno 5 o wybranej szerokości i posiadające dwie boczne ściany 6. Zestaw wirnika turbiny zawiera ułożone promieniowo łopatki turbiny 7, z których każda jak zwykle posiada nasadę łopatki 8 i platformę 9.

Każda z nasad łopatek 8 i bocznych ścian rowków 6 posiada odpowiadające sobie grzbiety i wgłębienia przystosowane do suwliwej współpracy pomiędzy nasadą łopatki 8 i bocznymi ś cianami 6. W przedstawionym przykładzie realizacji, blokujące się grzbiety i wgłębienia tworzą to co powszechnie nazywa się układem „w jodełkę”, chociaż specjaliści z łatwością dostrzegą, że możliwe jest zastosowanie innych powszechnych układów. Jednakże we wszystkich przypadkach nasada łopatki 8 i rowek 4 są wzajemnie połączone w osiowej suwliwej współpracy. Tradycyjne przyrządy do utrzymywania łopatek służą do unieruchamiania nasady 8, tak by po zainstalowaniu nie suwała się w rowkach 4.

Jak to najbardziej przejrzyście pokazano na fig. 3, nasada łopatki 8 posiada spodnią powierzchnię 10, która jest promieniowo oddalona od sąsiedniego dna rowka 11, tak że powstaje osiowo rozciągająca się szczelina 12 o wybranej promieniowej głębokości. Jak wcześniej wspomniano, ta szczelina 12 jest często wyposażona w tradycyjne instalacje, takie jak przejścia dla powietrza chłodzącego, które jest transportowane przez wloty w nasadzie łopatki 8 w górę przez kanały chłodzące do wnętrza łopatki.

Wynalazek dotyczy przyrządu do utrzymywania nasady łopatki, który jest zainstalowany w tej szczelinie 12 w poniżej bardziej szczegółowo opisany sposób. Jak to najlepiej widać na fig. 4, mający kształt „I” zacisk 13 do utrzymywania nasady łopatki jest zainstalowany w szczelinie 12 i jest utrzymywany w miejscu przez pręt rozpórkowy 14.

PL 194 338 B1

Zacisk 13 posiada wydłużony środnik 15 osiowo rozciągający się przez piastę wirnika 1. Środnik 15 ma określoną grubość, na przykład tak jak w przykładzie na rysunku równą przynajmniej połowę głębokości szczeliny 12.

Zacisk 13 ma szerokość mniejszą niż szerokość dna rowka 11. Promieniowo na zewnątrz (lub do góry tak jak na rysunku) i do boku w obu kierunkach z przedniego i tylnego końca środnika 15 rozciągają się poprzeczne ramiona 16. Wysokość przynajmniej jednego z ramion 16 jest mniejsza niż wysokość szczeliny 12 w celu umożliwiania suwliwej instalacji nasady łopatki 8 w rowku 4. Nasada łopatki 8, przechodzi ponad górą jednego ramienia 16, gdy w czasie instalacji suwa się ona w rowku 4.

Po instalacji, zacisk 13 jest podnoszony lub przesuwany promieniowo na zewnątrz do współpracy ze spodnią powierzchnią 10 nasady łopatki 8, a do szczeliny pomiędzy zaciskiem 13 i dnem rowka 11 wsuwany jest pręt rozpórkowy 14. Pręt rozpórkowy 14 utrzymuje zacisk 13 promieniowo na zewnątrz we współpracy z przednią i tylną powierzchnią czołową nasady łopatki 8.

W pozycji po zainstalowaniu, jak to pokazano na fig. 1, 2 i 3, ramiona 16 sprzę gają przedni ą i tylną powierzchnię czołową 2 i 3 piasty wirnika 1 i sprzęgają przednią i tylną powierzchnię czołową danej nasady łopatki 8.

Należy zaznaczyć, że możliwe są różne sposoby utrzymywania zacisku 13 promieniowo na zewnątrz we współpracy ze spodnią powierzchnią 10 nasady łopatki 8, aczkolwiek w przedstawionym korzystnym przykładzie realizacji z korzyścią zastosowano zwykły wydłużony pręt rozpórkowy 14. Pręt rozpórkowy 14 ma grubość, która razem z grubością środnika zacisku 15 zasadniczo równa się głębokości szczeliny 12. Dzięki temu, pręt rozpórkowy 14 jest dopasowany na wcisk i mocuje zacisk 13 i nasadę łopatki 8 w rowku 4 w prosty i efektywny sposób. Jak pokazano na fig. 4, uznano, że w najkorzystniejszym rozwiązaniu rozpórka 14 rozciąga się całkowicie osiowo w szczelinie 12 od jednego do drugiego boku piasty 1. Jednakże, inne sposoby utrzymywania zacisku 13 w pozycji zainstalowania są również objęte przez niniejszy wynalazek.

Rozpórka 14 posiada przednie i tylne zagięcie 17 i 18, które sprzęgają, odpowiednio, przednią i tylną powierzchnie czoł owe 2, 3 piasty tarczy wirnika. Jak to zaznaczono liniami przerywanymi na fig. 4, pręt rozpórkowy 14 po wyprodukowaniu posiada tylko jedno zagięcie 1/7 i ma kształt typu „L”. Po zainstalowaniu, formowane jest drugie zagięcie w wyniku zgięcia promieniowo do wewnątrz wystającej części w celu zamocowania pręta rozpórkowego na miejscu.

Wytwarzanie zacisku 13 i pręta 14 jest bardzo proste. Pręt z blachy cienkiej 14 może być wycinany z płyty i zaginany przy pomocy powszechnie dostępnych nożyc i tłoczników.

W celu uformowania zacisku 13 (jak to pokazano na fig. 5) wynalazca proponuje wycinanie lub spawanie mającego kształt „U” materiału wstępnego 19 z integralnie uformowanymi ramionami i średnikiem. W celu wycięcia mającego kształt „I” zacisku stosuje się zwykłe procedury cięcia metalu, takie jak cięcie plazmowe lub cięcie piłą, których zadaniem jest usuwanie nieużywanych części środnikowych 20 i wycinanie ramion 16 z materiału wstępnego 19. W celu wspomagania instalowania zacisków 13 i pręta rozpórkowego 14 korzystne jest zapewnianie skosu, który oznaczono jako kąt 'b' na fig. 5 na spodnich krawędziach ramion 16. Jak pokazano na fig. 2, mający kształt „I” zacisk 13 musi mieć tę samą orientację kątową, oznaczoną jako kąt 'a', co nasada łopatki 8 i rowki 4.

Jak to zostało przedstawione, wynalazek dostarcza prosty przyrząd do utrzymywania łopatki turbiny wymagający minimalnego dostosowania przy instalacji w istniejących urządzeniach, który przy tym przezwycięża wcześniej opisane problemy występujące w istniejących przyrządach.

Prostota instalacji może być doceniona na podstawie poniższego opisu. Montaż łopatek 2 do tarczy wirnika 1 zaczyna się najpierw od zainstalowania zacisku utrzymującego nasadę łopatki 13 na dnie rowka 11, jak to pokazano na fig. 6. Zacisk 13 posiada wydłużony środnik 15 o długości w przybliżeniu równej grubości tarczy wirnika i, jak to zaznaczono na fig. 8 i 9. Zacisk 13 posiada przednie i tylne poprzeczne ramię 16, rozciągające się promieniowo na zewnątrz i do boku z przedniego i tylnego końca średnika 13. W celu umożliwienia suwania nasady łopatki 8 w rowku 4, przynajmniej jedno ramię 13 ma wysokość, która, gdy środnik 15 spoczywa na dnie rowka 11, nie przekracza głębokości szczeliny 12. W krokach pokazanych na fig. 6 i 7, ramiona 16 sprzęgają przednią i tylną powierzchnię czołową tarczy piasty wirnika 1, lecz nie sprzęgają powierzchni czołowych nasady łopatki 8.

W drugim kroku, instalator osiowo przesuwa nasadę łopatki 8 do każdego z rowków 4, nad ramieniem 16 każdego z zacisków 13, tak by powstał układ pokazany na fig. 8. W celu umożliwienia suwania, wysokość jednego ramienia 16 nie może przekraczać głębokości szczeliny 12, przy czym wysokość drugiego ramienia nie jest ograniczona.

PL 194 338 B1

W trzecim kroku, jak to pokazano poprzez przejś cie z fig. 8 do 9, osiowe przesunięcie rozpórki pomiędzy dno rowka i zacisk wypycha zacisk 13 promieniowo na zewnątrz (na rysunku do góry) do współpracy z przednią i tylną powierzchnią czołową nasady łopatki 8 i tarczy piasty wirnika 1.

Czwarty krok pokazany na fig. 9 powoduje zamocowanie na miejscu rozpórki 14, tak by utrzymywać zacisk 13 i nasadę łopatki 8 w rowku 4. W ramach wynalazku mogą być stosowane różne sposoby mocowania rozpórki 14, takie jak na przykład nitowanie lub odkształcanie wystającego końca 21, przy czym na fig. 9 pokazano prosty sposób zabezpieczania jedynie poprzez zagięcie wystającego końca 21, jak to zaznaczono strzałką. Jak to pokazano na fig. 8, przed instalacją rozpórka 14 posiada przednie zagięcie 17 przy jednym z końców, przeznaczone do napierania na jedną powierzchnię czołową tarczy piasty wirnika 1, oraz ma długość większą niż grubość tarczy, tak że, jak to pokazano na fig. 9, przeciwległy koniec 21 wychodzi na pewną odległość poza drugą powierzchnię czołową tarczy 1, gdy rozpórka 14 jest umieszczona w szczelinie 12. Jak pokazano na fig. 9, zgięcie przeciwnego końca 21 rozpórki 14 do powierzchni czołowej tarczy 1 tworzy tylne zagięcie 18 służące do mocowania zestawu.

Zacisk utrzymujący 13 może być nieokreśloną ilość razy ponownie używany i może być wytwarzany z materiałów o dużej wytrzymałości. Rozpórka 14 może być stosowana wielokrotnie, tym niemniej ilość jej użyć zależy od własności zmęczeniowych zastosowanego metalu i stopnia zaginania. Proste rozwiązanie rozpórki 14 sprawia, że jest ona bardzo tania i może być poddawana recyklingowi jako odpad po każdym użyciu w celu wyeliminowania problemów związanych ze zmęczeniem metalu.

Choć powyższy opis i załączony rysunek odnoszą się do konkretnego, korzystnego przykładu realizacji wynalazku, należy zaznaczyć, że wynalazek w swym szerokim aspekcie obejmuje rozwiązania mechanicznie i funkcjonalnie tożsame z przedstawionymi.

Claims (11)

1. Przyrząd do utrzymywania łopatki turbiny (13, 14) stosowany w zestawie osiowo symetrycznego wirnika turbiny posiadającym tarczę piasty wirnika (1) mającą pewną grubość, przednią powierzchnię czołową (2) i tylną powierzchnię czołową (3) z brzegowym obwodowym układem rozstawionych rowków (4) do utrzymywania łopatek, rozciągających się pomiędzy przednią i tylną powierzchnią czołową piasty (2, 3) pod odpowiednio wybranym względem nich kątem (a), przy czym każdy rowek (4) posiada promieniowo wewnątrz umieszczone dno (5) o wybranej szerokości oraz dwie boczne ściany (6), a każda ściana posiada odpowiadające sobie grzbiety i wgłębienia dostosowane do zapewniania suwliwej współpracy z nasadą (8) osiowo rozciągającej się łopatki turbiny (7), przy czym nasada (8) posiada boczne ściany ustawione pod wspomnianym kątem (a) do przedniej i tylnej powierzchni nasady, a ponadto nasada łopatki (8) posiada spodnią powierzchnię (10), która, gdy znajduje się w rowku (4), jest promieniowo oddalona od sąsiadującego z nią dna rowka (11), tak że ograniczona jest szczelina (12), rozciągająca się pomiędzy przednią i tylną powierzchnią czołową piasty (2, 3) pod wybranym kątem (a), znamienny tym, że zawiera zacisk (13) do utrzymywania nasady łopatki posiadający wydłużony środnik (15) oraz przednie i tylne poprzeczne ramiona (16), rozciągające się osiowo na zewnątrz i do boku z przedniego i tylnego końca środnika (15), przy czym środnik (15) jest umieszczany pod kątem (a) względem poprzecznych ramion (16), a ponadto środnik (15) jest przystosowany do umieszczania go w szczelinie (12), tak że wysokość przynajmniej jednego ramienia (16), gdy środnik (15) spoczywa na dnie rowka (11), nie przekracza głębokości szczeliny (12) w celu umożliwiania suwliwego sprzęgania nasady łopatki (8) w rowku (4), a ramiona (16) zacisku (13) są dostosowane do sprzęgania przedniej i tylnej powierzchni czołowej (2, 3) tarczy piasty wirnika (1) oraz przedniej i tylnej powierzchni czołowej danej nasady łopatki (8), gdy zacisk jest wsunięty promieniowo na zewnątrz po tym, jak nasada łopatki (8) została sprzęgnięta w rowku (4) oraz ma zespół mocowania zacisku (14) do utrzymywania zacisku (13) promieniowo na zewnątrz, tak by po zamontowaniu sprzęgał przednią i tylną powierzchnię czołową nasady łopatki (8) i tarczy piasty wirnika (1).

2. Przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że zespół mocujący (14) zawiera pręt rozpórkowy (14), w stanie zamontowanym umieszczony w szczelinie (12) pomiędzy zaciskiem (13) i dnem rowka (11).

3. Przyrząd według zastrz. 2, znamienny tym, że pręt rozpórkowy (14) ma grubość, która wraz z grubością środnika zacisku jest równa głębokości szczeliny (12).

PL 194 338 B1

4. Przyrzą d według zastrz. 3, znamienny tym, że pręt (14) rozciąga się w szczelinie (12) od przedniej powierzchni czołowej piasty (2) do tylnej powierzchni czołowej piasty (3).

5. Przyrząd, według zastrz. 4, znamienny tym, że prę t (14) zawiera przednie i tylne zagięcie (17, 18) sprzęgające przednią i tylną powierzchnię czołową (2, 3) tarczowej piasty wirnika (1).

6. Przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że wspomniany wybrany kąt (a) jest kątem niebędącym wielokrotnością kąta prostego.

7. Zestaw osiowo symetrycznego wirnika turbiny posiadający tarczę piasty wirnika (1) mając ą pewną grubość, przednią powierzchnię czołową (2) i tylną powierzchnię czołową (3) z brzegowym obwodowym układem rozstawionych rowków (4) do utrzymywania łopatek, rozciągających się pomiędzy przednią i tylną powierzchnią czołową piasty (2, 3) pod wybranym względem nich kątem (a), przy czym każdy rowek (4) posiada promieniowo wewnątrz umieszczone dno (5) o wybranej szerokości oraz dwie boczne ściany (6), a ponadto zestaw wirnika posiada liczne promieniowo rozciągające się łopatki turbiny (7) posiadające nasadę łopatki (8), każda z bocznych ścian rowka (4) i nasad łopatki (8) posiada odpowiadające sobie grzbiety i wgłębienia dostosowane do zapewniania suwliwej współpracy, nasada (8) posiada boczne ściany umieszczone pod wspomnianym kątem (A) względem przedniej i tylnej powierzchni nasady, każ da nasada ł opatki (8) posiada spodnią powierzchnię (10), promieniowo oddaloną od sąsiadującego z nią dna rowka (5), tak, że ograniczona jest szczelina (12), rozciągająca się pomiędzy przednią i tylną powierzchnią czołową piasty (2, 3) pod wybranym kątem (a), mająca pewną głębokość, znamienny tym, że przyrząd do utrzymywania łopatki turbiny (13, 14) zainstalowany w szczelinie (12) zawiera umieszczony w tej szczelinie (12) zacisk (13) do utrzymywania nasady łopatki, posiadający wydłużony środnik (15) oraz przednie i tylne poprzeczne ramiona (16), rozciągające się osiowo na zewnątrz i do boku z przedniego i tylnego końca środnika (15), przy czym środnik (15) jest umieszczony pod kątem (a) względem poprzecznych ramion (16), a ponadto wysokość Przynajmniej jednego ramienia (16), gdy środnik (15) spoczywa na dnie rowka (11), nie przekracza głębokości szczeliny (12), ramiona (16) sprzęgają przednią i tylną powierzchnię czołową (2, 3) tarczy piasty wirnika (1) oraz przednią i tylną powierzchnię czołową nasady łopatki (8) oraz ma rozpórkę (14) do utrzymywania zacisku (13) promieniowo na zewnątrz, we współpracy z przednią i tylną powierzchnią czołową nasady łopatki (8) i tarczy piasty wirnika (1).

8. Zestaw według zastrz. 7, znamienny tym, że wybrany kąt (a) jest kątem niebędącym wielokrotnością kąta prostego.

9. Sposób montażu łopatek turbiny (7) na tarczy piasty wirnika (1) w zestawie osiowo symetrycznego wirnika turbiny, znamienny tym, że tarcza piasty wirnika (1) posiada pewną grubość, przednią powierzchnię czołową (2) i tylną powierzchnię czołową (3) z brzegowym obwodowym układem rozstawionych rowków (4) do utrzymywania łopatek, rozciągających się osiowo pomiędzy przednią i tylną powierzchnią czołową piasty (2, 3) pod wybranym względem nich kątem (a), przy czym każdy rowek (4) posiada promieniowo wewnątrz umieszczone dno (5) o wybranej szerokości oraz dwie boczne ściany (6), a ponadto zestaw wirnika posiada liczne promieniowo rozciągające się łopatki turbiny (7) posiadające nasady łopatki (8), każda z bocznych ścian rowka (6) i nasad łopatki (8) posiada odpowiadające sobie grzbiety i wgłębienia dostosowane do zapewniania suwliwej współpracy, nasada (8) posiada boczne ściany ustawione pod wspomnianym kątem (a) względem przedniej i tylnej powierzchni nasady, każda nasada łopatki (8) posiada spodnią powierzchnię (10), która po zamontowaniu w rowku (4) jest promieniowo oddalona od sąsiadującego z nią dna rowka (5), przez co ograniczona jest szczelina (12), rozciągająca się pomiędzy przednią i tylną powierzchnią czołową piasty (2, 3), mająca pewną głębokość, przy czym w sposobie instaluje się zacisk (13) do utrzymywania nasady łopatki w szczelinie (12), posiadający wydłużony środnik (15) oraz przednie i tylne poprzeczne ramiona (16), rozciągające się osiowo na zewnątrz i do boku z przedniego i tylnego końca średnika (15), przy czym środnik (15) jest ustawiony pod kątem (a) względem poprzecznych ramion (16), a wysokość przynajmniej jednego ramienia (16), gdy środnik (15) spoczywa na dnie rowka (5), nie przekracza głębokości szczeliny (12), a ponadto ramiona (16) sprzęgają przednią i tylną powierzchnię czołową (2, 3) tarczy piasty wirnika (1), wsuwa się nasadę łopatki (8) do każdego rowka (4), ponad ramieniem (16), wsuwa się rozpórki (14) pomiędzy dno rowka (5) i zacisk (13), przez co zacisk (13) jest przesuwany promieniowo na zewnątrz do współpracy z przednią i tylną powierzchnią czołową nasady łopatki (8) i tarczy piasty wirnika (1), mocuje się rozpórki (14) na miejscu w celu utrzymywania zacisku (13) i nasady łopatki (8) w rowku (4).

10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że rozpórka (14) posiada przednie zagięcie (17) przy końcu napierającym na jedną powierzchnię czołową (2) tarczy piasty wirnika (1) oraz jej długość osiowa

PL 194 338 B1 jest większa niż grubość tarczy, tak, że przeciwny koniec (18) rozciąga się na pewną odległość za drugą powierzchnię czołową (3) tarczy (1), gdy rozpórka (14) jest umieszczona w szczelinie (12), a rozpórkę (14) mocuje się przez zaginanie wspomnianego przeciwnego końca (18) rozpórki (14), przy drugiej powierzchni czołowej (3) tarczy (1), przez co powstaje tylne zagięcie (18).

11. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że wybrany kąt (a) jest kątem niebędącym wielokrotnością kąta prostego.