[0001] Die Erfindung betrifft eine Schlussbaugruppe zum Schließen des verbleibenden Zwischenraumes
zwischen der ersten und der letzten in einer Umfangsnut einer Strömungsmaschine eingesetzten
Schaufel eines Schaufelkranzes, bestehend aus mindestens zwei Seitenteilen, von denen
mindestens eines mit einem eine Hinterschneidung bildenden Vorsprung der Umfangsnut
verhakbar ist und mindestens einem Sicherungselement, welches die Teile gegen Herauslösen
aus der Umfangsnut sichert.
[0002] Schlussbaugruppen derartiger Gattung gehen beispielsweise aus der
EP 1 457 642 A2 und
US 2002/0127105 A1 hervor. Beide Schlussbaugruppen bestehen im Wesentlichen aus zwei Seitenteilen, die
in den verbleibenden Zwischenraum zwischen der ersten und der letzten Schaufel eines
Schaufelkranzes eingesetzt werden. Da jedes Seitenteil sich jeweils mit einem die
Hinterschneidung bildenden Vorsprung der Umfangsnut verhakt und damit beide Seitenteile
in den Zwischenraum einbringbar sind, sind beide Seitenteile gemeinsam - in Axialrichtung
betrachtet - schmaler als der aufzufüllende und zu verschließende Zwischenraum. Nach
der Montage der beiden Seitenteile verbleibt wiederum ein Raum zwischen diesen frei,
der mit einem Zwischenteil aufgefüllt werden muss. Das Zwischenteil sichert die beiden
Seitenteile gegen eine die jeweilige Verhakung lösende axiale Verschiebung und somit
gegen ein Herauslösen aus der Umfangsnut. Um das Zwischenteil selbst gegen Herauslösen
zu sichern, ist dieses mit jeweils zwei lippenartigen Stegen ausgestattet, welche
jeweils durch plastisches Verformen in eine an jedem Seitenteil vorgesehene Tasche
eingebogen werden. Dadurch ist das Zwischenteil mit jedem Seitenteil formschlüssig
verhakt, wodurch ebenfalls die beiden Seitenteile in der Umfangsnut gehalten werden.
Die
US 2002/0127105A1 schlägt außerdem vor, dass das Zwischenteil über einen Schwalbenschwanz mit der ersten
und der letzten Schaufel des Schaufelkranzes verhakt ist, wohingegen gemäß der
EP 1 457 642 A1 jedes Seitenteil der Schlussbaugruppe mit der ersten und der letzten Schaufel des
Schaufelkranzes verhakt ist. Dadurch wird eine Spaltbildung und -vergrößerung zwischen
benachbarten Laufschaufeln und der Schlussbaugruppe in Umfangsrichtung im Wesentlichen
verhindert.
[0003] Nachteilig bei den bekannten Schlussbaugruppen ist jedoch, dass zum Entfernen der
Schlussbaugruppe diese zumindest teilweise im Bereich des Formschlusses aufwändig
zerstört werden muss. Außerdem ist zu beachten, dass die Schlussbaugruppe den auftretenden
thermischen und mechanischen Belastungen, insbesondere der beim Betrieb auftretenden
Fliehkraft, sofern sie im Rotor einer Strömungsmaschine montiert ist, standhalten
muss.
[0004] Dementsprechend ist es die Aufgabe der Erfindung die Schaffung einer Schlussbaugruppe
zum Schließen des verbleibenden Zwischenraums zwischen der ersten und der letzten
in einer Umfangsnut einer Strömungsmaschine eingesetzten Schaufel eines Schaufelkranzes,
welche einfach und kostengünstig lösbar ist und dennoch die hohen mechanischen Beanspruchungen
zuverlässig und langlebig erträgt.
[0005] Zur Lösung der Aufgabe wird gemäß der Erfindung eine gattungsgemäße Schlussbaugruppe
angegeben, bei der das Sicherungselement stiftartig ausgebildet ist und die Teile
der Schlussbaugruppe lösbar miteinander verbindet.
[0006] Gemäß der Erfindung werden die Teile nacheinander in die Umfangsnut eingesetzt und
anschließend mittels eines stiftartigen Sicherungselementes lösbar miteinander verbunden.
Bisher wurde beim Stand der Technik das als Zwischenteil ausgebildete Sicherungselement
formschlüssig zwischen den Seitenteilen gehalten, sodass die Schlussbaugruppe als
Ganzes gegen Herauslösen aus der Umfangsnut gesichert war. Die Erfindung geht nun
von der Erkenntnis aus, dass entgegen der gängigen Auffassung eine lösbare Verbindung
der Teile der Schlussbaugruppe die Aufgabe zuverlässig löst. Darüber hinaus kann die
Schlussbaugruppe zerstörungsfrei aus der Umfangsnut gelöst werden, indem das mit einen
geeigneten Werkzeug eingesetzte Sicherungselement ebenso entfernt wird. Darüber hinaus
können alle bereits einmal verwendeten Teile wieder verwendet werden, was Herstellungskosten
spart. Beispielsweise kann die lösbare Verbindung durch eine Sicherungsschraube hergestellt
werden.
[0007] Außerdem wird mit der Erfindung erstmalig auch eine erste Ausgestaltung angegeben,
bei der lediglich das zuerst in die Umfangsnut eingesetzte Seitenteil, beispielsweise
das vordere Seitenteil, mit einem Vorsprung der Umfangsnut verhakbar ist. Das als
zweites eingesetzte, hintere Seitenteil der Schlussbaugruppe dient zur Abdeckung der
verbleibenden Öffnung des Zwischenraums nach dem Einsetzen des ersten Seitenteils.
Ferner verhindert das zweite Seitenteil eine Verschiebung des ersten Seitenteils,
was dessen Verhakung lösen könnte. Die auf die beiden Seitenteile der Schlussbaugruppe
wirkende Fliehkraftbelastung wird insgesamt von dem Vorsprung aufgenommen, welcher
mit dem ersten Seitenteil verhakt ist. Folglich verhindert das mit dem Vorsprung verhakte
erste Seitenteil das Herauslösen der Schlussbaugruppe als Ganzes aus der Umfangsnut.
[0008] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindungen sind in den abhängigen Patentansprüchen
angegeben.
[0009] Im Rahmen einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Schlussbaugruppe
ein Zwischenteil, welches zwischen den zwei, nun jeweils mit der Umfangsnut verhakbaren
Seitenteilen einfügbar ist. Da jedes Seitenteil jeweils mit einem an einer Seitenwand
der Umfangsnut umlaufenden und in Axialrichtung hervorstehenden Vorsprung verhakbar
ist, und die beiden Seitenteile nacheinander in die Umfangsnut eingesetzt werden,
verbleibt zwischen diesen ein weiterer Raum, der durch das anschließend eingefügte
Zwischenteil aufgefüllt wird. Die Auffüllung des weiteren Raums verhindert die Verschiebung
der Seitenteile in Axialrichtung, sodass deren sichere Verhakung gewährleistet bleibt.
Das Sicherungselement ist so angeordnet, dass sowohl die beiden Seitenteile als auch
das dazwischen liegende Zwischenteil der Schlussbaugruppe lösbar miteinander verbunden
sind. Die einzelnen Teile der Schlussbaugruppe und diese als Ganzes sind dann gegen
Herauslösen aus der Umfangsnut gesichert.
[0010] Eine besonders günstige Sicherung gegen Herauslösen aus der Umfangsnut ist gegeben,
wenn die Schlussbaugruppe ein weiteres stiftartiges Sicherungselement umfasst, wobei
jedes Seitenteil mit dem Zwischenteil jeweils mittels einem der beiden stiftartigen
Sicherungselemente gesichert ist. Somit verbindet jedes Sicherungselement lediglich
zwei der drei Teile der Schlussbaugruppe miteinander, wodurch die mechanische Belastung
jedes Sicherungselementes gegenüber der Ausgestaltung mit lediglich einem Sicherungselement
geringer ist.
[0011] In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung liegen die beiden aneinander
liegenden Seitenteile oder liegt jedes Seitenteil an dem Zwischenteil in einer Kontaktebene
aneinander, wobei das Sicherungselement bzw. die Sicherungselemente sich längs innerhalb
der Kontaktebene erstreckt bzw. erstrecken. Das Sicherungselement ist demnach hälftig
in der Kontaktebene angeordnet und verbindet jeweils zwei aneinander liegende Teile
lösbar miteinander.
Alternativ zur letztgenannten Ausgestaltung kann das Sicherungselement bzw. können
die Sicherungselemente sich quer durch die Kontaktebene, durch eine der beiden oder
durch beide Kontaktebenen erstrecken.
[0012] Eine lösbare Schlussbaugruppe kann insbesondere Vorteilhaft mit einer kraftschlüssigen
Verbindung erreicht werden. Die auf die beiden kraftschlüssig miteinander verbundenen
Seitenteile der Schlussbaugruppe wirkende Fliehkraftbelastung wird insgesamt von dem
Vorsprung oder den Vorsprüngen aufgenommen, welcher bzw. welche mit dem Seitenteil
bzw. den Seitenteilen verhakt ist.
[0013] Eine besonders einfach lösbare Schlussbaugruppe kann mit einer weiteren Ausgestaltung
angegeben werden, bei der das Sicherungselement eine Sicherungsschraube ist. Die Sicherungsschraube
verbindet mindestes zwei Teile des Sicherungselementes kraftschlüssig miteinander.
In jedem Teil der Schlussbaugruppe ist mindestens ein Gewindeabschnitt für die Sicherungsschraube
vorgesehen. Die fluchtenden Gewindeabschnitte nehmen eine gemeinsame Sicherungsschraube
zum ggf. kraftschlüssigen Verbinden der Teile auf, sodass sich die Sicherungsschraube
quer durch die Kontaktebene, an der die beiden Teile aneinander liegen, erstreckt.
Alternativ dazu kann das Gewinde über seine gesamte Höhe in zwei Gewindehälften aufgeteilt
sein, wobei jede Hälfte des Gewindes an einem der Teile der Schlussbaugruppe angeordnet
ist. Darunter ist zu verstehen, dass jeder Gewindegang des Gewindes in zwei Hälften
unterteilt ist, wobei eine Hälfte an einem ersten von zwei in einer Kontaktebene aneinander
liegenden Teilen vorgesehen ist und die andere Hälfte jedes Gewindeganges an dem zweiten
der beiden aneinander liegenden Teile angeordnet ist. Obwohl die Hälften als solche
bezeichnet sind, müssen diese nicht identisch groß sein.
[0014] Durch die Verwendung einer Sicherungsschraube ist eine besonders zuverlässige und
wieder lösbare und ggf. kraftschlüssige Verbindung der Teile der Schlussbaugruppe
gegeben, was selbst bei einer auf die Schlussbaugruppe einwirkenden Fliehkraftbelastung
ein Herauslösen der Teile der Schlussbaugruppe aus der Umfangsnut sicher verhindert.
Außerdem ist die Sicherungsschraube aufgrund der durch die Fliehkraft erhöhten Reibungskräfte
selber gegen ein Lösen gesichert.
[0015] Um eine besonders aerodynamische Oberfläche der Schlussbaugruppe zu erhalten, welche
die Öffnung des Zwischenraumes annähernd bündig abschließt, ist die Sicherungsschraube
als Madenschraube ausgebildet, so dass der zum Einschrauben und Ausschrauben nötige
Ansatz für ein Verdrehwerkzeug keinen zusätzlichen Raumbedarf benötigt.
[0016] Um eine axialgerichtete Spaltbildung zwischen zwei aneinander liegenden Teilen aufgrund
einer Spielbildung oder aufgrund der kraftschlüssigen Verbindung mittels des Sicherungselementes
oder Sicherungsschraube zu verhindern, sind diese über eine Schwalbenschwanzführung
formschlüssig miteinander verzahnt. Die Schwalbenschwanzführung ermöglicht somit eine
Verhakung zweier aneinander liegender Teile der Schlussbaugruppe, was eine lösbare
und, je nach Anforderung, eine besonders zuverlässige kraftschlüssige Verbindung der
Teile der Schlussbaugruppe gewährleistet. Ein ungewolltes Herauslösen der Sicherungsschraube
trotz eines hälftig geteilten Gewindes ist somit sicher vermieden.
[0017] Besonders vorteilhaft stellt sich die Ausgestaltung dar, bei der jedes Teil an eine
Seitenwand anlegbar ist, die von einem die Hinterschneidung bildenden Vorsprung der
Umfangsnut gebildet ist. Dadurch wird verhindert, dass die gesamte Schlussbaugruppe
als Einheit sich innerhalb der Umfangsnut verdrehen kann, wenn der Zwischenraum zwischen
der ersten und der letzten Schaufel des Schaufelkranzes sich aus unvorhersehbaren
Gründen in Umfangsrichtung vergrößert. Selbst für diesen Fall wird mit der vorgeschlagenen
Weiterbildung eine besonders zuverlässige und gegen Herauslösen aus der Umfangsnut
gesicherte Schlussbaugruppe angegeben.
[0018] Um eine besonders zuverlässige, gegen Herauslösen aus der Umfangsnut gesicherte Schlussbaugruppe
anzugeben, kann das Sicherungselement zusätzlich mechanisch gegen Lösen gesichert
sein, beispielsweise mittels einer Anstemmung.
Üblicherweise ist die Schlussbaugruppe zum Schließen des Zwischenraums einer Umfangsnut
vorgesehen, welche in einem Rotor einer Strömungsmaschine angeordnet ist.
[0019] Die weitere Erläuterung der Erfindung erfolgt anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele.
[0020] Im Einzelnen zeigen
- FIG 1
- eine Umfangsnut in Querschnittsdarstellung mit einer aus zwei Seitenteilen und einem
Sicherungselement bestehenden Schlussbaugruppe,
- FIG 2
- die Schlussbaugruppe gemäß FIG 1 in einer Draufsicht,
- FIG 3
- eine zweite Ausgestaltung der Schlussbaugruppe mit einem die drei Teile der Schlussbaugruppe
schräg durchgreifendem Sicherungselement,
- FIG 4
- eine dritte Variante der Erfindung mit einer drei Teile und zwei Sicherungselementen
umfassenden Schlussbaugruppe,
- FIG 5
- die Draufsicht gemäß FIG 4 und
- FIG 6
- die Draufsicht gemäß FIG 4 in einer weiteren Ausführungsvariante.
[0021] FIG 2, FIG 5 und FIG 6 zeigen jeweils einen Ausschnitt einer Draufsicht einer Umfangsnut
10, in welche Laufschaufeln 12a, 12b eines Axial-Verdichters einer Gasturbine eingesetzt
sind. Anstelle des Verdichters könnte die Erfindung auch in einer Dampfturbine oder
in einer Turbineneinheit der Gasturbine Verwendung finden.
[0022] Die endlos umlaufende Umfangsnut 10 ist an einer Außenfläche 11 des Rotors des Verdichters
vorgesehen. Die Umfangsnut 10 könnte auch an einem ringförmigen Innengehäuse des Verdichters
vorgesehen sein, in der Leitschaufeln befestigt sind. Die Umfangsnut 10 weist in Axialrichtung
des Rotors gesehen eine vordere Seitenwand 16 und eine hintere Seitenwand 18 auf,
an denen jeweils in Umfangsrichtung verlaufende und sich in axialer Richtung erstreckende
Vorsprünge 20, 22 angeordnet sind, die jeweils eine vordere und eine hintere Hinterschneidung
24, 26 bilden (FIG 1, FIG 3 und FIG 4).
[0023] In die Umfangsnut 10 werden Laufschaufeln 12a, 12b eingesetzt, welche zu den Hinterschneidungen
24, 26 korrespondierend ausgeführte, hammerförmige Schaufelfüße aufweisen. Zur Montage
werden die Laufschaufeln 12a, 12b in die Umfangsnut 10 eingesetzt und anschließend
so weit, beispielsweise um 45° oder 60° gedreht, bis die hammerförmigen Schaufelfüße
die Vorsprünge 20, 22 hintergreifen.
[0024] Der zwischen der ersten Laufschaufel 12a und der letzten Laufschaufel 12b verbleibende
Zwischenraum, der ansonsten vollständig mit Schaufeln 12 eines Schaufelkranzes und
ggf. dazwischen angeordneten Zwischenelementen bestückten Umfangsnut muss mittels
einer besonderen Vorrichtung, die Schlussbaugruppe 33, Schaufelschloss oder auch Rotor-Schluss
genannt wird, verschlossen werden.
[0025] Die erste, in FIG 1 und FIG 2 gezeigte Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich
im Wesentlichen dadurch aus, dass die Schlussbaugruppe lediglich ein vorderes Seitenteil
30 und ein hinteres Seitenteil 32 umfasst, wobei lediglich das vordere Seitenteil
30 mit dem Vorsprung 20 der Umfangsnut 10 verhakt ist. Das vordere Seitenteil 30 ist
im Querschnitt gesehen (FIG 1) C-förmig ausgebildet und weist einen äußeren Arm 50
und einen inneren Arm 52 auf, welche über einen in Radialrichtung verlaufenden Steg
54 miteinander verbunden sind. Der innere Arm 52 greift in die Hinterschneidung 24
ein, welche durch den Vorsprung 20 gebildet ist. Folglich liegt der Arm 52 am Vorsprung
20 an und verhindert das Herausfallen aus der Umfangsnut 10. Das hintere Seitenteil
32 verschließt die Öffnung des Zwischenraums 28, nachdem das vordere Seitenteil 30
in den Zwischenraum 28 der Umfangsnut 10 eingesetzt worden ist. Die erste Ausgestaltung
der Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass das hintere Seitenteil
32 im Querschnitt betrachtet lediglich L-förmig und nicht, wie das vordere Seitenteil
30, C-förmig ist. Das hintere Seitenteil 32 greift nicht in die Hinterschneidung 26
ein und ist nicht mit dem Vorsprung 22 verhakt.
[0026] Das vordere Seitenteil 30 ist, wie FIG 2 zeigt, mit dem hinteren Seitenteil 32 über
eine Schwalbenschwanzführung 46 miteinander formschlüssig verhakt. Die Schwalbenschwanzführung
46 ist so ausgerichtet, dass das hintere Seitenteil 32 radial nach innen in die Umfangsnut
10 einschiebbar ist, wenn das vordere Seitenteil 30 bereits eingesetzt und mit dem
Vorsprung 20 verhakt ist. Die Schwalbenschwanzführung 46 verhindert eine in axialer
Richtung mögliche Spaltbildung zwischen den beiden Seitenteilen 30, 32.
[0027] Das vordere Seitenteil 30 und das hintere Seitenteil 32 liegen in einer Kontaktebene
48 aneinander. In der Kontaktebene 48 ist eine ein Innengewinde 61 aufweisende Bohrung
62 vorgesehen, in der das als Sicherungsschraube 64 ausgebildete Sicherungselement
36 eingeschraubt ist. Das Innengewinde 61 ist hälftig im vorderen Seitenteil 30 und
im hinteren Seitenteil 32 angeordnet. Hälftig heißt, dass eine Hälfte jedes Gewindegangs
des Innengewindes 61 am vorderen Seitenteil 30 und die andere Hälfte jedes Gewindegangs
am hinteren Seitenteil 32 ausgebildet ist.
[0028] Durch das Einschrauben einer beispielsweise als Madenschraube ausgebildeten Sicherungsschraube
64 in das Innengewinde 61 werden die beiden Seitenteile 30, 32 wieder lösbar miteinander
verbunden. Die Madenschraube kann im auslaufenden Innengewinde 61 unter Bildung eines
besonders hohen Reibschlusses verspannt werden. Durch die von der Schwalbenschwanzführung
46 verhinderte axiale Spaltbildung zwischen beiden Teilen 30, 32 ist die Sicherungsschraube
64 zuverlässig im Innengewinde 61 verschraubt, obwohl dieses von zwei separaten Teilen
30, 32 gebildet ist.
[0029] Die zusammengesetzte Schlussbaugruppe 33 wird über die Verhakung des vorderen Seitenteils
30 mit dem Vorsprung 20 als Ganzes in der Umfangsnut 10 gehalten und somit gegen Herauslösen
aus der Umfangsnut 10 gesichert.
[0030] Das hintere Seitenteil 32 wird trotz einer fehlenden Verhakung mit dem Vorsprung
22 in der Umfangsnut sicher gehalten, da die auf das hintere Seitenteil 32 einwirkenden
Fliehkräfte mittels der Sicherungsschraube 64 auf das vordere Seitenteil 30 übertragen
werden, so dass das hintere Seitenteil 32 indirekt auch vom Vorsprung 20, welcher
als Widerlager für den verhakten inneren Arm 52 dient, getragen wird.
[0031] Obwohl die auf die Sicherungsschraube 64 und auf die beiden Seitenteile 30, 32 einwirkenden
Fliehkräfte ein selbsttätiges Lösen der Sicherungsschraube 64 verhindert, kann diese
zusätzlich durch eine Anstemmung nochmals gegen Herausdrehen gesichert werden, wodurch
eine besonders gegen Herauslösen aus der Umfangsnut 10 gesicherte Schlussbaugruppe
33 angegeben wird.
[0032] FIG 3 zeigt eine zweite Ausgestaltung der Erfindung, bei der die Schlussbaugruppe
aus drei, in den Zwischenraum 28 einsetzbaren Teilen 130, 131, 132 besteht. Die beiden
seitlichen, im Querschnitt C-förmigen Seitenteile 130, 131 werden einzeln nacheinander
in die Umfangsnut 10 eingesetzt und so axial verschoben, dass jeweils ihre inneren
Arme 52 mit den Vorsprüngen 20 bzw. 22 verhakt sind, indem jeder Arm 52 jeweils in
eine der Hinterschneidungen 24, 26 eingreift. Anschließend wird der zwischen diesen
beiden Seitenteilen 130, 131 verbleibende Raum durch das Einsetzen eines Zwischenteils
132 aufgefüllt, was die beiden Seitenteile 130, 131 gegen axiales Verschieben sichert
und das Lösen der Verhakung verhindert. Das Zwischenteil 132 weist eine sich in Axialrichtung
erstreckende Breite B auf, welche mindestens dem Maß a entspricht, mit welchem der
Vorsprung 20 bzw. 22 in die Umfangsnut 10 in Axialrichtung hineinragt.
[0033] Die Teile 130 und 132 liegen in einer Kontaktebene 148 und die Teile 131 und 132
in einer Kontaktebene 149 aneinander. Eine Bohrung 162 erstreckt sich schräg durch
die Kontaktebenen 148 und 149. Um die Teile 130, 131 und 132 kraftschlüssig miteinander
zu verbinden ist ein stiftartiges Sicherungselement 136 vorgesehen, welches in die
Bohrung 162 eingesetzt werden kann. Die Bohrung 162 verläuft entlang einer Achse 140,
welche die Kontaktflächen 148, 149 schräg und die drei Teile 130, 132, 131 fluchtend
durchdringt. Im inneren der Bohrung 162 ist ein Innengewinde 161 vorgesehen, in welche
das als Sicherungsschraube 164 ausgebildete Sicherungselement 136 eingeschraubt werden
kann. Dadurch werden die drei Teile, 130, 131, 132, welche jeweils ein Gewindeabschnitt
aufweisen, lösbar miteinander verbunden, wodurch das Zwischenstück 132 und auch die
Schlussbaugruppe 133 als Ganzes gegen Herauslösen aus der Umfangsnut gesichert sind.
Es ist sogar möglich, dass lediglich dass Zwischenteil 132 das Innengewinde 161 aufweist
und die Sicherungsschraube 164 sich am Nutgrund der Umfangsnut 10 abstützt, um die
Schlussbaugruppe 133 als Ganzes zu sichern. Außerdem kann anstelle einer Abstützung
am Nutgrund der Umfangsnut auch eine mit einem Schraubenkopf versehene Sicherungsschraube
164 sich den Seitenteilen 130, 132 und diese miteinander kraftschlüssig verspannen.
[0034] Alternativ zu der in FIG 3 gezeigten Ausgestaltung könnten die drei Teile 130, 132,
131 auch durch zwei zueinander axial versetzte Sicherungselemente gesichert werden.
Für diesen Fall würde das Sicherungselement 136 lediglich das Seitenteil 131 mit dem
Zwischenteil 132 kraftschlüssig miteinander verbinden und ein weiteres, nicht dargestelltes,
sich ebenfalls schräg erstreckendes Sicherungselement lediglich die beiden Teile 130
und 132. Ferner kann die zweite Ausgestaltung auch eine Schwalbenschwanzführung die
Teile 130, 132, und 131, 132 miteinander verbinden.
[0035] Eine dritte Ausgestaltung der Erfindung zeigt FIG 4 in einer Querschnittsdarstellung
und FIG 5 in einer Draufsicht. Die nacheinander in die Umfangsnut 10 einsetzbaren
Seitenteile 230, 231 werden jeweils mit einem der Vorsprünge 20 bzw. 22 verhakt. Die
beiden Seitenteile 230, 231 sind im Querschnitt betrachtet im wesentlichen C-förmig
ausgebildet und weisen jeweils einen äußeren Arm 250, der den Zwischenraum 28 teilweise
nach außen hin teilweise verschließt, und einen inneren Arm 252 auf, der mit den Vorsprüngen
20, 22 verhakt ist. Die inneren Arme 250 sind mit den äußeren Armen 252 jeweils durch
einen Steg 254 miteinander verbunden.
[0036] Zwischen den beiden Seitenteilen 230, 231 ist ein Zwischenteil 232 vorgesehen, welches
die beiden Seitenteile 230, 231 gegen axiales Verschieben und somit gegen Lösen der
Verhakung sichert. Das Zwischenteil 232 weist eine sich in Axialrichtung erstreckende
Breite B auf, welche mindestens dem Maß a entspricht, mit welchem jeder Vorsprung
20 bzw. 22 in die Umfangsnut 10 in Axialrichtung hineinragt.
Ist diese Bedingung nicht erfüllt, so kann das als zweites in die Nut einzusetzende
Seitenteil 130 bzw. 131 nicht eingesetzt werden.
[0037] FIG 5 zeigt die Draufsicht auf die dritte Ausgestaltung der Erfindung gemäß Figur
4. Das Zwischenteil 232 liegt in einer Kontaktfläche 248 am vorderen Seitenteil 230
an und ist über eine erste Schwalbenschwanzführung 246 mit diesem verhakt. Dazu ist
am Zwischenteil 232 ein schwalbenschwanzförmiger Fortsatz und am vorderen Seitenteil
230 die dazu gehörige korrespondierende Aufnahme angeformt. In gleicher Art und Weise
ist das hintere Seitenteil 231 mit dem Zwischenteil 232 verhakt, wobei diese in einer
Kontaktfläche 249 aneinander liegen. Bei der zweiten Schwalbenschwanzführung 247 bzw.
- verzahnung ist der schwalbenschwanzförmige Fortsatz am hinteren Seitenteil 231 und
die dazu korrespondierend geformte Ausnehmung am Zwischenteil 232 vorgesehen. Dabei
kann die zweite Schwalbenschwanzführung 247 in Umfangsrichtung betrachtet schmaler
als die erste Schwalbenschwanzführung 246 ausgeführt werden, um während der Montage
des als zweites eingesetzten Seitenteils 231 oder 230 ein axiales Ineinanderschieben
des schmaleren schwalbenschwanzförmigen Fortsatzes in der größeren Ausnehmung zu ermöglichen
und auf die diese Weise eine Maximierung der fliehkraftbeanspruchten Querschnitte
der Stege 254 zu erreichen.
[0038] In den Kontaktflächen 248, 249 ist jeweils in analoger Weise zur ersten Ausgestaltung
gemäß FIG 1 und FIG 2 ein stiftartiges Sicherungselement 236 vorgesehen, das als Sicherungsschraube
264 ausgebildet ist. Zur Aufnahme der Sicherungselemente 236 ist in jeder Kontaktebene
248, 249 mindestens eine Bohrung 262 vorgesehen. Jede Bohrung 262 ist mit einen Innengewinde
263 ausgestattet, das jeweils hälftig in zwei Teilen 230, 231 und 231, 232 angeordnet
sind. In diese Innengewinde 263 sind jeweils die als Sicherungsschrauben 264 ausgebildeten
stiftartigen Sicherungselemente 236 zum kraftschlüssigen und/oder formschlüssigen
Verbinden der Teile 230, 231, 232 der Schlussbaugruppe 233 einschraubbar. Obwohl jedes
Innengewinde 263 jeweils hälftig in zwei Teilen 230, 232 und 231, 232 angeordnet ist,
ist eine zuverlässige und gegen Lösen gesicherte Verschraubung möglich, da die beiden
jedes Innengewinde 263 bildenden Teile 230, 232 bzw. 231, 232 mittels der jeweiligen
Schwalbenschwanzführung 246, 247 nicht axial auseinander verschiebbar sind.
[0039] FIG 6 zeigt die Draufsicht einer Variante der dritten Ausgestaltung. Dabei ist die
Schwalbenschwanzführung 247 zwischen den Teilen 232 und 231, bezogen auf FIG 5, umgekehrt
ausgebildet. Beide schwalbenschwanzförmige Fortsätze sind am Zwischenteil 232 angeordnet
und jedes Seitenteil 230, 231 weist in den entsprechenden Kontaktflächen 248, 249
eine Ausnehmung zur Aufnahme des jeweiligen Fortsatzes auf.
[0040] Falls im ungewöhnlichen Fall die Schaufeln 12 des Schaufelkranzes wandern, so dass
ein Spalt zwischen der Schlussbaugruppe 33, 133, 233 und einer unmittelbare benachbarten
Schaufel 12a bzw. 12b auftritt, könnte sich ggf. die Schlussbaugruppe als Ganzes aus
der Umfangsnut 10 durch Drehen lösen. Dies kann verhindert werden, indem die Stege
54, 254 jedes Seitenteil 30, 32, 130, 131, 230, 231 an den Seitenwänden 58 der Vorsprünge
20, 22 flanschartig anliegen, so wie es FIG 4 beispielhaft zeigt.
[0041] Anstelle einer Sicherungsschraube 64, 164, 264 könnte auch ein stiftartiger Bolzen
in die Bohrung 62, 162, 262 einsetzt werden, welcher durch eine Presspassung gegen
Lösen gesichert ist. Zum Entfernen der Schlussbaugruppe müsste dieser lediglich herausgebohrt
werden.
[0042] Weiterhin könnte eine mit einem Schraubenkopf versehene Sicherungsschraube 64, 164,
264 in jede Schlussbaugruppe 33 eingeschraubt werden, wobei der in einem oder mehreren
der Teile 30, 32, 130, 131, 132, 230, 231, 232 versenkte Schraubenkopf vorgespannt
an diesen kraftschlüssig anliegt.
[0043] Insgesamt kann mit der Schlussbaugruppe eine Vorrichtung zum Schließen des verbleibenden
Zwischenraums zwischen der ersten und der letzten, in einer Umfangsnut eingesetzten
Schaufeln eines Schaufelkranzes angegeben werden, die sich leicht montieren und demontieren
lässt. Da die Montage der Schlussbaugruppe keine plastische Verformung der Bauteile
erfordert, sondern die kraftschlüssige Verbindung der Teile vorschlägt, können diese
durch umgekehrt durchgeführte Arbeitsschritte gelöst und demontiert werden. Alle Komponenten
der Schlussbaugruppe können wieder verwendet werden. Außerdem ermöglicht die einfache
Bauweise einen relativ günstigen Fertigungsaufwand.
1. Schlussbaugruppe (33, 133, 233) zum Schließen des verbleibenden Zwischenraums (28)
zwischen der ersten und der letzten in einer Umfangsnut (10) einer Strömungsmaschine
eingesetzten Schaufel (12a, 12b) eines Schaufelkranzes, bestehend aus mindestens zwei
Seitenteilen (30, 32, 130, 131, 132, 230, 231, 232),
von denen mindestens eines mit einem eine Hinterschneidung (24, 26) bildenden Vorsprung
(20, 22) der Umfangsnut (10) verhakbar ist und
mindestens einem Sicherungselement (36, 136, 236), welches die Teile (30, 32, 130,
131, 132, 230, 231, 232) gegen Herauslösen aus der Umfangsnut (10) sichert,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Sicherungselement (36, 136, 236) stiftartig ausgebildet ist und die Teile (30,
32, 130, 131, 132, 230, 231, 232) der Schlussbaugruppe (33, 133, 233) lösbar miteinander
verbindet.
2. Schlussbaugruppe (133, 233) nach Anspruch 1,
die ein Zwischenteil (132, 232) umfasst,
welches zwischen den beiden mit der Umfangsnut (10) verhakbaren Seitenteilen (130,
131, 230, 231) einfügbar ist.
3. Schlussbaugruppe (133, 233) nach Anspruch 2,
die ein weiteres stiftartiges Sicherungselement (136, 236) umfasst,
wobei jedes Seitenteil (130, 131, 230, 231) mit dem Zwischenteil (132, 232) mittels
jeweils einem der beiden stiftartigen Sicherungselemente (136, 236) gesichert ist.
4. Schlussbaugruppe (33, 133, 233) nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der die beiden aneinander
liegenden Seitenteile (30, 32) oder jedes Seitenteil (130, 131, 230, 231) an dem Zwischenteil
(132, 232) in einer Kontaktebene (48) aneinander liegen bzw. in einer Kontaktebene
(148, 149, 248, 249) aneinander liegt,
wobei das Sicherungselement (36) bzw. die Sicherungselemente (136, 236) sich längs
innerhalb der Kontaktebene (48, 148, 149, 248, 249) erstreckt bzw. erstrecken.
5. Schlussbaugruppe (33, 133, 233) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3,
bei der die beiden aneinander liegenden Seitenteile (30, 32) oder jedes Seitenteil
(130, 131, 230, 231) an dem Zwischenteil (132, 232) in einer Kontaktebene (48) aneinander
liegen bzw. in einer Kontaktebene (148, 149, 248, 249) aneinander liegt,
wobei das Sicherungselement (36) bzw. die Sicherungselemente (136, 236) sich quer
durch die Kontaktebene (48, 148, 149, 248, 249) erstreckt bzw. erstrecken.
6. Schlussbaugruppe (33, 133, 233) nach eine der vorangehenden Ansprüche,
bei der das Sicherungselement (36, 136, 236) die Teile (30, 32, 130, 131, 132, 230,
231, 232) kraftschlüssig miteinander verbindet.
7. Schlussbaugruppe (33, 133, 233) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei der das Sicherungselement (36, 136, 236) eine Sicherungsschraube (64, 164, 264)
ist.
8. Schlussbaugruppe (33, 133, 233) nach Anspruch 7,
bei der die Sicherungsschraube (64, 164, 264) als Madenschraube ausgebildet ist.
9. Schlussbaugruppe (33, 133, 233) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei der beide Seitenteile (30, 32) bzw. jedes Seitenteil (130, 131, 230, 231) mit
dem Zwischenteil (132, 232) über eine Schwalbenschwanzführung (48, 248) miteinander
verbunden sind.
10. Schlussbaugruppe (33, 133, 233) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei der jedes Teil (30, 32, 130, 131, 230, 231) an eine Seitenwand (58) anlegbar ist,
die von einem die Hinterschneidung (24, 26) bildenden Vorsprung (20, 22) der Umfangsnut
(10) gebildet ist.
11. Schlussbaugruppe (33, 133, 233) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei der das Sicherungselement (36, 136, 236) gegen Lösen gesichert ist.
12. Strömungsmaschine mit einem Rotor,
der mindestens eine Hinterschneidungen (24, 26) aufweisende Umfangsnut (10) mit darin
befestigten Laufschaufeln (12a, 12b) aufweist,
wobei der verbleibende Zwischenraum (28) zwischen der ersten und der letzten in der
Umfangsnut (10) eingesetzten Laufschaufel (12a, 12b) mit einer Schlussbaugruppe (33,
133, 233) nach einem der vorangehenden Ansprüche verschlossen ist.
13. Strömungsmaschine nach Anspruch 12,
ausgebildet als Turbine einer Gasturbine, als Verdichter oder als Dampfturbine.