(19) |
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(11) |
EP 2 569 514 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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02.04.2014 Patentblatt 2014/14 |
(22) |
Anmeldetag: 11.05.2011 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC):
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(86) |
Internationale Anmeldenummer: |
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PCT/EP2011/057628 |
(87) |
Internationale Veröffentlichungsnummer: |
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WO 2011/141514 (17.11.2011 Gazette 2011/46) |
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(54) |
BEFESTIGUNGSANORDNUNG FÜR SCHAUFELN VON AXIAL DURCHSTRÖMTEN TURBOMASCHINEN SOWIE VERFAHREN
ZUM HERSTELLEN EINER SOLCHEN
Fastening assembly for blades of axial fluid flow turbo machines and procedure for
producing the same
Dispositif de fixation pour pales de turbomachines pouvant s'écouler axialement et
son procédé de fabrication
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL
NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
(30) |
Priorität: |
14.05.2010 EP 10005079
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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20.03.2013 Patentblatt 2013/12 |
(73) |
Patentinhaber: Siemens Aktiengesellschaft |
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80333 München (DE) |
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Erfinder: |
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- BULLINGER, Patrick
90482 Nürnberg (DE)
- LINK, Marco
47057 Duisburg (DE)
- SAVILIUS, Nicolas
45359 Essen (DE)
- SIEBER, Uwe
45476 Mülheim an der Ruhr (DE)
- WIGGER, Hubertus Michael
50823 Köln (DE)
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(56) |
Entgegenhaltungen: :
EP-A1- 1 860 280 US-A- 2 753 149 US-A- 4 778 342
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GB-A- 2 406 144 US-A- 2 801 074 US-A- 4 836 749
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Befestigungsanordnung.
[0002] Bei der vorliegenden Erfindung geht es um die mechanische Anbindung von stationären
oder rotierenden Schaufeln des Strömungspfads einer axial durchströmten Turbomaschine.
Dabei handelt es sich um Leitschaufeln, die am Gehäuse oder an einem entsprechenden
Leitschaufelträger befestigt sind oder um Laufschaufeln, die am Rotor der Turbomaschine
angeordnet sind. Bei einem Statorsystem nach dem Stand der Technik werden Leitschaufeln
eines Schaufelkranzes in einer in Umfangsrichtung verlaufenden Nut montiert. Bei rotierenden
Systemen ist es bekannt, dass Laufschaufeln in eine ihr jeweils zugehörige, in Axialrichtung
verlaufende Nut eingeschoben sind. Beispielsweise ist aus der
US 6,761,538 B2 eine federnde Befestigung von Laufschaufeln in einer Umfangsnut des Turbinenrotors
bekannt, welche mit Hilfe eines sowohl längsgeschlitzten als auch quergeschlitzten
rohrförmigen Federelements an die bekannte hammerförmige Verhakung angepresst werden.
[0003] Aus der
US 2,753,149 ist eine weitere Art der Befestigung von Verdichterlaufschaufeln an einer Rotorscheibe
bekannt. Zur Verhinderung einer Bewegung der Verdichterlaufschaufel entlang ihrer
Axialnut ist zwischen Nutgrund der Axialnut und Schaufelfußunterseite eine doppelköpfige
Bolzenverbindung vorgesehen. Um dennoch eine geringförmige Bewegung der Verdichterlaufschaufel
in der Haltenut zu ermöglichen, sitzt der Bolzen mit geringem Spiel in seiner Aufnahme.
Im Betrieb neigen derartige Konstruktionen jedoch zu einem verschleißerzeugenden Schaufelklappern,
insbesondere beim Start des Verdichters.
[0004] Daneben ist aus der
US 4,836,749 eine Befestigungsanordnung bekannt, bei der ein Schaft aus einem superelastischen
Material zum Vorspannen eine Laufschaufel verwendet wird. Der an sich hohle Schaft
wird mit einem bei geringer Temperatur schmelzenden Material und einem elektrischem
Heizelement befüllt. Die durch den Stromfluss erzeugte Wärme führt dann zu radialen
Dehnungen des Schafts, wodurch eine Anpresskraft erzeugt wird. Diese Anordnung ist
jedoch aufwändig, störanfällig und mit Betriebskosten verbunden.
[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine alternative Befestigungsanordnung
für Schaufeln von axial durchströmbaren Turbomaschinen anzugeben. Weitere Aufgabe
der Erfindung ist es, dazu entsprechende Herstellverfahren bereitzustellen.
[0006] Die auf die Befestigungsanordnung gerichtete Aufgabe wird durch eine solche gelöst,
die gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 ausgestaltet ist. Die auf das Herstellverfahren
gerichtete Aufgabe wird sowohl mit einem Verfahren nach Anspruch 11 als auch mit einem
Verfahren nach Anspruch 13 gelöst.
[0007] Die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung für Schaufeln von axial durchströmbaren
Turbomaschinen umfasst einen Schaufelträger mit einer Mittelachse und einer dazu konzentrischen
Mantelfläche, in welcher entlang des Umfangs verteilte Haltenuten mit axialer Erstreckung
vorgesehen sind und Schaufeln, deren Schaufelfüße in diesen Haltenuten eingesetzt
sind, wobei jede Haltenut einen Nutgrund aufweist, der einer Unterseite des betreffenden
Schaufelfußes gegenüberliegt, und jeweils ein federndes, zwischen jedem Nutgrund und
der dieser gegenüberliegenden Unterseite angeordnetes Spannelement, welches sich an
der betreffenden Unterseite und am betreffenden Nutgrund vorspannend abstützt, wobei
in den Unterseiten der Schaufeln jeweils eine Rinne vorgesehen ist, in denen das betreffende
Spannelement flächig, d.h. entlang seiner Längserstreckung anliegt. Vorzugsweise ist
auch im Nutgrund eine geeignete Rinne zur Führung des Spannelements angeordnet.
[0008] Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass eine verbesserte Anpressung
der Schaufel in der Haltenut erreicht werden kann, wenn zumindest an der Schaufelfußunterseite
eine Rinne vorgesehen ist, in welcher das Spannelement über dessen gesamte Länge formschlüssig
anliegt. Damit wird eine über die Länge des Verhakungsbereichs der Hinterschneidung
gleichmäßige Anpressung der Schaufel erreicht, was beim nächstliegenden Stand der
Technik nicht der Fall ist. Gleichzeitig wird bei der Montage der Schaufel in der
Haltenut eine erhöhte Prozessqualität erreicht, da eine individuelle Anpassung von
Schaufeln zur Einpressung und Festsetzung nicht erforderlich ist.
[0009] Sofern eine Rinne sowohl in der Schaufelfußunterseite und im Nutgrund vorgesehen
ist, lassen sich diese Rinnen besonders einfach mit Hilfe der nachfolgenden Verfahren
herstellen. Nach dem ersten Verfahren werden die Schaufeln und der Schaufelträger
samt aller Haltenuten hergestellt. Dann erfolgt das Einsetzen einer Schaufel in die
ihr zugeordnete Haltenut. Anschließend wird die Schaufel temporär in der Haltenut
fixiert. Danach erfolgt das paarweise, d. h. gleichzeitige Herstellen der beiden einander
gegenüberliegenden Rinnen durch einen einzigen Bohrvorgang. Die Bohrung verläuft entlang
der Unterseite-Nutgrund-Ebene und schneidet hälftig in den Schaufelfuß und in den
Schaufelträger ein. Anschließend erfolgt das Einsetzen des Spannelements in die Bohrung.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass vor oder nach dem Einsetzen des Spannelements die
temporäre Fixierung wieder gelöst wird. Mit Hilfe dieses ersten erfindungsgemäßen
Verfahrens sind relativ einfach und ohne übermäßig großen Aufwand beide Rinnen gleichzeitig
herstellbar. Da beide Rinnen in nur einem Bohrvorgang hergestellt werden, kann von
einer sehr hohen Genauigkeit beider Rinnen bezüglich ihrer Lage ausgegangen werden,
was einen besonders zuverlässigen Sitz des Federelements in den entsprechenden Rinnen
bewirkt. Dies hat zur Folge, dass mit vorgegebenen Spannkräften die Schaufel in ihrer
Haltenut an die Hinterschneidungen angepresst werden kann, insbesondere über die gesamte
Länge der Hinterschneidungen.
[0010] Ein zweites erfindungsgemäßes Verfahren umfasst folgende Schritte: zuerst wird der
Schaufelträger hergestellt, jedoch ohne die zugehörigen Haltenuten. Anschließend erfolgt
ein Bohren des Schaufelträgers, wobei die Bohrungen jeweils derart platziert sind,
dass später beim Herstellen einer der Haltenuten lediglich ein Teil des die betreffende
Bohrung umgebenden Materials entfernt wird. Anschließend werden die Haltenuten im
Schaufelträger gefertigt, wobei jeweils währenddessen lediglich ein Teil des die betreffende
Bohrung umgebenden Materials entfernt wird, sodass der restliche Teil des die betreffende
Bohrung umgebenden Materials die nutgrundseitige Rinne formt. Anschließend erfolgt
das Einsetzen von Schaufeln mit jeweils untergrundseitig bereits vorhandener Rinne
und das Einsetzen des Spannelements in den von den einander gegenüberliegenden Rinnen
begrenzten Raum.
[0011] Dieses Herstellverfahren hat den Vorteil, dass die im Schaufelträger angeordnete
Rinne vergleichsweise einfach und ohne besonderen Aufwand vorbereitend hergestellt
werden kann, insbesondere dann, wenn die Längsrichtungen von Rinne und Haltenut unterschiedlich
sind.
[0012] Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
[0013] Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung erstrecken sich beide Rinnen parallel
zur Längserstreckung der Haltenut. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die
Rinnen sich schräg zur Längserstreckung der Haltenut erstrecken. Letztgenannte Variante
hat insbesondere den Vorteil, dass aufgrund der zueinander geneigten Verschieberichtung
von Laufschaufeln (entlang der Haltenut) und Spannelement (entlang der Rinne) ein
Formschluss zwischen Schaufelfuß und Nut mit Hilfe des Spannelements herbeigeführt
wird, welcher gleichzeitig als Axialsicherung gegen ein Verschieben der Schaufeln
entlang der Haltenut dient. Somit kommt dem Spannelement gleichzeitig die Axialverschiebungssicherungsfunktion
zu. Gleichzeitig verhindern die von den Schaufeln auf die Spannelemente einwirkenden
Scherkräfte das Lösen des letztgenannten aus den Rinnen.
[0014] Zweckmäßigerweise ist dabei vorgesehen, dass die Längserstreckung der Haltenuten
gegenüber der Mittelachse geneigt ist und die Rinnen sich parallel zur Mittelachse
erstrecken.
[0015] Um eine vergleichsweise einfache Montage von Schaufeln und Spannelement zu ermöglichen,
mündet die nutgrundseitige Rinne in zumindest einer der beiden stirnseitigen Flächen
des Schaufelträgers, welche an die Mantelfläche angrenzen. Und/oder die unterseitige
Rinne mündet in zumindest einer der beiden stirnseitigen Flächen des Schaufelfußes,
welche an die Unterseite angrenzen. Dementsprechend kann von einer seitlichen Zugänglichkeit
der Rinnen zur Montage des Spannelementes, welches vorzugsweise als Spannstift ausgestaltet
ist, ausgegangen werden.
[0016] Für den Fall, dass die Rinnen sich parallel zur Längserstreckung der Haltenut erstrecken,
ist vorgesehen, dass zur Sicherung des Spannelements gegen Verlust die stirnseitige
Öffnung einer oder mehrerer Rinnen verstemmt ist.
[0017] Die vorgeschlagene Befestigungsanordnung ist sowohl für rotierende als auch für statische
Systeme anwendbar. In rotierenden Systemen ist die Schaufel als Laufschaufel mit Axialfüßen
ausgebildet und der Schaufelträger als Rotorelement, wobei zumindest ein Teil der
radial äußeren Mantelfläche des Rotorelements die betreffende Mantelfläche des Schaufelträgers
mit den entsprechenden Haltenuten bildet. Bei statischen Systemen ist jede Schaufel
als Leitschaufel mit Axialfüßen ausgebildet und der Schaufelträger als ringförmiges
Leitschaufelträgerelement, wobei zumindest ein Teil der radial inneren Mantelfläche
des Leitschaufelträgers die betreffende Mantelfläche des Schaufelträgers bildet.
[0018] Selbstverständlich wird die vorgenannte Befestigungsanordnung für alle Schaufeln
eines Schaufelskranzes angewendet.
[0019] Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung weiter erläutert. Dabei zeigen:
- FIG 1
- die perspektivische Ansicht eines Schaufelfußes einer Schaufel für die erfindungsgemäße
Befestigungsanordnung,
- FIG 2
- in perspektivischer Darstellung einen Abschnitt der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung
mit einer Haltenut und einer darin sitzenden Schaufel,
- FIG 3
- den Schnitt durch einen Schaufelträger einer Befestigungsanordnung,
- FIG 4
- eine Schaufel gemäß einer zweiten Ausgestaltung und
- FIG 5
- einen Schaufelträger gemäß einer zweiten Ausgestaltung, geeignet für die Aufnahme
der in FIG 4 dargestellten Schaufel.
[0020] FIG 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine als Verdichterschaufel ausgebildete
Schaufel 10. Die Verdichterschaufel umfasst ein nur ansatzweise dargestelltes Schaufelblatt
12, an welchem sich ein Schaufelfuß 14 anschließt. Der Schaufelfuß 14 weist eine äußere
Kontur auf, die schwalbenschwanzförmig ausgebildet ist, um in einem in FIG 1 nicht
dargestellten Schaufelträger formschlüssig gehalten zu werden. Der Schaufelfuß 14
weist dabei eine Unterseite 16 auf, in dem eine Rinne 18 angeordnet ist. Die Rinne
18 wird nachfolgend auch als unterseitige Rinne 18 bezeichnet. Die unterseitige Rinne
18 erstreckt sich über die gesamte Längserstreckung des Schaufelfußes 14, so dass
diese an den stirnseitigen, schwalbenschwanzförmig konturierten Stirnflächen des Schaufelfußes
14 endet. Die Rinne 18 ist dabei in U-Form, also nutförmig mit halbrunder Grundkontur
ausgestaltet und derart tief ausgebildet, dass sie ein als Spannstift ausgebildetes,
nicht dargestelltes Spannelement nahezu, aber nicht vollständig aufnehmen kann. Dadurch
ist es möglich, die Schaufel 10 mit Hilfe des Spannstifts vorgespannt in einer Haltenut
zu befestigen, welche keine nutgrundseitige Rinne aufweist.
[0021] FIG 2 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Schaufelträger 20 einer Befestigungsanordnung
8. Im Schaufelträger 20 ist eine Haltenut 22 vorgesehen, die eine zum Schaufelfuß
14 der Schaufel 10 entsprechende Kontur aufweist. Allein im Bereich der unterseitigen
Rinne 18 ist die Kontur der Haltenut 22 nicht schaufelfußentsprechend, sondern abgeändert.
Im Nutgrund 24 der Haltenut 22 ist eine nutgrundseitige Rinne 26 vorgesehen. Die in
FIG 2 dargestellte Schaufel 10 unterscheidet sich dabei von der in FIG 1 dargestellten
Schaufel 10 darin, dass die Rinne 18 nicht U-förmig, sondern lediglich in etwa halbkreisförmig
ausgestaltet ist. Die Öffnungen beider Rinnen 18, 26 weisen zueinander. Im Querschnitt
betrachtet bilden beide Rinnen 18, 26 eine annähernd kreisförmige Kontur. Sie liegen
auch entlang ihrer Längserstreckung stets einander gegenüber und sind somit zur Aufnahme
eines Spannelementes 28 geeignet, welches in der Regel als Spannstift ausgebildet
ist.
[0022] Mit Hilfe des in den Rinnen 18, 26 angeordneten Spannstifts 28 werden die am Schaufelfuß
14 angeordneten Tragflanken 30 an die jeweils eine Hinterschneidung bildenden Flanken
32 der Haltenut 22 angepresst, wodurch die Schaufel 10 bestimmungsgemäß radial gehalten
wird. Beide Rinnen 18, 26 erstrecken sich dabei über die gesamte axiale Erstreckung
der Haltenut 22, sodass das Spannelement 28 stirnseitig einsetzbar ist (FIG 3). Zu
beachten ist, dass das Spannelement 28 in FIG 3 nur schematisch gezeigt ist, indem
dessen Querschnitt im 90° gedreht dargestellt ist.
[0023] Gemäß einer alternativen Befestigungsanordnung 8, deren Schaufelträger 20 in FIG
5 und deren Schaufelfuß 14 in FIG 4 schematisch dargestellt sind, erstrecken sich
die Rinnen 18, 26 quer, d. h. schräg zur Längserstreckung der Haltenut 22. Dies hat
zur Folge, dass die unterseitige Rinne 18 nunmehr nicht stirnseitig im Schaufelfuß
14 mündet, sondern tragflankenseitig (FIG 4). Weiter mündet die nutgrundseitige Rinne
26 nunmehr nicht im Bereich der Kontur der Haltenut 22, sondern außerhalb derer als
Bohrungsöffnung. Dies ist in FIG 5 dargestellt. Dort ist die Mündung 34 der nutgrundseitigen
Rinne 26 außerhalb der Mündung 38 der Haltenut 22. Insbesondere bei der letztgenannten
Ausgestaltung der Befestigungsanordnung 8 ist es von Vorteil, wenn vor dem Herstellen
der Haltenut 22 eine Bohrung an derjenigen Stelle in den Schaufelträger 20 eingebracht
wird, an welcher später die nutgrundseitige Rinne 26 zurückbleiben soll. Da an dieser
Stelle die nutgrundseitige Rinne 26 und Haltenut 22 schräg zueinander ausgerichtet
sind, lässt sich nach dem Herstellen der Haltenut 22 die darin angeordnete nutgrundseitige
Rinne 26 mit herkömmlichen Verfahren nur besonders aufwändig herstellen.
[0024] Im montierten Zustand wird die Längsverschiebung der Schaufel 10 entlang der Haltenut
22 dadurch verhindert, dass das Spannelement 28 einerseits formschlüssig in der Bohrung
bzw. Rinne 26 anliegt und andererseits ebenso in die unterseitige Rinne 18 des Schaufelfußes
14 eingreift. Aufgrund der unterschiedlichen Verschieberichtungen der Schaufel 10
- entlang der Haltenut 22 - und des Spannelements 28 - entlang der Rinnen 18, 26 -
wird gleichzeitig mit dem Einsetzen des Spannelements die Schaufel 10 gegen eine Verschiebung
entlang der Haltenut 22 gesichert.
[0025] Insgesamt wird mit der Erfindung eine Befestigungsanordnung 8 für Schaufeln 10 von
axial durchströmbaren Turbomaschinen, vorzugsweise Verdichtern angegeben, umfassend
einen Schaufelträger 20 mit einer Mantelfläche, in welcher entlang des Umfangs verteilte
Haltenuten 22 vorgesehen sind und in denen Schaufeln 10 eingesetzt sind, wobei zwischen
jedem Nutgrund 24 und der dieser gegenüberliegenden Unterseite 16 des betreffenden
Schaufelfußes 14 ein federndes Spannelement 28 vorgesehen ist, welches sich an der
betreffenden Unterseite 16 und am betreffenden Nutgrund 24 vorspannend abstützt, wobei
sowohl im Nutgrund 24 und in der Unterseite 16 jeweils eine Rinne 18, 26 vorgesehen
ist, in denen das Spannelement 28 anliegt.
1. Befestigungsanordnung (8) für Schaufeln (10) von axial durchströmbaren Turbomaschinen,
umfassend
einen Schaufelträger (20) mit einer Mittelachse und einer dazu konzentrischen Mantelfläche,
in welcher entlang des Umfangs verteilte Haltenuten (22) vorgesehen sind und Schaufeln
(10), deren Schaufelfüße (14) in den Haltenuten (22) eingesetzt sind,
wobei jede Haltenut (22) einen Nutgrund (24) aufweist, der einer Unterseite (16) des
betreffenden Schaufelfußes (14) gegenüberliegt, und
zwischen jedem Nutgrund (24) und der dieser gegenüberliegenden Unterseite (16) jeweils
ein Spannelement (28) vorgesehen ist, welches sich an der betreffenden Unterseite
(16) und am betreffenden Nutgrund (24) vorspannend abstützt,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Spannelelement (28) als federndes Spannelement (28) ausgebildet ist und dass
in der Unterseite (16) eine Rinne (18) vorgesehen ist, in der das Spannelement (28)
entlang seiner Längserstreckung anliegt.
2. Befestigungsanordnung (8) nach Anspruch 1
bei der im Nutgrund (24) eine weitere Rinne (26) vorgesehen ist, welche der unterseitigen
Rinne (18) gegenüberliegt.
3. Befestigungsanordnung (8) nach Anspruch 2,
bei der beide Rinnen (18, 26) sich parallel zur Längserstreckung der Haltenut (22)
erstrecken.
4. Befestigungsanordnung (8) nach Anspruch 2,
bei der beide Rinnen (18, 26) sich schräg zur Längserstreckung der Haltenut (22) erstrecken.
5. Befestigungsanordnung (8) nach Anspruch 4,
bei der die Längserstreckung der Haltenuten (22) gegenüber der Mittelachse geneigt
ist und die Rinnen (18, 26) sich parallel zur Mittelachse erstrecken.
6. Befestigungsanordnung (8) nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
bei der die nutgrundseitige Rinne (26) in zumindest einer der beiden stirnseitigen
Flächen des Schaufelträgers (20), welche an die Mantelfläche angrenzen, mündet und/oder
bei der die unterseitige Rinne (18) in zumindest einer der beiden stirnseitigen Flächen
des Schaufelfußes (14), welche an die Unterseite (16) angrenzen, mündet.
7. Befestigungsanordnung (8) nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
bei der zwei paarweise einander gegenüberliegende Rinnen (18, 26) eine im Wesentlichen
kreisrunde Ausnehmung bilden.
8. Befestigungsanordnung (8) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei der das Spannelement (28) als Spannstift ausgebildet ist, dessen axiale Länge
annähernd gleich der Länge der Rinne (18, 26) ist.
9. Befestigungsanordnung (8) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei der das Spannelement (28) zur Sicherung gegen Verlust verstemmt ist.
10. Befestigungsanordnung (8) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei jede Schaufel (10) als Laufschaufel und der Schaufelträger (20) als Rotorelement
ausgebildet ist,
wobei zumindest ein Teil der radial äußeren Mantelfläche des Rotorelements die betreffende
Mantelfläche des Schaufelträgers (20) bildet.
11. Befestigungsanordnung (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
wobei jede Schaufel (10) als Leitschaufel und der Schaufelträger (20) als ringförmiger
Leitschaufelträger ausgebildet ist,
wobei zumindest ein Teil der radial inneren Mantelfläche des Leitschaufelträgers die
betreffende Mantelfläche des Schaufelträgers (20) bildet.
12. Verfahren zum Herstellen einer Befestigungsanordnung (8) nach einem der Ansprüche
2 bis 11,
umfassend die aufeinanderfolgenden Schritte,
• Herstellen der Schaufeln (10) und des Schaufelträgers (20) samt aller Haltenuten
(22),
• Einsetzen einer Schaufeln (10) in eine der Haltenuten (22),
• temporäres Fixieren der Schaufel (10) in der Haltenut (22),
• paarweises Herstellen zweier einander gegenüberliegender Rinnen (18, 26) durch einen
Bohrvorgang entlang einer Unterseite-Nutgrund-Ebene und
• Einsetzen des Spannelements (28) in die Bohrung.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
bei dem vor oder nach dem Einsetzen des Spannelements (28) die temporäre Fixierung
gelöst wird.
14. Verfahren zum Herstellen einer Befestigungsanordnung (8) nach einem der Ansprüche
2 bis 11,
umfassen die aufeinanderfolgenden Schritte,
• Herstellen des Schaufelträgers (20) ohne Haltenuten (22),
• Bohren des Schaufelträgers (20), wobei die Bohrungen jeweils derart platziert sind,
dass beim Herstellen einer der Haltenuten (22) lediglich ein Teil des die Bohrung
umgebenden Materials entfernt wird,
• Herstellen der Haltenuten (22), wobei jeweils währenddessen lediglich ein Teil des
die betreffende Bohrung umgebenden Materials entfernt wird, so dass der restliche
Teil des die betreffende Bohrung umgebenden Materials die nutgrundseitige Rinne (26)
formt,
• Einsetzen von Schaufeln (10) mit jeweils untergrundseitig bereits vorhandener Rinne
(18) und
• Einsetzen des Spannelements (28) in den von einander gegenüberliegenden Rinnen (18,
26) begrenzten Raum.
1. Fastening assembly (8) for blades (10) of turbomachines having axial flow,
said fastening assembly comprising
a blade support (20) with a central axis and a lateral surface concentric therewith,
in which retaining grooves (22) distributed along the periphery are provided, and
comprising blades (10), of which the blade roots (14) are inserted into the retaining
grooves (22),
wherein each retaining groove (22) has a groove base (24), which is located opposite
an underside (16) of the respective blade root (14), and
has a tensioning element (28), which is arranged between each groove base (24) and
the opposed underside (16) and is supported in a biased manner at the respective underside
(16) and at the respective groove base (24), characterized in that,
the tensioning element (28) is formed as a resilient tensioning element (28) and in that
in the underside (16), a channel (18) is provided, in which the tensioning element
(28) rests along its longitudinal extent.
2. Fastening assembly (8) according to Claim 1,
wherein a further channel (26) is provided in the groove base (24) and is arranged
opposite the underside channel (18).
3. Fastening assembly (8) according to Claim 2,
wherein both channels (18, 26) extend parallel to the longitudinal extension of the
retaining groove (22).4.
The fastening assembly (8) according to claim 2,
wherein both channels (18, 26) extend at an incline to the longitudinal extension
of the retaining groove (22).
4. Fastening assembly (8) according to Claim 2, wherein both channels (18, 26) extend
at an incline to the longitudinal extension of the retaining groove (22).
5. Fastening assembly (8) according to Claim 4,
wherein the longitudinal extension of the retaining grooves (22) is inclined with
respect to the central axis and the channels (18, 26) extend parallel to the central
axis.
6. Fastening assembly (8) according to one of Claims 2 to 5,
wherein the groove-base channel (26) discharges into at least one of the two end faces
of the blade support (20), which border the lateral surface,
and/or
wherein the underside channel (18) discharges into at least one of the two end faces
of the blade root (14), which border the underside (16).
7. Fastening assembly (8) according to one of Claims 2 to 6, wherein the two channels
(18, 26) arranged opposite one another in pairs form a substantially circular recess.
8. Fastening assembly (8) according to one of the preceding claims,
wherein the tensioning element (28) is formed as a tensioning pin, of which the axial
length is approximately equal to the length of the channel (18, 26).9. The fastening
assembly (8) according to one of the preceding claims,
wherein the tensioning element (28) is plugged to secure against loss.
9. Fastening assembly (8) according to one of the preceding claims,
wherein the tensioning element (28) is plugged to secure against loss.
10. Fastening assembly (8) according to one of the preceding claims,
wherein each blade (10) is formed as a moving blade and the blade support (20) is
formed as a rotor element, wherein at least part of the radially outer lateral surface
of the rotor element forms the respective lateral surface of the blade support (20).
11. Fastening assembly (8) according to one of Claims 1 to 9,
wherein each blade (10) is formed as a guide blade and the blade support (20) is formed
as an annular guide blade support,
wherein at least part of the radially inner lateral surface of the guide blade support
forms the respective lateral surface of the blade support (20).
12. Method for producing a fastening assembly (8) according to one of Claims 2 to 11,
said method comprising the following successive steps,
• producing the blades (10) and the blade support (20) inclusive of all retaining
grooves (22),
• inserting a blade (10) into one of the retaining grooves (22),
• temporarily fixing the blade (10) in the retaining groove (22),
• producing two mutually opposed channels (18, 26) in pairs by means of a drilling
process along an underside/groove base plane, and
• inserting the tensioning element (28) into the bore.13. The method according to
claim 12,
wherein the temporary fixing is released either before or after insertion of the tensioning
element (28).
13. Method according to Claim 12,
wherein the temporary fixing is released either before or after insertion of the tensioning
element (28).
14. Method for producing a fastening assembly (8) according to one of Claims 2 to 11,
said method comprising the following successive steps,
• producing the blade support (20) without retaining grooves (22),
• drilling the blade support (20), wherein the bores are each placed in such a way
that merely part of the material surrounding the bore is removed when one of the retaining
grooves (22) is produced,
• producing the retaining grooves (22), wherein, in each case, merely part of the
material surrounding the respective bore is removed during this process, such that
the rest of the material surrounding the respective bore forms the groove-base channel
(26),
• inserting blades (10), each having an underside channel (18) already provided, and
• inserting the tensioning element (28) into the space defined by the mutually opposed
channels (18, 26).
1. Agencement (8) de fixation d'aubes (10) de turbomachine axiale,
comprenant
un support (20) d'aube ayant un axe médian et une surface latérale, qui lui est concentrique
et dans laquelle sont prévues des rainures (22) de maintien, réparties le long du
pourtour, et des aubes (10) dont les emplantures (14) sont insérées dans les rainures
(22) de maintien,
dans lequel chaque rainure (22) de maintien a un fond (24) de rainure, qui est en
face d'un côté (16) inférieur de l'emplanture (14) d'aube concernée et,
entre chaque fond (24) de rainure et le côté (16) inférieur qui lui est opposé, est
prévu respectivement un élément (28) de serrage, qui s'appuie avec précontrainte sur
le côté (16) inférieur concerné et sur le fond (24) de rainure concernée,
caractérisé en ce que
l'élément (28) de serrage est constitué sous la forme d'un élément (28) de serrage
à ressort et en ce que il est prévu, dans le côté (16) inférieur, une goulotte (18) dans laquelle l'élément
(28) de serrage s'applique le long de son étendue longitudinale.
2. Agencement (8) de fixation suivant la revendication 1, dans lequel il est prévu, dans
le fond (24) de la rainure, une autre goulotte (26) qui est opposée à la goulotte
(18) du côté inférieur.
3. Agencement (8) de fixation suivant la revendication 2, dans lequel les deux goulottes
(18, 26) s'étendent parallèlement à l'étendue longitudinale de la rainure (22) de
maintien.
4. Agencement (8) de fixation suivant la revendication 2, dans lequel les deux goulottes
(18, 26) sont inclinées par rapport à la direction longitudinale de la rainure (22)
de maintien.
5. Agencement (8) de fixation suivant la revendication 4, dans lequel l'étendue longitudinale
des rainures (22) de maintien est inclinée par rapport à l'axe médian et les goulottes
(18, 26) s'étendent parallèlement à l'axe médian.
6. Agencement (8) de fixation suivant l'une des revendications 2 à 5,
dans lequel la goulotte (26), du côté du fond de la rainure, débouche dans au moins
l'une des deux surfaces du côté frontal du support (20) d'aube, qui sont voisines
de la surface latérale
et/ou
dans lequel la goulotte (18) du côté inférieur débouche dans au moins l'une des deux
surfaces du côté frontal de l'emplanture (14) d'aube, qui est voisine du côté (16)
inférieur.
7. Agencement (8) de fixation suivant l'une des revendications 2 à 6,
dans lequel deux goulottes (18, 26) opposées l'une à l'autre, paire par paire, forment
un évidement sensiblement circulaire.
8. Agencement (8) de fixation suivant l'une des revendications précédentes,
dans lequel l'élément (28) de serrage est constitué sous la forme d'une broche de
serrage, dont la longueur axiale est à peu près égale à la longueur de la rainure
de la goulotte (18, 26).
9. Agencement (8) de fixation suivant l'une des revendications précédentes,
dans lequel l'élément (28) de serrage est maté pour s'assurer vis-à-vis d'une perte.
10. Agencement (8) de fixation suivant l'une des revendications précédentes,
dans lequel chaque aube (10) est constituée en aube mobile et le support (20) d'aube
est constitué en élément rotorique,
dans lequel au moins une partie de la surface latérale extérieure radialement de l'élément
rotorique forme la surface latérale concernée du support (20) d'aube.
11. Agencement (8) de fixation suivant l'une des revendications 1 à 9,
dans lequel chaque aube (10) est constituée en aube directrice et le support (20)
d'aube est constitué sous la forme d'un support annulaire d'aube directrice,
dans lequel au moins une partie de la surface latérale intérieure radialement du support
d'aube directrice forme la surface latérale concernée du support (20) d'aube.
12. Procédé de fabrication d'un agencement (8) de fixation suivant l'une des revendications
2 à 11,
comprenant les stades successifs
• fabrication des aubes (10) et du support (20) d'aube, ensemble avec toute les rainures
(22) de maintien,
• insertion d'une aube (10) dans l'une des rainures (22) de maintien,
• immobilisation temporaire de l'aube (10) dans la rainure (22) de maintien,
• fabrication par paire de deux goulottes (18, 26) opposées l'une à l'autre par une
opération de perçage, le long d'un plan côté inférieur - fond de rainure et
• insertion de l'élément (28) de serrage dans le perçage.
13. Procédé suivant la revendication 12,
dans lequel on met fin à l'immobilisation temporaire, avant ou après l'insertion de
l'élément (28) de serrage.
14. Procédé de fabrication d'un agencement (8) de fixation suivant l'une des revendications
2 à 11,
comprenant les stades successifs
• fabrication du support (20) d'aube sans rainure (22) de maintien,
• perçage du support (20) d'aube, les perçages étant placés respectivement de manière
à ce que, lors de la fabrication de l'une des rainures (22) de maintien, seulement
une partie du matériau entourant le perçage soit éliminée,
• fabrication des rainures (22) de maintien, pendant laquelle respectivement seule
une partie du matériau entourant le perçage concerné est éliminée, de sorte que la
partie restante du matériau entourant le perçage concerné forme la goulotte (26) du
côté du fond de la rainure,
• insertion d'aubes (10) ayant respectivement une goulotte (18) déjà présente du côté
du fond et
• insertion de l'élément (28) de serrage dans l'espace délimité par des goulottes
(18, 26) opposées l'une à l'autre.
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