Vorrichtung und Verfahren zur Montage von Laufschaufeln

Abstract

 Bei einer Vorrichtung und einem Verfahren zur Montage von Laufschaufeln mit im wesentlichen axialen Füssen in die entsprechenden axialen Nuten eines Rotors einer Strömungsmaschine besteht die Montagevorrichtung (6) aus einem radial äusseren Kopfteil (8) mit mindestens einer, im wesentlichen dem axialen Fuss der Laufschaufel entsprechenden, axialen Nut (11b) und einem radial inneren Fussteil (7) zur Montage in einer um den Rotor umlaufenden Nut.

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Montage von Laufschaufeln mit im wesentlichen axialen Füssen in die entsprechenden axialen Nuten eines Rotors einer Strömungsmaschine.

Stand der Technik

[0002] Derartige Vorrichtungen und Verfahren zur Montage von Laufschaufeln mit im wesentlichen axialen Füssen in die entsprechenden axialen Nuten eines Rotors einer Strömungsmaschine sind bekannt. Sie werden zur Montage von Laufschaufeln einer Schaufelreihe benötigt, deren Laufschaufeln bsw. mit speziell ausgeformten Deckbändern, Plattformen oder mit Schaufelfüssen mit Ueberlappungen ausgeformt sind. Um die letzte Schaufel einer Schaufelreihe axial montieren zu können, wird eine Spezialschaufel benötigt. Diese Spezialschaufeln sind in ihrer Herstellung sehr teuer und die Montage erfordert speziellen Aufwand, oder ist aus technischen Gründen nicht immer möglich. Weiter ist die Verwendung von Spezialschaufeln logistisch sehr aufwendig.

Darstellung der Erfindung

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung zur Montage von Laufschaufeln und dem zugehörigen Verfahren der eingangs genannten Art die Montage von Laufschaufeln mit Axialfüssen zu vereinfachen.

[0004] Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Montagevorrichtung aus einem radial äusseren Kopfteil mit mindestens einer, im wesentlichen dem axialen Fuss der Laufschaufel entsprechenden, axialen Nut und einem radial inneren Fussteil zur Montage in einer um den Rotor umlaufenden Nut besteht.

[0005] Die Vorteile der Erfindung sind unter anderem darin zu sehen, dass mit axialen Füssen versehene Laufschaufeln radial eingesetzt werden können. Dadurch können die Laufschaufeln ohne Rücksicht auf eine axiale Verschiebbarkeit ausgestaltet werden. Das bedeutet, dass bsw. Deckbänder, Plattformen oder Schaufelfüsse beliebige Formen aufweisen können.

[0006] Dadurch, dass jede Schaufelreihe einzeln montiert wird, können die Schaufelreihen mit unterschiedlichen Schaufelzahlen pro Reihe und mit unterschiedlichen Axialfüssen ausgeführt werden.

[0007] Besonders vorteilhaft ist, wenn zwischen den axialen Nuten im Rotor bereits umlaufende Nuten vorhanden sind, bsw. zur Aufnahme von Wärmestausegmenten im Falle von Gasturbinenrotoren. Diese umlaufenden Nuten können dann zur Montage der Laufschaufeln verwendet werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

[0008] In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand eines Teiles eines Gasturbinenrotors dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1

einen Teilquerschnitt durch einen Gasturbinenrotor;

Fig. 2

die teilweise Abwicklung einer Laufschaufelreihe des Gasturbinenrotors beim Teilquerschnitt aus Fig.1;

Fig. 3

eine Montagevorrichtung im Querschnitt;

Fig. 4

einen Teillängsschnitt durch den Gasturbinenrotor;

Fig. 5

einen Teillängsschnitt durch den Gasturbinenrotor mit Hilfseinrichtung für die Montagevorrichtung;

Fig. 6

eine weitere Ausführungsvariante der Montagevorrichtung im Längsschnitt;

Fig. 7

die Montagevorrichtung von Fig.6 im Querschnitt.

[0009] Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Die Pfeile bezeichnen die Einschubrichtung der Schaufeln.

Weg zur Ausführung der Erfindung

[0010] Gemäss Fig. 1 sind Laufschaufeln 1, bestehend aus Schaufelfuss 1A und Schaufelblatt 1B, in Axialnuten lla eines Rotors 10 eingesetzt. Um den Rotor 10 vor heissen Gasen zu schützen ist zwischen dem Schaufelfuss 1A und dem Schaufelblatt 1B eine Plattform 3 angeordnet. An den Berührungsflächen dieser Plattformen erfolgt die Abdichtung über Dichtstreifen 5, welche in Dichtnuten 4 eingesetst sind.

[0011] Nach der in Fig.2 gezeigten Ausformung der Plattformen 3 ist es unmöglich, alle Schaufeln 1 einer Schaufelreihe R axial in die Axialnuten lla einzuführen. Eine zuletzt eingeführte Laufschaufel 2 müsste deshalb bsw. aus zwei Teilen gefertigt werden.

[0012] Fig. 3 zeigt eine Montagevorrichtung 6 aus einem Stück, bestehend aus einem Fussteil 7 und einem Kopfteil 8. Im Kopfteil 8 ist eine entsprechend der Axialnut lla ausgeformte Axialnut llb angeordnet. In die Axialnut llb wird nun ein Schaufelfuss 1A einer Laufschaufel 1 eingeschoben.

[0013] Gemäss Fig.4 wird die Montagevorrichtung 6 mitsamt der Schaufel 1 radial in eine umlaufende Nut 12a des Rotors 10 eingesetzt, wozu der Fussteil 7 der Montagevorrichtung entsprechend der umlaufenden Nut 12a ausgeformt ist. Dazu ist in der umlaufenden Nut 12a eine nicht dargestellte Einfüllöffnung vorgesehen, oder der Fussteil 6 wird mit einer Neunziggraddrehung in die umlaufende Nut 12a eingedreht. Die umlaufende Nut 12a dient sonst zur Aufnahme von Wärmestausegmenten 9 und muss daher nicht speziell gefertigt werden. Die Wärmestausegmente 9 schützen den Rotor 10 zwischen den Laufschaufelreihen R. Alle Laufschaufeln 1 einer Schaufelreihe R werden nun nacheinander mit der Montagevorrichtung 6 radial in die umlaufende Nut 12a eingeführt. In die Dichtnuten 4 der Plattformen 3 werden jeweils die Dichtstreifen 5 eingelegt, bevor die Schaufeln 1 mittels der Montagevorrichtung 6 entlang der umlaufenden Nut 12a zusammengeschoben werden. Dadurch dass die Dichtstreifen 5 nicht axial nach der Montage der Schaufeln 1 auf dem Rotor 10 in die Dichtnuten 4 eingeschoben werden müssen, können sie im wesentlichen beliebig ausgeformt sein. Durch Schieben der Montagevorrichtungen 6 in Umfangsrichtung und unter Ausnützung der tangentialen Spiele können auch bei der zuletzt radial eingesetzten Laufschaufel 2 die Dichtstreifen 5 in die Dichtnut eingelegt werden. Danach werden die Montagevorrichtungen in Umfangrichtung so verschoben, dass jeweils die Axialnuten llb der Montagevorrichtungen genau vor den Axialnuten lla im Rotor zu liegen kommen. Die gesamte Laufschaufelreihe R wird nun, unter Ausnützung der axialen Verschiebbarkeit aufgrund der Spiele zwischen den Plattformen 3, Stück für Stück in die Axialnuten lla des Rotors geschoben. Wenn alle Laufschaufeln 1 mit ihren Schaufelfüssen 1A in den Axialnuten lla des Rotors eingesetzt sind, können die Montagevorrichtungen 6 über die nicht dargestellte Einfüllöffnung der umlaufenden Nut 12a des Rotors entnommen werden. Nun können die Wärmestausegmente 9 in die umlaufende Nut 12a eingesetzt werden.

[0014] Ist keine umlaufende Nut 12a im Rotor 10 vorhanden, kann gemäss Fig.5 eine ringförmige Hilfseinrichtung 21 am Rotor montiert werden. Dies geschieht durch eine lösbare Verbindung, vorzugsweise mittels Schrauben 20. Die Hilfseinrichtung 21, bestehend aus einem Ring oder aus mehreren Ringteilen, enthält eine umlaufende Nut 12b, welche entsprechend der umlaufenden Nut 12a im Rotor ausgelegt sein kann. Die Montage der Laufschaufeln 1 mittels der Montagevorrichtung 6 erfolgt dann genau gleich wie oben für die umlaufende Nut 12a beschrieben.

[0015] Fig.6 und Fig.7 zeigen eine wirtschaftlich besonders vorteilhafte Ausführung einer Montagevorrichtung 6A, bestehend aus einem Kopfteil 31 und einem Fussteil 30. Sie besteht aus einem Flachmaterial, bsw. aus Blech. Die Teile 30 und 31 können aus dem Flachmaterial ausgeschnitten werden, bsw. durch Ausstanzen oder Laserschneiden. Der Fussteil 30 muss dann nur noch umgeformt werden. Die zwei Teile des Kopfteiles 31 werden über eine Naht 32 mit dem Fussteil 30 verbunden. Die Montagevorrichtung 6A dient hier zur gleichzeitigen und raschen Montage von zwei Laufschaufeln 1 mit schrägen Axialfüssen. Dazu sind in der Montagevorrichtung 6A zwei schräge Axialnuten 33 angeordnet, um zwei Laufschaufelfüsse aufzunehmen.

[0016] Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das gezeigte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Die Montagevorrichtung kann überall bei beliebigen axialen Nuten verwendet werden. Die Zahl der Axialnuten pro Montagevorrichtung ist im wesentlichen beliebig. Sie hängt bsw. ab von der Schaufelgrösse, dem Schaufelgewicht, dem Rotordurchmesser und der Grösse der Einfüllöffnung. Die Ausführung der Montagevorrichtung ist beliebig, bsw. kann der Fussteil auch aus einem Vollmaterial hergestellt werden, der Kopfteil wie in Fig.6 und 7 aus einem Flachmaterial, oder umgekehrt.

Bezugszeichenliste

[0017] 

1

Laufschaufel

1A

Schaufelfuss

1B

Schaufelblatt

2

zuletzt eingesetzte Laufschaufel

3

Plattform

4

Dichtnut

5

Dichtstreifen

6

Montagevorrichtung

6A

Montagevorrichtung mit zwei axialen Nuten

7

Fussteil

8

Kopfteil

9

Wärmestausegment

10

Rotor

11a

Axialnut im Rotor

11b

Axialnut in Montagevorrichtung

12a

umlaufende Nut im Rotor

12b

umlaufende Nut in Hilfseinrichtung

20

Schraube

21

Hilfseinrichtung

30

Fussteil

31

Kopfteil

32

Naht

33

schräge Axialnut

R

Laufschaufelreihe

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Montage (6) von Laufschaufeln (1) mit im wesentlichen axialen Füssen (1A) in die entsprechenden axialen Nuten (lla) eines Rotors (10) einer Strömungsmaschine,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Montagevorrichtung (6) aus einem radial äusseren Kopfteil (8) mit mindestens einer, im wesentlichen dem axialen Fuss der Laufschaufel (1A) entsprechenden, axialen Nut (llb) und einem radial inneren Fussteil (7) zur Montage in einer um den Rotor (10) umlaufenden Nut (12a, 12b) besteht.

2. Vorrichtung zur Montage von Laufschaufeln nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Montagevorrichtung (6) im wesentlichen aus einem oder mehreren, miteinander verbundenen Teilen (30, 31) besteht.

3. Verfahren zur Verwendung einer Vorrichtung zur Montage von Laufschaufeln nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

die Lauf schaufeln (1) in die Montagevorrichtung (6) eingesetzt werden,

dass nacheinander die Laufschaufeln (1) einer Laufschaufelreihe (R) mittels der Montagevorrichtungen (6) radial in eine umlaufende Nut (12a, 12b) eingesetzt werden,

dass alle Laufschaufeln (1) miteinander von der Montagevorrichtung (6) in die axialen Nuten (lla) des Rotors eingeschoben werden,

und dass die Montagevorrichtungen (6) aus der umlaufenden Nut (12a, 12b) entnommen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagevorrichtungen (6) in eine am Rotor (10) vorhandene umlaufende Nut (12a) eingesetzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Rotor (10) eine Hilfseinrichtung (21) mit einer umlaufenden Nut (12b) montiert wird, und dass nach erfolgter Montage der Laufschaufeln (1) die Hilfseinrichtung (21) wieder entfernt wird.

Zeichnung