Schaufelanordnung, insbesondere Leitschaufelanordnung

Abstract

 Bei einer Leitschaufelanordnung einer Gasturbine ist zur Halterung der Schaufeln (3) an einer den Fluidströmungsweg begrenzenden Wand ein Aufnahmekanal (2) mit umlaufenden Stegen (9) zur Aufnahme entsprechend angepasster schaufelseitiger Fußstücke sowie die Fußstücke separierender Zwischenfüllstücke (4) vorgesehen. Erfindungsgemäß sind an den Zwischenfüllstücken (4) Spannschrauben (5) angeordnet, die sich gegen den Boden des Aufnahmekanals (2) spannen lassen.

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaufelanordnung, insbesondere eine Leitschaufelanordnung, an einer Wand eines Fluidströmungsweges einer Strömungsmaschine, insbesondere Gasturbine, wobei zur Halterung der Schaufeln in einem in der Wand ausgebildeten Aufnahmekanal mit hinterschnittenen Flanken entsprechend angepasste schaufelseitige Fußstücke sowie die Fußstücke separierende Zwischenfüllstücke formschlüssig aufgenommen und kraftschlüssig fixiert sind.

Stand der Technik

[0002] Die EP 1 803 900 A1 zeigt eine Schlussbaugruppe, mit der der verbleibende Zwischenraum zwischen einer ersten und einer letzten in einer Umfangsnut einer Strömungsmaschine eingesetzten Schaufel eines Schaufelkranzes geschlossen werden soll. Dabei handelt es sich im Wesentlichen um ein zwischen den Füßen der ersten und der letzten Schaufel angeordnetes zweiteiliges Zwischenstück, welches sich durch Schraubelemente an den hinterschnittenen Flanken der Umfangsnut verspannen lässt.

[0003] Die EP 1 548 232 A1 zeigt die Anordnung von Leitschaufeln einer Strömungsmaschine, wobei die Leitschaufeln Leitschaufelfüße besitzen, die in einer hinterschnittene Flanken aufweisende Umfangsnut eines Leitschaufelträgers formschlüssig aufgenommen sind. Zwischen benachbarten Leitschaufelfüßen sind in der Umfangsnut Füllstücke angeordnet, die den Abstand der Leitschaufelfüße in Umfangsrichtung bestimmen. Um die Füllstücke spielfrei zu fixieren sind am Boden der Umfangsnut nutförmige Ausnehmungen mit darin angeordneten ringförmigen Presssegmenten vorgesehen, die die Füllstücke vom Boden der sie aufnehmenden Umfangsnut wegdrücken, so dass die Füllstücke mit entsprechenden Profilen an den hinterschnittenen Flanken der Umfangsnut kraftschlüssig anliegen. Die Presssegmente können die Montage bzw. Demontage der Füllstücke erheblich erschweren.

[0004] Die GB 2156908 A bezieht sich auf eine Rotoranordnung einer Strömungsmaschine. Dabei ist vorgesehen, die Laufschaufeln des Rotors mit entsprechend geformten Laufschaufelfüßen in einen rotorseitigen Aufnahmekanal einzusetzen, wobei die Laufschaufelfüße mit entsprechenden Profilen formschlüssig in Unterschneidungen an den Kanalflanken festgehalten werden. Zur Sicherung der Laufschaufelfüße in Kanallängsrichtung ist ein Verriegelungsstück vorgesehen, welches sich zwischen den Hinterschneidungen der Kanalflanken und dem Kanalboden mittels einer Spannschraube form- und kraftschlüssig verspannen lässt.

[0005] Die US 5,522,706 betrifft ebenfalls die Sicherung von Laufschaufelfüßen, und zwar in Längsrichtung eines die Laufschaufelfüße aufnehmenden rotorseitigen Kanals. Hier sind beidseitig eines Laufschaufelfußes Riegelstücke angeordnet, die sich nach Anordnung der Laufschaufelfüße im Kanal montieren und innerhalb des Kanals zwischen flankenseitigen Hinterschneidungen und dem Kanalboden durch nicht näher beschriebene Spannelemente (in der Zeichnung sind lediglich andeutungsweise Spannschrauben dargestellt) fixieren lassen. Es wird an keiner Stelle gezeigt oder angedeutet, dass die Riegelstücke den Aufnahmekanal für die Laufschaufelfüße zwischen den Laufschaufeln unter Bildung einer im Wesentlichen störkonturenfreien Oberfläche ausfüllen sollen.

[0006] Die EP 1 865 153 A2 zeigt die Anordnung von Laufschaufeln an einer Kompressorscheibe. Diese besitzt einen Umfangskanal mit hinterschnittenen Flanken, der entsprechend angepasste Laufschaufelfüße formschlüssig aufnimmt. Zur Sicherung der Laufschaufelfüße ist innerhalb des Aufnahmekanals ein Riegelteil angeordnet, welches im eingesetzten Zustand hinterschnittene Flanken des Aufnahmekanals untergreift und mittels einer Spannschraube, die in eine Vertiefung am Kanalboden eingreift, innerhalb des Kanals kraft- und formschlüssig verspannt werden kann. Auch hier wird weder gezeigt noch angedeutet, dass das Verriegelungsstück zwischen den benachbarten Laufschaufeln eine störkonturenfreie Oberfläche bilden könnte.

[0007] Der obige Stand der Technik zeigt keine Schaufelanordnung, bei der zwischen benachbarten Schaufeln bzw. zwischen deren Füßen angeordnete Füllstücke einerseits zwischen den Schaufeln eine im Wesentlichen störkonturenfreie Oberfläche bilden und andererseits innerhalb eines hinterschnittenen Aufnahmekanals form- und kraftschlüssig verspannt werden können.

Darstellung der Erfindung

[0008] Hier setzt die Erfindung ein. Dabei ist es Aufgabe der Erfindung, eine neue Halterung für die Beschaufelung einer Turbine oder dergleichen zu schaffen.

[0009] Insbesondere soll dabei eine leichte Austauschbarkeit der Zwischenfüllstücke gewährleistet sein.

[0010] Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Zwischenfüllstücke zum Kanalboden im Wesentlichen senkrechte Gewindebohrungen mit darin eingedrehten Schrauben aufweisen, die durch Schraubverstellung gegen den Kanalboden spannbar sind.

[0011] Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, an den Zwischenfüllstücken Schrauben anzuordnen, mit denen sich die Zwischenfüllstücke im Aufnahmekanal kraftschlüssig fixieren lassen. Die Schrauben sind zudem unverlierbar angeordnet.

[0012] Da sich auf diese Weise jedes Zwischenfüllstück separat im Aufnahmekanal verspannen lässt, kann jedes Zwischenfüllstück unabhängig von anderen Füllstücken justiert und fixiert werden. Darüber hinaus ist auch eine Demontage des Zwischenfüllstücks leicht möglich.

[0013] Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche und die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher beschrieben wird.

[0014] Schutz wird nicht nur für angegebene oder dargestellte Merkmalskombinationen sondern auch für prinzipiell beliebige Kombinationen der angegebenen oder dargestellten Einzelmerkmale beansprucht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0015] In der Zeichnung zeigen

Fig. 1

eine perspektivische Darstellung eines Verdichtergehäusesegmentes mit Aufnahmekanal und darin aufgenommenen Beschaufelung,

Fig. 2

eine Draufsicht dieses Gehäusesegmentes entsprechend dem Pfeil II in Fig. 1,

Fig. 3

ein Schnittbild entsprechend der Schnittlinie III-III in Fig. 2 und

Fig. 4

ein Schnittbild entsprechend der Schnittlinie IV-IV in Fig. 2.

Wege zur Ausführung der Erfindung

[0016] Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles und der Fig. 1 bis 4 näher erläutert werden.

[0017] Gemäß Fig. 1 und Fig. 2 besitzt ein Verdichtergehäusesegment 1 auf der seiner den zu verdichtenden Gasstrom zugewandten Seite einen Aufnahmekanal 2 mit umlaufenden Stegen 9. Dabei werden im dargestellten Beispiel durch die an den Kanalflanken angeordnete stegartige Vorsprünge Hinterschneidungen gebildet. In den Aufnahmekanal 2 sind Leitschaufeln 3 mit an ihnen angeformten, dem Querschnitt des Aufnahmekanals 2 angepassten Fußstücken eingesetzt. Zwischen den Fußstücken benachbarter Leitschaufeln 3 sind jeweils dem Kanalquerschnitt angepasste Zwischenfüllstücke 4 angeordnet, die einerseits den Kanal 2 ausfüllen, sodass das Gehäusesegment 1 gasstromseitig eine im Wesentlichen störkonturenfreie Oberfläche erhält. Andererseits wird durch die Zwischenfüllstücke 4 ein vorgegebener Abstand zwischen benachbarten Leitschaufeln 3 sichergestellt.

[0018] Gemäß den Figuren 3 und 4 werden die Zwischenfüllstücke 4 jeweils von einer zum Boden des Aufnahmekanals 2 im Wesentlichen senkrechten Gewindebohrung durchsetzt, die eine Schraube 5 aufnimmt. Diese Gewindebohrung mündet auf der dem Kanalboden zugewandten Seite der Zwischenfüllstücke 4 in eine dort angeordnete zum Kanalboden hin geöffnete Vertiefung 6, die ein an der Schraube 5 angeordnetes Endstück 7 aufzunehmen vermag. Am vom Endstück 7 abgewandten Ende der Schraube 5 ist ein Innensechskant 8 oder dergleichen zum Ansetzen eines Schraubwerkzeuges vorgesehen, mit dem sich die Schraube 5 in der Gewindebohrung des Zwischenfüllstückes 4 schraubverstellen lässt. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, die Schrauben 5 mittels des vorgenannten Schraubwerkzeugs mit ihren Endstücken 7 gegen den Boden des Aufnahmekanals 2 zu spannen. Damit wird der Formschluss des jeweiligen Zwischenfüllstückes 4 mit den Hinterschneidungen an den Flanken des Aufnahmekanals 2 (umlaufende Stege 9) unter kraftschlüssiger Fixierung des jeweiligen Zwischenfüllstückes 4 spielfrei gemacht.

[0019] Im Beispiel der Fig. 4 sind an den Flanken des Kanals 2 stegartige Vorsprünge 9 angeformt, die in entsprechende Nuten an den Flanken der Zwischenfüllstücke 4 hineinragen. Wenn nun die Schraube 5 durch Schraubverstellung mit ihrem Endstück 7 gegen den Boden des Aufnahmekanals 2 gespannt wird, tritt eine entsprechende Pressung zwischen der dem Kanalboden zugewandten Seitenfläche des Steges 9 und der dieser Seitenfläche zugewandten Seitenfläche der im Zwischenfüllstück 4 ausgebildeten Nut auf.

[0020] Soweit die Schraube 5 mit ihrem Gewindeteil im verspannten Zustand des Zwischenfüllstücks 4 aus dessen vom Kanalboden abgewandter Oberseite herausragt, erfolgt eine Nachbearbeitung, um ein mit der Oberseite des Zwischenfüllstücks 4 fluchtendes Stirnende zu gewährleisten. Ggf. kann auch die genannte Oberseite des Zwischenfüllstückes 4 nachbearbeitet werden, um einen glatten Übergang zu den angrenzenden Flächen des Gehäusesegmentes 1 zu gewährleisten. Auf diese Weise wird zwischen den Leitschaufeln eine störkonturenfreie Grenzfläche für den Fluidstrom der Strömungsmaschine geschaffen.

[0021] Gegen Lösen wird die Schraube 5 gesichert.

Bezugszeichenliste

[0022] 

1

Verdichtergehäusesegment

2

Aufnahmekanal

3

Leitschaufeln

4

Zwischenfüllstücke

5

Schraube

6

Vertiefung

7

Endstück

8

Innensechskant

9

umlaufende Stege, stegartige Vorsprünge

Ansprüche

1. Schaufelanordnung, insbesondere Leitschaufelanordnung, an einer Wand eines Fluidströmungsweges einer Strömungsmaschine, insbesondere Gasturbine, wobei zur Halterung der Schaufeln in einem in der Wand ausgebildeten Aufnahmekanal (2) mit hinterschnittenen Flanken entsprechend angepasste schaufelseitige Fußstücke sowie diese Fußstücke separierende Zwischenfüllstücke (4) formschlüssig aufgenommen und kraftschlüssig fixiert sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zwischenfüllstücke (4) den Kanal (2) unter Bildung einer im Wesentlichen störkonturenfreien gasstromseitigen Oberfläche zwischen den schaufelseitigen Fußstücken ausfüllen, und dass in den Zwischenfüllstücken (4) zum Kanalboden im Wesentlichen senkrechte Gewindebohrungen mit darin eingedrehten Schrauben (5) vorgesehen sind, die durch Schraubverstellung gegen den Kanalboden spannbar sind.

2. Schaufelanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schrauben (5) mit einem stempelartigen Endstück (7), welches einen im Vergleich zum Gewindeabschnitt der Schrauben (5) großen Querschnitt aufweist, gegen den Kanalboden spannbar sind.

3. Schaufelanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schrauben (5) einen wurmschraubenartigen Gewindeteil besitzen, dessen vom Kanalboden abgewandtes Stirnende mit einer im Querschnitt unrunden Öffnung zur Aufnahme eines Schraubwerkzeuges versehen ist.

4. Schaufelanordnung nach einem Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Endstück (7) der Schrauben (5) bei der Montage der Zwischenfüllstücke (4) im Aufnahmekanal von einer Vertiefung (6) in der dem Kanalboden zugewandten Seite des jeweiligen Zwischenfüllstückes (4) aufgenommen wird.

5. Schaufelanordnung nach einem Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass an den Flanken des Aufnahmekanals (2) stegartige Vorsprünge (9), die sich in Kanallängsrichtung erstrecken, angeordnet sind, und dass die den Kanalflanken zugewandten Seiten der Zwischenfüllstücke (4) mit entsprechend angepassten Nuten zur Aufnahme der stegartigen Vorsprünge versehen sind.

Zeichnung