Schaufelbefestigung für Turbinenschaufeln und zugehöriger Rotor

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Schaufelbefestigung (1) mit einer Grundfläche (2) und einer Anlegefläche(3), wobei die Schaufelbefestigung (1) im Wesentlichen keilförmig ausgebildet ist, wobei die Schaufelbefestigung (1) unter einer Schaufel (7) partiell versetzt zueinander angeordnet ist, wobei eine Bohrung (5) in der Schaufelbefestigung (1) vorgesehen ist, in die ein Ausbauwerkzeug (6) eingreifen und über Hebelkräfte (16), die an einer Schaufel (7) angreifen, ausgetrieben werden kann. Ein zugehöriger Rotor wird ebenfall päsentiert.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Schaufelbefestigung mit einer Grundfläche und einer Anlegefläche, die gegenüber der Grundfläche geneigt ausgebildet ist, wobei die Schaufelbefestigung zum Ausüben einer Radialkraft auf eine Schaufel ausgebildet ist, wobei die Radialkraft im Wesentlichen senkrecht zur Grundfläche angeordnet ist.

[0002] In Turbomaschinen wird die thermische Energie eines Strömungsmediums in Rotationsenergie umgewandelt. Dazu wird die Strömungsmaschine mit einem Strömungskanal ausgebildet, der aus verschiedenen Leit- und Laufschaufeln besteht. Im Wesentlichen umfasst solch eine Turbomaschine einen mit Laufschaufeln bestückten Rotor und ein um den Rotor angeordnetes und mit Leitschaufeln bestücktes Gehäuse. Die Leit- und Laufschaufeln werden im Wesentlichen in Umfangsrichtung hintereinander zu einem Leit- bzw. Laufschaufelkranz angeordnet. Eine Leit- und/oder Laufschaufel umfasst im Wesentlichen ein Schaufelblatt und einen Schaufelfuß und ggfs. ein Deckband. Der Schaufelfuß weist eine geometrische Form auf, die in eine zum Schaufelfuß komplementär ausgebildete geometrische Nut im Rotor bzw. im Gehäuse eingepasst wird. Es sind Doppel-T-Füße, Hammerfüße oder ähnliche geometrische Formen bekannt.

[0003] Solch geometrische Formen der Schaufelfüße haben sich bisher bewährt und führen im Wesentlichen zu einer betriebssicheren Fahrweise einer solch ausgebildeten Strömungsmaschine.

[0004] Allerdings ist der Ausbau solcher herkömmlich befestigter Schaufeln im Servicefall zeitaufwändig und kann außerdem zu einem erhöhten Verletzungsrisiko führen, da die aufzubringenden Kräfte vergleichsweise hoch sind und dadurch unkontrollierbare Fehlgriffe möglich sind.

[0005] Damit die Schaufeln in der jeweiligen Nut gut festsitzen, werden die Schaufelfüße mit einem einteiligen halbzylindrischen Stemmstück fixiert, das bündig unter eine Schaufel geschlagen wird. Somit liegt gemäß derzeitiger Ausführungsform unter jeder Schaufel genau ein Stemmstück mit dem Ziel, die Schaufel gegen die Nutgeometrie zu pressen und so zu fixieren.

[0006] Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, eine Schaufelbefestigung anzugeben, die leichter ausgebaut werden kann.

[0007] Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Schaufelbefestigung mit einer Grundfläche und einer Anlegefläche, die gegenüber der Grundfläche geneigt ausgebildet ist, wobei die Schaufelbefestigung zum Ausbau einer Radialkraft auf eine Schaufel ausgebildet ist, wobei die Radialkraft im Wesentlichen senkrecht zur Grundfläche angeordnet ist, wobei die Schaufelbefestigung eine Bohrung aufweist, in die ein Ausbauwerkzeug eingreifen kann und derart ausgebildet ist, dass eine Bewegung der Schaufelbefestigung entlang der Grundfläche ausführbar ist. Die Erfindung geht daher von dem Aspekt aus, dass eine Schaufelbefestigung, die dazu benutzt wird, eine Kraft auf die Schaufel auszuüben, mit einer Bohrung derart ausgebildet wird, dass mit einem Ausbauwerkzeug, das mit der Bohrung zusammenwirkt, eine Kraft entlang der Grundfläche ausgeübt werden kann, um dadurch die Schaufelbefestigung möglichst einfach zu entfernen, um somit den Schaufelfuß aus der Nut herausnehmen zu können. Eine solch derartig ausgebildete Schaufelbefestigung führt zu einem systematisch einfacheren Ausbau der Schaufel.

[0008] Zudem erfolgt der Ausbau durch die erfindungsgemäße Schaufelbefestigung schneller, da die Klemmkraft durch Entfernen eines Stemmstücks abgebaut wird, wodurch die Schaufel nicht mehr mit mehreren Hammerschlägen über ein noch fixiertes komplettes Stemmstück ausgetrieben werden muss.

[0009] Dadurch ist auch die Unfallgefahr verringert, da nicht mehr mehrere Personen einen Hammer und ein großes Kupfermeiselstück führen müssen. Somit sind weniger Personen erforderlich, um die Schaufelbefestigung zu entfernen. Die für eine Person noch aufzubringende Kraft, um die Schaufelbefestigung zu entfernen, ist nunmehr wesentlich geringer.

[0010] In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen angegeben.

[0011] So wird in einer ersten vorteilhaften Weiterbildung die Schaufelbefestigung mit einem Vorsprung ausgebildet, der eine Vorsprung-Anlegefläche aufweist, die im Wesentlichen parallel zur Grundfläche ausgebildet ist, wobei gegenüber der Vorsprung-Anlegefläche eine Vorsprung-Grundfläche ausgebildet ist, die im Wesentlichen parallel zur Anlegefläche ausgebildet ist.

[0012] Durch diese Anordnung können unter einer Schaufel zwei Schaufelbefestigungen angeordnet werden. Diese Schaufelbefestigungen sind demnach partiell unter einer Schaufel zueinander versetzt.

[0013] Die Bohrung ist vorteilhafterweise zwischen der Anlegefläche und der Vorsprung-Anlegefläche angeordnet.

[0014] Im eingebauten Zustand liegt die Vorsprung-Grundfläche an der Anlegefläche an.

[0015] Im eingebauten Zustand ist über die Vorsprung-Anlegefläche eine Radialkraft auf eine Schaufel ausübbar. Vorteilhafterweise ist die Bohrung im eingebauten Zustand derart angeordnet, dass durch das Einführen des Ausbauwerkzeugs in die Bohrung und Anlegen an einer Schaufelvorderseite eine Kraft entlang der Grundfläche möglich ist. Dadurch wird durch einen Hebeleffekt an einer existierenden Fläche wie der Schaufelvorderseite der Ausbau der Schaufelbefestigung sehr vereinfacht.

[0016] In vorteilhaften Weiterbildungen umfasst die Erfindung einen Rotor mit mehreren in Umfangsrichtung angeordneten Turbinenschaufeln und den erfindungsgemäß ausgebildeten Schaufelbefestigungen, die zwischen dem Rotor und den Turbinenschaufeln angeordnet sind.

[0017] Erfindungsgemäß sind jeweils zwei Schaufelbefestigungen unter einer Turbinenschaufel versetzt zueinander angeordnet.

[0018] Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die folgenden Figuren zeigen in schematischer Weise ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

[0019] Es zeigen:

Figur 1

eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Schaufelbefestigung;

Figur 2

eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Schaufelbefestigung während eines Ausbauvorgangs.

[0020] Figur 1 zeigt eine Querschnittsansicht der im eingebauten Zustand angeordneten Schaufelbefestigung 1. Die Schaufelbefestigung 1 umfasst eine Grundfläche 2 und eine Anlegefläche 3, die gegenüber der Grundfläche 2 geneigt ausgebildet ist. Die in der Figur 1 dargestellte Neigung liegt in einem Wertebereich zwischen 2° und 20°. Andere Wertebereiche wie bspw. 2° bis 10°, 3° bis 8°, 5° bis 7° oder in einem anderen Wertebereich, dessen Anfangswerte zwischen 2° und 10° beginnen und einem Endwert, der zwischen 5° und 20° liegt, können beliebig ausgewählt werden.

[0021] Die Schaufelbefestigung ist zum Ausüben einer Radialkraft 4 auf eine Schaufel, die in der Figur 1 nicht näher dargestellt ist, ausgebildet. Die Schaufel ist demnach oberhalb der Schaufelbefestigung 1 angeordnet. Die Radialkraft ist im Wesentlichen senkrecht zur Grundfläche 2 angeordnet. Die Schaufelbefestigung 1 weist eine Bohrung 5 auf, in die ein in der Figur 1 nicht näher dargestelltes Ausbauwerkzeug eingreifen kann und derart ausgebildet ist, dass eine Bewegung der Schaufelbefestigung 1 entlang der Grundfläche 2 ausführbar ist. Dabei wird die Schaufelbefestigung 1 im Wesentlichen parallel zur Grundfläche 2 mittels des Ausbauwerkzeugs 6 bewegt.

[0022] Die Figur 2 zeigt einen Vorgang während des Ausbaus der Schaufelbefestigung 1. Die Schaufelbefestigung 1 weist einen Vorsprung 8 auf, der eine Vorsprung-Anlegefläche 9 aufweist, die im Wesentlichen parallel zur Grundfläche 2 ausgebildet ist. Gegenüber der Vorsprung-Anlegefläche 9 ist eine Vorsprung-Grundfläche 10 ausgebildet, die im Wesentlichen parallel zur Anlegefläche 3 ausgebildet ist. Dadurch kann im eingebauten Zustand die Vorsprung-Grundfläche 10 auf der Anlegefläche 3 anliegen, wobei eine Verschiebung entlang der Grundfläche 2 dazu führt, dass durch die geneigte Ausbildung der Anlegefläche 3 und der Vorsprung-Grundfläche 10 eine Radialkraft 4 gegenüber der Schaufel 7 sich entwickelt. Dazu muss die Schaufelbefestigung 1, wie aus Figur 1 ersichtlich ist, zueinander bewegt werden, insbesondere nach rechts.

[0023] Die Bohrung 5 ist im eingebauten Zustand derart angeordnet, dass durch das Einführen des Ausbauwerkzeugs 6 in die Bohrung 5 und Anlegen an einer Schaufelvorderseite 11 eine Kraft 12 entlang der Grundfläche 2 möglich ist.

[0024] Solch eine Schaufelbefestigung 1 wird in einem Rotor angeordnet, wobei die Schaufelbefestigung 1 in Umfangsrichtung angeordnete Schaufeln 7 umfasst und die Schaufelbefestigung 1 zwischen dem Rotor und den Turbinenschaufeln 7 angeordnet ist.

[0025] Die Figur 1 zeigt eine Schaufeltrennlinie 13, bis zu der eine Schaufelbefestigung 1 eingearbeitet werden sollte. Somit wird die Schaufelbefestigung 1 unter je einer Schaufel um eine partielle Schaufelteilung versetzt und über die Bohrung 5 und dem Ausbauwerkzeug 6 mittels einer Hebelwirkung ausgebaut. Das Ausbauwerkzeug 6 weist dazu einen bogenförmigen Verlauf auf. An einem Ende 14 des Ausbauwerkzeugs 6 ist eine zylinderförmige Gestaltung vorgesehen, die in die Bohrung 5 hineinpasst. Des Weiteren weist das Ausbauwerkzeug 6 einen Hebel 15 auf, an dem eine Hebelkraft 16 ausübbar ist. Das Ausüben der Hebelkraft 16 am Hebel 15 führt zu einer Bewegung der Schaufelbefestigung 1 entlang der Grundfläche 2 nach links. Dazu muss das rückseitige Ende des Hebels 17 in die Bohrung 5 eingreifen und zu der Kraft 12 führen. Dadurch ist ein Ausbau der Schaufelbefestigung 1 sehr vereinfacht. Die Hebelkraft 16 kann durch eine hydraulische Kraftausübung erreicht werden. Andere mögliche Hebelkraftformen 16 sind möglich.

Ansprüche

1. Schaufelbefestigung (1)
mit einer Grundfläche (2) und
einer Anlegefläche (3), die gegenüber der Grundfläche (2) geneigt ausgebildet ist,
wobei die Schaufelbefestigung (1) zum Ausüben einer Radialkraft (4) auf eine Schaufel (7) ausgebildet ist,
wobei die Radialkraft (4) im Wesentlichen senkrecht zur Grundfläche (2) angeordnet ist,
wobei die Schaufelbefestigung (1) eine Bohrung (5) aufweist, in die ein Ausbauwerkzeug (6) eingreifen kann und derart ausgebildet ist, dass eine Bewegung der Schaufelbefestigung (1) entlang der Grundfläche (2) ausführbar ist.

2. Schaufelbefestigung (1) nach Anspruch 1,
mit einem Vorsprung (8), der eine Vorsprung-Anlegefläche (9) aufweist, die im Wesentlichen parallel zur Grundfläche (2) ausgebildet ist,
wobei gegenüber der Vorsprung-Anlegefläche (9) eine Vorsprung-Grundfläche (10) ausgebildet ist, die im Wesentlichen parallel zur Anlegefläche (3) ausgebildet ist.

3. Schaufelbefestigung (1) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die Bohrung (5) zwischen der Anlegefläche (3) und der Vorsprung-Anlegefläche (9) angeordnet ist.

4. Schaufelbefestigung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei im eingebauten Zustand die Vorsprung-Grundfläche (10) an der Anlegefläche (3) anliegt.

5. Schaufelbefestigung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei im eingebauten Zustand über die Vorsprung-Anlegefläche (9) die Radialkraft (4) auf eine Schaufel (7) ausübbar ist.

6. Schaufelbefestigung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Bohrung (5) im eingebauten Zustand derart angeordnet ist, dass durch das Einführen des Ausbauwerkzeuges (6) in die Bohrung (5) und Anlegen an einer Schaufelvorderseite (11) eine Kraft (12) entlang der Grundfläche (2) möglich ist.

7. Rotor
umfassend mehrere in Umfangsrichtung angeordnete Turbinenschaufeln (7) und
Schaufelbefestigung (1), die zwischen dem Rotor und den Turbinenschaufeln (7) angeordnet ist.

8. Rotor nach Anspruch 7,
wobei jeweils zwei Schaufelbefestigungen (1) unter einer Turbinenschaufel (7) hintereinander angeordnet sind.

Zeichnung