Anordnung zur Befestigung von Turbinenschaufeln

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Befestigung von Turbinenschaufeln (2) in einer Nut (3) eines Innengehäuses einer Dampfturbine, wobei zwischen dem Turbinenschaufelfuß (5) und der Nut (3) ein Stemmstück (6) aus Bi-Metall verwendet wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Befestigung von Turbinenschaufeln, wobei die Turbinenschaufeln einen Turbinenschaufelfuß aufweisen, der in eine Nut in einer Komponente eingepasst ist, wobei zwischen dem Turbinenschaufelfuß und der Komponente ein Stemmstück angeordnet ist.

[0002] Dampfturbinen als Ausführungsform einer Strömungsmaschine umfassen vergleichsweise viele Turbinenschaufeln, die in Laufschaufeln und Leitschaufeln unterteilt werden. Laufschaufeln werden auf dem Rotor und Leitschaufeln im Gehäuse angeordnet. Die Leitschaufeln weisen einen Schaufelfuß auf, der in eine entsprechende Nut im Gehäuse eingebaut wird. Der Einbau erfolgt in der Regel von Hand, das bedeutet, dass ein Mitarbeiter per Hand die einzelnen Dampfturbinen-Leitschaufeln in die entsprechenden Nuten mit einer passenden Kraft einbringt. Zusätzlich wird ein Stemmstück zwischen dem Schaufelfuß und der Nut eingestemmt, um eine Kraft zur Fixierung auszuüben. Einige Leitschaufeln weisen Deckbänder auf, die gegenüber dem Fuß verdreht sind.

[0003] Das Stemmstück wird in der Regel mit Hammerschlägen getrieben, was einen hohen Kraftaufwand bedeutet und verbunden ist mit einer schnellen Ermüdung des betroffenen Mitarbeiters.

[0004] Die Erfindung möchte hier Abhilfe schaffen. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung anzugeben, für die weniger Kraftaufwand aufgewendet werden muss.

[0005] Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Anordnung zur Befestigung von Turbinenschaufeln, wobei die Turbinenschaufeln einen Turbinenschaufelfuß aufweisen, der in eine Nut in einer Komponente eingepasst ist, wobei zwischen dem Turbinenschaufelfuß und der Komponente ein Stemmstück angeordnet ist, wobei das Stemmstück ein Bi-Metall ist.

[0006] Somit wird erfindungsgemäß vorgeschlagen die Stemmstücke zur Fixierung der Turbinenschaufel aus einem Bi-Metall auszuführen. Die Stemmstücke sollten bei Einbautemperatur geradlinig ausgeführt sein und ein geringes Übermaß zwischen 0,1mm und 0,2mm aufweisen. Die Turbinenschaufeln lassen sich in diesem Fall mit geringem Kraftaufwand über die Stemmstücke einschieben. Das geringe Übermaß reicht aus, um die Schaufel vorzuspannen bzw. zu verklemmen und somit in ihrer finalen Position zu fixieren. Erfindungsgemäß wird im Betrieb die Temperatur zwingend erhöht, was zu einer Verbiegung des Bi-Metalls in Richtung des Turbinenschaufelfußes führt. Das bedeutet, dass eine Kraft von dem Bi-Metall auf den Turbinenschaufelfuß und die Nut ausgeübt wird, was zu einer Fixierung führt.

[0007] Daher müssen keine konstruktiven Änderungen vorgenommen werden. Bisher verwendete Stemmstücke können durch Stemmstücke aus Bi-Metall ersetzt werden. Die körperliche Anstrengung für die Mitarbeiter wäre reduziert, was auch zu einer Reduzierung der Unfallgefahr führen würde. Insgesamt ist der Kraftaufwand für das Schieben der Turbinenschaufel über das Stemmstück somit reduziert.

[0008] Des Weiteren werden durch den erleichterten Einbau Kosten reduziert, da in gleicher Zeit mehr Turbinenschaufeln eingebaut werden können.

[0009] Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels nun näher erläutert.

[0010] Die Figuren zeigen in schematischer Weise ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

[0011] Es zeigen:

Figur 1

eine schematische Darstellung eines Turbinen-schaufelfußes in einer Komponente,

Figur 2

ein Bi-Metallstemmstück bei Einbautemperatur,

Figur 3

ein Bi-Metallstemmstück bei Betriebstemperatur,

Figur 4

eine schematische Darstellung eines Turbinenleit-schaufelfußes und

Figur 5

eine schematische Darstellung eines Turbinenleit-schaufelfußes mit Hammerfußform.

[0012] Die Figur 1 zeigt eine Anordnung zur Befestigung von Turbinenschaufeln 2 in einer Nut 3 einer Komponente 4. Die Turbinenschaufel 2 weist einen Turbinenschaufelfuß 5 auf, der in die entsprechende Nut 3 eingepasst ist. Zwischen dem Turbinenschaufelfuß 5 und der Komponente 4 ist ein Stemmstück 6 angeordnet, wobei das Stemmstück 6 ein Bi-Metall ist.

[0013] Die Turbinenschaufel 2 ist als Turbinenleitschaufel für eine Dampfturbine ausgebildet. Ebenso könnte die Turbinenschaufel 2 als Verdichterschaufel für eine Gasturbine oder einen Verdichter ausgebildet sein.

[0014] Die Komponente 4 ist als Gehäuse, insbesondere Innengehäuse einer Dampfturbine ausgebildet.

[0015] Die Figur 2 zeigt das Stemmstück 6 bei Einbautemperatur. Das Stemmstück 6 umfasst ein erstes Material 7 und ein zweites Material 8, das durch endseitig starre Verbindungen 9 fest miteinander verbunden ist.

[0016] Das erste Material 7 weist gegenüber dem zweiten Material 8 ein unterschiedliches thermisches Ausdehnungsverhalten auf.

[0017] Dadurch wird bei einer Erhöhung der Temperatur die geometrische Form des Stemmstücks 6 verändert, was in der Figur 3 dargestellt ist. Das Stemmstück 6 zeigt eine Verbiegung in eine Richtung. Da das Stemmstück 6 bei Einbautemperatur in einem Spalt 10 zwischen dem Turbinenschaufelfuß 5 und der Nut 3 angeordnet ist, erfolgt durch eine Temperaturerhöhung während des Betriebes ein Kraftzuwachs zwischen dem Turbinenschaufelfuß 5 und der Nut 3, was zu einer besseren Fixierung der Turbinenschaufel 2 führt.

[0018] In dem hier dargestellten Beispiel wurde eine Turbinenschaufel für die Anwendung in einer Dampfturbine dargestellt. Es ist genauso gut eine Anwendung für Verdichterschaufeln in Gasturbinen möglich.

[0019] Die Erfindung ist ebenso für Turbinenleitschaufeln anwendbar, was in der Figur 4 gezeigt wird. Die in Figur 4 gezeigte Turbinenleitschaufel weist einen als Hakenfuß ausgebildeten Turbinenschaufelfuß 5 auf. Dieser weist eine zu einem Leitschaufelträger 11 zeigende Oberfläche 12 auf. In dem Leitschaufelträger 11 ist ein Spalt 13 ausgebildet, in dem das Stemmstück 6 angeordnet ist.

[0020] Des Weiteren weist der Turbinenschaufelfuß 5 eine im Wesentlichen seitlich angeordnete Seitenfläche 14 auf, die im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche 12 ausgerichtet ist. Das Stemmstück 6 ist in einem seitlich angeordneten Spalt 13 angeordnet, was zu einer zusätzlichen Fixierung führt.

[0021] Figur 5 zeigt einen als Hammerfuß ausgebildeten Turbinenschaufelfuß 5 auf.

Ansprüche

1. Anordnung (1) zur Befestigung von Turbinenschaufeln (2), wobei die Turbinenschaufeln (2) einen Turbinenschaufelfuß (5) aufweisen,
der in eine Nut (3) in einer Komponente (4) eingepasst ist, wobei zwischen dem Turbinenschaufelfuß (5) und der Komponente (4) ein Stemmstück (6) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Stemmstück (6) ein Bi-Metall ist.

2. Anordnung (1) nach Anspruch 1,
wobei die Turbinenschaufel (2) als Turbinenleitschaufel ausgebildet ist.

3. Anordnung (1) nach Anspruch 1,
wobei die Turbinenschaufel (2) als Turbinenlaufschaufel ausgebildet ist.

4. Anordnung (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3,
wobei die Komponente (4) als Gehäuse, insbesondere als Innengehäuse einer Dampfturbine ausgebildet ist.

Zeichnung