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EP2246575A1 - Rotor blade assembly for an axial compressor - Google Patents

Rotor blade assembly for an axial compressor Download PDF

Info

Publication number
EP2246575A1
EP2246575A1 EP09005894A EP09005894A EP2246575A1 EP 2246575 A1 EP2246575 A1 EP 2246575A1 EP 09005894 A EP09005894 A EP 09005894A EP 09005894 A EP09005894 A EP 09005894A EP 2246575 A1 EP2246575 A1 EP 2246575A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
blade
securing element
groove
retaining groove
rotor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09005894A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Dirk Wistuba
Dimitri Zelmer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to EP09005894A priority Critical patent/EP2246575A1/en
Publication of EP2246575A1 publication Critical patent/EP2246575A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
    • F04D29/321—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps for axial flow compressors
    • F04D29/322—Blade mountings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/32—Locking, e.g. by final locking blades or keys
    • F01D5/323—Locking of axial insertion type blades by means of a key or the like parallel to the axis of the rotor

Definitions

  • the invention relates to a rotor blade assembly, comprising a rotor section for a turbomachine, are distributed on the radially outwardly directed lateral surface at least partially axially extending, laterally open retaining grooves along the circumference and in which inserted via the lateral Garutö réelle each have a blade with its respective blade root is.
  • the protruding ends are bent inwards, so that they clasp the rotor disk on the front side.
  • the blade is secured against displacement along the retaining groove.
  • the object of the invention is therefore to provide a securing device for blades of a turbomachine, by means of which a reliable backup is achieved and moreover requires a particularly small frontal space requirement side of the rotor disk to specify a particular compact turbomachine.
  • the invention is based on the finding that for mounting the blade in the retaining a particularly small lateral space requirement is required if a backup exists in which the ends of the fuse element no longer have to be bent after its installation. To avoid this, however, a departure from the conventional backup concept is required. However, the invention has recognized that, however, the scope of the previous backup concept does not have to be fundamentally abandoned in order to solve the problem.
  • the invention provides that at least one of the ends of the securing element can already be bent before it is mounted in the retaining groove. As a result, at least one of the two lateral spaces can be made extremely compact, which leads to an axially shortened turbomachine.
  • the fuse element and the blades are no longer at the same time, as it were as a pair, inserted into the holding. According to the invention, these are now mounted separately.
  • the securing element is now to bring positively with the groove base in engagement. After the locking plate is positively connected to the groove base, then the blade can be inserted over the still unbent end of the fuse element. Thus, the final securing of the blade can take place, which stops the assembly of the relevant blade.
  • the securing element has two legs, which rest in the securing state in each case on one of the two end faces of the blade root.
  • the legs are no longer on the front sides of the wheel disc, but on the front sides of the blade root. Since the free ends of the legs of the securing element are now directed outward, and no longer, as in the prior art, inwardly, the bending of the legs can now be safely prevented by the centrifugal force acting on the rotor during operation.
  • At least one recess for positive locking is provided in the groove base of the retaining groove.
  • the securing element has a hole corresponding to the respective recess for each recess.
  • the form element is designed as a feather key. The key is thus seated both partially in the recess and partially in the corresponding hole, which prevents the displacement of the securing element along the retaining groove.
  • the feather key thus blocks the displacement of the securing element and thus prevents its relative movement relative to and along the retaining groove.
  • the securing element can now be produced more cheaply, since the introduction of a hole is cheaper than the production of the bead applied there. If a radially outward bias is required for pressing the blade to the retaining groove, this can have a corresponding wall thickness of the securing element be achieved, whereby the gap between bottom and groove bottom is overcompensated.
  • the securing element can also have a contour in its section, which lies opposite the recess, which extends at least partially into the recess.
  • the securing element has a depression produced by deep-drawing, stamping or otherwise, which extends into the recess and blocks the axial displacement. This saves you the additional form element or the feather key.
  • the rotor section, on which the blade is arranged may be formed by a rotor disk or by a shaft collar of the rotor of a turbomachine. More preferably, the blade assembly is used in an axial compressor, particularly for blade rings with relatively small blades, i. Blades with a comparatively short span.
  • FIG. 1 shows in a partially sectioned, partly perspective view of a rotor blade assembly 10 of the rotor of an axial compressor.
  • the rotor blade assembly 10 comprises a rotor section 12, which is part of the rotor of the axial compressor.
  • the rotor section 12 may be formed, for example, as a rotor disk or as a shaft collar of a rotor which is then mainly integral in this section.
  • a retaining groove 16 is shown in section.
  • the section through the retaining groove 16 is chosen so that its principle symmetrical hammer-shaped Schaufelfußkontur is seen in half.
  • Each retaining groove 16 has a slightly arched groove bottom 18, which may however also be flat.
  • the retaining grooves 16 are open on the front side, relative to the rotor section 12, so that a rotor blade 22 can be pushed into the retaining groove 16 via the laterally arranged retaining groove openings 20.
  • FIG. 1 While the blade root 24 of the blade 22 is arranged in the retaining groove 16; an aerodynamically curved airfoil belonging to the blade 22 is in FIG. 1 only partially shown and provided with the reference numeral 25.
  • the blade root 24 has an underside 26 which is only indirectly opposite the groove base 18 of the retaining groove 16, since a securing element 28 is arranged between the groove base 18 and the underside 26.
  • the fuse element 28 is plate-shaped and extends over the entire length of the retaining groove 16 and slightly beyond. It is in accordance with the groove bottom 18, slightly curved or even.
  • the securing element 28 has a first leg 30 protruding beyond the retaining slot opening 20, which is already in the outward direction, ie. in the direction of the airfoil 25 of the blade 22, is bent. A arranged at the other end of the securing element 28 second leg 32 still extends parallel to the groove bottom 18. In the middle between the end faces of the rotor portion 12, a recess 34 is arranged in the groove bottom 18.
  • the recess 34 may be formed, for example, as a bore. According to a first embodiment, that axial portion of the securing element 28, which lies opposite the recess 34, has a hole 36.
  • the hole 36 and the recess 34 are aligned, so that there to form a positive connection there is a mold element 38, designed as a feather key, fitted.
  • the feather key thus sits on the one hand in the recess 34 and on the other hand in the hole 36 and thus prevents a displacement of the securing element 28 along the groove bottom 18.
  • the feather key does not protrude out of the hole in principle.
  • a plurality of pairs of recesses 34 and holes 36 per retaining groove 16 may be distributed between the end faces of the rotor section 12, in each of which a mold element 38 is seated.
  • the feather key is first inserted into the recess 34.
  • the securing element 28 is inserted into the retaining groove 16 such that its hole 36 is closed by the molding element 38.
  • the first leg 30 is already bent outward.
  • the blade 22 can be inserted into the retaining groove 16 by the further-shown on the left side Stirnutö réelleen 20.
  • the second leg 32 with a suitable tool or a suitable auxiliary device to the outside, ie to the lateral surface 14 are bent until it comes to rest on the end face of the blade root 24.
  • the assembly of the blade 22 in the retaining groove 16 is completed. In principle, there are to assemble and secure all blades 22 of a blade ring.
  • a relative movement of the moving blade 22 with respect to the securing element 28 is blocked by the fact that the two legs 30, 32 are placed in the displacement path of the moving blade 22.
  • the two legs 30, 32 thus clasp the blade root 24.
  • a relative movement of the securing element 28 along the longitudinal extent of the retaining groove 16 is not possible, since by means of formed as a feather key element 38 which sits in the hole 36 and in the recess 34 , the fuse element 28 is blocked.
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment FIG. 1 with respect to the securing against displacement of the securing element 28 with respect to and along the retaining groove 16.
  • the securing element 28 now has a contour or shape in its section which opposes the recess 34, at least in the recess 34 partially protruding.
  • the mold thus comprises a depression 42, which can be produced, for example, by deep-drawing or stamping. This embodiment can be used several times per retaining groove 16.
  • FIG. 2 shows the inserted blade 22 according to the second embodiment.
  • FIG. 3 shows the top view of the fuse element 28 according to the second embodiment.
  • the lowering 42 is made possible in particular by a hole 44, the edge of which comprises the deep-drawn or lowered contour.
  • a particular advantage of the invention is that the securing element 28 can already be mounted with pre-bent legs 30, which makes the bending of the first leg 30 with the securing element 28 already inserted superfluous. As a result, at the relevant end face of the rotor section 12 no additional Space required for assembly to bend the first leg longer.
  • the invention provides a rotor blade assembly 10 for a rotor section 12 of a turbomachine in which the blades 22 inserted in retaining grooves 16 are each secured by means of a securing element 28 against displacement in the axial direction or along its retaining groove 16, in which the securing element 28 is a positive fit with the groove bottom 18 of the respective retaining groove 16 is engaged.
  • a securing element 28 against displacement in the axial direction or along its retaining groove 16
  • the securing element 28 is a positive fit with the groove bottom 18 of the respective retaining groove 16 is engaged.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Laufschaufelanordnung (10), umfassend einen Rotorabschnitt (12) für eine Turbomaschine, an dessen radial nach außen gerichteter Mantelfläche (14) sich zumindest teilweise in Axialrichtung erstreckende, seitlich offene Haltenuten (16) entlang des Umfangs verteilt sind und in denen über die seitliche Haltenutöffnung (20) jeweils eine Laufschaufel (22) mit ihrem jeweiligen Schaufelfuß (24) eingesetzt ist. Die in Haltenuten (16) eingesetzten Laufschaufeln (22) sind jeweils mittels eines plattenförmigen Sicherungselements (28) gegen eine Verschiebung in Axialrichtung bzw. entlang der Haltenut (16) gesichert. Erfindungsgemäß ist das Sicherungselement (28) formschlüssig mit dem Nutgrund (18) der Haltenut (16) in Eingriff. Mit Hilfe dieser Ausgestaltung ist es möglich, bereits einseitig vorgebogene Sicherungselemente (28) vor der Montage der Laufschaufel (22) in die Haltenut (16) einzusetzen. Dies ermöglicht einerseits eine beschleunigte Montage und andererseits einen geringen Raumbedarf an derjenigen Stirnseite des Rotorabschnitts (12), an welcher der vorgebogene Schenkel (30) des Sicherungselementes (28) vorgesehen ist.

Figure imgaf001
The invention relates to a rotor blade arrangement (10), comprising a rotor section (12) for a turbomachine, on whose radially outwardly directed lateral surface (14) at least partially axially extending, laterally open retaining grooves (16) are distributed along the circumference and in which in each case a rotor blade (22) with its respective blade root (24) is inserted via the lateral retaining groove opening (20). The blades (22) used in retaining grooves (16) are each secured against displacement in the axial direction or along the retaining groove (16) by means of a plate-shaped securing element (28). According to the invention, the securing element (28) engages positively with the groove base (18) of the retaining groove (16). With the aid of this embodiment, it is possible to use securing elements (28) which have already been bent on one side prior to assembly of the moving blade (22) into the retaining groove (16). On the one hand, this enables an accelerated assembly and, on the other hand, a small space requirement at that end face of the rotor section (12) on which the pre-bent limb (30) of the securing element (28) is provided.
Figure imgaf001

Description

Die Erfindung betrifft eine Laufschaufelanordnung, umfassend einen Rotorabschnitt für eine Turbomaschine, an dessen radial nach außen gerichteter Mantelfläche sich zumindest teilweise in Axialrichtung erstreckende, seitlich offene Haltenuten entlang des Umfangs verteilt sind und in denen über die seitliche Haltenutöffnung jeweils eine Laufschaufel mit ihrem jeweiligen Schaufelfuß eingesetzt ist.The invention relates to a rotor blade assembly, comprising a rotor section for a turbomachine, are distributed on the radially outwardly directed lateral surface at least partially axially extending, laterally open retaining grooves along the circumference and in which inserted via the lateral Halteutöffnung each have a blade with its respective blade root is.

Aus der EP 1 703 078 A1 ist eine Befestigung von Laufschaufeln an dem Rotor eines Axialverdichters bekannt, bei der die einzelnen Laufschaufeln in sich in Axialrichtung erstreckende Haltenuten eingesetzt sind. Die Laufschaufeln sind dabei gegen eine Verschiebung entlang der Haltenut mittels eines Sicherungsbleches gesichert. Das Sicherungsblech ist zwischen der Unterseite des Schaufelfußes und dem Nutgrund der Haltenut platziert. An der Unterseite des Schaufelfußes ist eine Aussparung vorgesehen, in die ein am Sicherungsblech vorgesehener Wulst eingreift. Bei der Montage der Laufschaufel in die zugehörige Haltenut werden Laufschaufel und Sicherungsblech gleichzeitig in die Haltenut eingeschoben. Nach der Positionierung der Laufschaufel in der endgültigen Betriebslage stehen die Enden des Sicherungsblechs über die Stirnseiten der Radscheibe hinaus. Anschließend werden die überstehenden Enden nach innen eingebogen, so dass diese die Rotorscheibe stirnseitig umklammern. Mit Hilfe der Umklammerung und mit Hilfe des in der Aussparung sitzenden Wulstes ist die Laufschaufel gegen eine Verschiebung entlang der Haltenut gesichert.From the EP 1 703 078 A1 is an attachment of blades on the rotor of an axial compressor known in which the individual blades are inserted in extending in the axial direction retaining grooves. The blades are secured against displacement along the retaining groove by means of a locking plate. The locking plate is placed between the underside of the blade root and the groove bottom of the retaining groove. On the underside of the blade root, a recess is provided, into which engages a bead provided on the locking plate. When mounting the blade in the associated retaining groove blade and locking plate are simultaneously inserted into the retaining groove. After positioning the blade in the final operating position, the ends of the locking plate project beyond the end faces of the wheel disc. Subsequently, the protruding ends are bent inwards, so that they clasp the rotor disk on the front side. With the help of the clasp and with the help of the seated in the recess bead, the blade is secured against displacement along the retaining groove.

Es wird dabei als nachteilig empfunden, dass zum Umbiegen der über die Haltenut hinaus stehenden Enden ein axialer Bauraum seitlich der Radscheibe erforderlich ist, welches das Umbiegen der Enden ermöglicht und erlaubt.It is felt to be disadvantageous that an axial space to the side of the wheel disc is required for bending the over the retaining ends beyond the ends, which allows the bending of the ends and allowed.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Sicherungsvorrichtung für Laufschaufeln einer Turbomaschine, mittels der eine zuverlässige Sicherung erreicht wird und die darüber hinaus einen besonders geringen stirnseitigen Raumbedarf seitlich der Rotorscheibe erfordert, um eine besondere kompakte Turbomaschine anzugeben.The object of the invention is therefore to provide a securing device for blades of a turbomachine, by means of which a reliable backup is achieved and moreover requires a particularly small frontal space requirement side of the rotor disk to specify a particular compact turbomachine.

Die Aufgabe wird mit einer Laufschaufelanordnung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved with a rotor blade assembly according to the features of claim 1.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass zur Montage der Laufschaufel in der Haltenut ein besonders geringer seitlicher Raumbedarf erforderlich ist, wenn eine Sicherung existiert, bei der die Enden des Sicherungselements nicht mehr nach dessen Montage umgebogen werden müssen. Um dies zu vermeiden, ist jedoch eine Abkehr vom herkömmlichen Sicherungskonzept erforderlich. Die Erfindung hat erkannt, dass jedoch der Rahmen des bisherigen Sicherungskonzepts jedoch nicht grundlegend verlassen werden muss, um die Aufgabe zu lösen. Die Erfindung sieht vor, dass zumindest eines der Enden des Sicherungselements noch vor dessen Montage in der Haltenut bereits umgebogen sein kann. Dadurch kann zumindest einer der beiden seitlichen Räume äußerst kompakt ausgestaltet sein, was zu einer axial verkürzten Turbomaschine führt. Durch das einseitig auf den erforderlichen Winkel vorgebogene Sicherungselement sind nun das Sicherungselement und die Laufschaufeln nicht mehr gleichzeitig, sozusagen als Paar, in die Haltenut einschiebbar. Nach der Erfindung werden diese nun getrennt voneinander montiert. Um die getrennte Montage von Sicherungselement und Laufschaufel zu ermöglichen, ist das Sicherungselement nun mit dem Nutgrund formschlüssig in Eingriff zu bringen. Nachdem das Sicherungsblech mit dem Nutgrund formschlüssig verbunden ist, kann anschließend die Laufschaufel über das noch ungebogene Ende des Sicherungselements eingeschoben werden. Sonach kann die endgültige Sicherung der Laufschaufel stattfinden, was die Montage der betreffenden Laufschaufel beendet. Durch die Verwendung bereits teilweise vorgefertigter Sicherungselemente können auch kürzere Montagezeiten erreicht werden.The invention is based on the finding that for mounting the blade in the retaining a particularly small lateral space requirement is required if a backup exists in which the ends of the fuse element no longer have to be bent after its installation. To avoid this, however, a departure from the conventional backup concept is required. However, the invention has recognized that, however, the scope of the previous backup concept does not have to be fundamentally abandoned in order to solve the problem. The invention provides that at least one of the ends of the securing element can already be bent before it is mounted in the retaining groove. As a result, at least one of the two lateral spaces can be made extremely compact, which leads to an axially shortened turbomachine. Due to the unilaterally bent to the required angle fuse element now the fuse element and the blades are no longer at the same time, as it were as a pair, inserted into the holding. According to the invention, these are now mounted separately. In order to enable the separate assembly of securing element and blade, the securing element is now to bring positively with the groove base in engagement. After the locking plate is positively connected to the groove base, then the blade can be inserted over the still unbent end of the fuse element. Thus, the final securing of the blade can take place, which stops the assembly of the relevant blade. By using already partially prefabricated security elements and shorter assembly times can be achieved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments are specified in the subclaims.

Gemäß einer vorteilhaften ersten Weiterbildung weist das Sicherungselement zwei Schenkel auf, welche im sichernden Zustand jeweils an einer der beiden Stirnseiten des Schaufelfußes anliegen. Im Gegensatz zum Stand der Technik liegen somit die Schenkel nicht mehr an den Stirnseiten der Radscheibe an, sondern an den Stirnseiten des Schaufelfußes. Da die freien Enden der Schenkel des Sicherungselementes nun nach außen gerichtet sind, und nicht mehr, wie beim Stand der Technik, nach innen, kann das Aufbiegen der Schenkel durch die im Betrieb auf den Rotor einwirkende Zentrifugalkraft nun sicher verhindert werden.According to an advantageous first development, the securing element has two legs, which rest in the securing state in each case on one of the two end faces of the blade root. In contrast to the prior art, the legs are no longer on the front sides of the wheel disc, but on the front sides of the blade root. Since the free ends of the legs of the securing element are now directed outward, and no longer, as in the prior art, inwardly, the bending of the legs can now be safely prevented by the centrifugal force acting on the rotor during operation.

Im Rahmen einer Weiterbildung ist im Nutgrund der Haltenut zumindest eine Ausnehmung für den Formschluss vorgesehen. Im gleichen Zuge weist das Sicherungselement für jede Ausnehmung ein zur betreffenden Ausnehmung korrespondierendes Loch auf. In jedem Loch-Ausnehmungs-Paar sitzt jeweils ein Formelement zur Bildung des Formschlusses. Zweckmäßiger Weise ist dabei das Formelement als Passfeder ausgebildet. Die Passfeder sitzt somit sowohl teilweise in der Ausnehmung als auch teilweise im korrespondierenden Loch, was die Verschiebung des Sicherungselementes entlang der Haltenut verhindert. Die Passfeder blockiert also den Verschiebeweg des Sicherungselements und verhindert so dessen Relativbewegung gegenüber und entlang der Haltenut. Bezogen auf das Sicherungsblech aus dem Stand der Technik kann das Sicherungselement nun kostengünstiger hergestellt werden, da das Einbringen eines Lochs preiswerter ist als die Herstellung des dort angewendeten Wulstes. Sofern eine radial nach außen gerichtete Vorspannung zum Anpressen der Laufschaufel an die Haltenut erforderlich ist, kann dies über eine entsprechende Wandstärke des Sicherungselementes erreicht werden, wodurch das Spaltmaß zwischen Unterseite und Nutgrund überkompensiert wird.In a further development, at least one recess for positive locking is provided in the groove base of the retaining groove. At the same time, the securing element has a hole corresponding to the respective recess for each recess. In each hole-recess pair each sitting a molding element to form the positive connection. Appropriately, the form element is designed as a feather key. The key is thus seated both partially in the recess and partially in the corresponding hole, which prevents the displacement of the securing element along the retaining groove. The feather key thus blocks the displacement of the securing element and thus prevents its relative movement relative to and along the retaining groove. Based on the safety plate of the prior art, the securing element can now be produced more cheaply, since the introduction of a hole is cheaper than the production of the bead applied there. If a radially outward bias is required for pressing the blade to the retaining groove, this can have a corresponding wall thickness of the securing element be achieved, whereby the gap between bottom and groove bottom is overcompensated.

Alternativ zur vorgenannten Ausgestaltung kann das Sicherungselement in seinem Abschnitt, welcher der Ausnehmung gegenüberliegt, auch eine Kontur aufweisen, welche sich zumindest teilweise in die Ausnehmung hinein erstreckt. Dem zur Folge weist das Sicherungselement eine durch Tiefziehen, Stanzen oder sonst wie hergestellte Absenkung auf, welche sich in die Ausnehmung erstreckt und die axiale Verschiebung blockiert. Dadurch erspart man sich das zusätzliche Formelement bzw. die Passfeder.As an alternative to the aforementioned embodiment, the securing element can also have a contour in its section, which lies opposite the recess, which extends at least partially into the recess. As a result, the securing element has a depression produced by deep-drawing, stamping or otherwise, which extends into the recess and blocks the axial displacement. This saves you the additional form element or the feather key.

Zweckmäßigweise kann der Rotorabschnitt, an dem die Laufschaufel angeordnet ist, von einer Rotorscheibe oder von einem Wellenbund des Rotors einer Turbomaschine gebildet sein. Besonders bevorzugt wird die Laufschaufelanordnung in einem Axialverdichter verwendet, insbesondere für Laufschaufelkränze mit vergleichsweise kleinen Laufschaufeln, d.h. Laufschaufeln mit vergleichsweise kurzer Spannweite.Conveniently, the rotor section, on which the blade is arranged, may be formed by a rotor disk or by a shaft collar of the rotor of a turbomachine. More preferably, the blade assembly is used in an axial compressor, particularly for blade rings with relatively small blades, i. Blades with a comparatively short span.

Weitere Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der Erfindung werden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in den nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich auch durch die vorteilhafte Kombination von Merkmalen der dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtungen. Identische Merkmale sind dabei in den nachfolgenden Zeichnungen mit identischen Bezugszeichen bezeichnet.Further advantages, features and characteristics of the invention will be explained in more detail by means of preferred exemplary embodiments in the following drawings. Expedient refinements also result from the advantageous combination of features of the illustrated devices according to the invention. Identical features are designated in the following drawings with identical reference numerals.

Es zeigen:

FIG 1
einen Längsschnitt in teilperspektivischer An- sicht durch eine erfindungsgemäße Laufschaufelan- ordnung einer Turbomaschine gemäß einer ersten Ausgestaltung,
FIG 2
einen Längsschnitt durch den Nutgrund einer Haltenut und das Sicherungselement gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung und
FIG 3
die Draufsicht auf das Sicherungselement gemäß der zweiten Ausgestaltung.
Show it:
FIG. 1
3 a longitudinal section in a partial perspective view through a blade arrangement according to the invention of a turbomachine according to a first embodiment,
FIG. 2
a longitudinal section through the groove bottom of a retaining groove and the securing element according to a second embodiment of the invention and
FIG. 3
the top view of the fuse element according to the second embodiment.

FIG 1 zeigt in teils geschnittener, teils perspektivischer Ansicht eine Laufschaufelanordnung 10 des Rotors eines Axialverdichters. Die Laufschaufelanordnung 10 umfasst dabei einen Rotorabschnitt 12, welcher Teil des Rotors des Axialverdichters ist. Der Rotorabschnitt 12 kann beispielsweise als Rotorscheibe oder auch als Wellenbund eines dann in diesem Abschnitt hauptsächlich einstückigen Rotors ausgebildet sein. FIG. 1 shows in a partially sectioned, partly perspective view of a rotor blade assembly 10 of the rotor of an axial compressor. The rotor blade assembly 10 comprises a rotor section 12, which is part of the rotor of the axial compressor. The rotor section 12 may be formed, for example, as a rotor disk or as a shaft collar of a rotor which is then mainly integral in this section.

An der nach außen gerichteten Mantelfläche 14 des Rotorabschnitts 12 befinden sich mehrere, entlang des Umfangs verteilte Haltenuten für Laufschaufeln, von denen in FIG 1 eine Haltenut 16 im Schnitt dargestellt ist. Der Schnitt durch die Haltenut 16 ist dabei so gewählt, dass dessen prinzipiell symmetrische hammerförmige Schaufelfußkontur hälftig zu sehen ist. Jede Haltenut 16 weist einen an sich leicht gewölbten Nutgrund 18 auf, welcher aber auch eben sein kann. Die Haltenuten 16 sind stirnseitig, bezogen auf den Rotorabschnitt 12, geöffnet, so dass über die seitlich angeordneten Haltenutöffnungen 20 eine Laufschaufel 22 in die Haltenut 16 eingeschoben werden kann. Im Detail ist dabei der Schaufelfuß 24 der Laufschaufel 22 in der Haltenut 16 angeordnet; ein zur Laufschaufel 22 gehörendes aerodynamisch gekrümmtes Schaufelblatt ist in FIG 1 nur ansatzweise dargestellt und mit dem Bezugszeichen 25 versehen. Der Schaufelfuß 24 weist eine Unterseite 26 auf, welche dem Nutgrund 18 der Haltenut 16 nur mittelbar gegenüberliegt, da zwischen Nutgrund 18 und Unterseite 26 ein Sicherungselement 28 angeordnet ist. Das Sicherungselement 28 ist plattenförmig ausgebildet und erstreckt sich über die gesamte Länge der Haltenut 16 und noch etwas darüber hinaus. Es ist dabei entsprechend dem Nutgrund 18, leicht gewölbt oder eben.On the outwardly directed lateral surface 14 of the rotor section 12 are a plurality of distributed along the circumference retaining grooves for blades, of which in FIG. 1 a retaining groove 16 is shown in section. The section through the retaining groove 16 is chosen so that its principle symmetrical hammer-shaped Schaufelfußkontur is seen in half. Each retaining groove 16 has a slightly arched groove bottom 18, which may however also be flat. The retaining grooves 16 are open on the front side, relative to the rotor section 12, so that a rotor blade 22 can be pushed into the retaining groove 16 via the laterally arranged retaining groove openings 20. In detail, while the blade root 24 of the blade 22 is arranged in the retaining groove 16; an aerodynamically curved airfoil belonging to the blade 22 is in FIG. 1 only partially shown and provided with the reference numeral 25. The blade root 24 has an underside 26 which is only indirectly opposite the groove base 18 of the retaining groove 16, since a securing element 28 is arranged between the groove base 18 and the underside 26. The fuse element 28 is plate-shaped and extends over the entire length of the retaining groove 16 and slightly beyond. It is in accordance with the groove bottom 18, slightly curved or even.

Das Sicherungselement 28 weist einen über die Haltenutöffnung 20 hinaus stehenden ersten Schenkel 30 auf, welcher bereits nach außen, d.h. in Richtung des Schaufelblattes 25 der Laufschaufel 22, umgebogen ist. Ein am anderen Ende des Sicherungselementes 28 angeordneter zweiter Schenkel 32 erstreckt sich noch parallel zum Nutgrund 18. Mittig zwischen den Stirnseiten des Rotorabschnitts 12 ist im Nutgrund 18 eine Ausnehmung 34 angeordnet. Die Ausnehmung 34 kann beispielsweise als Bohrung ausgebildet sein. Gemäß einer ersten Ausgestaltung weist derjenige axiale Abschnitt des Sicherungselementes 28, welcher der Ausnehmung 34 gegenüberliegt, ein Loch 36 auf. Das Loch 36 und die Ausnehmung 34 fluchten, so dass zur Bildung eines Formschlusses dort ein Formelement 38, ausgebildet als Passfeder, passend eingesetzt ist. Die Passfeder sitzt somit einerseits in der Ausnehmung 34 und andererseits im Loch 36 und verhindert somit eine Verschiebung des Sicherungselementes 28 entlang des Nutgrundes 18. Die Passfeder ragt prinzipiell nicht aus dem Loch heraus. Selbstverständlich können auch mehrere Paare von Ausnehmungen 34 und Löchern 36 je Haltenut 16 zwischen den Stirnseiten des Rotorabschnitts 12 verteilt sein, in denen jeweils ein Formelement 38 sitzt.The securing element 28 has a first leg 30 protruding beyond the retaining slot opening 20, which is already in the outward direction, ie. in the direction of the airfoil 25 of the blade 22, is bent. A arranged at the other end of the securing element 28 second leg 32 still extends parallel to the groove bottom 18. In the middle between the end faces of the rotor portion 12, a recess 34 is arranged in the groove bottom 18. The recess 34 may be formed, for example, as a bore. According to a first embodiment, that axial portion of the securing element 28, which lies opposite the recess 34, has a hole 36. The hole 36 and the recess 34 are aligned, so that there to form a positive connection there is a mold element 38, designed as a feather key, fitted. The feather key thus sits on the one hand in the recess 34 and on the other hand in the hole 36 and thus prevents a displacement of the securing element 28 along the groove bottom 18. The feather key does not protrude out of the hole in principle. Of course, a plurality of pairs of recesses 34 and holes 36 per retaining groove 16 may be distributed between the end faces of the rotor section 12, in each of which a mold element 38 is seated.

Zur Montage der Laufschaufelanordnung 10 ist zuerst die Passfeder in die Ausnehmung 34 einzusetzen. Anschließend wird das Sicherungselement 28 so in die Haltenut 16 eingelegt, dass dessen Loch 36 vom Formelement 38 verschlossen wird. Dabei ist der erste Schenkel 30 bereits nach außen umgebogen. Anschließend kann die Laufschaufel 22 durch die weiter links dargestellte stirnseitige Haltenutöffnungen 20 in die Haltenut 16 eingeschoben werden. Nachdem der Schaufelfuß 24 am ersten Schenkel 30 zum Anliegen kommt, kann der zweite Schenkel 32 mit einem geeigneten Werkzeug oder einer geeigneten Hilfsvorrichtung nach außen, d.h. zur Mantelfläche 14 umgebogen werden, bis dieser an der Stirnseite des Schaufelfußes 24 zum Anliegen kommt. Dadurch ist die Montage der Laufschaufel 22 in der Haltenut 16 abgeschlossen. Prinzipiell sind dabei alle Laufschaufeln 22 eines Laufschaufelkranzes derart zu montieren und zu befestigen.To mount the blade assembly 10, the feather key is first inserted into the recess 34. Subsequently, the securing element 28 is inserted into the retaining groove 16 such that its hole 36 is closed by the molding element 38. In this case, the first leg 30 is already bent outward. Subsequently, the blade 22 can be inserted into the retaining groove 16 by the further-shown on the left side Stirnutöffnungen 20. After the blade root 24 comes to rest on the first leg 30, the second leg 32 with a suitable tool or a suitable auxiliary device to the outside, ie to the lateral surface 14 are bent until it comes to rest on the end face of the blade root 24. As a result, the assembly of the blade 22 in the retaining groove 16 is completed. In principle, there are to assemble and secure all blades 22 of a blade ring.

Eine Relativbewegung der Laufschaufel 22 gegenüber dem Sicherungselement 28 ist dadurch blockiert, dass die beiden Schenkel 30, 32 im Verschiebeweg der Laufschaufel 22 platziert sind. Die beiden Schenkel 30, 32 umklammern folglich den Schaufelfuß 24. Gemäß dieser ersten Ausgestaltung ist eine Relativbewegung des Sicherungselementes 28 entlang der Längserstreckung der Haltenut 16 nicht möglich, da mittels des als Passfeder ausgebildeten Formelements 38, welches im Loch 36 und in der Ausnehmung 34 sitzt, das Sicherungselement 28 blockiert ist.A relative movement of the moving blade 22 with respect to the securing element 28 is blocked by the fact that the two legs 30, 32 are placed in the displacement path of the moving blade 22. The two legs 30, 32 thus clasp the blade root 24. According to this first embodiment, a relative movement of the securing element 28 along the longitudinal extent of the retaining groove 16 is not possible, since by means of formed as a feather key element 38 which sits in the hole 36 and in the recess 34 , the fuse element 28 is blocked.

FIG 2 zeigt eine alternative Ausgestaltung zu FIG 1 im Bezug auf die Sicherung gegen eine Verschiebung des Sicherungselementes 28 gegenüber und entlang der Haltenut 16. Anstelle des Formelements 38 weist nun das Sicherungselement 28 in seinem Abschnitt, welcher der Ausnehmung 34 gegenüberliegt, eine Kontur bzw. Form auf, die in die Ausnehmung 34 zumindest teilweise hineinragt. Die Form umfasst somit eine Absenkung 42, welche beispielsweise durch Tiefziehen oder Stanzen hergestellt sein kann. Auch diese Ausgestaltung kann mehrfach je Haltenut 16 verwendet sein. FIG. 2 shows an alternative embodiment FIG. 1 with respect to the securing against displacement of the securing element 28 with respect to and along the retaining groove 16. Instead of the molding element 38, the securing element 28 now has a contour or shape in its section which opposes the recess 34, at least in the recess 34 partially protruding. The mold thus comprises a depression 42, which can be produced, for example, by deep-drawing or stamping. This embodiment can be used several times per retaining groove 16.

Der Klarheit halber ist in FIG 2 die eingesetzte Laufschaufel 22 nicht dargestellt. FIG 3 zeigt die Draufsicht auf das Sicherungselement 28 gemäß der zweiten Ausgestaltung. Die Absenkung 42 wird insbesondere durch ein Loch 44 ermöglicht, dessen Rand die tiefgezogene bzw. abgesenkte Kontur umfasst.For the sake of clarity, is in FIG. 2 the inserted blade 22 is not shown. FIG. 3 shows the top view of the fuse element 28 according to the second embodiment. The lowering 42 is made possible in particular by a hole 44, the edge of which comprises the deep-drawn or lowered contour.

Unabhängig von der Ausgestaltung liegt ein besonderer Vorteil der Erfindung darin, dass das Sicherungselement 28 bereits mit vorgebogenen Schenkel 30 montiert werden kann, was das Umbiegen des ersten Schenkels 30 bei bereits eingesetztem Sicherungselement 28 überflüssig macht. Hierdurch ist an der betreffenden Stirnseite des Rotorabschnitts 12 kein zusätzlicher Raumbedarf für die Montage zum Umbiegen des ersten Schenkels mehr erforderlich.Regardless of the embodiment, a particular advantage of the invention is that the securing element 28 can already be mounted with pre-bent legs 30, which makes the bending of the first leg 30 with the securing element 28 already inserted superfluous. As a result, at the relevant end face of the rotor section 12 no additional Space required for assembly to bend the first leg longer.

Zusammenfassend wird mit der Erfindung eine Laufschaufelanordnung 10 für einen Rotorabschnitt 12 einer Turbomaschine angegeben, bei dem die in Haltenuten 16 eingesetzten Laufschaufeln 22 jeweils mittels eines Sicherungselements 28 gegen eine Verschiebung in Axialrichtung bzw. entlang ihrer Haltenut 16 gesichert sind, in dem das Sicherungselement 28 formschlüssig mit dem Nutgrund 18 der betreffenden Haltenut 16 in Eingriff ist. Mit Hilfe dieser Ausgestaltung ist es möglich, auch einseitig vorgebogene Sicherungselemente 28 vor der Montage der Laufschaufel 22 in die Haltenut 16 einzusetzen. Dies ermöglicht einerseits eine beschleunigte Montage und andererseits einen geringen Raumbedarf an derjenigen Stirnseite des Rotorabschnitts 12, an welcher der vorgebogene Schenkel 30 des Sicherungselementes 28 vorgesehen ist. An dieser Stirnseite des Rotorabschnitts 12 sind keine weiteren Montagegriffe erforderlich.In summary, the invention provides a rotor blade assembly 10 for a rotor section 12 of a turbomachine in which the blades 22 inserted in retaining grooves 16 are each secured by means of a securing element 28 against displacement in the axial direction or along its retaining groove 16, in which the securing element 28 is a positive fit with the groove bottom 18 of the respective retaining groove 16 is engaged. With the help of this embodiment, it is possible to use one-sided pre-bent securing elements 28 in the retaining groove 16 before mounting the blade 22. This allows on the one hand an accelerated assembly and on the other hand a small space requirement at that end face of the rotor section 12, on which the pre-bent leg 30 of the securing element 28 is provided. At this end face of the rotor section 12 no further mounting handles are required.

Claims (8)

Laufschaufelanordnung (10),
umfassend einen Rotorabschnitt (12) für eine Turbomaschine, an dessen nach außen gerichteter Mantelfläche (14) sich zumindest teilweise in Axialrichtung erstreckende, seitlich offene Haltenuten (16) entlang des Umfangs verteilt sind und in denen über die seitliche Haltenutöffnung (20) jeweils eine Laufschaufel (22) mit ihrem jeweiligen Schaufelfuß (24) eingesetzt ist,
wobei zur Sicherung jeder Laufschaufel (22) gegen eine Verschiebung entlang der Haltenut (16) zwischen Nutgrund (18) der Haltenut (16) und einer dem Nutgrund (18) mittelbar gegenüberliegenden Unterseite (26) des Schaufelfußes (24) ein plattenförmig Sicherungselement (28) vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Sicherungselement (28) formschlüssig mit dem Nutgrund (18) in Eingriff ist.Blade assembly (10),
comprising a rotor section (12) for a turbomachine, at the outwardly directed lateral surface (14) at least partially axially extending, laterally open retaining grooves (16) are distributed along the circumference and in which on the lateral retaining groove (20) each have a blade (22) is inserted with its respective blade root (24),
wherein for securing each blade (22) against a displacement along the retaining groove (16) between groove bottom (18) of the retaining groove (16) and the groove bottom (18) indirectly opposite bottom (26) of the blade root (24) has a plate-shaped securing element (28 ) is provided,
characterized in that
the securing element (28) is positively engaged with the groove base (18). Laufschaufelanordnung (10) nach Anspruch 1,
bei der das Sicherungselement (28) zwei Schenkel (30, 32) aufweist, welche an Stirnseiten des Schaufelfußes (24) anliegen.Blade assembly (10) according to claim 1,
in which the securing element (28) has two legs (30, 32) which abut against end faces of the blade root (24). Laufschaufelanordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2,
bei der im Nutgrund (18) der Haltenut (16) zumindest eine Ausnehmung (34) für den Formschluss vorgesehen ist.Blade assembly (10) according to claim 1 or 2,
in which at least one recess (34) is provided for positive engagement in the groove base (18) of the retaining groove (16). Laufschaufelanordnung (10) nach Anspruch 3,
bei der das Sicherungselement (28) für jede Ausnehmung (34) ein zur betreffenden Ausnehmung (34) korrespondierendes Loch (36) aufweist, in denen jeweils ein Formelement (38) zur Bildung des Formschlusses sitzt.Blade assembly (10) according to claim 3,
in which the securing element (28) for each recess (34) has a corresponding recess (34) corresponding hole (36), in each of which a mold element (38) sits to form the positive fit. Laufschaufelanordnung (10) nach Anspruch 4,
bei der das Formelement (38) als Passfeder ausgebildet ist.Blade assembly (10) according to claim 4,
in which the shaped element (38) is designed as a feather key. Laufschaufelanordnung (10) nach Anspruch 3,
bei der das Sicherungselement (28) im Abschnitt, welcher der Ausnehmung (34) gegenüberliegt, eine Kontur aufweist, welche sich zumindest teilweise in die Ausnehmung (34) hinein erstreckt.Blade assembly (10) according to claim 3,
wherein the securing element (28) in the section which faces the recess (34) has a contour which extends at least partially into the recess (34). Laufschaufelanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
bei der der Rotorabschnitt (12) von einer Rotorscheibe oder von einem Wellenbund gebildet ist.Blade assembly (10) according to any one of claims 1 to 6,
in which the rotor section (12) is formed by a rotor disk or by a shaft collar. Axialverdichter mit einer Laufschaufelanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.Axial compressor with a rotor blade arrangement (10) according to one of claims 1 to 7.
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