DE2120472A1 - Locking device for the display of a turbine system - Google Patents
Locking device for the display of a turbine systemInfo
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Pestste11vorrichtung für die Schaufeln einer TurbinenanlagePest control device for the blades of a turbine system
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen am Läufer einer Turbinenanlage und insbesondere auf eine verbesserte Vorrichtung zum Peststellen der Schaufeln an einem solchen Läufer.The present invention relates to improvements in the rotor of a turbine system, and more particularly to an improved one Device for plaguing the blades on such a rotor.
Bei der Herstellung von mit Schaufeln versehenen Läufern für Turbinenanlagen werden die Schaufeln gewöhnlich mittels
schwalbenschwanzförmiger, am Fuß der Schaufeln sitzenderIn the manufacture of bladed rotors for turbine systems, the blades are usually by means of
dovetail-shaped, seated at the base of the blades
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Ansätze am Läufer befestigt, der in seiner Umfangsfläche entsprechende, quer verlaufende Nuten aufweist, in die die Ansätze einschiebbar sind. Insbesondere bei Gasturbinentriebwerken für Luftfahrzeuge ist es des weiteren üblich, die in den Läufernuten sitzenden Schaufeln durch Metallstreifen festzulegen, die durch die Läufernuteh geschoben und deren*Enden so umgebogen werden, daß sie sowohl die Ansätze als auch die benachbarten Seitenteile des Läufers überdecken. Eine derartige Vorrichtung ist einfach und ermöglicht ein Auswechseln einzelner Schaufeln, falls dies notwendig ist.Approaches attached to the runner, the corresponding in its circumferential surface, has transverse grooves into which the approaches can be inserted. Especially in gas turbine engines for In aircraft, it is also customary to fix the blades seated in the rotor grooves by metal strips that pushed through the runner grooves and bent their * ends in this way be that they cover both the approaches and the adjacent side parts of the runner. Such a device is simple and allows individual blades to be replaced if necessary.
P Diese Vorrichtung hat jedoch den Nachteil, daß jede Relativbewegung zwischen Schaufel und Läufer in axialer Richtung durch einen Teil des zur Festlegung dienenden Bauteils, das nach dem Zusammenbau umgebogen wurde, aufgenommen wird. Während solch ein zur Festlegung dienendes Bauteil so konstruiert werden kann, daß es einwandfrei funktioniert, können hinsichtlich der Zuverlässigkeit Probleme auftreten, wenn versucht wird, dieses Bauteil wieder zu verwenden, oder wenn es nicht genau nach Vorschrift hergestellt oder benutzt wird. Ein weiteres Problem besteht darin, daß die umgebogenen zur Feststellung dienenden Metallstreifen nicht besonders zur Festlegung von Schaufeln mit einer Ummantelung an einer mittleren Stelle ihrer Länge oder an . ihrem äußeren Ende geeignet sind. Bei ummantelten Schaufeln muß * nämlich die Schaufel, bevor sie aus der Nut entfernt werden kann, radial nach innen verschoben werden. Ein weiterer Nachteil dieser Schaufelfeststellvorrichtungen ist, daß zum Einsetzen und Entfernen der Schaufeln im allgemeinen Zugang zu beiden Seiten der Nuten erforderlich ist. In einigen Fällen ist es durch andere Konstruktionserfordernisse lästig oder auch •nicht möglich, solch einen Zugang während der routinemäßigen Instandsetzungsarbeiten oder ähnlichem, bei denen die Entfernung einer oder mehrerer Schaufeln notwendig ist, zu schaffen.However, this device has the disadvantage that any relative movement between the blade and rotor in the axial direction is absorbed by a part of the component used for fixing, which was bent over after assembly. While such a defining component can be designed to function properly, reliability problems may arise if attempting to reuse that component or if it is not manufactured or used in accordance with the specification. Another problem is that the crimped locking metal strips are not particularly suited to securing blades with a shroud at or midway along their length. their outer end are suitable. In sheathed blades * namely, the blade must, before it can be removed from the groove, are displaced radially inwards. Another disadvantage of these vane locking devices is that insertion and removal of the vanes generally require access to both sides of the grooves. In some cases, other design requirements make it burdensome or not possible • to provide such access during routine repairs or the like where the removal of one or more blades is necessary.
Zur Beseitigung dieser geschilderten Nachteile sind bereits viele Schaufelfeststellvorrichtungen vorgeschlagen worden. SoMany blade locking devices have already been proposed to eliminate these disadvantages. So
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beschreibt die US-Päentschrift 3 395 89I eine Vorrichtung, bei der eine zwangsläufige Feststellung der Schaufeln ohne Umbiegen irgendeines Einzelteils erfolgt und zum Einsetzen und Entfernen der Schaufeln nur eine Seite des Läufers zugänglich sein muß. Diese Feststellvorrichtung hat jedoch den Nachteil, daß sie drei selbständige Einzelteile umfaßt, die bei jedem Einsetzen und Entfernen einer Schaufel gesondert gehandhabt werden müssen. Dies hat zur Folge, daß das Einsetzen und Entfernen einer Schaufel einen relativ langwierigen Prozeß darstellt und die Gefahr besteht, daß ein oder mehrere der Teile falsch angebracht werden.US Pat. No. 3,395,891 describes a device in which a positive locking of the blades takes place without bending any individual part and only one side of the rotor has to be accessible for inserting and removing the blades. However, this locking device has the disadvantage that it comprises three independent individual parts that must be handled separately each time a shovel is inserted and removed. As a result, the insertion and removal of a shovel is a relatively lengthy process and there is a risk that one or more of the parts will be incorrectly attached.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaufelfeststellvorrichtung zu schaffen, die besonders für ummantelte Schaufeln, die beim Einsetzen und Entfernen relativ zum Läufer radial verschoben werden müssen, geeignet ist und eine Einheitsbaugruppe enthält, um die für das Einsetzen und Entfernen einer Schaufel erforderliche Zeit zu verringern und die Gefahr eines Verlustes und eines falschen Anbringens von Bauteilen auf ein Mindestmaß zurückzuführen.The object of the present invention is to provide a shovel locking device to create that especially for shrouded blades that are used when inserting and removing relative to the rotor need to be moved radially, is suitable and contains a unitary assembly to facilitate the insertion and removal of a Shovel to reduce time required and the risk of loss and incorrect attachment of components on a Minimum.
Diese Aufgabe wird durch eine Einheitsbaugruppe gelöst, die einen Distanzhalter, eine mit einem Kopf versehene, sich über die Länge des Distanzhalters erstreckende Schraube, eine auf das Gewindeende der Schraube aufschiebbare Platte und eine auf das Gewindeende aufschraubbare Mutter umfaßt. Der Schraubenkopf befindet sich in einer Stellung der Schraube in einer geraden Linie mit dem Distanzhalter, und die Baugruppe kann in den Raum zwischen Schaufelansatζ und dem Boden der den Schaufelansatz aufnehmenden Läufernut eingesetzt werden. Danach wird die Schraube gedreht, so daß ihr Kopf die Seite des Läufers und den Schaufelansatz überdeckt. Dann wird die Mutter fest angezogen, wodurch die Platte gegen die andere Seite des Läufers und des Schaufelansatzes gedrückt wird. Zusätzliche Elemente verhindern eine Relativverdrehung zwischen Schraube, Distanzhai- , ter und Platte, um eine sachgemäße Lage dieser Teile zueinander bei einer Feststellung der Schaufel zu sichern.This object is achieved by a unitary assembly that has a spacer, one provided with a head, over the length of the spacer extending screw, a slide on the threaded end of the screw plate and a the threaded end includes screw-on nut. The screw head is in one position of the screw in a straight line Line with the spacer, and the assembly can be in the space between the blade attachment and the bottom of the blade attachment receiving runner groove are used. Then the screw is turned so that its head is the side of the rotor and covers the tip of the blade. Then the mother is tightened tight whereby the plate is pressed against the other side of the rotor and the blade shoulder. Prevent additional elements a relative rotation between screw, distance shark, ter and plate to ensure a proper position of these parts in relation to one another when the blade is locked.
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Diese und weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen hervor. Im einzelnen zeigenThese and other details and advantages of the invention can be found in the following description in conjunction with the drawings emerged. Show in detail
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil eines Axialflußverdichters, der teilweise entlang der Mittellinie einer eine Schaufel festhaltenden Nut verläuft,Fig. 1 is a longitudinal section through part of an axial flow compressor, which runs partially along the center line of a groove holding a blade,
Pig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1, der in verkleinertem Maßstab einen größeren Teil des Verdichters zeigt,Pig. 2 shows a section along the line II-II of FIG shows a larger part of the compressor on a reduced scale,
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie IH-III der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,3 shows a section along the line IH-III of FIG. 1 on an enlarged scale,
Fig. H einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,FIG. H shows a section along the line IV-IV of FIG. 1 on an enlarged scale,
Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V der Fig. 2 in vergrößertem Maßstab, wobei eine der Schaufeln entfernt ist,5 shows a section along the line V-V of FIG. 2 on an enlarged scale Ruler with one of the blades removed,
Fig. 6 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen SchaufelfestStellvorrichtung und6 is an exploded perspective view of FIG Shovel locking device according to the invention and
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der Einheitsbaugruppe mit weggebrochenen Teilen.Figure 7 is a perspective view of the unitary assembly with parts broken away.
Die Figuren 1 und 2 zeigen die erste Stufe eines Axialflußverdichters des Typs, wie er in Gasturbinentriebwerken verwendet wird. Von der Triebwerkseinlaßöffnung strömt Luft durch einen ringförmigen Durchflußkanal, dessen äußere Begrenzung durch das Verdichtergehäuse 10 und dessen innere Begrenzung durch Rampenelemente 12 gebildet wird. Einige der Rampenelemente 12 sind feststehend und einige bilden mit dem Läufer des Verdichters eine Einheit.Figures 1 and 2 show the first stage of an axial flow compressor of the type used in gas turbine engines. From the engine inlet port, air flows through one annular flow channel, the outer boundary of which by the compressor housing 10 and its inner boundary Ramp elements 12 is formed. Some of the ramp elements 12 are stationary and some form with the rotor of the compressor one unity.
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Die Luft strömt zuerst durch eine Umfangsreihe von Einlaßführungsschaufeln 14 und danach durch eine umfangsreihe von auf dem Läufer 17 des Verdichters befestigten Schaufeln 16. Der Läufer 17 des Verdichters enthält in einer ersten Stufe eine Scheibe 18, die über einen Steg 20 an einer konischen Welle befestigt ist. Die Welle 22 bildet einen Teil der aus Einzelteilen zusammengesetzten Läuferkonstruktion. Stromabwärts von den Schaufeln 16 befindet sich eine Reihe von Statorschaufeln 25j die am Verdichtergehäuse 10 befestigt sind. Die äußeren Teile der Schaufeln 16 besitzen die Form eines gewölbten Tragflügelprofils und sind aufgrund ihrer Länge mit eine mittlere Stützweite aufweisenden Umhüllungen 26 versehen, die sich von den entgegengesetzten Seiten des Flügelprofils erstrecken und auf entsprechenden Umhüllungsteilen an benachbarten Schaufeln aufliegen. Solche Umhüllungen dienen bekanntlich dazu, die Schaufelvibration auf ein Mindestmaß herabzusetzen.The air first flows through a circumferential row of inlet guide vanes 14 and then by a circumferential row of blades 16 attached to the rotor 17 of the compressor In a first stage, the rotor 17 of the compressor contains a disk 18 which is attached to a conical shaft via a web 20 is attached. The shaft 22 forms part of the rotor construction, which is composed of individual parts. Downstream of A row of stator blades 25j is attached to the blades 16 and is attached to the compressor housing 10. The outer Parts of the blades 16 have the shape of a curved airfoil profile and are due to their length with a middle Support spaced envelopes 26 are provided which extend from the opposite sides of the airfoil and on corresponding casing parts on adjacent blades rest. It is known that such casings serve to reduce the blade vibration to a minimum.
Die inneren Enden der Schaufeln 16 gehen in schwalbenschwanzförmige Ansätze 28 über, die in entsprechend ausgebildete, in einen Umfangsrand 32 der Scheibe 18 eingeformte Nuten 30 einsetzbar sind. Die Nuten 30 verlaufen unter einem Winkel zur Achse des Läufers, die in Fig. 5 durch die Linie X dargestellt ist. Diese Winkelbeziehung entspricht der Winkelbeziehung des Flügelprofilteils der Schaufel und vermindert die Zugbelastung des Ansatzes, die von der während der Läuferrotation auf die Schaufel wirkenden Zentrifugalkraft herrührt. Jede Schaufel ist mittels einer Feststellvorrichtung 34, die in den Figuren 5-7 näher beschrieben wird, örtlich festgelegt.The inner ends of the blades 16 are dovetailed Approaches 28, which can be inserted into correspondingly formed grooves 30 formed in a peripheral edge 32 of the disk 18 are. The grooves 30 extend at an angle to the axis of the rotor, which is shown in FIG. 5 by the line X. is. This angular relationship corresponds to the angular relationship of the airfoil part of the blade and reduces the tensile load of the approach, which results from the centrifugal force acting on the blade during the rotor rotation. Every shovel is fixed in place by means of a locking device 34, which is described in more detail in FIGS. 5-7.
Die Feststellvorrichtung 34 umfaßt vier Elemente: einen Distanzhalter 36, eine Schraube 38, eine Platte 40 und eine Mutter Der Distanzhalter 36 besteht vorzugsweise aus einer oberen Leiste 44 und einer unteren Leiste 46, die durch an diese angeformte, senkrechte Stege 48 miteinander verbunden und im Abstand zueinander gehalten sind. An der oberen Leiste 44 befinden sich flügelartige Ansätze 50, die zur Verminderung des GewichtsThe locking device 34 comprises four elements: a spacer 36, a screw 38, a plate 40 and a nut The spacer 36 preferably consists of an upper bar 44 and a lower bar 46, which are connected to one another by means of vertical webs 48 formed thereon and at a distance are held to each other. On the upper bar 44 there are wing-like lugs 50, which are used to reduce the weight
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Durchbrechungen 52 aufweisen. Die Schraube 38 geht durch zueinander ausgerichtete Bohrungen 54 in den Stegen 48. Durch die Platte 40 ragt das Gewindeende 39 der Schraube 38, auf das die Mutter 42 aufgebraubt ist. Es ergibt sich somit eine Einheitsbaugruppe, wie sie in Fig. 7 dargestellt ist. An ihrem dem Gewinde gegenüberliegenden Ende ist die Schraube 38 mit einem flachen Kopf 43 versehen.Have perforations 52. The screw 38 goes through to each other aligned holes 54 in the webs 48. Through the Plate 40 protrudes from the threaded end 39 of the screw 38 onto which the nut 42 is screwed. This results in a unit assembly, as shown in FIG. At its end opposite the thread, the screw 38 is with a flat head 43 is provided.
Ein weiteres, besonders erwähnenswertes Merkmal der PestStellvorrichtung 34 besteht darin, daß an einem Ende des Distanzhalters 36 ein horizontaler Schlitz 56 vorgesehen ist, der durch die beiden Leisten 44 und 46 begrenzt wird und zur Aufnahme eines an der Unterseite des Schraubenkopfes 43 sitzenden Vorsprungs 58 dient. Die Schraube 38 besitzt,, wie aus der Fig. 7 hervorgeht, eine Länge, die größer als die des Distanzhalters 36 ist, so daß ihr Kopfende über den Distanzhalter, wie dargestellt, hinausragen kann. Des weiteren erkennt man, daß die Platte 40 mit einem Lappen 60 versehen ist, der eine Relativverdrehung zwischen dem Distanzhalter und der Platte 40 in ihrem montierten Zustand verhindert.Another particularly noteworthy feature of the Pest control device 34 is that at one end of the spacer 36 a horizontal slot 56 is provided through the two strips 44 and 46 is limited and for receiving a projection seated on the underside of the screw head 43 58 serves. As can be seen from FIG. 7, the screw 38 has a length which is greater than that of the spacer 36 so that its head end can protrude beyond the spacer as shown. Furthermore you can see that the Plate 40 is provided with a tab 60 which allows relative rotation between the spacer and the plate 40 in prevented their assembled state.
Die Handhabung der Feststellvorrichtung sei im Zusammenhang mit dem Auswechseln einer der Schaufeln 16 näher erläutert. Bei solchen Instandsetzungsarbeiten wird das Verdichtergehäuse 10 oder eine Hälfte desselben von dem Triebwerk abgenommen und mit ihm die Reihe der in Fig. 1 dargestellten Schaufeln 25. Dadurch wird die rückwärtige Seite der Läuferscheibe 18 der ersten Stufe zugänglich. Es sei angenommen, daß eine der Schaufeln entfernt worden ist und nun beispielsweise die Schaufel der Fig. 2, die ohne Feststellvorrichtung dargestellt ist, plaziert wird. Diese Schaufel wird radial nach außen verschoben, so daß zwischen dem an der Schaufel befindlichen Ansatz und dem Boden der Nut 30 ein Abstand entsteht. Die Schraube 38 der Feststellvorrichtung 34 wird in die in Fig. 7 gezeigte Stellung gedreht, in der der Vorsprung 58 über das Ende des Distanzhalters 36 hinausragt. Der Schraubenkopf 43 besitzt eine Höhe, die gleichThe handling of the locking device will be explained in more detail in connection with the replacement of one of the blades 16. at The compressor housing 10 will be used for such repair work or one half of it is removed from the engine and with it the row of blades 25 shown in FIG the rear side of the carrier 18 of the first stage is accessible. Assume that one of the blades has been removed and now, for example, the shovel of FIG. 2, which is shown without a locking device, is placed will. This shovel is displaced radially outward, so that between the attachment located on the shovel and the ground the groove 30 creates a distance. The screw 38 of the locking device 34 is rotated into the position shown in FIG. 7, in which the projection 58 over the end of the spacer 36 protrudes. The screw head 43 has a height that is the same
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der oder kleiner als die Höhe des Abstandes zwischen Schaufelansatz und Nutboden ist, während die Höhe des Distanzhalters nahezu gleich groß wie der Abstand ist. Dies wird ferner durch die gestrichelt gezeichnete Lage des Schraubenkopfes 43 in Fig. 4 verdeutlicht.Demzufolge kann die Feststellvorrichtung ohne Schwierigkeiten unter dem Schaufelansatζ von der stromabwärts liegenden Seite der Läuferscheibe 18 eingesetzt werden.or less than the height of the distance between the blade attachment and groove bottom, while the height of the spacer is almost the same as the distance. This is also carried out by the dashed line position of the screw head 43 in Fig. 4 clarifies. Accordingly, the locking device without difficulty under the Schaufelansatζ from the downstream lying side of the carrier 18 are used.
Nach dem Einsetzen der Feststellvorrichtung wird, wie im wesentlichen aus Fig. 5 hervorgeht, die Schraube 38 gedreht, um den Schraubenkopf 43 in eine Stellung zu bringen, wie sie in Fig. 7 gestrichelt und in Fig. 4 mit ausgezogenen Linien dargestellt ist. Die Breite des Schraubenkopfes 43 ist größer als die Höhe des Abstandes zwischen Schaufelansatz und Nutboden und kleiner als die Breite der Nut, so daß er wie beschrieben eingesetzt werden und nach einer Drehung eine Seite der Läuferscheibe und ein Ende des Schaufelansatzes überdecken kann. Die Drehung der Schraube erfolgt in einer solchen Richtung, daß die unter einem Winkel zur Schraubenlängsachse verlaufende Innenfläche des Kopfes 43 zu der Seitenfläche der Scheibe und der Endfläche des Schaufelansatzes ausgerichtet und somit die Winkelbeziehung der Nut in Betracht gezogen ist. Die Schraube 38 wird dann in eine stromabwärts gerichtete Richtung gezogen, so daß der Vorsprung 58 in den Schlitz 56 gelangt. Danach wird die Mutter 42 fest angezai^en, wodurch die Feststellvorrichtung 34, wie aus den Figuren 3> 4 und 5 ersichtlich ist, sicher verspannt wird. Es sei darauf hingewiesen, daß die flügelartigen Ansätze 50 die Feststellvorrichtung 34 in der Nut 30 zentrieren und daß die Länge des Distanzhalters 36 geringfügig größer als die Länge der Nut 30 ist, um eine zu starke Zugbeanspruchung des Schraubenkopfes 43 zu vermeiden. Des weiteren sei bemerkt, daß die Platte 40 zwecks Ausrichtung gegenüber der Läuferscheibenseite mit ihrer Innenseite unter einem Winkel zur Schraubenlängsachse verläuft. Um einen sicheren Sitz der Mutter 42 zu erhalten, ist die Außenfläche der Platte 40 mit einer Ebene versehen, die senkrecht auf der Schraubenlängsachse steht. Ferner besitztAfter inserting the locking device, as is essentially from Fig. 5, the screw 38 rotated to the To bring the screw head 43 into a position as shown in FIG. 7 is shown in dashed lines and in Fig. 4 with solid lines. The width of the screw head 43 is greater than the height the distance between the blade attachment and the groove bottom and smaller than the width of the groove, so that it is used as described and after one rotation can cover one side of the rotor disk and one end of the blade attachment. The rotation of the The screw takes place in such a direction that the inner surface of the head running at an angle to the screw's longitudinal axis 43 to the side face of the disc and the end face of the Blade attachment aligned and thus the angular relationship of the groove is taken into account. The screw 38 is then in a downstream direction so that the projection 58 enters the slot 56. The nut 42 is then tightened indicated, whereby the locking device 34, as from the Figures 3> 4 and 5 can be seen, is securely clamped. It should be noted that the wing-like lugs 50 the Center locking device 34 in the groove 30 and that the The length of the spacer 36 is slightly greater than the length the groove 30 is to avoid excessive tensile stress on the screw head 43 to avoid. It should also be noted that the plate 40 for the purpose of alignment with respect to the carrier disk side runs with its inside at an angle to the longitudinal axis of the screw. To get a secure fit of the nut 42 is the outer surface of the plate 40 is provided with a plane which is perpendicular to the longitudinal axis of the screw. Also owns
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die Platte 40 eine größere Umrißlinie als die zwischen Schaufelansatz und Nutboden, um einen Abfluß verdichteter Luft von der Unterstromseite zur Oberstromseite des Läufers zu verhindern. the plate 40 has a larger outline than that between the blade attachment and groove bottom to prevent an outflow of compressed air from the downstream side to the upstream side of the rotor.
Das Herausnehmen der Peststellvorrichtung zur Entfernung oder zum Austausch einer Schaufel 16 verläuft genau umgekehrt wie das beschriebene Einsetzen. Auch beim Herausnehmen der Peststellvorrichtung ist lediglich ein Zugang zu der Unterstromseite der Läuferscheibe 18 erforderlich.Removing the plague setting device for removal or to replace a blade 16 is exactly the opposite of the insertion described. Even when removing the pest control device all that is required is access to the downstream side of the carrier disk 18.
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