DE2824853A1

DE2824853A1 - Vorrichtung zur halterung der schaufeln eines turbinenlaeufers

Info

Publication number: DE2824853A1
Application number: DE19782824853
Authority: DE
Inventors: Josette Benoist; Pierre Antoine Glowacki; Gerard Marcel Francois Mandet
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1977-06-08
Filing date: 1978-06-06
Publication date: 1978-12-21
Also published as: FR2393931B1; GB1575500A; US4189282A; DE2824853C2; FR2393931A1

Description

SOCIETE NATIONALE D¹ETUDE ET DE
CONSTRUCTION DE MOTEURS D¹AVIATION (S.N.E.C.M.A.)

2, Boulevard Victor

F- 75 015 Paris/Frankreich

Vorrichtung zur Halterung der Schaufeln eines Turbinenläufers.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Halterung der Schaufeln eines Turbinenläufers, wobei die Scheibe des Läufers an ihrem Umfang axiale Ausnehmungen aufweist, in welche die Wurzeln der Schaufeln gleitend eingesetzt werden.

Es wurden bereits zahlreiche Halterungsvorrichtungen zur Halterung der Schaufeln und insbesondere der Wurzeln der Schaufeln in den am Kranz vorgesehenen Ausnehmungen zu halten.

Diese Vorrichtungen werden gewöhnlich durch Platten gebildet, die in Nuten eingesetzt werden, welche in den radialen Flächen der Scheibe so vorgesehen sind, daß die Platten vor den Schaufelwurzeln gleitend eingesetzt werden können und durch mec hanische Verformung gehalten werden.

Die vorangehend beschriebenen Vorrichtungen gewährleisten die Halterung der Schaufeln gut, verhindern jedoch nicht das Entweichen von Luft. In der Tat ist jede Schaufel von Kanälen

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durchzogen, welche durch die Wurzel die Kühlluft aufnehmen. Es ist natürlich von Interesse, die Luftverluste auf ein Mindestmaß zu beschränken. Es ist ferner von Interesse, die Zahl der Teile, die für den Zusasaaenbau notwendig sind, gering zu halten. Durch das französische Patent 1 307 564 wurden diese Probleme teilweise gelöst und eine Vorrichtung beschrieben, die eine ringförmige Platte und Schlüssel aufweist. Die radiale Fläche der Scheibe trägt Nuten, wobei die obere Nut kontinuierlich ist und sich in die Ränder der Schaufeln verlängert, während die untere Nut durch eine Reihe von in Abstand befindlichen Zähnen gebildet wird. Schlüssel, die eine Zunge tragen, sind zwischen den Zähnen angeordnet und werden durch diese gehalten, wobei die ringförmige Platte unter der oberen Nut aufgehängt wird und auf den Schlüsseln zur Auflage kommt derart, daß in der erwähnten Platte vorgesehene Einkerbungen vor den Zungen der Schlüssel zu liegen kommt. Die Zungen werden sodann durch Verformung in die Einkerbungen gebracht, wodurch die ringförmige Platte in einer Lage gegen die radiale Fläche der Scheibe festgehalten wird.

Die Erfindung geht von der vorangehend beschriebenen Vorrichtung aus und hat zur Aufgabe, die üblichen Schlüssel oder Riegel zu vermeiden.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Halterung der Schaufeln eines Turbinenlaufrades ist die Scheibe des Laufrades bzw. Läufers, die einen Kranz aufweist, an dessen Umfang axiale Ausnehmungen vorgesehen sind, in welche die Wurzeln der Schaufeln gleitend eingesetzt werden, von der Bauart mit mindestens einem ringförmigen Flansch zur axialen Halterung gleichachsig zur Scheibe und Befestigungs- und BlockierOrganen, durch welche der Flansch auf dem Kranz gehalten wird, wobei sich die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch unterscheidet, daß die

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Befestigungsorgane durch konische Auflageflächen gebildet werden, die jeweils mit dem unteren Rand des Kranzes und Haken zusammenwirken, die senkrecht zur Ebene des Flansches durch den unteren Rand desselben getragen werden, welcher untere Rand des Kranzes Ausschnitte zur Aufnahme der Haken des Flansches, bevor dieser durch Drehung in seine Stellung gebracht wird, und die erwähnten Blockierorgane durch Zapfen gebildet werden, welche von dem Ende elastischer Zungen getragen werden, die radial aus dem Flansch ausgestanzt sind, und mit Ausnehmungen von entsprechender Form zusammenwirken, die im Fuß der Schaufeln vorgesehen sind.

ImFolgenden wird die Erfindung beispielsweise anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert und zwar zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, einer Turbinenscheibe, die mit einer erfindungsgemäßen Halterungsvorrichtung ausgerüstet ist;

Fig. 2 eine Ansicht im Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine Ansicht in schaubildlicher Darstellung und im Schnitt eines Teils dsr ringförmigen Platte nach einem eine Zunge bildenden radialen Schnittvorgang.

Die Fig. 1 zeigt einen Teil 1 der Laufradscheibe, die an ihrem Umfang mit axialen Ausnehmungen 2 in der Gestalt von tannenförmigen Nuten vorgesehen sind, in welche die Turbinenschaufeln 3 gleitend eingeführt werden. Bei einer allgemein verwendeten und nicht dargestellten Ausführungsform weisen die Schaufeln in ihrer Dicke. Kühlkanäle auf, in welchen von der Mitte des Laufrades stammende Luft zir-

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kuliert. Diese Kanäle durchqueren die Wurzeln 4 und entsprechen Durchlässen, die in der Scheibe vorgesehen sind. Es ist daher erforderlich, eine Abdichtung zwischen der tannenförraigen Nut und der Schaufelwurzel sicherzustellen, die so vollkommen wie möglich ist, und Verluste durch die Seitenränder zu vermeiden. Es ist nicht weniger notwendig, die Schaufeln in ihren Nuten zu halten und jedes Gleiten längs der Achse der Scheibe zu vermeiden. Für diesen Zweck wird an den Flanken der Scheibe und vor den Wurzeln der Schaufeln ein ringförmiger Flansch 5 angeordnet. Erfindungsgemäß ist dieser ringförmige Flansch zum Zusammenwirken mit den Elementen der Halterungsvorrichtung ausgebildet, die zur Scheibe und den Schaufeln gehören.

Der ringförmige Flansch 5 trägt an seinem inneren Rand Haken 10, die im wesentlichen senkrecht von der Ebene des Flansches in der Richtung der Scheibe abstehen. Jeder Haken 10 weist eine Fläche 12 auf, die der Aussenseite zugekehrt und zur Achse in der der Scheibe entgegengesetzten Richtung geneigt ist. Die verschiedenen Flächen 12 gehören im wesentlichen zur Seitenfläche eines zum Läufer gleichachsigen Kegels.

Andererseits ist, wie es am besten aus der Schnittansicht der Fig. 2 erkennbar ist, der innere Rand des Kranzes der Scheibe mit einer Schrägung geschnitten, deren Fläche 12', die dem Inneren des Läufers zugekehrt ist, so geneigt, daß sie eine konische Fläche bildet, die genau an derjenigen der Flächen 12 der Haken anliegt.

Gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung sind die elastischen Zungen 13 radial in der Dicke des ringförmigen Flansches 5 so ausgeschnitten, daß sie ein freies Ende auf der Seite des äusseren Randes des Flansches auf-

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weisen. Jede Zunge 13 trägt ein Kopfstück 11, das in der Richtung des Kranzes der Scheibe absteht. Ausnehmungen 9 von entsprechender Form sind für jedes der Kopfstücke im Fuß der Schaufeln vorgesehen. Unter Schaufelfuß ist die Anordnung zu verstehen,, die sich unter der Basis des Schaufelblattes befindet, welche Anordnung bei der Befestigungsart der Schaufeln durch profilierte Würzein, die in Nuten des Kranzes gleitend eingeführt werden, im allgemeinen durch eine Schaufelwurzel 4 gebildet wird, über der sich eine Plattform 8 befindet. Bei dem dargestellten Beispiel werden die erwähnten Ausnehmungen durch einen Nutteil gebildet, der in den axialen Rändern 8' jeder Plattform 8 vorgesehen ist.

Die Zungen 13, die mit Kopfstücken bzw. Vorsprüngen 11 versehen sind, sind vorgesehen, damit die Vorsprünge vor den Ausnehmungen 9 angeordnet werden, wenn der Haken sich mit dem Zahn 7 in Eingriff befindet.

Bei dem dargestellten Beispiel sind ebensoviel« Haken wie Vorsprünge bzw. Kopfstücke vorgesehen und ein Haken sowie ein Vorsprung sind im wesentlichen nach einem Radius der Scheibe und auf der gleichen Seite der Platte vorgesehen. Der Vorsprung 11 dringt in die Ausnehmung 9 ein, die aus zwei Teilen besteht, d.h. die eine Hälfte der Ausnehmung wird durch das Ende einer Nut gebildet, die im Rand der Schraube parallel zur Achse der Scheibe vorgesehen ist, während die andere Hälfte durch die entsprechende Nut in der benachbarten Schaufel gebildet wird. Ein Vorsprung kommt daher mit zwei benachbarten Schaufeln in Eingriff. Wegen der Anordnung der VorSprünge und der Haken auf dem ringförmigen Flansch muß die Scheibe so vorgesehen werden, daß die Längssyinmetrieebene der tannenförmigen Nut mit derjenigen einer Aussparung zwischen zwei Zähnen zusammenfällt, auf welche die Haken zu liegen kommen«

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Mit anderen Worten, es muß sich ein Zahn zwischen zwei tannenförmigen Nuten befinden, welche die Wurzeln von zwei benachbarten Schaufeln aufnehmen. Der Flanschteil zwischen zwei Zungen entspricht der Querbreite der Schaufel und gewährleistet die Halterung und die Dichtheit.

Auf der Rückseite der Zunge, welche den Vorsprung trägt, ist ein Eingriffselement 14 vorgesehen, um das Herausziehen des Vorsprungs aus seiner Ausnehmung 9 zu ermöglichen.

Der Zusammenbau der Halterungsvorrichtung geschieht wie folgt: Nachdem die hintere Halterungsvorrichtung (nicht dargestellt) angebracht worden ist, werden die Schaufeln gleitend in ihre Nuten bewegt, worauf die ringförmige Platte 5 so gegen die Scheibenflanke gebracht wird, daß sich die Haken in Eingriff mit den Aussparungen der Verzahnung befinden. Während der Flansch gegen die Flanke gehalten wird, wird er um einen Winkel gedreht, der demjenigen entspricht, der eine Aussparung eines Zahns trennt. Der Haken 10 und insbesondere die Fläche 12 kommen hinter dem Ende eines Zahns zur Anordnung gegen welchen er im axialen Sinn blockiert ist. Die Vorsprünge, welche vorher mit bezug auf die Fläche des Flansches in Kontakt mit der Flanke der Scheibe zurückgezogen waren, dringen in die Ausnehmungen 9 infolge der Elastizität der Zunge 13 ein und gewährleisten die Verriegelung des ringförmigen Flansches gegen Drehung.

Das Ausbauen des ringförmigen Flansches geschieht unter Verwendung eines Werkzeugs, das mit den Eingriffselementen 14 zusammenwirkt und das Zurückziehen der Vorsprtinge aus ihren Ausnehmungen und durch die Drehung der Platte ermöglicht, um die Haken in die zwischen den Zähnen vor-

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gesehenen Aussparungen zu bringen.

Bei der Ausführungsform des ringförmigen Flansches, die in Fig. 3 im Schnitt nach einem radialen Schnittvorgang dargestellt ist, ist dieser so bearbeitet, daß er eine Dicke aufweist, die von seinem äusseren Rand 15 zu seinem inneren Rand 16 zunimmt. Auf der Fläche 17 und in der Nähe des Randes 15 wird eine erste Rippe belassen, welche nach der Bearbeitung die VorSprünge 11 ergibt. Am Rand 16 wird eine zweite Rippe belassen, welche die Haken 10 ergibt. Diese Rippen sind zumindest teilweise an den Teilen des Flansches weggelassen, welche der freien Fläche der Wurzel der Schaufeln entsprechen. Die Zungen werden sodann durch ein im wesentlichen radiales Ausstanzen des Flansches gebildet. Der trapezförmige Querschnitt der Platte hat den Zweck, Zungen zu erhalten, welche eine ausreichende Elastizität aufweisen, um die Vorsprünge in ihrer Ausnehmung zu halten, und ausreichend massive Haken, um deren Verformung unter der Wirkung der Fliehkraft zu vermeiden.

Es könnte beispielsweise, lediglich um einen Begriff der Größenordnung zu geben, eine Dicke des Flansches innen von etwa dem Zweifachen der Dicke des Flansches aussen vorgesehen v/erden. Wenn die Dicke beispielsweise mit 2 mm bzw. 1 mm gewählt worden ist, wird eine Zungenbreite von 4 mm vorgesehen.

Aus dem Vorangehenden ergibt sich die durch die erfindungsgemäße Halterungs- und Blockiervorrichtung erzielbare Materialeinsparung. Die hohen Drehzahlen der Laufräder sind, wenn ferner der Durchmesser der Kränze der Scheibe berücksichtigt wird, die Ursache beträchtlicher mechanischer Beanspruchungen, welche dadurch verringert werden, daß die sich drehenden Teile von leich-

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terer Bauart sind.

Ferner ist zu bemerken, daß die Zungen, die einen Teil der erfindungsgemäßen Halterungsvorrichtung bilden, auch, da sie mit dem Flansch aus einem Stück bestehen, an dem mechanischen Festigkeitsverhalten des letzteren teilnehmen, was wichtig ist, um eine gute Dichtungsfunktion des Flansches zu gewährleisten.

Die Erfindung ermöglicht das Erzielen einer Befestigung der Halterungsvorrichtung auf der Flanke der Scheibe ohne die Verwendung herkömmlicher Mittel, wie Bolzen oder Riegel mit verformbarer Zunge und die Sicherstellung der Abdichtung der Schaufelwurzeln gegen die Umgebung.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die beispielsweise beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere kann die Zahl der Haken von der Zahl der Zungen und der Zahl der Schaufeln unabhängig sein. Desgleichen können die Ausnehmungen der Vorsprünge so vorgesehen sein, daß sie sich nicht auf zwei aufeinanderfolgende Schaufeln erstrecken oder sich in der Höhe der Schaufelwurzeln befinden.

t Deb Patentanwalt

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Claims

Ansprüche ;

Vorrichtung zur Halterung der Schaufeln eines Turbinenläufers, dessen Scheibe einen Kranz aufweist, an dessen Umfang axiale Ausnehmungen vorgesehen sind, in welche die Wurzeln der Schaufeln gleitend eingeführt werden, mit mindestens einem ringförmigen Flansch zur axialen Halterung gleichachsig zur Scheibe, und Befestigungssowie Blockierorganen, um die Anordnung des Flansches auf dem Kranz sicherzustellen,

dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsorgane durch konische Auflagerflächen gebildet werden, die jeweils mit dem unteren Rand des Kranzes (1) zusammenwirken, und Haken (10), die senkrecht zur Ebene des Flansches (5) durch den unteren Rand des Flansches getragen werden, welcher untere Rand des Flansches mit Ausnehmungen (9) zur Aufnahme der Haken des Flansches, bevor er in Drehung versetzt wird, aufweist, und die Blockierorgane durch Vorsprünge (11) gebildet werden, die von dem Ende elastischer Zungen (13) getragen werden, welche radial im Flansch (5) ausgestanzt sind und mit Ausnehmungen von entsprechender Form zusammenwirken, die in den Füßen der Schaufeln (3) vorgesehen sind.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (9) durch zwei Teile gebildet werden, einem ersten Teil, der durch einen Teil der Nut gebildet wird, welche in einem axialen Plattformrand (8) einer Schaufel vorgesehen ist, und einem zweiten Teil, der durch einen Teil der Nut gebildet wird, die in dem axialen Plattformrand der benachbarten Schaufel vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haken (10) und die Vorsprünge (11) längs Halbmessern der ringförmigen Platte (5) ausgerichtet sind.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Eingriffselement (14), das auf der Fläche der Zunge (13) vorgesehen ist, die derjenigen entgegengesetzt ist, welche den Vorsprung (11) trägt, und im wesentlichen in der gleichen Höhe.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Plansch einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt hat, wobei der äussere Rand eine geringere Breite als der innere Rand hat.

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