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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Blockieren von Schaufeln
in der Umfangs-Nut einer Turbomaschinen-Scheibe, wobei diese Schaufeln Füße vom Hammer-Anfüge-Typ umfassen,
welche dazu geeignet sind, durch ein Belade-Fenster in diese Nut
eingeführt
zu werden, und in dieser Nut mittels Form-Zusammenwirkens mit den
Seitenwänden
der letzteren gehalten zu werden, wobei die Blockier-Vorrichtung
dazu geeignet ist, in die Nut durch das Belade-Fenster eingeführt zu werden,
und ein Verriegelungs-Element umfasst, welches dazu geeignet ist, unter
Einwirkung einer Radial-Manövrier-Schraube, deren
Kopf gegen den Boden der Nut stößt, in eine
in die Seitenwände
der Nut eingearbeitete Verriegelungs-Aufnahme angehoben zu werden.
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Es
können
mehrere Verriegelungs-Vorrichtungen dieser Art pro Scheibe vorgesehen
sein. Im Allgemeinen ist der Schrauben-Kopf, welcher größer ist
als der Schaft, in einer Vertiefung aufgenommen, welche in den Boden
der Nut in Höhe
der zugehörigen
Verriegelungs-Aufnahme eingearbeitet ist. Indem der Schrauben-Kopf
größer ist
als der Schaft, wird die Schraube unverlierbar gemacht. In den derzeitigen
Konstruktionen besteht das Verriegelungs-Element aus einer Verdickung, welche
an der Oberseite eines Körpers
ausgebildet ist, welche sich in Verriegelungs-Position der Vorrichtung
im Andruck gegen die Seiten-Wände
der Nut in der Nachbarschaft der Kehle der Nut befindet. Dieser
Körper
umfasst einen unteren Sockel, welcher in Verriegelungs-Position
der Vorrichtung vom Schraubenkopf entfernt ist, um bei der Montage
der Schaufeln das Gleiten dieses Körpers in der Nut zu ermöglichen. Um
dieses Gleiten zu ermöglichen,
muss sich die am Körper
ausgebildete Verdickung allerdings in der Nut befinden. Der Sockel
des Körpers
ist dann im Andruck gegen den Schrauben-Kopf, und benachbart zum
Boden der Nut angeordnet.
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Wenn,
indem man das Schaufel-Ensemble um die Scheibe schwenken lässt, die
Vorrichtung der Verriegelungs-Aufnahme
gegenüberliegend
angeordnet ist, hebt man den Körper,
unter Betätigen
der Manövrier-Schraube
mittels eines Schlüssels,
welcher sich dem Schrauben-Ende, welches dem Schraubenkopf gegenüberliegt,
und welches in einer in die Plattformen der zwei benachbarten Schaufeln eingearbeiteten Öffnung angeordnet
ist, anpasst, nach außen.
Das Haltern der Verdickung in der Verriegelungs-Aufnahme wird mittels Abstützen zwischen,
einerseits, dem im Andruck gegen die Kehle der Scheibe befindlichen
Verriegelungs-Körper,
und, andererseits, dem Schraubenkopf, welcher in einer am Boden
der Nut eingearbeiteten Vertiefung aufgenommen ist, bewirkt. Das
System arbeitet gemäß dem Typ
Schraube/Mutter, und ist mittels einer lokalen Deformation, mittels
eines angegebenen/nachgelieferten ("rapporté") Gewindes, oder mittels eines anderen
Mittels gebremst.
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Wenn
die Abstütz-Wirkung
verloren geht, hält
nur noch die automatische Bremsung die Schraube, und hindert die
Verdickung daran, aus der Verriegelungs-Aufnahme zu entweichen.
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Per
Konstruktion umfasst das Einzel-Block-Teil, welches aus dem Körper und
seiner Verdickung gebildet wird, keine positiven Führungs-Mittel
bei seinem Gleiten in der Nut während der
Montage. Der Schrauben-Kopf kann daher beim Festziehen schlecht
in seiner Vertiefung positioniert sein, was ein späteres Versetzen
des Schrauben-Kopfes während
des Betriebs der Turbomaschine, und einen Verlust der Abstütz-Wirkung
zur Folge haben kann. Das Festziehen der schlecht positionierten
Schraube kann gleichermaßen
ein Festfressen des Gewindes nach sich ziehen, was einen Halt der Verdickung
in der Verriegelungs-Aufnahme sicherstellen kann, was aber im Nachhinein
Schwierigkeiten beim Demontieren der Vorrichtung während Wartungs-Vorgängen hervorruft.
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Wenn
ferner die Turbomaschine in Betrieb ist, ist die Schraube deutlichen
Zentrifugal-Kräften unterworfen,
welche, wenn die Abstütz-Wirkung
verloren ist, eine Drehung der Schraube nach sich ziehen können, welche
dann in den Gas-Kanal austritt, wodurch auf die Dauer beim Anhalten
der Turbomaschine die Verdickung aus der Verriegelungs-Aufnahme
freigeben werden kann.
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Das
Dokument
GB 659 592 beschreibt
eine Vorrichtung zum Blockieren von Schaufeln in der Umfangs-Nut
einer Turbomaschinen-Scheibe. Die vorgeschlagene Vorrichtung ist
allerdings nicht zufriedenstellend.
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Das
Ziel der Erfindung ist, eine Verriegelungs-Vorrichtung vom in der Einleitung genannten Typ
vorzuschlagen, welche sich im Betriebs-Modus der Turbomaschine nicht
lockern kann, und welche das Festfressen der Schraube bei der Montage
vermeidet.
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Die
Erfindung erreicht ihr Ziel dadurch, dass das Verriegelungs-Element
axial in einer Radial-Öffnung
eines Körpers
gleitend befestigt ist, welcher einen dem Querschnitt der Nut angepassten
Querschnitt aufweist, und dadurch, dass der Schrauben-Kopf zwischen
dem Boden der Nut und der Sockel des Körpers gefangen ist.
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Daher
ist der Körper
bei seinem Gleiten in der Nut geführt, was eine präzise Radial-Richtung der
Schrauben-Achse
sicherstellt, und Festfress-Vorgänge
vermeidet. Ferner ist der Schrauben-Kopf gegenüber dem Körper radial immobilisiert,
und die Wirkung der Zentrifugal-Kräfte auf das Verriegelungs-Element
verhindert im Falle teilweisen Lockerns der Schraube, dass diese
sich dreht, da der Schrauben-Kopf sich daher im positivem Andruck
gegen den Sockel des Körpers
befindet.
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Genauer
ist die vorgeschlagene Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass
der Körper
einen unteren Sockel umfasst, welcher über dem Boden der Nut angeordnet
ist, durch eine radiale Durchgangs-Öffnung von nicht-kreisförmigem Querschnitt, in
welcher das Verriegelungs-Element
unter der Einwirkung der Manövrier-Schraube
gleitend montiert ist, und dadurch, dass der Schrauben-Kopf derart dimensioniert
ist, dass er zwischen dem Boden der Nut und dem Sockel des Körpers gefangen
bleibt.
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Bevorzugt
umfasst die Vorrichtung ferner Mittel zum Begrenzen des Hubs des
Verriegelungs-Elements.
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Die
Mittel zum Begrenzen des Hubs des Verriegelungs-Elements umfassen zusammenwirkende Andruck-Flächen, welche,
sich entsprechend, am Verriegelungs-Element und am Körper ausgebildet sind.
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Bevorzugt
kann das Verriegelungs-Element im Körper eingezogen werden. Dies
garantiert das Gleiten der Vorrichtung in der Nut bei der Montage.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Lektüre der folgenden
Beschreibung, welche als nicht-begrenzendes Beispiel, und unter
Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen angefertigt wurde, auf welchen:
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1 eine
Draufsicht einer nicht mit Schaufeln versehenen Rad-Scheiben-Partie
ist;
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2 eine
Draufsicht einer mit Schaufeln vom Hammer-Anfüge-Typ, welche mittels einer
Verriegelungs-Vorrichtung
gemäß der Erfindung
immobilisiert sind, versehenen Rad-Scheiben-Partie ist;
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3 ein
Schnitt entlang der Linie III-III aus 2 ist, entlang
einer Radial-Ebene, welche durch die Achse der Turbomaschine verläuft, wobei
die Schaufeln aus Gründen
der Anschaulichkeit in dieser Figur nicht wiedergegeben sind;
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4 eine
perspektivische Ansicht der Verriegelungs-Vorrichtung gemäß der Erfindung
ist;
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5 eine
Draufsicht des Körpers
der Verriegelungs-Vorrichtung ist;
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6 ein
Schnitt entlang der Linie VI-VI aus 5 des Körpers der
Verriegelungs-Vorrichtung ist;
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7 ein
Schnitt entlang der Linie VII-VII aus 5 des Körpers der
Verriegelungs-Vorrichtung ist;
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8 eine
Draufsicht des Verriegelungs-Elements ist;
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9 ein
Schnitt entlang der Linie IX-IX aus 8 des Verriegelungs-Elements
ist;
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10 ein
Schnitt entlang der Linie X-X aus 8 des Verriegelungs-Elements
ist; und
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11 eine
Seiten-Ansicht der Manövrier-Schraube ist.
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3 zeigt
im Schnitt eine Turbomaschinen-Rad-Scheibe 1, welche an ihrem
Umfang eine Nut 2 umfasst, welche dazu vorgesehen ist,
die Füße von Schaufeln
vom Hammer-Anfüge-Typ
zu haltern. Diese von Seiten-Wänden 3a und 3b von
krummliniger Form begrenzte Nut 2 öffnet sich mittels einer Kehle 4 nach
außen,
welche im Sinne der Rotations-Achse des Rades eine Ausdehnung aufweist, welche
kleiner ist als die Ausdehnung der am Boden der Nut 2 ausgebildeten
Kavität 5.
Die Füße der Schaufeln
weisen einen Schnitt entlang der Radial-Ebene auf, welcher durch
die Rotations-Achse der Scheibe 1 verläuft, und an den Querschnitt
der Nut 2 angepasst ist, um mittels Form-Zusammenwirken in ihr
gehaltert zu werden.
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1 ist
eine Draufsicht einer Partie der Scheibe 1. Wie in 1 zu
sehen, umfassen die Seitenwände 3a und 3b ein
erstes Paar gegenüberliegender
radialer Ausschnitte 6a und 6b, welche ein Belade-Fenster
bilden, welches bei der Montage der Schaufeln 8 das Einführen der
Füße 7 der
Schaufeln 8 in die Nut 2 erlaubt, sowie ein zweites
Paar radialer Ausschnitte 9a, 9b, welche eine
Aufnahme für
das Verriegeln einer das Ziel der Erfindung bildenden Vorrichtung
zum Verriegeln der Schaufeln bilden. Das zweite Ausschnitt-Paar 9a, 9b,
ist in Winkel-Richtung bezüglich
dem ersten Ausschnitt-Paar 6a, 6b um einen Abstand
versetzt, welcher gleich dem Winkel ist, welcher von zwei aufeinanderfolgenden
Schaufeln gebildet wird, oder um ein Mehrfaches dieses Winkels.
Es sei angemerkt, dass die gleiche Rad-Scheibe 1 mehrere
Verriegelungs-Vorrichtungen
gemäß der Erfindung
umfassen kann.
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2 zeigt
die gleiche Partie von Scheibe 1 mit ihren Schaufeln 8 versehen.
Jede Schaufel 8 umfasst zwischen ihrem Fuß 7 und
ihrer aerodynamischen Partie 10 eine Plattform 11,
welche den Umfang der Scheibe 1 abdecken wird, wobei das
Ensemble der Plattformen 11 der Schaufeln 8 innen
den Kanal des Gas-Flusses begrenzt.
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Zur
Montage der Schaufeln 8 an der Scheibe 1 wird
in gleicher Weise verfahren. Nacheinander wird der Fuß 7 jeder
Schaufel 8 durch das von dem ersten Paar von Ausschnitten 6a, 6b gebildete
Fenster in die Nut 2 eingeführt, und man lässt Schaufel 8 in
dem Sinn des Pfeils F gleiten, bis diese Plattform 11 gegen
die Plattform der vorher eingeführten Schaufel
zum Andruck kommt.
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Alle
Schaufeln 8 sind identisch, mit Ausnahme der vorletzten
montierten, welche mit 8a bezeichnet ist, und der letzten
montierten, welche mit 8b bezeichnet ist, welche an den
benachbarten Rändern ihrer
Plattformen 11a und 11b Aussparungen 12a und 12b aufweisen,
welche eine Öffnung 13 bilden, deren
Funktion später
in der vorliegenden Abhandlung erklärt werden wird.
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Nach
Einführen
der vorletzten Schaufel 8a in die Nut 2 führt man
die in 4 in Perspektive gezeigte Blockier-Vorrichtung 14 durch
das Belade-Fenster in die Nut 2 ein, positioniert dann
den Fuß 7 der
letzten Schaufel 8b in das Belade-Fenster zwischen die
zuletzt montierte Schaufel 8a und die zuerst montierte
Schaufel, und lässt
das Ensemble aller Schaufeln 8 im Sinne des Pfeils F um
einen Winkel gleiten, welcher dem halben Maß des Winkels zwischen zwei
aufeinanderfolgenden Schaufeln entspricht, so dass die Plattformen 11 und 11b der
zuerst montierten Schaufel und der zuletzt montierten Schaufel 8b entlang
der Mittel-Ebene des aus dem ersten Paar von Ausschnitten 6a und 6b gebildeten Belade-Fensters
aneinander angrenzen. In dieser Position liegt die Verriegelungs-Vorrichtung 14,
welche zwischen den Füßen 7 der
Schaufeln 8a und 8b angeordnet ist, dem zweiten
Paar von Ausschnitten 9a und 9b gegenüber.
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Die
Ausschnitte 9a und 9b weisen eine Axial-Ausdehnung und eine
Umfangs-Ausdehnung auf, welche kleiner sind als diejenigen der Ausschnitte 6a und 6b des
Schaufel-Belade-Fensters 8, um das Austreten der Schaufeln 8 zu
vermeiden, wenn sie vor den Ausschnitten 9a und 9b vorbeilaufen.
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Wie
in den 3 und 4 gezeigt, wird die Blockier-Vorrichtung 14 aus
drei Teilen gebildet, nämlich
einem Körper 15,
welcher in den 5 bis 7 im Detail
gezeigt ist, einem Verriegelungs-Element 16, welches im
Detail in den 8 bis 10 gezeigt
ist, und einer Manövrier-Schraube 17,
welche in 11 zu sehen ist.
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Der
Körper 15 weist
einen Querschnitt entlang einer durch die Rotations-Achse der Scheibe 1 verlaufenden
Radial-Ebene auf, welcher, wenn es nur diesen Körper 15 gibt, im Wesentlichen
gleich demjenigen eines Fußes 7 der/einer
Schaufel 8 ist, und weist einen unteren Sockel 20 auf,
welcher mit wenig Abstand vom Boden der Nut 2 angeordnet
ist, und welcher mit diesem Boden einen Raum 21 begrenzt,
welcher ausreicht, um den Kopf der Schraube 17 aufzunehmen,
damit die Schraube 17 praktisch radial bezüglich des
Körpers 15 immobilisiert
werde, wie dies weiter unten in der vorliegenden Abhandlung erklärt wird.
Der Körper 15 wird
daher mittels Form-Zusammenwirken mit den Seiten-Wänden 3a und 3b der
Nut 2 in der Nut 2 gehalten, und wird während seines
Gleitens in der Nut 2 perfekt geführt. Der Körper 15 umfasst eine
radiale Durchgangs-Öffnung 22,
von nicht-kreisförmigem,
im Allgemeinen rechteckigem Querschnitt, in welcher das Verriegelungs-Element 16 gleitet.
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Die
Wände des
Körpers 15,
welche den Füßen 7 der
benachbarten Schaufeln 8a und 8b gegenüberliegend
angeordnet sind, umfassen jede ein Fenster 22a beziehungsweise 22b,
welche zur Seite des Sockels 20 geöffnet sind, und deren obere
Wände 23a, 23b dazu
dienen, die vertikale Auslenkung des Verriegelungs-Elements 16 in
der radialen Durchgangs-Öffnung 22 zu
begrenzen.
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Das
Verriegelungs-Element 16 weist einen Querschnitt auf, welcher
im Wesentlichen gleich dem Querschnitt der radialen Durchgangs-Öffnung 22 ist. Seine
Höhe ist
im Wesentlichen gleich der Höhe
des Körpers 15,
und bevorzugt ist diese Höhe
leicht geringer als die Höhe
des Körpers 15,
damit in der abgesenkten Position, welche in 4 gezeigt
ist, das Verriegelungs-Element 16 vollständig in
der Radial-Öffnung 22 des
Körpers 15 eingezogen
sei. Diese abgesenkte Position entspricht der Position zur Montage
oder Demontage der Schaufeln 8. Das Verriegelungs-Element 16 weist
ferner ein radiales Innen-Gewinde 30 auf, welches mit einem
Gewinde 31 versehen ist, welches dazu vorgesehen ist, mit
dem Gewinde des Schafts 40 der Manövrier-Schraube 17 zusammenzuwirken.
An den Flanken des Verriegelungs- Elements 16,
welche den Fenstern 22a und 22b des Körpers 15 gegenüberliegend
angeordnet sind, sind Seiten-Anschläge 32a und 32b ausgebildet,
welche in den Fenstern 22a beziehungsweise 22b gleiten.
Wenn die Oberseiten der Anschläge 32a und 32b sich
im Andruck gegen die oberen Wände 23a und 23b der
Fenster 22a und 22b befinden, wie in 3 zu
sehen, ragt die obere Partie des Verriegelungs-Elements 16 über den
Körper 15 hinaus,
und ist teilweise in den zweiten Ausschnitten 9a und 9b aufgenommen.
In dieser Position ist der Körper 15 in der
Nut 2 immobilisiert, wodurch das Ensemble der Schaufeln 8 blockiert
wird.
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Die
Manövrier-Schraube 17 umfasst
einen Schrauben-Kopf 41 großen Ausmaßes, welcher
in dem durch den Sockel 20 des Körpers 15 und den Boden
der Nut 2 begrenzten Raum 21 aufgenommen ist.
Der Durchmesser dieses Kopfes 41 ist derart, dass sich
seine Oberseite 42 im Andruck gegen den Sockel 20 des
Körpers 15 befinden
kann. Das dem Schrauben-Kopf 41 entgegengesetzte
Ende 43 der Manövrier-Schraube 17 ist
in der mittels der Aussparungen 12a und 12b der
Plattformen 11a und 11b ausgebildeten Öffnung 13 aufgenommen.
Dieses Ende 43 ist mit Mitteln versehen, welche mit einem Schraubenschlüssel zusammenwirken,
beispielsweise einem Sechs-Flächen-Schlüssel, oder
einem "Allen"-Schlüssel.
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Vor
Montieren der Blockier-Vorrichtung 14 in der Nut 2,
schraubt man zuerst die Manövrier-Schraube
auf das Verriegelungs-Element 16, von der Unterseite der
letzteren aus, montiert dann das Ensemble durch den Sockel 20 in
der radialen Durchgangs-Öffnung 22 des
Körpers 15,
derart, dass der Sockel 20 sich im Andruck gegen die Oberseite 42 des
Schrauben-Kopfes 41 befindet, und derart, dass das Verriegelungs-Element 16 vollständig in
der radialen Durchgangs-Öffnung 22 aufgenommen
ist. Während
die Manövrier-Schraube 17 an
ihrem Ende 43 zurückgehalten
wird, kann man durch das Fenster zum Laden von Schaufeln 8 die
Blockier-Vorrichtung 14 in der Nut 2 montieren.
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Wenn
alle Schaufeln 8 montiert sind, und wenn man das Ensemble
verschoben hat, damit die Blockier-Vorrichtung 14 den Ausschnitten 9a und 9b gegenüberliegt,
dreht man die Manövrier-Schraube 17 mittels
eines mit dem Ende 43 zusammenwirkenden Schraub-Werkzeugs,
um das Verriegelungs-Element 16 teilweise in die Verriegelungs-Aufnahme anzuheben,
welche aus den Ausschnitten 9a und 9b besteht,
bis sich die Oberseiten der Anschläge 32a und 32b des
Verriegelungs-Elements 16 im Andruck gegen die Oberseiten 23a und 23b der
Fenster 22a und 22b des Körpers 15 befinden.
In dieser End-Position ist der Schrauben-Kopf im Andruck gegen den Boden
der Nut 2, und der Körper 15 ist
im Andruck gegen die Seitenwände 3a und 3b der
Nut 2.
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Wenn
die Schraube sich während
des Betriebs der Turbomaschine zufällig leicht im anderen Sinn
dreht, verschwindet die anfänglich
erzeugte Abstütz-Wirkung,
es gibt einen Verlust des Andrucks zwischen den Anschlägen 32a, 32b des
Verriegelungs-Elements 16 und der Oberseiten 23a, 23b der Fenster 22a, 22b des
Körpers 15,
aber dann belastet die Masse des Verriegelungs-Elements 16,
welche im Betrieb den Zentrifugal-Kräften unterworfen ist, die Manövrier-Schraube 17,
und die Oberseite 42 des Schraubenkopfes 41 kommt
zum Andruck gegen den Sockel 20 des Körpers 15, mit einem
deutlichen Abstand zur Achse der Manövrier-Schraube 17,
was einer zusätzlichen
Drehung der Manövrier-Schraube 17 entgegensteht.
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Damit
das Verriegelungs-Element 16 seine Verriegelungs-Aufnahme
verlassen kann, ist eine deutliche Drehung der Schraube notwendig,
um das Verriegelungs-Element
in der radialen Durchgangs-Öffnung 22 mitzunehmen, da
es von den Zentrifugal-Kräften
natürlicherweise
nach außen
gedrängt
wird.
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Umgekehrt
erzeugt ein zu starkes Abstützen eine
große
Kraft auf den Schrauben-Kopf, welche(r) dazu neigt, ein Lockern
der Schraube im Zentrifugal-Feld hervorzurufen.
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Daher
wird dank der Erfindung, aufgrund der Zentrifugal-Kräfte, die
Schraube 17, wenn sie leicht gelockert ist, mit dem Verriegelungs-Element 16 belastet,
oder es besteht die Tendenz, sie zu lockern, wenn das Abstützen Anfangs
zu hoch ist.
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Die
Erfindung stellt damit ein sicheres Blockieren der Schaufeln 8 an
der Scheibe 1 sicher.