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EP2767678A1 - Bucket wheel and method for fabricating a bucket - Google Patents

Bucket wheel and method for fabricating a bucket Download PDF

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Publication number
EP2767678A1
EP2767678A1 EP13155707.6A EP13155707A EP2767678A1 EP 2767678 A1 EP2767678 A1 EP 2767678A1 EP 13155707 A EP13155707 A EP 13155707A EP 2767678 A1 EP2767678 A1 EP 2767678A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
blade
blade root
paddle wheel
groove
inlet side
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Withdrawn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
EP13155707.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Föhrigen
Enno Jung
Christian Albrecht Koch
Udo Weber
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 EP13155707.6A priority Critical patent/EP2767678A1/en
Priority to EP13786193.6A priority patent/EP2935805A1/en
Priority to US14/766,830 priority patent/US20150369063A1/en
Priority to PCT/EP2013/072125 priority patent/WO2014127859A1/en
Publication of EP2767678A1 publication Critical patent/EP2767678A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • F01D5/3007—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type
    • F01D5/3015—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type with side plates
    • 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
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/28—Supporting or mounting arrangements, e.g. for turbine casing
    • F01D25/285—Temporary support structures, e.g. for testing, assembling, installing, repairing; Assembly methods using such structures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • 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
    • F01D5/12—Blades
    • 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
    • F01D5/326—Locking of axial insertion type blades by other means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05D2220/30—Application in turbines
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    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/10—Manufacture by removing material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49316—Impeller making
    • Y10T29/49336—Blade making
    • Y10T29/49337—Composite blade

Definitions

  • the invention relates to a paddle wheel comprising a wheel disc with a disc element which comprises an inlet side and an outlet side opposite the inlet side substantially distributed over the circumference substantially axial grooves and a plurality of blades each comprising a blade root, an outlet side Schaufelfußstirn technology and an inlet side Schaufelfußstirn preparation, wherein the blade root is provided from the entrance side of the disc member for mounting in the groove. Furthermore, the invention relates to a method for producing a blade.
  • turbines In turbines, a flow medium is transported in a flow channel in order to gain energy from this.
  • turbine blades are arranged in the flow channel.
  • the vanes suitably direct the flow medium onto the blades, which are connected to a rotor and rotated so that kinetic energy of the flow medium is converted to rotational energy.
  • Such blades in turbomachines are often exposed to considerable mechanical stress. Especially at the same time high temperature and high speeds, such as in a gas turbine, it comes to a high material stress of the blade material.
  • the blades must therefore be ground to a final size on site, taking into account the geometric dimensions of the turbine used.
  • the blades are ground directly in the impeller of the gas turbine, resulting from the poor fixation of the blades, which is present outside the operation of the turbine, an inaccurate out of tolerance manufacturing. Therefore, the blades are often measured and reworked several times.
  • a first object of the invention is the specification of a paddle wheel, which reduces or even avoids the above-mentioned problems.
  • a second object of the invention is the production of a blade, in particular of a replacement blade in the revision of a turbine.
  • the blades are thus fixed axially and radially fixed. This allows the blades to be manufactured within the tolerance; Deviations due to insufficient fixation no longer occur.
  • the first abutment sheet lies completely against the outlet-side blade root end face and / or the second abutment sheet completely against the inlet-side blade root end face. This increases the safety of the axial fixation.
  • the radial connecting element is also connected to the first contact sheet.
  • At least one thrust piece supplement is preferably provided in the at least one groove.
  • the plungers transmit the force resulting from the tightening of the radial connection elements to the blade roots and thus contribute to the secured, radially outermost position of the blade roots. They also prevent damage to the blade roots, in particular the coating.
  • the second contact sheet is connected by releasable merger elements, in particular screws, with the inlet side.
  • the first contact plate is connected by non-detachable connection elements with the outlet side. The blade feet are therefore pushed only from the inlet side into the grooves. Thus, the risk of damaging the blade roots by e.g. avoided further screwing the first bearing plate.
  • both the rotor and the surrounding components usually change in size due to the acceleration. Therefore, the blades to be replaced must be adapted in a revision to the new conditions. This was previously possible only with much effort.
  • the blades are ready for replacement before the revision of a turbine and can be installed directly. An unwanted revision extension is therefore avoided. If the method is used in conjunction with the paddle wheel according to the invention, all blades can be made equal length; the variance of the blade length is minimized.
  • a desired-actual deviation of the actual blade length and the desired blade length is determined. This can be manufactured within the tolerance.
  • the changes in the dimensions of the turbine at least partially flow in as a model size.
  • an original, predetermined reference value of the blade length flows in as a model size.
  • the impeller according to the invention has a wheel disc 1 with a disc element 2 which comprises an inlet side 3 and an outlet side 3 opposite the outlet side 4 with substantially axial grooves 5 distributed over the circumference. Furthermore, the paddle wheel comprises a plurality of blades 6, each having a blade root 7, an outlet-side blade root end surface 9 and an inlet-side Schaufelfußstirn simulation 8, a Schaufelfußober Structure 10 and a blade top 11.
  • the blade root 7 is provided from the inlet side 3 of the disc member 2 for mounting in the groove 5 ,
  • a first abutment plate 12 is provided on the outlet side 4, in such a way that the outlet-side blade root end face 9 bears completely against this first abutment plate 12.
  • the first contact plate 12 is connected to the disc element 2. This can also be a permanent connection, eg a welded connection.
  • the thrust piece inserts 13 may be made of plastic and are inserted with the blade roots 7 in the grooves 5.
  • the pressure pad shims 13 FIG. 2 but are pushed in front of the blade roots 7 in the grooves 5 and subsequently only the blade roots 7. Subsequently, a second contact plate 14 is mounted on the inlet side.
  • the inlet-side blade root end face 8 lies completely against this second abutment sheet 14 (FIG. FIG. 3 ). But it is also conceivable that the inlet-side blade root end face 8 only partially this second contact plate 14 is present. As a result, the blades 6 are fixed axially.
  • the disk element 2 is connected to the second contact plate 14 by radial connecting elements 15.
  • the radial connecting elements 15 may be connected to the disc element 2 and the second contact plate 14 and the first contact plate 12. By tightening the radial connecting elements 15, the blade roots 7 are fixed in the radially outermost position in the groove 5 (FIG. FIG. 3 ).
  • the impeller of the method is the above-mentioned impeller with a wheel disc 1 and disc elements 2 and blades 7.
  • the impeller comprises at least one blade to be manufactured in an actual state with an actual length.
  • the method comprises in a first step the provision of production specifications by a time-discrete model with a plurality of model sizes, and in a second step, the manufacture of the blades 7 using the time-discrete model to a desired state with a Target length.
  • One of the model variables is the specification of an original, predetermined reference value of the blade length, that is to say the original blade length of the blades 7 in a newly built unused turbine.
  • the blades are ready for replacement before the revision of a turbine. An unwanted revision extension is therefore avoided.
  • the blades 7 can be manufactured within the tolerance. The tolerance deviation of the blade length is thus avoided or at least minimized.
  • the inventive method in connection with the paddle wheel according to the invention all manufactured blades 7 of equal length; There is no divergence in the length of the blades 7 more.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaufelrad umfassend eine Radscheibe mit einem Scheibenelement (2), welches eine Eintrittsseite (3) umfasst und eine der Eintrittsseite (3) gegenüberliegende Austrittsseite (4) mit über den Umfang verteilten im Wesentlichen axialen Nuten (5) sowie mehreren Schaufeln (6) mit jeweils einem Schaufelfuß (7), eine austrittsseitige Schaufelfußstirnfläche (9) und eine eintrittsseitige Schaufelfußstirnfläche (8), wobei der Schaufelfuß (7) von der Eintrittsseite (3) des Scheibenelementes (2) zur Anbringung in der Nut (5) vorgesehen ist, wobei - an der Austrittsseite (4) ein erstes Anlageblech (12) vorgesehen ist, so dass die austrittsseitige Schaufelfußstirnfläche (9) an diesem ersten Anlageblech (12) zumindest teilweise anliegt, - in zumindest einer Nut (5) zumindest eine Druckstückbeilage (13) vorgesehen ist, zur axialen Fixierung des Schaufelfußes (7) in der zumindest einen Nut (5), - an der Eintrittsseite (3) ein zweites Anlageblech (14) vorgesehen ist, so dass die eintrittsseitige Schaufelfußstirnfläche (8) an diesem zweiten Anlageblech (14) zumindest teilweise anliegt, - zumindest das Scheibenelement (2) mit dem zweiten Anlageblech (14) durch ein radiales Verbindungselement (15) verbunden ist, so dass der Schaufelfuß (7) in einer radialen äußersten Position in der Nut (5) fixiert ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Schaufel.The invention relates to a paddle wheel comprising a wheel disc with a disc element (2) which comprises an inlet side (3) and an outlet side (4) opposite the inlet side (3) with substantially axial grooves (5) distributed over the circumference and a plurality of blades (FIG. 6) each having a blade root (7), an outlet side Schaufelfußstirnfläche (9) and an inlet side Schaufelfußstirnfläche (8), said Schaufelfuß (7) from the inlet side (3) of the disc element (2) for attachment in the groove (5) is, where a first contact plate (12) is provided on the outlet side (4), so that the outlet-side blade root end face (9) bears at least partially against this first contact plate (12), - in at least one groove (5) at least one pressure pad shim (13) is provided for the axial fixation of the blade root (7) in the at least one groove (5), a second abutment plate (14) is provided on the inlet side (3), so that the inlet-side blade root end face (8) bears at least partially against this second abutment plate (14), - At least the disc element (2) with the second abutment plate (14) by a radial connecting element (15) is connected, so that the blade root (7) is fixed in a radially outermost position in the groove (5). Furthermore, the invention relates to a method for producing a blade.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaufelrad umfassend eine Radscheibe mit einem Scheibenelement, welches eine Eintrittsseite umfasst und eine der Eintrittsseite gegenüberliegende Austrittsseite mit über den Umfang verteilten im Wesentlichen axialen Nuten sowie mehrere Schaufeln umfassend jeweils einen Schaufelfuß, eine austrittsseitige Schaufelfußstirnfläche und eine eintrittsseitige Schaufelfußstirnfläche, wobei der Schaufelfuß von der Eintrittsseite des Scheibenelements zur Anbringung in der Nut vorgesehen ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Schaufel.The invention relates to a paddle wheel comprising a wheel disc with a disc element which comprises an inlet side and an outlet side opposite the inlet side substantially distributed over the circumference substantially axial grooves and a plurality of blades each comprising a blade root, an outlet side Schaufelfußstirnfläche and an inlet side Schaufelfußstirnfläche, wherein the blade root is provided from the entrance side of the disc member for mounting in the groove. Furthermore, the invention relates to a method for producing a blade.

In Turbinen wird in einem Strömungskanal ein Strömungsmedium transportiert, um hieraus Energie zu gewinnen. Hierzu sind im Strömungskanal Turbinenschaufeln angeordnet. Zum Beispiel sind im Strömungskanal einer axialen Gasturbine in Strömungsrichtung aufeinander folgend abwechselnd aus Leitschaufeln gebildete Leitschaufelkränze und aus Laufschaufeln gebildete Laufschaufelkränze angeordnet. Die Leitschaufeln lenken in geeigneter Weise das Strömungsmedium auf die Laufschaufeln, die mit einem Rotor verbunden sind und in Rotation versetzt werden, so dass kinetische Energie des Strömungsmediums in Rotationsenergie umgewandelt wird. Solche Schaufeln in Strömungsmaschinen sind häufig erheblichen mechanischen Belastungen ausgesetzt. Gerade bei gleichzeitig hoher Temperatur und hohen Drehzahlen, wie in einer Gasturbine, kommt es zu einer hohen Materialbeanspruchung des Schaufelmaterials. Hierdurch können sich im Schaufelmaterial Risse bilden, die sich im Laufe der Zeit bei fortgesetzter Beanspruchung ausbreiten. Auch durch die hohe thermische und mechanische Beanspruchung treten Abnutzungserscheinungen auf. Daher müssen die Schaufeln bei einer Revision getauscht werden. Durch den Betrieb verändert sich die Gasturbine jedoch in ihrer Bemaßung. Zunächst tritt ein thermisches Wachsen des Rotors aufgrund der Zentripetalbeschleunigung auf, dem ein thermisches Wachsen der Schaufeln folgt. Ebenso treten Druckwachsen des Stators und thermisches Wachsen des Stators auf.In turbines, a flow medium is transported in a flow channel in order to gain energy from this. For this purpose, turbine blades are arranged in the flow channel. For example, in the flow passage of an axial gas turbine in the flow direction sequentially alternately formed of vanes vane rings and rotor vanes formed from rotor blades are arranged. The vanes suitably direct the flow medium onto the blades, which are connected to a rotor and rotated so that kinetic energy of the flow medium is converted to rotational energy. Such blades in turbomachines are often exposed to considerable mechanical stress. Especially at the same time high temperature and high speeds, such as in a gas turbine, it comes to a high material stress of the blade material. As a result, cracks may form in the blade material, which spread over time with continued stress. Also due to the high thermal and mechanical stress wear occurs. Therefore, the blades must be replaced in a revision. However, the operation of the gas turbine changes in its dimension. First, a thermal growth of the rotor occurs due to the Zentripetalbeschleunigung, which is a thermal growth the blades follow. Likewise occur pressure growth of the stator and thermal growth of the stator.

Schaufeln, die nach der Referenzvorgabe der Neuturbine, dass heißt der unbenutzten Turbine, gefertigt werden, weisen daher eine falsche Länge auf. Die Schaufeln müssen daher vor Ort unter Berücksichtigung der geometrischen Abmaße der benutzten Turbine auf ein Endmaß geschliffen werden. Werden die Schaufeln zudem im Schaufelrad der Gasturbine direkt geschliffen, so ergibt sich durch die schlechte Fixierung der Schaufeln, welche außerhalb des Betriebs der Turbine vorhanden ist, eine ungenaue außerhalb der Toleranz liegende Fertigung. Daher werden die Schaufeln oftmals mehrere Male nachgemessen und nachbearbeitet.Blades that are manufactured according to the reference specification of the neutral turbine, that is, the unused turbine, therefore, have an incorrect length. The blades must therefore be ground to a final size on site, taking into account the geometric dimensions of the turbine used. In addition, if the blades are ground directly in the impeller of the gas turbine, resulting from the poor fixation of the blades, which is present outside the operation of the turbine, an inaccurate out of tolerance manufacturing. Therefore, the blades are often measured and reworked several times.

Eine erste Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines Schaufelrads, welche die oben genannten Probleme vermindert oder gar vermeidet. Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung einer Schaufel, insbesondere von einer Austauschschaufel bei der Revision einer Turbine.A first object of the invention is the specification of a paddle wheel, which reduces or even avoids the above-mentioned problems. A second object of the invention is the production of a blade, in particular of a replacement blade in the revision of a turbine.

Erfindungsgemäß wird die erste Aufgabe mit der Angabe eines Schaufelrads umfassend eine Radscheibe mit einem Scheibenelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die folgenden Merkmale gelöst, wobei

  • an einer Austrittsseite ein erstes Anlageblech vorgesehen ist, so dass eine austrittsseitige Schaufelfußstirnfläche an diesem ersten Anlageblech zumindest teilweise anliegt,
  • in zumindest einer Nut zumindest eine Druckstückbeilage vorgesehen ist, zur axialen Fixierung eines Schaufelfußes in der zumindest einen Nut,
  • an einer Eintrittsseite ein zweites Anlageblech vorgesehen ist, so dass eine eintrittsseitige Schaufelfußstirnfläche an diesem zweiten Anlageblech zumindest teilweise anliegt,
  • zumindest das Scheibenelement mit dem zweiten Anlageblech durch ein radiales Verbindungselement verbunden ist, so dass der Schaufelfuß in einer radial äußersten Position in der Nut fixiert ist.
According to the invention the first object is achieved with the specification of a paddle wheel comprising a wheel disc with a disc element according to the preamble of claim 1 by the following features, wherein
  • on a discharge side, a first abutment plate is provided, so that an outlet-side blade root end face at least partially abuts against this first abutment plate,
  • at least one thrust piece supplement is provided in at least one groove, for the axial fixation of a blade root in the at least one groove,
  • a second abutment sheet is provided on an inlet side, so that an inlet-side blade root end face at least partially rests on this second abutment sheet,
  • at least the disc element is connected to the second abutment plate by a radial connecting element, so that the blade root is fixed in a radially outermost position in the groove.

Durch die Erfindung sind die Schaufeln somit axial als auch radial fest fixiert. Dadurch können die Schaufeln innerhalb der Toleranz gefertigt werden; Abweichungen durch eine ungenügende Fixierung treten nicht mehr auf.By the invention, the blades are thus fixed axially and radially fixed. This allows the blades to be manufactured within the tolerance; Deviations due to insufficient fixation no longer occur.

Bevorzugt liegt das erste Anlageblech vollständig an der austrittsseitigen Schaufelfußstirnfläche und/oder das zweite Anlageblech vollständig an der eintrittsseitigen Schaufelfußstirnfläche an. Dadurch wird die Sicherheit der axialen Fixierung erhöht.Preferably, the first abutment sheet lies completely against the outlet-side blade root end face and / or the second abutment sheet completely against the inlet-side blade root end face. This increases the safety of the axial fixation.

Bevorzugt ist das radiale Verbindungselement zudem mit dem ersten Anlageblech verbunden. Bevorzugt ist in der zumindest einen Nut zumindest eine Druckstückbeilage vorgesehen. Die Druckstücke übertragen die Kraft, welche sich durch das Festziehen der radialen Verbindungselemente ergibt, auf die Schaufelfüße und tragen somit zur gesicherten, radial äußersten Position der Schaufelfüße bei. Auch verhindern sie eine Beschädigung der Schaufelfüße, insbesondere der Beschichtung.Preferably, the radial connecting element is also connected to the first contact sheet. At least one thrust piece supplement is preferably provided in the at least one groove. The plungers transmit the force resulting from the tightening of the radial connection elements to the blade roots and thus contribute to the secured, radially outermost position of the blade roots. They also prevent damage to the blade roots, in particular the coating.

In bevorzugter Ausgestaltung ist das zweite Anlageblech durch lösbare Zusammenschlusselemente, insbesondere Schrauben, mit der Eintrittsseite verbunden. Bevorzugt ist das erste Anlageblech durch unlösbare Verbindungselemente mit der Austrittsseite verbunden. Die Schaufelfüße werden daher nur von der Eintrittsseite in die Nuten geschoben. Somit wird zudem die Gefahr einer Beschädigung der Schaufelfüße durch z.B. eine weitere Verschraubung des ersten Anlageblechs vermieden.In a preferred embodiment, the second contact sheet is connected by releasable merger elements, in particular screws, with the inlet side. Preferably, the first contact plate is connected by non-detachable connection elements with the outlet side. The blade feet are therefore pushed only from the inlet side into the grooves. Thus, the risk of damaging the blade roots by e.g. avoided further screwing the first bearing plate.

Erfindungsgemäß wird die zweite Aufgabe mit der Angabe eines Verfahrens zum Herstellen einer Schaufel mit Hilfe eines Schaufelrades, wobei das Schaufelrad zumindest eine zu fertigende Schaufel in einem Ist-Zustand mit einer Ist-Länge umfasst, mit den folgenden Schritten, gelöst:

  • Bereitstellen von Fertigungsvorgaben durch ein zeitlich diskretes Modell umfassend mehrere Modellgrößen,
  • Fertigen der zumindest einen Schaufel auf dem Schaufelrad auf einen Soll-Zustand mit einer Soll-Länge.
According to the invention, the second object is to provide a method for producing a blade with the aid of a paddle wheel, wherein the paddle wheel at least one to be manufactured Shovel in an actual state with an actual length includes, solved with the following steps:
  • Provision of production specifications by a time-discrete model comprising several model sizes,
  • Finishing the at least one blade on the impeller to a desired state with a desired length.

Im Betrieb verändern sich sowohl der Rotor als auch die umgebenden Bauteile zumeist durch die Beschleunigung in ihren Abmessungen. Daher müssen die auszutauschenden Schaufeln bei einer Revision an die neuen Gegebenheiten angepasst werden. Dies war bisher nur mit viel Aufwand möglich. Durch das erfindungsgemäße Verfahren stehen die Schaufeln zum Austausch vor der Revision einer Turbine bereit und können direkt eingebaut werden. Eine unerwünschte Revisionsverlängerung wird daher vermieden. Wird das Verfahren in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Schaufelrad verwendet, so können alle Schaufeln gleichlang gefertigt werden; die Varianz der Schaufellänge wird minimiert. Bevorzugt wird als zusätzlicher Schritt eine Soll-Ist-Abweichung der Ist-Schaufellänge und der Soll-Schaufellänge bestimmt. Dadurch kann innerhalb der Toleranz gefertigt werden.In operation, both the rotor and the surrounding components usually change in size due to the acceleration. Therefore, the blades to be replaced must be adapted in a revision to the new conditions. This was previously possible only with much effort. By the method according to the invention, the blades are ready for replacement before the revision of a turbine and can be installed directly. An unwanted revision extension is therefore avoided. If the method is used in conjunction with the paddle wheel according to the invention, all blades can be made equal length; the variance of the blade length is minimized. Preferably, as an additional step, a desired-actual deviation of the actual blade length and the desired blade length is determined. This can be manufactured within the tolerance.

Bevorzugt fließen als eine Modellgröße zumindest teilweise die Änderungen in den Abmaßen der Turbine, insbesondere die Abmaße eines Turbinenspalts ein. In bevorzugter Ausgestaltung fließt als eine Modellgröße ein ursprünglicher, vorgegebener Referenzwert der Schaufellänge ein. Durch diese Modellgrößen lässt sich die benötigte Schaufellänge besonders gut bestimmen. Selbstverständlich sind auch andere bzw. weitere Modellgrößen vorstellbar.Preferably, the changes in the dimensions of the turbine, in particular the dimensions of a turbine gap, at least partially flow in as a model size. In a preferred embodiment, an original, predetermined reference value of the blade length flows in as a model size. These model sizes make it particularly easy to determine the required blade length. Of course, other or further model sizes are conceivable.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegende Figur. Darin zeigt schematisch:

FIG 1:
die Bestückung eines Schaufelrads mit Schaufeln von der Eintrittsseite mit demontiertem Anlageblech,
FIG 2:
einen Teilausschnitt eines Schaufelrads ohne Schaufel von der Austrittsseite mit Druckstückbeilagen,
FIG 3:
einen Teilausschnitt eines Schaufelrads mit Schaufeln von der Eintrittsseite.
Further features, properties and advantages of the present invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying figure. In it shows schematically:
FIG. 1:
the loading of a paddle wheel with blades from the inlet side with dismantled bearing plate,
2:
a partial section of a paddle wheel without a blade from the outlet side with pressure piece inserts,
3
a partial section of a paddle wheel with blades from the inlet side.

Das erfindungsgemäße Schaufelrad weist eine Radscheibe 1 mit einem Scheibenelement 2 auf, welches eine Eintrittsseite 3 und eine der Eintrittsseite 3 gegenüberliegende Austrittsseite 4 mit über den Umfang verteilten im Wesentlichen axialen Nuten 5 umfasst. Weiterhin umfasst das Schaufelrad mehrere Schaufeln 6 mit jeweils einem Schaufelfuß 7, einer austrittsseitigen Schaufelfußstirnfläche 9 und einer eintrittsseitigen Schaufelfußstirnfläche 8, einer Schaufelfußoberfläche 10 und einem Schaufeloberteil 11. Dabei ist der Schaufelfuß 7 von der Eintrittsseite 3 des Scheibenelements 2 zur Anbringung in der Nut 5 vorgesehen. Erfindungsgemäß ist an der Austrittsseite 4 ein erstes Anlageblech 12 vorgesehen, und zwar so, dass die austrittsseitige Schaufelfußstirnfläche 9 vollständig an diesem ersten Anlageblech 12 anliegt. Auch ist jedoch ein teilweises Anliegen der austrittsseitigen Schaufelfußstirnfläche 9 an dem ersten Anlageblech 12 möglich. Das erste Anlageblech 12 ist mit dem Scheibenelement 2 verbunden. Hierbei kann es sich auch um eine unlösbare Verbindung, z.B. eine Schweißverbindung handeln. In den Nuten 5 sind ein oder zwei Druckstückbeilagen 13 (FIG 2) vorgesehen, zur axialen Fixierung des Schaufelfußes 7 in den Nuten 5. Die Druckstückbeilagen 13 (FIG 2) können aus Kunststoff sein und werden mit den Schaufelfüßen 7 in die Nuten 5 eingeschoben. Auch können die Druckstückbeilagen 13 (FIG 2) jedoch vor den Schaufelfüßen 7 in die Nuten 5 geschoben werden und nachfolgend erst die Schaufelfüße 7. Anschließend wird eintrittsseitig ein zweites Anlageblech 14 montiert. Dies kann beispielsweise mittels einer Verschraubung 16 sein. Dabei liegt die eintrittsseitige Schaufelfußstirnfläche 8 vollständig an diesem zweiten Anlageblech 14 an (FIG 3). Es ist aber auch vorstellbar, dass die eintrittsseitige Schaufelfußstirnfläche 8 nur teilweise an diesem zweiten Anlageblech 14 anliegt. Dadurch sind die Schaufeln 6 axial fixiert. Das Scheibenelement 2 ist mit dem zweiten Anlageblech 14 durch radiale Verbindungselemente 15 verbunden. Auch können die radialen Verbindungselemente 15 mit dem Scheibenelement 2 und dem zweiten Anlageblech 14 und ersten Anlageblech 12 verbunden sein. Durch Anziehen der radialen Verbindungselemente 15 werden die Schaufelfüße 7 in der radial äußersten Position in der Nut 5 fixiert (FIG 3). Durch das Anbringen und Anziehen der radialen Verbindungselemente 15 wird nämlich auf das Scheibenelement 2 eine Kraft ausgeübt, die die Schaufelfüße 7 in die radial äußere Position drücken und dort fixieren. Die Kraft wird dabei durch die Druckstückbeilagen 13 (FIG 2) auf die Schaufeln 6 bzw. die Schaufelfüße 7 übertragen. Gleichzeitig stellen die Druckstückbeilagen 13 (FIG 2) sicher, dass nach dem Anziehen der radialen Verbindungselemente 15 keine Abdrücke dieser radialen Verbindungselemente 15 auf den Schaufelfüßen 7 entstehen. Somit sind die Schaufeln 7 axial als auch radial fest fixiert. Dadurch können die Schaufeln 7 innerhalb der Toleranz gefertigt werden; Abweichungen durch ungenügende Fixierung treten nicht mehr auf.The impeller according to the invention has a wheel disc 1 with a disc element 2 which comprises an inlet side 3 and an outlet side 3 opposite the outlet side 4 with substantially axial grooves 5 distributed over the circumference. Furthermore, the paddle wheel comprises a plurality of blades 6, each having a blade root 7, an outlet-side blade root end surface 9 and an inlet-side Schaufelfußstirnfläche 8, a Schaufelfußoberfläche 10 and a blade top 11. The blade root 7 is provided from the inlet side 3 of the disc member 2 for mounting in the groove 5 , According to the invention, a first abutment plate 12 is provided on the outlet side 4, in such a way that the outlet-side blade root end face 9 bears completely against this first abutment plate 12. However, a partial concern of the outlet-side blade root end surface 9 on the first contact sheet 12 is possible. The first contact plate 12 is connected to the disc element 2. This can also be a permanent connection, eg a welded connection. In the grooves 5 are one or two pressure piece inserts 13 ( FIG. 2 ), for the axial fixation of the blade root 7 in the grooves 5. The thrust piece inserts 13 (FIG. FIG. 2 ) may be made of plastic and are inserted with the blade roots 7 in the grooves 5. Also, the pressure pad shims 13 ( FIG. 2 ) but are pushed in front of the blade roots 7 in the grooves 5 and subsequently only the blade roots 7. Subsequently, a second contact plate 14 is mounted on the inlet side. This can be, for example, by means of a screw 16. In this case, the inlet-side blade root end face 8 lies completely against this second abutment sheet 14 (FIG. FIG. 3 ). But it is also conceivable that the inlet-side blade root end face 8 only partially this second contact plate 14 is present. As a result, the blades 6 are fixed axially. The disk element 2 is connected to the second contact plate 14 by radial connecting elements 15. Also, the radial connecting elements 15 may be connected to the disc element 2 and the second contact plate 14 and the first contact plate 12. By tightening the radial connecting elements 15, the blade roots 7 are fixed in the radially outermost position in the groove 5 (FIG. FIG. 3 ). By attaching and tightening the radial connecting elements 15 namely a force is exerted on the disc element 2, which press the blade roots 7 in the radially outer position and fix there. The force is thereby by the pressure piece inserts 13 ( FIG. 2 ) transmitted to the blades 6 and the blade roots 7. At the same time, the pressure pad inserts 13 ( FIG. 2 ) sure that after tightening the radial connecting elements 15 no impressions of these radial connecting elements 15 on the blade roots 7 arise. Thus, the blades 7 are fixed axially and radially fixed. Thereby, the blades 7 can be manufactured within the tolerance; Deviations due to insufficient fixation no longer occur.

Ein weiteres Problem besteht jedoch auch darin, dass der Rotor als auch die umgebenden Bauteile sich zumeist durch die Beschleunigung in ihren Abmessungen verändern. Die Schaufeln 7 können daher nicht mehr mit denselben Abmessungen wie bei einer unbenutzten neuen Turbine verwendet werden. Um dieses Problem zu lösen, wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Herstellen einer Schaufel mit Hilfe eines Schaufelrades angegeben. Insbesondere ist das Schaufelrad des Verfahrens das oben genannte Schaufelrad mit einer Radscheibe 1 und Scheibenelementen 2 sowie Schaufeln 7. Dabei umfasst das Schaufelrad zumindest eine zu fertigende Schaufel in einem Ist-Zustand mit einer Ist-Länge. Das Verfahren umfasst dabei in einem ersten Schritt das Bereitstellen von Fertigungsvorgaben durch ein zeitlich diskretes Modell mit mehreren Modellgrößen, sowie in einem zweiten Schritt das Fertigen der Schaufeln 7 mit Hilfe des zeitlich diskreten Modells auf einen Soll-Zustand mit einer Soll-Länge. Dabei ist eine der Modellgrößen die Angabe eines ursprünglichen, vorgegebenen Referenzwertes der Schaufellänge, das heißt die ursprüngliche Schaufellänge der Schaufeln 7 in einer neu gebauten unbenutzten Turbine.Another problem, however, is that the rotor and the surrounding components usually change in size due to the acceleration. The blades 7 can therefore not be used with the same dimensions as in an unused new turbine. In order to solve this problem, according to the invention a method for producing a blade by means of a paddle wheel is specified. In particular, the impeller of the method is the above-mentioned impeller with a wheel disc 1 and disc elements 2 and blades 7. In this case, the impeller comprises at least one blade to be manufactured in an actual state with an actual length. The method comprises in a first step the provision of production specifications by a time-discrete model with a plurality of model sizes, and in a second step, the manufacture of the blades 7 using the time-discrete model to a desired state with a Target length. One of the model variables is the specification of an original, predetermined reference value of the blade length, that is to say the original blade length of the blades 7 in a newly built unused turbine.

Einen weiteren Einfluss hat der Turbinenspalt (nicht gezeigt) zwischen den Schaufeln 7 und einem nicht gezeigten Turbinengehäuse. Wird der Turbinenspalt auf einem Minimum gehalten, arbeitet die Turbine mit einem höheren Wirkungsgrad, da nur eine minimale Luft- oder Abgasmenge zwischen den Schaufel und dem Gehäuse entweicht. Der Spalt ändert sich jedoch während des Betriebs. Weitere Modellgrößen sind daher die Angabe über die Reduzierung des Turbinenspalts (nicht gezeigt) während des Betriebs, die Angabe über die Spaltgröße in einer neuen, unbenutzten Turbine, sowie die Angabe über die Spaltgröße der Gasturbine bei einer Revision, das heißt bei einer benutzten Turbine, die nicht im Betrieb ist. Mithilfe dieser Modellgrößen berechnet das zeitlich diskrete Modell nun eine Soll-Schaufellänge. Selbstverständlich können auch noch andere Modellgrößen mit einfließen. Anschließend werden die Schaufeln 7 auf diese Soll-Schaufellänge gefertigt, insbesondere durch Schleifen.Another influence of the turbine gap (not shown) between the blades 7 and a turbine housing, not shown. If the turbine gap is kept to a minimum, the turbine operates with a higher efficiency, since only a minimum amount of air or exhaust gas escapes between the blade and the housing. However, the gap changes during operation. Additional model sizes are therefore the information about the reduction of the turbine gap (not shown) during operation, the information about the gap size in a new, unused turbine, and the information about the gap size of the gas turbine in a revision, that is, in a used turbine, which is not in operation. Using these model sizes, the time-discrete model now calculates a desired blade length. Of course, other model sizes can also be included. Subsequently, the blades 7 are manufactured to this desired blade length, in particular by grinding.

Mithilfe des erfindungsgemäßen Schaufelrads ist zudem eine genaue Fertigung möglich, da sich die Schaufeln 7 nicht mehr in den Nuten 5 verschieben können. Als zusätzlicher Verfahrensschritt wird eine Soll-Ist-Abweichung der Ist-Schaufellänge mit der Soll-Schaufellänge bestimmt. Somit ist eine genauere im Toleranzbereich liegende Fertigung möglich.With the aid of the paddle wheel according to the invention, moreover, accurate production is possible because the blades 7 can no longer slide in the grooves 5. As an additional method step, a desired-actual deviation of the actual blade length is determined with the desired blade length. Thus, a more accurate in the tolerance range manufacturing is possible.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Schaufelrad stehen daher die Schaufeln zum Austausch vor der Revision einer Turbine bereit. Eine unerwünschte Revisionsverlängerung wird daher vermieden. Weiterhin können insbesondere durch das erfindungsgemäße Schaufelrad die Schaufeln 7 innerhalb der Toleranz gefertigt werden. Die Toleranzabweichung der Schaufellänge wird somit vermieden bzw. zumindest minimiert. Weiterhin sind durch das erfindungsgemäße Verfahren in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Schaufelrad alle gefertigten Schaufeln 7 gleich lang; es tritt keine Divergenz in der Länge der Schaufeln 7 mehr auf.By the method according to the invention, in particular in connection with the paddle wheel according to the invention, therefore, the blades are ready for replacement before the revision of a turbine. An unwanted revision extension is therefore avoided. Furthermore, in particular by the impeller according to the invention, the blades 7 can be manufactured within the tolerance. The tolerance deviation of the blade length is thus avoided or at least minimized. Furthermore are by the inventive method in connection with the paddle wheel according to the invention all manufactured blades 7 of equal length; There is no divergence in the length of the blades 7 more.

Claims (10)

Schaufelrad, umfassend eine Radscheibe mit einem Scheibenelement (2), welches eine Eintrittsseite (3) umfasst und eine der Eintrittsseite (3) gegenüberliegende Austrittsseite (4) mit über den Umfang verteilten im Wesentlichen axialen Nuten (5) sowie mehrere Schaufeln (6) umfassend jeweils einen Schaufelfuß (7), eine austrittsseitige Schaufelfußstirnfläche (9) und eine eintrittsseitige Schaufelfußstirnfläche (8), wobei der Schaufelfuß (7) von der Eintrittsseite (3) des Scheibenelements (2) zur Anbringung in der Nut (5) vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass - an der Austrittsseite (4) ein erstes Anlageblech (12) vorgesehen ist, so dass die austrittsseitige Schaufelfußstirnfläche (9) an diesem ersten Anlageblech (12) zumindest teilweise anliegt, - in zumindest einer Nut (5) zumindest eine Druckstückbeilage (13) vorgesehen ist, zur axialen Fixierung des Schaufelfußes (7) in der zumindest einen Nut (5), - an der Eintrittsseite (3) ein zweites Anlageblech (14) vorgesehen ist, so dass die eintrittsseitige Schaufelfußstirnfläche (8) an diesem zweiten Anlageblech (14) zumindest teilweise anliegt, - zumindest das Scheibenelement (2) mit dem zweiten Anlageblech (14) durch ein radiales Verbindungselement (15) verbunden ist, so dass der Schaufelfuß (7) in einer radialen äußersten Position in der Nut (5) fixiert ist. Paddle wheel, comprising a wheel disc with a disc element (2), which comprises an inlet side (3) and an outlet side (4) opposite the inlet side (3) with substantially axial grooves (5) distributed over the circumference and a plurality of blades (6) in each case a blade root (7), an outlet-side blade root end surface (9) and an inlet-side blade root end surface (8), the blade root (7) being provided from the inlet side (3) of the disk element (2) for attachment in the groove (5),
characterized in that a first contact plate (12) is provided on the outlet side (4), so that the outlet-side blade root end face (9) bears at least partially against this first contact plate (12), - in at least one groove (5) at least one pressure pad shim (13) is provided for the axial fixation of the blade root (7) in the at least one groove (5), a second abutment plate (14) is provided on the inlet side (3), so that the inlet-side blade root end face (8) bears at least partially against this second abutment plate (14), - At least the disc element (2) with the second abutment plate (14) by a radial connecting element (15) is connected, so that the blade root (7) is fixed in a radially outermost position in the groove (5). Schaufelrad nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anlageblech (12) vollständig an der austrittsseitigen Schaufelfußstirnfläche (9) und/oder das zweite Anlageblech (14) vollständig an der eintrittsseitigen Schaufelfußstirnfläche (8) anliegt.Paddle wheel according to claim 1,
characterized in that the first abutment plate (12) completely on the outlet side Schaufelfußstirnfläche (9) and / or the second contact plate (14) completely against the inlet side Schaufelfußstirnfläche (8). Schaufelrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass in der zumindest einen Nut (5) zumindest eine Druckstückbeilage (13) vorgesehen ist.Paddle wheel according to one of the preceding claims,
characterized in that at least one thrust piece supplement (13) is provided in the at least one groove (5). Schaufelrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das radiale Verbindungselement (15) zudem mit dem ersten Anlageblech (12) verbunden ist.Paddle wheel according to one of the preceding claims,
characterized in that the radial connecting element (15) is also connected to the first contact plate (12). Schaufelrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Anlageblech (14) durch lösbare Zusammenschlusselemente, insbesondere Schrauben (16) mit der Eintrittsseite (3) verbunden ist.Paddle wheel according to one of the preceding claims,
characterized in that the second abutment plate (14) by releasable connection elements, in particular screws (16) with the inlet side (3) is connected. Schaufelrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anlageblech (12) durch unlösbare Verbindungselemente mit der Austrittsseite (4) verbunden ist.Paddle wheel according to one of the preceding claims,
characterized in that the first contact plate (12) is connected by non-detachable connecting elements with the outlet side (4). Verfahren zum Herstellen einer Schaufel (7) mit Hilfe eines Schaufelrades, wobei das Schaufelrad zumindest eine zu fertigende Schaufel (7) in einem Ist-Zustand mit einer Ist-Länge umfasst mit den folgenden Schritten: - Bereitstellen von Fertigungsvorgaben durch ein zeitlich diskretes Modell umfassend mehrere Modellgrößen, - Fertigen der zumindest einen Schaufel (7) auf dem Schaufelrad auf einen Soll-Zustand mit einer Soll-Länge. Method for producing a blade (7) by means of a paddle wheel, wherein the paddle wheel comprises at least one blade (7) to be produced in an actual state with an actual length, comprising the following steps: Provision of production specifications by a time-discrete model comprising a plurality of model sizes, - Manufacture the at least one blade (7) on the impeller to a desired state with a desired length. Verfahren zum Herstellen einer Schaufel nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzlicher Schritt eine Soll-Ist-Abweichung der Ist-Schaufellänge und der Soll-Schaufellänge bestimmt wird.Method for producing a blade according to claim 7,
characterized in that as an additional step, a desired-actual deviation of the actual blade length and the desired blade length is determined. Verfahren zum Herstellen einer Schaufel nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass als eine Modellgröße zumindest teilweise Änderungen in den Abmaßen der Turbine, insbesondere den Abmaßen eines Turbinenspalts, einfließen.Method for producing a blade according to claim 7 or 8,
characterized in that as a model size at least partially changes in the dimensions of the turbine, in particular the dimensions of a turbine gap, flow. Verfahren zum Herstellen einer Schaufel nach einem der Ansprüche 7-9,
dadurch gekennzeichnet, dass als eine Modellgröße ein ursprünglicher, vorgegebener Referenzwert der Schaufellänge einfließt.A method of manufacturing a blade according to any one of claims 7-9,
characterized in that as a model size, an original, predetermined reference value of the blade length is included.
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