EP3418498A1 - Vorspannfedersegment, zugehöriger rotor und herstellungsverfahren - Google Patents
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- F01D5/323—Locking of axial insertion type blades by means of a key or the like parallel to the axis of the rotor
Definitions
- the invention relates to a biasing spring segment for radially biasing a turbine blade within a turbine rotor groove.
- the invention relates to a method for producing a rotor.
- the Stemm research is placed in a so-called Stemmnut in the turbine shaft.
- the Stemmnut weakens the shaft cross-section and thus limits the number of starts and the size of the groove.
- the object of the invention is to provide an improved device with which a turbine blade can be biased.
- biasing spring segment for radially biasing a turbine blade within a turbine rotor groove, wherein the biasing spring segment has at least one bead.
- the object is achieved by a method for producing a rotor, wherein in a first step, the biasing spring segment is placed in the turbine rotor groove and in a second step, the turbine blade is moved over the biasing spring segment.
- a turbine blade is thus now secured with a single Stemm ma, wherein the Stemm congress is designed as a biasing spring segment.
- This biasing spring segment is a sheet with pressed beads.
- the pressed-in beads have the shape of a bulge and can also be referred to as warts.
- the biasing spring segment is placed in the groove and moves the blade over the biasing spring segment. This process can be done in one operation and is therefore advantageous because less time is needed.
- the geometry of the groove can be changed so that a design limiting Stemmnut can be omitted. This improves the strength properties of the rotor.
- the bead is formed substantially circular. In alternative embodiments the bead may be oval or substantially round.
- the biasing spring segment is formed from a sheet, wherein the sheet is a spring plate.
- the biasing spring segment has a bore, wherein the bore is arranged in the region of an end face. This allows the biasing spring segment with a further tool that can be inserted into the bore, easy to move in the groove.
- the turbine blade with the biasing spring segment according to the invention can be done in one operation and is therefore time-reduced.
- the installation can be carried out by means of hydraulic or pneumatic devices, which leads to an improvement in the ergonomics of the employees.
- Another advantageous effect of the invention is that the Stemmnut in the turbine rotor groove is no longer needed, which leads to an improvement in the life of the shaft.
- the notch effect of the shaft is improved.
- FIG. 1 shows a cross-sectional view of a portion of a rotor 1.
- This rotor 1 is rotatable about a rotation axis, not shown.
- the rotor 1 has a turbine rotor groove 2.
- This turbine rotor groove 2 is formed in the circumferential direction. As a rule, the turbine rotor groove 2 is produced by means of a lathe.
- turbine rotor groove 2 has an axis of symmetry 3.
- the turbine rotor groove 2 is formed in a first approximation symmetrical to the axis of symmetry 3.
- a lower side 4 delimits the turbine rotor groove 2.
- the underside 4 is closed on the left and on the right the symmetry axis 3, a left undercut 5 and a right undercut 6 at.
- a left support flank 7 and a right support flank 8 are formed.
- the turbine rotor groove 2 has a constriction 10.
- Above the constriction 10 each have a left support edge 11 and a right support edge 12 is arranged.
- a turbine blade is arranged in the turbine rotor groove 2.
- FIG. 1 is a part of the turbine blade to see.
- Shown is a turbine blade root 13 of the turbine blade.
- the turbine blade root 13 is adapted to the turbine rotor groove 2.
- the turbine blade root 13 is formed substantially symmetrically to the symmetry axis 3.
- the turbine blade root 13 has a left projection 14 and a right projection 15.
- the left projection 14 and the right projection 15 are in this case formed such that they rest against the left support flank 7 and right support flank 8 of the turbine rotor groove 2.
- a comparatively high force acts in the radial direction 9.
- By the left support flank 7 and the right support flank 8, a movement of the turbine blade in the radial direction 9 is prevented.
- a gap 16 is formed between the bottom 4 and the turbine blade root 13.
- a biasing spring segment 17 is arranged.
- the biasing spring segment 17 can be arranged symmetrically to the symmetry axis 3 and extends substantially from the left undercut 5 to the right undercut 6.
- the biasing spring segment 17 exerts a radial force in the radial direction.
- the biasing spring segment 17 is formed with a bead 18.
- the bead 18 is shown in cross-section and is characterized by an out of the plane of the biasing spring segment 17 bulge 19th
- the biasing spring segment 17 is shown.
- FIG. 2 is a perspective view of the biasing spring segment 17 can be seen.
- FIG. 3 is a plan view of the biasing spring segment 17 represents.
- the biasing spring segment 17 has, as in FIG. 2 and FIG. 3 can be seen, four beads 18 on. These beads 18 are substantially out of the plane of the biasing spring segment 17 protruding bulges 19 which are pressed. The beads 18 are therefore substantially circular. However, in alternative embodiments, the beads 18 may be other geometry such as oval or the like.
- the biasing spring segment 17 is formed from a metal sheet, in particular a spring plate.
- the biasing spring segment 17 comprises a planar base part 20.
- the base part 20 is essentially formed by a first edge 21 and an edge 22 arranged parallel to the first edge 21. Furthermore, the biasing spring segment 17 has a front edge 23 and a rear edge 24 aligned parallel thereto. The angle between the first edge 21 and the front edge 23 may vary between 0 ° and 180 °. Thus, the biasing spring segment 17 either a rectangular shape or as in FIG. 3 to see is parallelogram-like shape.
- a recess 25 is formed in the front edge 23, a recess 25 is formed.
- a demounting pocket 26 is formed on the rear edge 24.
- the demounting pocket 26 has a bore 27. The demounting pocket 26 is in this case designed such that it can protrude into an adjacent biasing spring segment 17 in the recess 25.
- the bead 18 is pressed with a caulking (not shown) and therefore has a curvature 19 on a opposite side.
- the bead 18 can therefore also be referred to as a wart.
- four beads 18 are formed. First and second beads 18 are at first edge 21 and second and third beads are formed at second edge 22. The distance between the first and second bead 18 is equal to the distance between the third and fourth bead 18th
- the biasing spring segment 17 is first placed in the turbine rotor groove 2 in a first method step, and then the turbine blade is moved over the biasing spring segment 17 in a second step.
- the biasing spring segment 17 can be pulled or pushed here.
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine verbesserte Vorrichtung zur Befestigung einer Turbinenschaufel in einer Turbinenrotornut (2), wobei ein Vorspannfedersegment (17) mehrere Sicken (18) aufweist, die eine radiale Kraft auf die Turbinenschaufel ausüben.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Vorspannfedersegment zum radialen Vorspannen einer Turbinenschaufel innerhalb einer Turbinenrotornut.
- Desweiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors.
- Zum radialen Vorspannen von Dampfturbinenschaufeln werden diese in einer Haltenut eines Dampfturbinenrotors angeordnet, wobei ein Vorspannstift in eine eng bemessene radiale Lücke zwischen der Schaufelunterseite und der Rotornut eingesetzt wird und anschließend mit einer mechanischen Einrichtung in die Rotornut eingebracht wird, so dass sich der Stift in der Rotorradialrichtung plastisch verformt. Dadurch wird die Turbinenschaufel radial vorgespannt. Somit werden Turbinenschaufeln mit Hilfe von Stemmstücken befestigt, wobei das Einstemmen der Stemmstücke eine reine Handarbeit und daher sehr zeitaufwändig ist. Desweiteren besteht ein Verletzungsrisiko beim Einarbeiten der Stemmstücke. Außerdem kann eine dauerhafte Belastung beim Einstemmen der Stemmstücke zu Langzeitschäden beim Bediener führen.
- Das Stemmstück wird in eine sogenannte Stemmnut in der Turbinenwelle angeordnet. Die Stemmnut schwächt allerdings den Wellenquerschnitt und begrenzt somit die Zahl der Starts und die Größe der Nut.
- Außerdem gestaltet sich aufgrund der verformten Stemmstücke die Demontage der Schaufeln problematisch.
- Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Einrichtung anzugeben, mit der eine Turbinenschaufel vorgespannt werden kann.
- Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Vorspannfedersegment zum radialen Vorspannen einer Turbinenschaufel innerhalb einer Turbinenrotornut, wobei das Vorspannfedersegment zumindest eine Sicke aufweist.
- Desweitern wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors, wobei in einem ersten Schritt das Vorspannfedersegment in die Turbinenrotornut gelegt wird und in einem zweiten Schritt die Turbinenschaufel über das Vorspannfedersegment bewegt wird.
- Erfindungsgemäß wird somit nun eine Turbinenschaufel mit einem einzelnen Stemmstück befestigt, wobei das Stemmstück als Vorspannfedersegment ausgebildet ist. Dieses Vorspannfedersegment ist ein Blech mit eingepressten Sicken. Die eingepressten Sicken haben die Form einer Wölbung und können auch als Warzen bezeichnet werden.
- In einem ersten Schritt wird das Vorspannfedersegment in die Nut gelegt und die Schaufel über das Vorspannfedersegment bewegt. Dieser Vorgang kann in einem Arbeitsgang erfolgen und ist daher vorteilhaft, da weniger Zeit benötigt wird.
- Die für diesen Vorgang benötigten Kräfte sind deutlich geringer als die benötigten Kräfte, um ein Stemmstück plastisch zu verformen.
- Außerdem kann die Geometrie der Nut dahingehend geändert werden, dass eine designbegrenzende Stemmnut entfallen kann. Dadurch werden die Festigkeitseigenschaften des Rotors verbessert.
- Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
- In einer ersten vorteilhaften Weiterbildung ist die Sicke im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet. In alternativen Ausführungsformen kann die Sicke oval oder im Wesentlichen rund ausgebildet sein.
- In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist das Vorspannfedersegment aus einem Blech ausgebildet, wobei das Blech ein Federblech ist. Durch diese gezielte Auswahl des Materials ist eine optimale Kraftausübung von der Rotornut auf die Turbinenschaufel möglich. Die Federkräfte werden hierbei optimal eingesetzt.
- In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist das Vorspannfedersegment eine Bohrung auf, wobei die Bohrung im Bereich einer Stirnseite angeordnet ist. Dadurch lässt sich das Vorspannfedersegment mit einem weiteren Werkzeug, das in die Bohrung eingebracht werden kann, bedienungsfreundlich in der Nut bewegen.
- Vorteilhafterweise kann die Turbinenschaufel mit dem erfindungsgemäßen Vorspannfedersegment in einem Arbeitsgang erfolgen und ist daher zeitreduziert.
- Mit dem Vorspannfedersegment kann der Einbau mittels hydraulischer oder pneumatischer Einrichtungen erfolgen, was zu einer Verbesserung der Ergonomie der Mitarbeiter führt. Eine weitere vorteilhafte Wirkung der Erfindung ist, dass die Stemmnut in der Turbinenrotornut nicht mehr benötigt wird, was zu einer Verbesserung der Lebensdauer der Welle führt. Außerdem wird die Kerbwirkung der Welle verbessert.
- Durch den Entfall der Stemmnut entfallen zusätzliche Drehbearbeitungszeiten. Die Herstellung eines derart ausgebildeten Rotors ist dadurch verkürzt.
- Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht maßgeblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterungen dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt.
- Im Hinblick auf Ergänzungen der in der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren, wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen.
- Gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
- Es zeigen:
- Figur 1
- eine Querschnittansicht eines Teils eines Rotors mit einem Turbinenschaufelfuß,
- Figur 2
- eine perspektivische Ansicht eines Vorspannfedersegments,
- Figur 3
- eine Draufsicht auf das Vorspannfedersegment.
- Die
Figur 1 zeigt eine Querschnittansicht eines Teils eines Rotors 1. Dieser Rotor 1 ist um eine nicht näher dargestellte Rotationsachse drehbar ausgebildet. Der Rotor 1 weist eine Turbinenrotornut 2 auf. Diese Turbinenrotornut 2 ist in Umfangsrichtung ausgebildet. In der Regel wird die Turbinenrotornut 2 mittels einer Drehmaschine gefertigt. - Die in
Figur 1 dargestellte Turbinenrotornut 2 weist eine Symmetrieachse 3 auf. Die Turbinenrotornut 2 ist in erster Näherung symmetrisch zur Symmetrieachse 3 ausgebildet. Zur Rotationsachse hin begrenzt eine Unterseite 4 die Turbinenrotornut 2. An die Unterseite 4 schließt sich links und rechts der Symmetrieachse 3 ein linker Hinterschnitt 5 und ein rechter Hinterschnitt 6 an. Dadurch bildet sich eine linke Tragflanke 7 und eine rechte Tragflanke 8. In radialer Richtung 9 gesehen weist die Turbinenrotornut 2 eine Verengung 10 auf. Oberhalb der Verengung 10 ist jeweils eine linke Abstützkante 11 und eine rechte Abstützkante 12 angeordnet. - In die Turbinenrotornut 2 wird eine Turbinenschaufel angeordnet. In
Figur 1 ist ein Teil der Turbinenschaufel zu sehen. Dargestellt ist ein Turbinenschaufelfuß 13 der Turbinenschaufel. Der Turbinenschaufelfuß 13 ist an die Turbinenrotornut 2 angepasst. Das bedeutet, dass der Turbinenschaufelfuß 13 im Wesentlichen symmetrisch zur Symmetrieachse 3 ausgebildet ist. Desweiteren weist der Turbinenschaufelfuß 13 einen linken Vorsprung 14 und einen rechten Vorsprung 15 auf. Der linke Vorsprung 14 und der rechte Vorsprung 15 sind hierbei derart ausgebildet, dass sie an die linke Tragflanke 7 und rechte Tragflanke 8 der Turbinenrotornut 2 anliegen. Im Betrieb wirkt in radialer Richtung 9 eine vergleichsweise hohe Kraft. Durch die linke Tragflanke 7 und die rechte Tragflanke 8 wird eine Bewegung der Turbinenschaufel in radialer Richtung 9 verhindert. - Zwischen der Unterseite 4 und dem Turbinenschaufelfuß 13 ist ein Spalt 16 ausgebildet. In diesen Spalt 16 wird ein Vorspannfedersegment 17 angeordnet. Das Vorspannfedersegment 17 kann symmetrisch zur Symmetrieachse 3 angeordnet werden und erstreckt sich im Wesentlichen von dem linken Hinterschnitt 5 zum rechten Hinterschnitt 6. Das Vorspannfedersegment 17 übt eine radiale Kraft in radialer Richtung aus. Dazu ist das Vorspannfedersegment 17 mit einer Sicke 18 ausgebildet. In
Figur 1 ist die Sicke 18 im Querschnitt dargestellt und ist charakterisiert durch eine aus der Ebene des Vorspannfedersegmentes 17 herausragende Wölbung 19. - In den
Figuren 2 und 3 ist jeweils das Vorspannfedersegment 17 dargestellt. In derFigur 2 ist eine perspektivische Ansicht des Vorspannfedersegments 17 zu sehen. In derFigur 3 ist eine Draufsicht auf das Vorspannfedersegment 17 darstellt. Das Vorspannfedersegment 17 weist, wie inFigur 2 und Figur 3 zu sehen ist, vier Sicken 18 auf. Diese Sicken 18 sind im Wesentlichen aus der Ebene des Vorspannfedersegments 17 herausragende Wölbungen 19, die eingepresst sind. Die Sicken 18 sind daher im Wesentlichen kreisförmig. Allerdings können in alternativen Ausführungsformen die Sicken 18 eine andere Geometrie wie beispielsweise oval oder ähnliches sein. Das Vorspannfedersegment 17 ist aus einem Blech, insbesondere einem Federblech ausgebildet. - Das Vorspannfedersegment 17 umfasst ein ebenes Grundteil 20. Das Grundteil 20 ist im Wesentlichen durch eine ersten Kante 21 und eine zur ersten Kante 21 parallel angeordnete Kante 22 ausgebildet. Desweiteren weist das Vorspannfedersegment 17 eine vordere Kante 23 und eine parallel dazu ausgerichtete hintere Kante 24 auf. Der Winkel zwischen der ersten Kante 21 und der vorderen Kante 23 kann hierbei zwischen 0° und 180° variieren. Dadurch weist das Vorspannfedersegment 17 entweder eine rechteckige Form oder eine wie in
Figur 3 zu sehen ist parallelogrammartige Gestalt auf. In die vordere Kante 23 wird eine Aussparung 25 ausgebildet. Demgegenüber wird auf der hinteren Kante 24 eine Demontagelasche 26 ausgebildet. Die Demontagelasche 26 weist eine Bohrung 27 auf. Die Demontagelasche 26 ist hierbei derart ausgebildet, dass diese in ein benachbartes Vorspannfedersegment 17 in die Aussparung 25 ragen kann. - Die Sicke 18 wird mit einer Stemmvorrichtung (nicht dargestellt) eingepresst und weist daher auf einer Gegenseite eine Wölbung 19 auf. Die Sicke 18 kann daher auch als Warze bezeichnet werden. In der in
Figur 2 und 3 dargestellten Ausführungsform des Vorspannfedersegments 17 sind vier Sicken 18 ausgebildet. Eine erste und zweite Sicke 18 sind an der ersten Kante 21 und eine zweite und dritte Sicke sind an der zweiten Kante 22 ausgebildet. Der Abstand zwischen der ersten und zweiten Sicke 18 ist gleich groß wie der Abstand zwischen der dritten und vierten Sicke 18. - Bei der Herstellung des Rotors 1 wird in einem ersten Verfahrensschritt zunächst das Vorspannfedersegment 17 in die Turbinenrotornut 2 gelegt und anschließend in einem zweiten Schritt die Turbinenschaufel über das Vorspannfedersegment 17 bewegt. Das Vorspannfedersegment 17 kann hierbei gezogen oder gedrückt werden.
- Beim Ausbau bzw. bei der Demontage der Turbinenschaufel wird in die Bohrung 27 ein Demontagewerkzeug angelegt und mit angepassten Kräften das Vorspannfedersegment 17 aus der Turbinenrotornut 2 bewegt.
- Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Claims (12)
- Vorspannfedersegment (17),
zum radialen Vorspannen einer Turbinenschaufel innerhalb einer Turbinenrotornut (2),
wobei das Vorspannfedersegment (17) zumindest eine Sicke (18) aufweist. - Vorspannfedersegment (17) nach Anspruch 1,
wobei die Sicke (18) im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist. - Vorspannfedersegment (17) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei das Vorspannfedersegment (17) aus einem Blech ausgebildet ist. - Vorspannfedersegment (17) nach Anspruch 3,
wobei das Blech ein Federblech ist. - Vorspannfedersegment (17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
mit zumindest einer eingepressten Sicke (18). - Vorspannfedersegment (17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Vorspannfedersegment (17) eine Bohrung aufweist. - Vorspannfedersegment (17) nach Anspruch 6,
wobei die Bohrung im Bereich einer Stirnseite des Vorspannfedersegment (17) angeordnet ist. - Rotor mit Turbinenrotornuten (2) und darin angeordneten Turbinenschaufeln,
wobei zwischen der Turbinenschaufel und der Turbinenrotornut (2) ein Vorspannfedersegment (17) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 angeordnet ist. - Rotor (1) nach Anspruch 8,
wobei zwischen jeder Turbinenschaufel und der Turbinenrotornut genau ein Vorspannfedersegment (17) angeordnet ist. - Verfahren zur Herstellung eines Rotors gemäß den Ansprüchen 8 und 9,
wobei in einem ersten Schritt das Vorspannfedersegment (17) in die Turbinenrotornut (2) gelegt wird und
in einem zweiten Schritt die Turbinenschaufel über das Vorspannfedersegment (17) bewegt wird. - Verfahren nach Anspruch 10,
wobei das Vorspannfedersegment (17) gezogen wird. - Verfahren nach Anspruch 11,
wobei das Vorspannfedersegment (17) gedrückt wird.
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