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Title:
ROTOR END
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/085599
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a rotor-end for rotors (11) of thermal turbo machines, comprising a peripheral groove (10). The inventive rotor end consists of two end halves (1, 1') having lateral surfaces (3, 3') which are opposite each other when in a built-in state and adjacent covering surfaces (6, 6'). The lateral surfaces (3, 3') of the rotor halves (1, 1') are connected in a positive fit by means of a dovetail suspension. Said rotor end also consists of an entire end intermediate piece (2) provided with a covering surface (7). Both of the suspended end halves (1, 1') are rigidly connected to the entire end intermediate piece (2) by means of a welding seam (9) in the region of the covering surfaces (6, 6', 7). The solid anchoring of the rotor end (1), obtained in said manner, prevents detachment during operation and also the above-mentioned damage to the turbo machine.

Inventors:
BACHOFNER RENE (CH)
KAPPIS WOLFGANG (CH)
Application Number:
PCT/EP2005/050839
Publication Date:
September 15, 2005
Filing Date:
February 28, 2005
Export Citation:
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Assignee:
ALSTOM TECHNOLOGY LTD (CH)
BACHOFNER RENE (CH)
KAPPIS WOLFGANG (CH)
International Classes:
F01D5/30; (IPC1-7): F01D5/30; F01D5/32
Foreign References:
EP1028231A12000-08-16
DE1128864B1962-05-03
Attorney, Agent or Firm:
ALSTOM TECHNOLOGY LTD (Brown Boveri Str. 7/699/5, Baden, CH)
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Description:
Rotor-Schluss Technisches Gebiet Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Kraftwerkstechnik. Sie betrifft einen Rotor-Schluss für Rotoren thermischer Turbomaschinen gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zur Montage des Rotor-Schlusses.

Stand der Technik Thermische Turbomaschinen, wie Turbinen und Verdichter, bestehen im wesentlichen aus einem mit Laufschaufeln bestückten Rotor und einem Stator, in den Leitschaufeln eingehängt sind.

Die feststehenden Leitschaufeln haben die Aufgabe, den Strom des zu verdichtenden bzw. des zu entspannenden gasförmigen Mediums so auf die rotierende Laufbeschaufelung zu lenken, dass die Energieumwandlung mit bestmöglichem Wirkungsgrad erfolgt.

Sowohl Laufschaufeln und als auch Leitschaufeln weisen im wesentlichen ein Schaufelblatt und einen Schaufelfuss auf. Um die Laufschaufeln auf dem Rotor bzw. die Leitschaufeln im Stator befestigen zu können, sind im Stator und auf der Rotorwelle Nuten eingestochen. In diese Nuten werden die Füsse der Schaufeln eingeschoben und dort arretiert.

Es ist bekannt, bei Verdichterrotoren mit Umfangsnuten abwechselnd Laufschaufeln und Zwischenstücke in der Rotoreindrehung (Umfangsnut) zu montieren, bis eine Öffnung in Umfangsrichtung verbleibt, welche mit einem sogenannten Rotor-Schluss aufgefüllt wird. Der Rotor-Schluss besteht aus einem halbierten Zwischenstück (zwei Schlusshälften), und einem Keil. Zur Montage des halbierten Zwischenstückes wird eine Restöffnung benötigt, welche schliesslich durch Einschieben eines Keiles verschlossen wird. Die beiden Schlusshälften weisen jeweils eine gerade ausgebildete Seitenfläche auf, die an ihrem oberen Ende mit der oberen Deckfläche der Schlusshälfte einen überstehenden Lappen bildet. Die genannten Seitenflächen stehen sich im eingebauten Zustand gegenüber, wobei sich dann zwischen ihnen der Keil befindet. Nachdem die beiden Schlusshälften und der Keil eingebaut sind, werden abschliessend die Lappen der beiden Schlusshälften über den Keil verstemmt. Dieser bekannte Rotor-Schluss stützt sich am Rotor ab.

Nachteilig an diesem Stand der Technik ist, dass der Keil auf Grund des Kippmomentes der beiden Schlusshälften, weiches durch die Fliehkraft während des Betriebes bewirkt wird, in der Lage ist, die verstemmten Lappen aufzubiegen. Der Keil kann somit aus dem Verdichter herausfliegen und es kann zu einem kompletten Verdichterschaden kommen.

Der Anmelderin ist weiterhin ein Rotor-Schluss für Rotoren thermischer Turbomaschinen mit Umfangsnut bekannt, welcher aus zwei Schlusshälften mit sich im eingebauten Zustand gegenüberstehenden Seitenflächen und aneinander angrenzenden Deckflächen bekannt, bei dem die Seitenflächen der Schlusshälften formschlüssig, und zwar mittels einer an sich bekannten Schwalbenschwanz-Verhängung, miteinander verbunden sind. Die beiden

Schlusshälften sind dabei in dem Bereich, in dem die Seitenflächen und die Deckflächen der beiden Schlusshälften aneinander angrenzen, lokal miteinander verschweisst. Damit soll eine feste Verankerung des Rotor- Schlusses im eingebauten Zustand erzielt werden. Bei hohen Beanspruchungen reicht diese Verankerung aber oftmals nicht aus.

Darstellung der Erfindung Ziel der Erfindung ist es, die genannten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Rotor-Schluss zu entwickeln, welcher einfach hergestellt und montiert werden kann und bei dem ein Loslösen während des Betriebes verhindert wird, so dass das Auftreten eines Verdichterschadens vermieden wird.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe bei einem Rotor-Schluss für Rotoren thermischer Turbomaschinen dadurch gelöst, dass der Rotor-Schluss aus zwei Schlusshälften und einem ganzen Schluss-Zwischenstück besteht, wobei die Schlusshälften mittels Schwalbenschwanz-Verhängung der benachbarten beiden Seitenflächen färmschlüssig miteinander verbunden sind und die beiden verhängten Schlusshälften mit dem ganzen Schuss- Zwischenstück über eine Schweissnaht im Bereich der Deckflächen fest verbunden sind.

ErFindungsgemäss wird die Aufgabe bei einem Verfahren zur Montage des Rotor-Schlusses dadurch gelöst, dass folgende Schritte ausgeführt werden : a) In einem ersten Schritt wird in den Restspalt das ganze Schuss- Zwischenstück montiert. b) In einem zweiten Schritt wird die erste Schlusshälfte von oben in die Umfangsnut des Rotors eingeführt. c) In einem dritten Schritt wird diese erste Schlusshälfte seitlich in der Umfangsnut verschoben, bis sie im Rotor verankert ist.

d) In einem vierten Schritt wird die zweite Schlusshälfte neben der bereits eingebauten ersten Schlusshälfte montiert. e) In einem fünften Schritt wird die zweite Schlusshälfte so weit in die entgegengesetzte Richtung der Umfangsnut geschoben, bis die erste und die zweite Schlusshälfte über die Schwalbenschwanz-Verhängung formschlüssig miteinander verhängt sind.

In einem sechsten Schritt werden schliesslich die beiden formschlüssig verbundenen Schlusshälften mit dem ganzen Schluss-Zwischenstück im Bereich der Deckflächen verschweisst.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass der Rotor-Schluss im eingebauten Zustand sowohl formschlüssig als auch stoffschlüssig verankert ist und somit extrem fest verankert ist. Ausserdem sind die Einzelteile des erFindungsgemässen Rotor-Schlusses einfach herstellbar und die Montage ist gegenüber dem bekannten Stand der Technik nicht komplizierter. Ein Loslösen während des Betriebes wird mit Sicherheit verhindert, so dass das Auftreten eines Verdichterschadens vermieden wird Kurze Beschreibung der Zeichnungen In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen : Fig. 1 in einer Seitenansicht die beiden Schlusshälften mit Schwalbenschwanzverhängung ; Fig. 2 eine Seitenansicht des ganzen Schluss-Zwischenstückes mit Vorbereitung der Schweissnaht ; Fig. 3 a-d einzelne Schritte zur Montage des erfindungsgemässen Rotor- Schlusses in die Umfangsnut des Rotors ; Fig. 4 eine Draufsicht auf zwei in der Umfangsnut eingehängte Laufschaufeln mit dem fertig montierten und verschweissten erfindungsgemässen Rotor-Schluss und

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4.

In den Figuren sind jeweils gleiche Positionen mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Bewegungsrichtung der Teile beim Einbau (Fig.

3) ist mit Pfeilen bezeichnet.

Wege zur Ausführung der Erfindung Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles und der Fig. 1 bis 5 näher erläutert.

Fig. 1 und Fig. 2 zeigen die Seitenansichten der"Einzelteile"eines erFindungsgemässen Rotor-Schlusses für einen"Verdichterrotor vor dem Einbau, und zwar zeigt Fig. 1 die beiden Schlusshälften 1, 1'und Fig. 2 das ganze Schluss-Zwischenstück 2.

Die sich im eingebauten Zustand gegenüberstehenden Seitenflächen 3, 3'der Schlusshälften 1, 1'sind derart ausgebildet, dass sie eine an sich bekannte Schwalbenschwanz-Verhängung der Schlusshälften 1, 1'ermöglichen. Dazu weist die erste Schlusshälfte 1 in der Seitenfläche 3 eine Vertiefung 4 auf, während die Seitenfläche 3"der zweiten Schlusshälfte 1'einen in diese Vertiefung 4 passgenauen Vorsprung 5 aufweist (Fig. 1). Ein Zusammenfügen (Verhängen) der beiden Teile 1 und 1'führt daher zu einem Formschluss (Fig.

3d). Um die verhängten Schlusshälften 1, 1'und das ganze Schluss- Zwischenstück 2 im eingebauten Zustand zu sichern, ist im Bereich der Deckflächen 6, 6'der beiden Schlusshälften 1, 1'und der Deckfläche 7 des Schluss-Zwischenstückes 2 eine Schweissnahtvorbereitung 8 vorgesehen, in welche dann eine Schweissnaht 9 geschweisst wird.

In den Fig. 3a bis 3d ist der Montagevorgang des Rotor-Schlusses dargestellt.

Zunächst werden in die Umfangsnut 10 des Verdichterrotors 11 sämtliche Laufschaufeln 12, 12'usw. und Zwischenstücke montiert, bis eine

Restöffnung 13 entsteht, in welche nur noch der Rotor-Schluss montiert werden kann. Seine Montage erfolgt folgendermassen : In einem ersten Schritt wird zunächst das ganze Schluss-Zwischenstück 2 in die Umfangsnut 10 eingebaut. Dann wird die erste Schlusshälfte 1 von oben in die Umfangsnut 10 eingeführt (Fig. 3a) und in einem dritten Schritt seitlich in der Umfangsnut 10 verschoben, bis sie im Rotor 11 verankert ist (Fig. 3b).

Danach wird in einem vierten Schritt die zweite Schlusshälfte 1'neben der bereits eingebauten ersten Schlusshälfte 1 montiert (Fig. 3c) und in einem fünften Schritt so weit in die entgegengesetzte Seite der Umfangsnut 10 geschoben, bis die beiden Schlusshälften 1, 1'formschlüssig verbunden sind.

Die beiden Teile 1, 1'sind damit über den Schwalbenschwanz verhängt Fig.

3d). Abschliessend werden in einem sechsten Schritt die beiden formschlüssig verbundenen Schlusshälften 1, 1'und das ganze Schluss- Zwischenstück 2 im Bereich der Deckflächen 6,6, 7 mittels einer Schweissnaht 9 gesichert.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass der Rotor-Schluss im eingebauten Zustand formschlüssig und stoffschlüssig fest verankert ist.

Diese Verankerung des Rotor-Schlusses verhindert ein Loslösen während des Betriebes und eine dadurch hervorgerufene Schädigung der Turbomaschine. Ausserdem sind die Einzelteile des erfindungsgemässen Rotor-Schlusses einfach herstellbar, man benötigt keinen zusätzlichen Keil mehr, und die Montage ist gegenüber dem bekannten Stand der Technik nicht komplizierter.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.

Bezugszeichenliste 1, 1'Schlusshälfte 2 ganzes Schluss-Zwischenstück 3, 3'Seitenflächen der Schlusshälften 4 Vertiefung 5 Vorsprung 6, 6'Deckflächen der Schlusshäiften 7 Deckfläche des Schluss-Zwischenstückes 8 Schweissnahtvorbereitung 9 Schweissnaht 10 Umfangsnut 11 Rotor 12, 12' Laufschaufel 13 Restöffnung in der Umfangsnut