DE102018210262A1 - Turbomachinery blade arrangement - Google Patents

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DE102018210262A1
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DE102018210262.7A
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Thomas Göhler
Martin SCHLOFFER
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MTU Aero Engines AG
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaufelanordnung für eine Turbomaschine, insbesondere eine Gasturbine, mit einer Laufschaufel, die einen Schaufelfuß (11) zur Montage an einem Rotor (20), eine Schaufelspitze (13) und ein den Schaufelfuß und die Schaufelspitze verbindendes Schaufelblatt (12) zur Strömungsumlenkung aufweist, und einem Zuganker (30) zur Aufnahme von Radiallasten in der Laufschaufel, der einen Hohlraum (14) des Schaufelblatts durchgreift.The invention relates to a blade arrangement for a turbomachine, in particular a gas turbine, with a rotor blade, which has a blade root (11) for mounting on a rotor (20), a blade tip (13) and a blade blade (12) connecting the blade root and the blade tip. for deflecting the flow, and a tie rod (30) for receiving radial loads in the rotor blade, which passes through a cavity (14) of the airfoil.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaufelanordnung für eine Turbomaschine, insbesondere eine Gasturbine, einen Rotor und eine Turbinen- oder Verdichterstufe einer Gasturbine mit der Schaufelanordnung sowie ein Verfahren zur Montage einer Laufschaufel der Schaufelanordnung an dem Rotor.The present invention relates to a blade arrangement for a turbomachine, in particular a gas turbine, a rotor and a turbine or compressor stage of a gas turbine with the blade arrangement, and a method for mounting a rotor blade of the blade arrangement on the rotor.

Laufschaufeln sind im Betrieb Fliehkräften ausgesetzt, die sie auf Zug belasten und so insbesondere ein Risswachstum fördern können.Rotary blades are subjected to centrifugal forces during operation, which put strain on them and can thus promote crack growth.

Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, eine Turbomaschine zu verbessern.An object of an embodiment of the present invention is to improve a turbomachine.

Diese Aufgabe wird durch eine Schaufelanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ansprüche 9, 11 und 12 stellen einen Rotor bzw. eine Turbinen- oder Verdichterstufe einer Gasturbine mit wenigstens einer hier beschriebenen Schaufelanordnung bzw. ein Verfahren zu deren Montage unter Schutz. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by a blade arrangement with the features of claim 1. Claims 9, 11 and 12 provide a rotor or a turbine or compressor stage of a gas turbine with at least one blade arrangement described here or a method for its assembly under protection. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist eine Schaufelanordnung für eine Turbomaschine, insbesondere eine Gasturbine, insbesondere eine oder mehrere an einem Rotor der Turbomaschine, insbesondere einer Turbinen- oder Verdichterstufe einer Gasturbine, insbesondere eines Flugtriebwerks, montierte Schaufelanordnung(en jeweils),

  • - eine Laufschaufel mit
    • - einem Schaufelfuß, der an einem bzw. dem Rotor montiert ist bzw. wird bzw. hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet, ist bzw. verwendet wird,
    • - einer Schaufelspitze, in einer Ausführung mit einem Deckband(segment), und
    • - einem Schaufelblatt, das den Schaufelfuß und die Schaufelspitze miteinander verbindet und im Betrieb ein Arbeitsfluid der Turbomaschine umlenkt bzw. hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet, ist bzw. verwendet wird und in einer Ausführung eine Druck- und eine Saugseite aufweist, die in einer Vorder- und einer Hinterkante miteinander verbunden sind;
    und
  • - einen Zuganker auf, der im Betrieb Radiallasten in der Laufschaufel auf- bzw. wenigstens teilweise übernimmt bzw. hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet, ist bzw. verwendet wird, und einen Hohlraum des Schaufelblatts und in einer Weiterbildung auch einen Hohlraum der Schaufelspitze und/oder des Schaufelfußes durchgreift.
According to an embodiment of the present invention, a blade arrangement for a turbomachine, in particular a gas turbine, in particular one or more blade arrangement (s) mounted on a rotor of the turbomachine, in particular a turbine or compressor stage of a gas turbine, in particular an aircraft engine,
  • - a blade with
    • a blade root which is or is mounted on or on the rotor or is provided for this purpose, in particular is set up or is used,
    • - A blade tip, in a version with a shroud (segment), and
    • - An airfoil that connects the blade root and the blade tip to one another and deflects or provides a working fluid of the turbomachine during operation, in particular it is set up, is used and in one embodiment has a pressure side and a suction side, which in a front and a trailing edge are connected to each other;
    and
  • - A tie rod that takes on or at least partially absorbs radial loads in the blade during operation or is provided for this purpose, in particular is set up or is used, and a cavity of the blade and in a further development also a cavity of the blade tip and / or reaches through the blade root.

Durch den Zuganker kann eine Belastung der Laufschaufel im Betrieb durch Fliehkräfte vorteilhaft reduziert werden. Hierzu wird bzw. ist in einer Ausführung der Zuganker bzw. durch ihn die Laufschaufel vor dem Betrieb, insbesondere einer Rotation des Rotors, in Radial- bzw. seiner Längsrichtung bzw. zwischen bzw. durch zwei Widerlager(n) (des Zugankers) vorgespannt bzw. komprimiert, so dass (von der Laufschaufel) auf den Zuganker übertragene bzw. wenigstens teilweise durch ihn auf- bzw. übernommene Fliehkräfte dieser Vorspannung entgegenwirken. Mit anderen Worten wird der Zuganker im Betrieb durch auf ihn bzw. die Laufschaufel wirkende Fliehkräfte entlastet bzw. ist hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet, bzw. wird hierzu verwendet.The tie rod can advantageously reduce the load on the moving blade during operation due to centrifugal forces. For this purpose, the tie rod or by him the rotor blade is or is preloaded in a radial or longitudinal direction, or between or by two abutments (of the tie rod) in an embodiment of the tie rod or by it the blade before operation . Compressed so that centrifugal forces transmitted from the moving blade or at least partially absorbed or taken up by it counteract this prestressing. In other words, the tie rod is relieved during operation by centrifugal forces acting on it or the moving blade or is provided for this purpose, in particular is set up or is used for this purpose.

Durch eine Anordnung des Zugankers in einem Hohlraum des Schaufelblatts kann der Zuganker in einer Ausführung vorteilhaft gegen das Schaufelblatt umströmende Arbeitsfluid, insbesondere ein Heißgas in einer Verdichterstufe, geschützt werden. Dadurch kann in einer Ausführung (aufgrund der Entlastung durch den Zuganker) für das Schaufelblatt ein Werkstoff mit geringer(er) Zugfestigkeit, insbesondere ein spröder(er) Werkstoff, und/oder für den Zuganker ein Werkstoff mit geringer(er) Wärmefestigkeit verwendet werden.By arranging the tie rod in a cavity of the airfoil, the tie rod in one embodiment can advantageously be protected against working fluid flowing around the airfoil, in particular a hot gas in a compressor stage. As a result, in one embodiment (due to the relief from the tie rod), a material with low tensile strength, in particular a brittle material, and / or a material with low heat resistance for the tie rod, can be used for the airfoil.

Eine Axialrichtung ist in einer Ausführung parallel zu einer Drehachse des Rotors bzw. der Schaufelanordnung, eine Radialrichtung entsprechend senkrecht zu dieser Axial- und zu einer Rotationsrichtung um die Drehachse.In one embodiment, an axial direction is parallel to an axis of rotation of the rotor or of the blade arrangement, a radial direction is correspondingly perpendicular to this axial direction and to a direction of rotation about the axis of rotation.

In einer Ausführung sind der Schaufelfuß und die Schaufelspitze, in einer Weiterbildung Schaufelfuß, Schaufelblatt und Schaufelspitze, dauerhaft miteinander verbunden oder vorzugsweise einteilig bzw. integral miteinander ausgebildet.In one embodiment, the blade root and the blade tip, in a further development blade root, blade blade and blade tip, are permanently connected to one another or are preferably formed in one piece or integrally with one another.

Hierdurch kann in einer Ausführung der Zuganker Radiallasten zwischen Schaufelfuß und Schaufelspitze optimal aufnehmen bzw. hierzu optimiert werden, ohne die beiden auch noch fixieren zu müssen. Mit anderen Worten kann im Gegensatz zu einer mehrteiligen Ausführung der Laufschaufel, in der der Zuganker Einzelteile der Laufschaufel aneinander fixiert, bei bereits dauerhafter Verbindung miteinander bzw. einteiliger bzw. integraler Ausbildung von Schaufelfuß und Schaufelspitze der Zuganker für die Aufnahme von Radiallasten optimiert bzw. optimal genutzt werden. Zudem kann in einer Ausführung eine solche Laufschaufel vorteilhaft auch bei Nachlassen, insbesondere Versagen, des Zugankers, weiterbetrieben werden.In this way, in one embodiment of the tie rods, radial loads between the blade root and blade tip can be optimally absorbed or optimized without having to fix the two. In other words, in contrast to a multi-part design of the rotor blade, in which the tie rod fixes individual parts of the rotor blade to one another, the tie rod can be optimized or optimal for absorbing radial loads if the connection is already permanent or if the blade root and blade tip are formed in one piece or integrally be used. In addition, in one embodiment, such a moving blade can advantageously also continue to be operated in the event of a weakening, in particular failure, of the tie rod.

In einer Ausführung wird bzw. ist ein (radial äußeres) Widerlager des Zugankers an der Schaufelspitze, insbesondere einem Außendeckband, angeordnet. Mit anderen Worten stützt sich in einer Ausführung der Zuganker an der Schaufelspitze, insbesondere einem Außendeckband, ab. Durch die Abstützung bzw. ein Widerlager in einem (Außen)Deckband können Lasten vorteilhaft(er), in einer Ausführung großflächig(er), zwischen Zuganker und Schaufel(spitze) übertragen werden. In one embodiment, a (radially outer) abutment of the tie rod is or is arranged on the blade tip, in particular an outer shroud. In other words, in one embodiment, the tie rods are supported on the tip of the blade, in particular an outer shroud. By means of the support or an abutment in an (outer) shroud, loads can advantageously be transferred between the tie rod and the shovel (tip) in one embodiment over a large area.

Zusätzlich oder alternativ wird bzw. ist in einer Ausführung ein (radial inneres) Widerlager des Zugankers innerhalb des (Bereichs des) Rotors angeordnet. Mit anderen Worten stützt sich in einer Ausführung der Zuganker innerhalb des Rotor(bereich)s ab.Additionally or alternatively, in one embodiment, a (radially inner) abutment of the tie rod is arranged within the (area of) the rotor. In other words, in one embodiment the tie rod is supported within the rotor (area).

Zusätzlich oder alternativ beträgt in einer Ausführung eine Länge des Zugankers (in Radial- bzw. seiner Längsrichtung) wenigstens 75%, insbesondere wenigstens 90%, einer Länge der Laufschaufel (in Radialrichtung).Additionally or alternatively, in one embodiment, a length of the tie rod (in the radial or its longitudinal direction) is at least 75%, in particular at least 90%, of a length of the moving blade (in the radial direction).

Hierdurch kann in einer Ausführung die Fliehkraftbelastung der Laufschaufel jeweils, insbesondere in Kombination, besonders vorteilhaft reduziert werden.As a result, in one embodiment, the centrifugal force load on the rotor blade, in particular in combination, can be particularly advantageously reduced.

In einer Ausführung ist das innerhalb des Rotors angeordnete, radial innere Widerlager an der Laufschaufel, insbesondere dem Schaufelfuß, in einer Ausführung einer schaufelspitzenabgewandten Stirnfläche bzw. -seite des Schaufelfuß, angeordnet bzw. ausgebildet. Mit anderen Worten stützt sich in einer Ausführung der Zuganker innerhalb des Rotors an dem Schaufelfuß ab.In one embodiment, the radially inner abutment arranged within the rotor is arranged or formed on the rotor blade, in particular the blade root, in an embodiment of an end face or side of the blade root facing away from the blade tip. In other words, in one embodiment the tie rod is supported on the blade root within the rotor.

Hierdurch kann in einer Ausführung der Zuganker die Laufschaufel weitgehend unabhängig von dem Rotor vorspannen.In this way, in one embodiment of the tie rods, the rotor blade can be preloaded largely independently of the rotor.

In einer alternativen Ausführung ist das innerhalb des Rotors angeordnete, radial innere Widerlager des Zugankers an dem Rotor angeordnet bzw. ausgebildet. Mit anderen Worten stützt sich in einer Ausführung der Zuganker an dem Rotor, in einer Ausführung an einer Hinterschneidung bzw. in einer Nut des Rotors, ab.In an alternative embodiment, the radially inner abutment of the tie rod arranged within the rotor is arranged or formed on the rotor. In other words, in one embodiment the tie rod is supported on the rotor, in one embodiment on an undercut or in a groove of the rotor.

Hierdurch können in einer Ausführung über den Zuganker Radiallasten in den Rotor abgeleitet und so die Belastung der Laufschaufel besonders vorteilhaft reduziert werden.In this way, radial loads can be diverted into the rotor via the tie rod and the load on the rotor blade can thus be reduced particularly advantageously.

Durch die Entlastung der Laufschaufel durch den Zuganker kann in einer Ausführung für die Laufschaufel ein spröder(er) Werkstoff verwendet werden. In einer Ausführung weist daher die Laufschaufel, insbesondere das Schaufelblatt, die Schaufelspitze und/oder der Schaufelfuß, eine Titan-Aluminium-Legierung, insbesondere Titanaluminid (TiAL), einen Keramikmatrix-Verbundwerkstoff („Ceramic Matrix Compisite“ CMC) und/oder einen Molybdän-Verbundwerkstoff, insbesondere Molybdän-Metallic-Intermetallic-Composite („MoMIC“) auf, sie kann insbesondere hieraus bestehen. Dadurch können in einer Ausführung thermische Belastungen besser ertragen werden.By relieving the blade from the tie rod, a brittle material can be used in one version for the blade. In one embodiment, therefore, the rotor blade, in particular the blade, the blade tip and / or the blade root, has a titanium-aluminum alloy, in particular titanium aluminide (TiAL), a ceramic matrix composite material ("Ceramic Matrix Compisite" CMC) and / or a molybdenum -Composite material, in particular molybdenum-metallic-intermetallic-composite (“MoMIC”), it can consist in particular of this. This means that thermal loads can be better endured in one version.

In einer Ausführung ist ein thermischer bzw. linearer Längenausdehnungskoeffizient α des Zugankers, insbesondere in Radial- bzw. seiner Längsrichtung und/oder bei Raum- und/oder Auslegungs- bzw. Betriebsreferenztemperatur, um wenigstens 10%, insbesondere wenigstens 25%, kleiner als ein entsprechender Koeffizient der Laufschaufel. Dadurch erhöht sich in einer Ausführung bei thermischer Erwärmung eine Vorspannung im Zuganker, so dass dessen Belastung im nicht erwärmten Zustand reduziert werden kann.In one embodiment, a thermal or linear linear expansion coefficient α of the tie rod, in particular in the radial or its longitudinal direction and / or at room and / or design or operating reference temperature, is less than at least 10%, in particular at least 25% corresponding coefficient of the blade. As a result, a preload in the tie rod increases in an embodiment in the case of thermal heating, so that its load can be reduced in the non-heated state.

In einer anderen Ausführung ist ein thermischer bzw. linearer Längenausdehnungskoeffizient α des Zugankers, insbesondere in Radial- bzw. seiner Längsrichtung und/oder bei Raum- und/oder Auslegungs- bzw. Betriebsreferenztemperatur, um weigstens 10%, insbesondere wenigstens 25%, größer als ein entsprechender Koeffizient der Laufschaufel. Dadurch reduziert sich in einer Ausführung bei thermischer Erwärmung eine Vorspannung im Zuganker, so dass dessen Belastung im Betrieb reduziert wird.In another embodiment, a thermal or linear expansion coefficient α of the tie rod, in particular in the radial or its longitudinal direction and / or at room and / or design or operating reference temperature, is greater than at least 10%, in particular at least 25% a corresponding coefficient of the blade. In one version, this reduces the preload in the tie rod in the event of thermal heating, so that its load is reduced during operation.

In einer Ausführung wird bzw. ist in einem ein- oder mehrteiligen Widerlager des Zugankers, insbesondere einem Widerlager zwischen Zuganker und Rotor, eine, insbesondere elektrische, ein- oder mehrteilige Stellvorrichtung angeordnet, mit der eine Vorspannung des Zugankers verändert wird bzw. werden kann bzw. die hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet, ist bzw. verwendet wird. In einer Weiterbildung kann die Stellvorrichtung ein oder mehrere Piezoelemente, insbesondere sogenannte Piezostacks, aufweisen.In one embodiment, an, in particular electrical, single or multi-part adjusting device is or is arranged in a one-piece or multi-piece abutment of the tie rod, in particular an abutment between tie rod and rotor, with which a prestress of the tie rod is or can be changed or can be which is provided for this purpose, in particular is set up or used. In one development, the actuating device can have one or more piezo elements, in particular so-called piezo stacks.

Hierdurch kann in einer Ausführung die Vorspannung vorteilhaft an unterschiedliche Betriebsbedingungen angepasst werden.In this way, in one embodiment, the preload can advantageously be adapted to different operating conditions.

In einer Ausführung durchgreift der Zuganker eine Öffnung auf einer Außenseite der Schaufelspitze.In one embodiment, the tie rod extends through an opening on an outer side of the blade tip.

Hierdurch kann in einer Ausführung die (De)Montage und/oder Kontrolle des Zugankers verbessert werden.As a result, the (dis) assembly and / or control of the tie rod can be improved in one embodiment.

Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird bzw. ist der Schaufelfuß der Laufschaufel der bzw. einer oder mehrerer Schaufelanordnungen (jeweils) an dem Rotor montiert, in einer Ausführung zerstörungsfrei lösbar.According to an embodiment of the present invention, the blade root of the rotor blade is or is one or more Blade arrangements (each) mounted on the rotor, one version can be removed non-destructively.

In einer Weiterbildung wird bzw. ist dabei der Schaufelfuß an dem Rotor durch eine formschlüssige Verbindung zwischen Schaufelfuß und Rotor befestigt, insbesondere gesichert, in einer Ausführung durch Eingreifen in eine Nut bzw. Hintergreifen einer Hinterscheidung des Rotors.In a further development, the blade root is or is fastened to the rotor by a positive connection between the blade root and the rotor, in particular secured, in one embodiment by engaging in a groove or engaging behind an undercut of the rotor.

Dadurch kann in einer Ausführung eine Belastung des Zugankers reduziert werden.In one embodiment, this can reduce the load on the tie rod.

In einer Weiterbildung wird bzw. ist der Schaufelfuß an dem Rotor zusätzlich oder alternativ durch den Zuganker befestigt, insbesondere gesichert, in einer Ausführung, indem dieser (hierzu) in eine Nut ein- bzw. eine Hinterscheidung des Rotors hintergreift.In a further development, the blade root is or is additionally or alternatively fastened, in particular secured, to the rotor by the tie rod, in one embodiment in that it engages (for this purpose) in a groove or undercuts the rotor.

In einer Ausführung wird bzw. ist der Schaufelfuß nur durch den Zuganker radial an den Rotor gefesselt, in einer alternativen Ausführung sowohl durch Formschluss, insbesondere ein (zusätzliches) Widerlager, zwischen Schaufelfuß und Zuganker als auch (zusätzlich) durch den Zuganker.In one embodiment, the blade root is or is only bound radially to the rotor by the tie rod, in an alternative embodiment both by positive locking, in particular an (additional) abutment, between the blade root and tie rod and (additionally) by the tie rod.

Sofern der Schaufelfuß nur durch den Zuganker radial an den Rotor gefesselt ist, das heißt bei (gedachtem) Entfernen des Zugankers radial von dem Rotor abgehoben werden kann, kann in einer Ausführung die Übertragung von Radiallasten auf den Rotor in dessen Widerlager mit dem Zuganker verbessert werden.If the blade root is only radially tied to the rotor by the tie rod, i.e. can be lifted radially from the rotor when the tie rod is (thought) removed, the transmission of radial loads to the rotor in its abutment with the tie rod can be improved in one embodiment ,

Sofern umgekehrt der Schaufelfuß sowohl durch den Zuganker als auch durch Formschluss, insbesondere ein (zusätzliches) Widerlager, zwischen Schaufelfuß und Zuganker radial an den Rotor gefesselt ist, das heißt der Schaufelfuß bei (gedachtem) Entfernen des Zugankers nicht radial von dem Rotor abgehoben werden kann, sondem noch durch die formschlüssige Verbindung gefesselt bleibt, kann in einer Ausführung auch bei einem Versagen des Zugankers ein Ablösen der Schaufel verhindert werden.If, conversely, the blade root is bound radially to the rotor both by the tie rod and by positive locking, in particular an (additional) abutment, between the blade root and tie rod, that is, the blade root cannot be lifted radially from the rotor when the tie rod is (supposedly) removed , but still remains tied up by the form-fitting connection, in one version, the shovel can be prevented even if the tie rod fails.

Aufgrund der dort herrschenden thermischen, aerodynamischen und mechanischen, insbesondere zentrifugalen, Lasten wird die vorliegende Erfindung mit besonderem Vorteil in Verdichter- und besonders Turbinenstufen von Gasturbinen, insbesondere Flugtriebwerk-Gasturbinen, verwendet, ohne hierauf beschränkt zu sein.On account of the thermal, aerodynamic and mechanical, in particular centrifugal, loads prevailing there, the present invention is used with particular advantage in compressor and in particular turbine stages of gas turbines, in particular aircraft engine gas turbines, without being restricted thereto.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:

  • 1 eine Schaufelanordnung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
  • 2: eine Schaufelanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung; und
  • 3 eine Schaufelanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Further advantageous developments of the present invention result from the subclaims and the following description of preferred embodiments. Here shows, partly schematically:
  • 1 a blade assembly according to an embodiment of the present invention;
  • 2 : a blade arrangement according to a further embodiment of the present invention; and
  • 3 a blade arrangement according to a further embodiment of the present invention.

1 zeigt in einem Schnitt, der eine Drehachse einer Turbomaschine enthält, eine Schaufelanordnung der Turbomaschine nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. 1 shows in a section containing an axis of rotation of a turbomachine, a blade arrangement of the turbomachine according to an embodiment of the present invention.

Die Schaufelanordnung weist eine einteilig ausgebildete Laufschaufel mit einem Schaufelfuß 11, mit dem sie an einem Rotor 20 montiert ist bzw. wird, eine Schaufelspitze mit einem Deckband(segment) 13 und ein Schaufelfuß 11 und Schaufelspitze bzw. Deckband(segment) 13 verbindendes und hiermit integral ausgebildetes Schaufelblatt 12 auf.The blade arrangement has a one-piece rotor blade with a blade root 11 with which they are attached to a rotor 20 is or will be installed, a blade tip with a shroud (segment) 13 and a shovel foot 11 and blade tip or shroud (segment) 13 connecting and integrally formed blade 12 on.

Ein Zuganker 30 zur Aufnahme von Radiallasten in der Laufschaufel durchgreift einen Hohlraum 14 des Schaufelblatts 12 und eine Öffnung 15 auf einer Außenseite der Schaufelspitze.A tie rod 30 for receiving radial loads in the rotor blade passes through a cavity 14 of the airfoil 12 and an opening 15 on an outside of the blade tip.

Ein radial äußeres Widerlager W1 des Zugankers ist am Außendeckband(segment) angeordnet bzw. ausgebildet, ein radial inneres Widerlager W2 des Zugankers innerhalb des Rotors 20, und zwar am Schaufelfuß 11.A radially outer abutment W1 the tie rod is arranged or formed on the outer shroud (segment), a radially inner abutment W2 of the tie rod inside the rotor 20 , namely on the blade root 11 ,

Der Zuganker 20 weist eine Mutter 31 auf, mittels der er zwischen dem beiden Widerlagern W1, W2 ver- bzw. vorgespannt ist bzw. wird. Wird die Laufschaufel nun durch Fliehkräfte belastet, nimmt der Zuganker 30 diese Radiallasten wenigstens teilweise auf, durch die er bzw. die Laufschaufel (gegen die bzw. von der Vorspannung) entlastet wird.The tie rod 20 instructs a mother 31 on, by means of which he between the two abutments W1 . W2 is or is biased. If the blade is now loaded by centrifugal forces, the tie rod takes 30 this radial loads at least partially, by which he or the blade (against or from the bias) is relieved.

2 zeigt in 1 entsprechender Darstellung eine Schaufelanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Einander entsprechende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen identifiziert, so dass auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen und nachfolgend nur auf Unterschiede eingegangen wird. 2 shows in 1 a blade arrangement according to a further embodiment of the present invention. Features corresponding to one another are identified by identical reference numerals, so that reference is made to the above description and only differences will be discussed below.

In der Ausführung der 2 wird bzw. ist der Schaufelfuß 11 radial in den Rotor 20 eingesteckt und dadurch axial und radial geführt, und nur durch den Zuganker 30 radial an den Rotor 20 gefesselt.In the execution of the 2 is or is the blade root 11 radially into the rotor 20 inserted and thereby guided axially and radially, and only through the tie rod 30 radial to the rotor 20 tied up.

Hierzu ist das radial innere Widerlager W2 des Zugankers innerhalb des Rotors 20 am Rotor selber ausgebildet bzw. stützt sich der Zuganker am Rotor selber ab.This is the radially inner abutment W2 of the tie rod inside the rotor 20 formed on the rotor itself or the tie rod is supported on the rotor itself.

In einer Weiterbildung sind in diesem Widerlager W2 des Zugankers Piezostacks zur Veränderung einer Vorspannung des Zugankers 30 angeordnet.In a further training, abutments are in this W2 of the tie rod Piezostacks to change a preload of the tie rod 30 arranged.

3 zeigt in 2 entsprechender Darstellung eine Schaufelanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Der Ausführung der 2 entsprechende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen identifiziert, so dass auf deren Beschreibung Bezug genommen und nachfolgend nur auf Unterschiede eingegangen wird. 3 shows in 2 a blade arrangement according to a further embodiment of the present invention. The execution of the 2 Corresponding features are identified by identical reference numerals, so that reference is made to their description and only differences are discussed below.

In der Ausführung der 3 hintergreift der Schaufelfuß 11 zusätzlich eine Hinterschneidung im Rotor 20, so dass die Laufschaufel sowohl - wie in der Ausführung der 2 - durch den Zuganker 30 als auch zusätzlich durch das Widerlager W3 zwischen Schaufelfuß 11 und Rotor 20 radial am Rotor 20 gefesselt wird bzw. ist. In the execution of the 3 the blade foot engages behind 11 additionally an undercut in the rotor 20 so that the blade is both - as in the execution of the 2 - through the tie rod 30 as well as through the abutment W3 between blade root 11 and rotor 20 radial on the rotor 20 is or is bound.

Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist.Although exemplary embodiments have been explained in the preceding description, it should be pointed out that a large number of modifications are possible.

So kann insbesondere die Mutter 31 jeweils radial innen (unten in 1-3) oder außen (oben in 1-3) angeordnet werden.So especially the mother 31 each radially inside (below in 1-3 ) or outside (above in 1-3 ) to be ordered.

Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.It should also be pointed out that the exemplary embodiments are only examples that are not intended to restrict the scope of protection, the applications and the structure in any way. Rather, the person skilled in the art is given a guideline for the implementation of at least one exemplary embodiment by the preceding description, wherein various changes, in particular with regard to the function and arrangement of the described components, can be carried out without leaving the scope of protection as it is the claims and these equivalent combinations of features.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1111
Schaufelfußblade
1212
Schaufelblattairfoil
1313
Schaufelspitze mit Deckband(segment)Blade tip with shroud (segment)
1414
Hohlraumcavity
1515
Öffnungopening
2020
Rotorrotor
3030
Zugankertie rods
3131
Muttermother
W1W1
Widerlager Zuganker-SchaufelspitzeAbutment tie rod tip
W2W2
Widerlager Zuganker innerhalb RotorAbutment tie rod inside rotor
W3W3
Widerlager Schaufelspitze-RotorAbutment blade tip rotor

Claims (12)

Schaufelanordnung für eine Turbomaschine, insbesondere eine Gasturbine, mit einer Laufschaufel, die einen Schaufelfuß (11) zur Montage an einem Rotor (20), eine Schaufelspitze (13) und ein den Schaufelfuß und die Schaufelspitze verbindendes Schaufelblatt (12) zur Strömungsumlenkung aufweist, und einem Zuganker (30) zur Aufnahme von Radiallasten in der Laufschaufel, der einen Hohlraum (14) des Schaufelblatts durchgreift.Blade arrangement for a turbomachine, in particular a gas turbine, with a rotor blade which has a blade root (11) for mounting on a rotor (20), a blade tip (13) and an airfoil (12) connecting the blade root and the blade tip for flow deflection, and a tie rod (30) for receiving radial loads in the rotor blade, which passes through a cavity (14) of the airfoil. Schaufelanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaufelfuß und die Schaufelspitze dauerhaft miteinander verbunden oder einteilig miteinander ausgebildet sind.Blade arrangement according to the preceding claim, characterized in that the blade root and the blade tip are permanently connected to one another or are formed in one piece with one another. Schaufelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Widerlager (W1) des Zugankers an der Schaufelspitze, insbesondere einem Außendeckband, und/oder ein Widerlager (W2) des Zugankers innerhalb des Rotors, insbesondere an dem Rotor, angeordnet ist.Blade arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that an abutment (W1) of the tie rod at the blade tip, in particular an outer shroud, and / or an abutment (W2) of the tie rod is arranged inside the rotor, in particular on the rotor. Schaufelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge des Zugankers wenigstens 75% einer Länge der Laufschaufel beträgt.Blade arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a length of the tie rod is at least 75% of a length of the moving blade. Schaufelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufschaufel eine Titan-Aluminium-Legierung, einen Keramikmatrix-Verbundwerkstoff und/oder einen Molybdän-Verbundwerkstoff aufweist.Blade arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor blade has a titanium-aluminum alloy, a ceramic matrix composite material and / or a molybdenum composite material. Schaufelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein thermischer Längenausdehnungskoeffizient des Zugankers um wenigstens 10% kleiner oder größer als ein thermischer Längenausdehnungskoeffizient der Laufschaufel ist.Blade arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a thermal linear expansion coefficient of the tie rod is at least 10% smaller or larger than a thermal linear expansion coefficient of the moving blade. Schaufelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Widerlager des Zugankers eine, insbesondere elektrische, Stellvorrichtung zur Veränderung einer Vorspannung des Zugankers angeordnet ist.Blade arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that an, in particular electrical, adjusting device for changing a pretensioning of the tie rod is arranged in an abutment of the tie rod. Schaufelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuganker eine Öffnung (15) auf einer Außenseite der Schaufelspitze durchgreift.Blade arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the tie rod extends through an opening (15) on an outer side of the blade tip. Rotor (20) für eine Turbomaschine, insbesondere eine Gasturbine, mit wenigstens einer Schaufelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaufelfuß (11) der Laufschaufel der Schaufelanordnung an dem Rotor montiert ist. Rotor (20) for a turbomachine, in particular a gas turbine, with at least one blade arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the blade root (11) of the rotor blade of the blade arrangement is mounted on the rotor. Rotor nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaufelfuß an dem Rotor durch eine formschlüssige Verbindung zwischen Schaufelfuß und Rotor und/oder durch den Zuganker befestigt ist.Rotor according to the preceding claim, characterized in that the blade root is attached to the rotor by a positive connection between the blade root and the rotor and / or by the tie rod. Turbinen- oder Verdichterstufe einer Gasturbine, insbesondere eines Flugtriebwerks, mit einem Rotor (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Turbine or compressor stage of a gas turbine, in particular an aircraft engine, with a rotor (20) according to one of the preceding claims. Verfahren zur Montage einer Schaufelanordnung an einem Rotor (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schaufelfuß (11) der Laufschaufel an dem Rotor montiert wird.Method for mounting a blade arrangement on a rotor (20) according to one of the preceding claims, wherein the blade root (11) of the rotor blade is mounted on the rotor.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4563128A (en) * 1983-02-26 1986-01-07 Mtu Motoren-Und Turbinen-Union Muenchen Gmbh Ceramic turbine blade having a metal support core
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