DE1751071A1

DE1751071A1 - Turbinentriebwerkrotor

Info

Publication number: DE1751071A1
Application number: DE19681751071
Authority: DE
Inventors: Anderson Bernard Joseph
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1967-09-12
Filing date: 1968-03-28
Publication date: 1971-03-04
Also published as: FR1562385A; BE712967A; GB1195171A; US3383095A; SE325748B

Description

Turbinentriebwerkrotor

Die Erfindung bezieht sich auf Turbinentriebwerkrotoren und insbesondere auf eine neue Einrichtung zur Verriegelung von Schaufeln an derartigen Rotoren.

Bei der Herstellung von beschaufelten Rotoren von Turbinentriebwerken ist es üblich, die Schaufeln an den Rotoren durch die Verwendung von Wurzeln oder Ansätzen zu befestigen, die an der Basis der Schaufeln ausgebildet sind und die von entsprechenden Sohlitzen aufgenommen werden, die im Umfang des Rotors ausgebildet sind_o Es ist ferner üblioh, insbesondere bei Gasturbinentriebwerken für Plugzeuge diese Schaufeln in den Rotorsohlitzen zu verriegeln und zwar duroh eine Verwendung von Halterungen in Form von Metallstreifen, welche duroh die Rotorsohlitze geschoben werden und deren Enden umgebogen werden, eo daß diese sowohl über der Wurzel ale auoh über benaohbarten Teilen der Seitenflöohen dee Ro- tore liegen· Dies 1st eine einfaohe Anordnung, die ea

109810/0692

ermöglicht, einzelne Schaufeln in gewünschter Weise zu ersetzen.

Dieae Ausbildung weist jedoch den Naohteil auf, daß irgend ein relativea Moment zwischen der Schaufel und dem Rotor in axialer Richtung von einem Teil dea Halterungaatreifens aufgenommen wird, der nach dem Einbau umgebogen wurde. Obwohl ein derartiger Halterungsatreifen derart gestaltet werden kann, daß er zufriedenatellend arbeitet, können spezielle Zuverlässigkeitaprobleme auftreten, wenn veraucht wird, diesen Halterungaetreifen wieder zu verwenden oder wenn dieaer Halterungaatreifen nicht genau geataltet iat, wie ea vorgeschrieben ist, oder wenn dieser Halterungsatreifen, nicht genau, wie vorgeschrieben, verwendet wird»

Dieae Probleme aind bisher aufgetreten, und ee wurden auch bereita Verriegelungameohaniamen geachaffen, die die axialen Belaatungen ausschalten, die auf eine Halterung auageübt werden, die beim Zuaammenbau umgebogen wird. Vorachläge zur Auaachaltung eines beim Zuaammenbau umgebogenen Laataufnahmehalterungaelementes führten jedoch zu komplizierten, teueren oder nioht leicht ausführbaren Vorachlägen, wobei diese Vorschläge nioht bei allen Turbotriebwerken verwendet werden können, wie beispielsweise bei Turbotriebwerken, deren Schaufeln Zungen oder Ansätze mit breiter Baeie habtn, wobei Sohlit»· un~

10981Ö/Q69I

ter einem Winkel relativ zur Rotorachse angeordnet sind=

Es ist deshalb ein Ziel der Erfindung, eine verbesserte Verriegelung für eine an einem Rotor montierte Schaufel zu schaffen, um auf diese Weise axiale Belastungen auszuschalten, die auf irgend einen Teil der Verriegelung ausgeübt -werden, die beim Zusammenbau umgebogen ist, wobei diese Verriegelung auch für Schaufeln verwendet werden soll, die in Schlitzen montiert sind, die unter einem Winkel relativ zur Rotoraohae angeordnet sind und wobei diese Verriegelung auch für Schaufeln mit breiten Wurzeln oder Ansätzen verwendet werden soll*

Im weitesten Sinne wird durch die Erfindung ein Turbotriebwerkrotor geschaffen, der einen Umfangsrand mit Schlitzen aufweist und Schaufeln, die Wurzeln mit unteren und oberen Oberflächen haben. Die Wurzeln werden von die sen Schlitzen aufgenommene Es ist ein Spielraum von einem Ende zum anderen der Wurzel zwischen dem Schlitz und wenigstens einem Teil der unteren Oberfläche der Wurzel vorhanden«. Eine Sehaufe!verriegelung für jede Schaufel wird durch eine Halterung gebildet, die eine Brücke aufweist, die in diesem Spiel oder Zwischenraum angeordnet ist, wobei nach außen und nach innen sich erstreckende Schenkel an den beiden Seiten vorgesehen sind, welche die gegenüberliegenden Enden der Wurzel und die gegenüberliegenden radialen Seiten des

1098 10/0692

BAU ORIGINAL

Randes umfassen, wenn sich dieser Bauteil in der Verriegelungsstellung "befindet. Diese Brücke weist' ferner eine obere und eine untere Oberfläche auf, wobei eine Halterung in diesen Zwischenraum eingesetzt wird, um die Anordnung in der Yerriegelungsstellung zu halten«, Wenigstens ein Schenkel der Halterung ist relativ zu dem Spielraum ausreichend kurz, daß in Abwesenheit des Riegels die Halterung radial in diesem Spielraum verschoben werden kann, so daß der eine Schenkel aus der Verriegelungslage herausbewegt werden kann, so"daß die Anordnung herausgenommen und die Schaufeln vom Rotor abgebaut werden können·

Zu diesem Zweck wird ein Turbin-entriebwerksrotor verwendet, der den üblichen Umfangsrand aufweist, in dem Schlitze angeordnet sind. Die Schaufeln werden in diesen Schlitzen mittels Wurzeln an ihren inneren Enden montiert. Ein Spielraum ist zwischen dem Schlitz und der unteren Oberfläche der Wurzel vorgesehen» Die Schaufelverriegelung weist eine Halterung und einen Riegel auf, und diese Teile werden verwendet, um jede Schaufel in der montierten Stellung zu halten» Die Halterung weist eine Brücke auf, die in diesen Spielraum zwischen Dem Schlitz und der Wurzel eingesetzt ist und diese Halterung weist ferner nach außen und innen sich erstreckende Schenkel an ihren entgegengesetzten Enden auf, die die gegenüberliegenden Enden der Wurzel und die Seitenflächen des Randes umfassen, wenn sich die

109810/0692 Teile

BAD ORiGiNAl.

Teile in der Verriegelungsstellung "befinden. Der Riegel wird in diesen Zwischenraum eingesetzt und hält die Halterung in der Yerriegelungssteilung. Wenigstens einer der Haiterungsschenkel ist relativ zum Spielraum ausreichend kurz, so daß bei Abwesenheit des Riegels die Halterung radial in den Spielraum verschoben werden kann, so daß der eine Schenkel aus dem Verriegelungseingriff heraus bewegt werden kann, wodurch die Schaufeln am Rotor ausgewechselt werden können.

Die Erfindung soll in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Rotorabschnittes mit Schaufel und Schaufelverriegelung, wobei die Teile in auseinandergezogener Lage dargestellt sind,

Pig· 2 eine Teilschnittansicht, die einen Teil des Umfangs dea Rotors darstellt,

Fig. 3 und 4 Schnitte, genommen längs der Linie HI-III der Fig« 2, wobei diese Figuren den Zusammenbau der erfindungsgemäßen Verriegelung veransohauliohen,

Pig. 5 eine Ansieht, gesehen von der Linie V-V der Pig. 2 aus, und

109810/0692

Pig. 6 eine der Fig« 5 entsprechende Schnittansicht.

Ea aei zuerst adf Figo 1 Bezug genommen. Der lurbotriebwerkarotor v/eist einen Tr omme lab schnitt 14 auf, um den herum ein integraler Rand 16 ausgebildet ist. Flansche 17 bilden Plattformen, die zusammen mit den Schaufeln die inneren Grenzen des Strömungsweges durch den Kompressor begrenzen. Eine nach innen aich erstreckende Scheibe 18 ist aus Festigkeitsgründen zur Aufnahme der radialen lasten vorgesehen, die duroh Zentrifugalkräfte entstehen, die an den Schaufeln wirksam sind, welche in /den Schlitzen 20 montiert sind, die im Rand 16 ausgebildet sindo Die Schaufeln 22 weisen Wurzeln 24 auf, die an den inneren Enden ausgebildet sind und diese Wurzeln werden von den Schlitzen 20 aufgenommene

Die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung weist einen Halter 26 und einen Riegel 28 auf. Insbesondere weist der Halter 26 eine Brücke 30 auf, die nach innen sich erstreckende Schenkel 32 an ihren entgegengesetzten Enden aufweist und ebenfalls nach außen aich erstreckende Schenkel 34 ₉ die ebenfalls an den entgegengesetzten Enden angeordnet sind. Die Schenkel 34 haben Ausaparungen 36, die mit einer flachen Nut 37 in der Oberseite der Brücke 30 fluchten. Der Riegel 28 iat einfach ein flaoher Metallstreifen, der einen Ansatz 31 aufweist»

Be 109810/0692

Es sei bemerkt, daß die Schlitze 20 im Rotorrand 16 unter einem Winkel relativ zur Rotorachse angeordnet sind, wobei die Rotoraohse schematisch durch die strichpunktierte Linie χ in Fig. 2 dargestellt ist. Die radialen Oberflächen zu beiden Seiten des Randes 16 liegen jedoch in Ebenen, die senkrecht zur Rotorachse verlaufene Die Wurzel 24 ist in gleicher Weise derart ausgebildet, daß deren Endflächen in Ebenen liegen, die den Ebenen entsprechen, in denen die radialen Seiten des Randes liegen, wobei diese Flächen unter einem Winkel zu den schrägen Wurzeloberflächen verlaufen. Es sei bemerkt, daß duroh die schrägen Wurzelflächen eine breite Basis geschaffen wird, wobei sich gezeigt hat, daß diese breite Basis bei vielen Rotoren zweckmäßig ist. Die Winkelanordnung der Schlitze vermindert Spannungskonzentrationen zwischen der Wurzel und den Arbeitsoberflächen am äußeren Ende der Schaufel, die unter einem Winkel angeordnet sind, wie er in 3?ig_e 2 dargestellt ist. Die gleiche Winkelbezieheung ist zwischen der Brücke 30 und den Schenkeln 34, 36 der Halterung 26 vorhanden und eine ähnliche Winkelbeziehung ist zwischen dem Ansatz 31 und dem Körper des Riegels 28 vorhanden.

Wie beschrieben wird die Halterung 26 unterhalb der Wurzel 24 angeordnet und in eine Nut 38 eingeführt, die in der Unterseite der Wurzel 24 ausgebildet ist. Die Höhe der Nut 38 ist ausreichend, so daß, wenn die Brücke 30

1098 10/0692 in

1 ■

BAD ORIGINAL

in diese Hut eingesetzt ist, wobei die Schenkel 34 die gegenüberliegenden Seiten der Wurzel umfassen, die Schenkel 32 oberhalb des Bodens des Schlitzes 20 liegen. Dies ermöglicht es, daß die Wurzel mit der Halterung zusammengebaut werden kann und in den Schlitz 20 eingesetzt werden kann, wie es in Pig. 3 dargestellt ist« Wenn die Endflächen der Wurzel 24 mit den Seitenflächen des Randes 16 bündig abschließen, kann die Halterung radial nach innen verschoben werden, so daß die Schenkel 32 die radialen Seitenflächen des Randes 16 umfassen, während die Schenkel 34 in Eingriff mit den Endflächen der Wurzel 24 verbleiben, wie es die Figuren 4 und 5 zeigen.

Der nicht abgebogene Abschnitt des Riegels 28 kann dann durch eine Aussparung 36 durch die Hut 37 unterhalb der Zunge 24 «ingeschoben werden und schließlich durch die Aussparung 36 auf der anderen Seite der Halterung. Das vorspringende Ende des Riegels wird dann nach oben gebogen, wie es in den Pig. 4 und 5 dargestellt ist, um einen Ansatz 40 zu bilden, wodurch zwangsläufig die Halterung verriegelt ist. Diese Halterung verriegelt die Schaufel relativ zum Rand 16 und axiale Lasten, die versuchen könnten, die Schaufel in den Sitzen 20 zu verschieben, werden von den Schenkeln 32 und 34 aufgenommen und nicht von den umgebogenen Ansätzen des Riegels

daß
38ο Es sei bemerkt, mit Vorteil der vorgebogene Ansatz

31 und der Ansatz 40, der nach dem Zusammenbau umgebogen 109810/0692

BAD ORIGINAL

wird, sich nach oben zwischen den geschlitzten Abschnitten der Schenkel 34 erstrecken, um das Profil des Riegels in axialer Richtung auf ein Minimum herabzusetzen und dadurch werden YentilationsVerluste herabgesetzt, wenn sich der Rotor drehte

Die beschriebene Verriegelung bildet auch eine wirksame Dichtung, die verhindert, daß Luft zwischen den Stufen durch die Wurzel- und S chli-t ζ Verbindung hindurchtritt, die zur Montage der Schaufeln vorgesehen ist»

In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß sich die Schenkel 32 vom Mittelabschnitt der Brücke 30 aus erstrecken. Dadurch können die unteren Randkantenoberflächen der Brücke bearbeitet werden, so daß diese in entsprechender Weise zugerichtet werden können und besser dem Profil der Schlitze angepaßt werden können. Zusammen mit den Nuten 37 ergibt sich eine ausreichende Festigkeit sowohl für die Brücke als auch für den Körperabschnitt des Riegels 38«,

Pat entans prüohe

109810/0692

Claims

- ίο -

Patentansprüche

1» Turbotriebwerksrotor mit einem Umfangsrand mit Schlitzen und mit Schaufeln, die Wurzeln aufweisen, die obere und untere Seiten haben, wobei diese Wurzeln in die Schlitze eingesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenraum von einem Ende zum anderen der Wurzel zwischen dem Schlitz vorhanden ist, und daß an wenigstens einem Teil der TTnterseite der Wurzel, ein Riegel für jede Schaufel vorgesehen ist, der eine Halterung aufweist, die eine Brücke hat, die in dem Zwischenraum liegt und nach außen sich erstreckende Schenkel an den gegenüberliegenden Enden aufweist, die die gegenüberliegenden Enden der Wurzel und die gegenüberliegenden radialen Seiten des Randes umfassen, wenn die Verriegelung eingebaut ist, wobei die Brücke obere und untere Oberflächen hat und wobei ein Riegel in diesen Zwischenraum eingesetzt ist, der die Halterung in der Verriegelungsstellung hält, wobei wenigstens ein Schenkel der Halterung ausreichend kurz relativ zu diesem Spielraum ist, daß bei Abwesenheit des Riegels die Halterung radial in diesen Spielraum derart verschoben werden kann, daß ein Schenkel aus der Verriegelungslage herausbewegt werden kann, um eine Schaufel vom Rotor abnehmen zu können«
2. Vorrichtung nach Anspruoh 1, daduroh gekennzeichnet,

daß 109810/0692

daß die nach außen sich erstreckenden Schenkel der Halterung mittlere fluchtende Aussparungen aufweisen und daß der Riegel -weiterhin aus einem Metallstreifen besteht, der durch diese Aussparung in der Brücke und unter die Unterseite der Wurzeln eingesetzt wird, : wobei die Enden des Riegels nach außen umgebogen sind, um den Riegel in seiner Stellung zu halten₀

3ο Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine Hut längs der oberen Oberfläche der Brücke zwischen diesen Aussparungen erstreckt, um sowohl dem Riegel als auch der Halterung eine ausreiohende Festigkeit zu erteilen«,.

109810/0692

Leerseite