DE3839672A1 - Schaufelfussbefestigung fuer eine fasertechnische rotorschaufel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaufelfußbefestigung für eine fasertech­ nische Rotorschaufel, insbesondere eine Propfanschaufel, bei der in dem Rotor eine um eine radiale Achse drehbare Trommel gelagert ist, an der ein mit der Schaufel verbundener Schaufelfußteller angepaßt ist.

Es sind vielfältige Schaufelfußbefestigungsvorrichtungen bekannt ge­ worden, mittels der Fan- und Propfanschaufeln schwenkbar am Rotor gehalten sind. Dadurch wird erreicht, daß die Schaufeln an unter­ schiedliche Lastbedingungen angepaßt werden können, wodurch bei Be­ trieb außerhalb des Auslegungspunktes ein verbesserter Wirkungsgrad erzielbar ist. Ferner besteht die Möglichkeit, die Schaufeln auf Um­ kehrschub zu verstellen, d. h., daß sie nach Landen eines Flugzeuges als Bremse fungieren und somit aufwendige Schubumkehrklappen Überflüs­ sig werden. Beispielsweise aus der US-PS 39 00 274 und der DE-OS 24 03 016 sind derartige Befestigungen bekannt. Diese Konstruk­ tionen weisen aber entweder metallische Schaufeln auf, oder ein Me­ tallkern, der im Fußbereich zur Befestigung ausgeformt ist, ist im Blattbereich mit faserverstärktem Kunststoff ummantelt. Diese Kon­ struktionen haben jedoch schwerwiegende Nachteile: So sind diese schwingungsermüdend, schwer, schwingungsweich und weisen zudem versa­ gensgefährdete Klebverbindungen zwischen Metall und Fasermaterial auf.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Schaufelfußbe­ festigung für eine fasertechnische Schaufel, insbesondere für eine solche aus voll-faserverstärktem Kunststoff anzugeben, durch die eine steife und einfache austauschbare Fußgestaltung möglich ist, die gleichzeitig ein Verschwenken der Schaufel ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Der wesentlichste durch die Erfindung erzielbare Vorteil ist darin zu sehen, daß eine außerordentliche kompakte fasertechnisch günstige Be­ festigung möglich ist, die zudem schnell demontierbar ist. Außerdem ist ein wesentlich geringeres Gewicht gegenüber konventionell ausge­ führten Rotorblättern erzielbar. Gegenüber den bekannten fasertech­ nischen Ausführungen mit einem metallischen Kern zeichnet sich die erfindungsgemäße Anordnung durch eine günstigere Krafteinleitung der auf die Schaufel wirkenden Flieh- und Biegekräfte in die Trommel und damit in den Rotor aus. Durch die Erfindung wird die Anwendung der bekanntermaßen lastgünstigen Schwalbenschwanzführung auch bei rotie­ renden, großen fahrertechnischen Rotorschaufeln möglich. Bisher war eine Schwalbenschwanzbefestigung auf starre, metallische Schaufeln beschränkt. Durch die Erfindung wird somit erstmals eine derartige Verbindung auch für solche Bauteile ermöglicht, die im Kern fasertech­ nisch, also nicht metallisch aufgebaut ist.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weist die Schaufel einen Schaft mit rechteckigem Querschnitt auf, der sich im Bereich der Schwalbenschwanz-Halteschiene verbreitert und von einer entsprechend angepaßten, hochgezogenen Wandung des Schaufelfußtellers umschlossen ist. Durch die Verbreiterung des Schaftes in seinem unteren Bereich ist eine formschlüssige Befestigung der Schaufel mit dem Schaufelfuß­ teller möglich, die vorzugsweise zusätzlich durch eine Klebverbindung zwischen Schaft und der Wandung des Schaufelfußtellers verstärkt wird.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist der Schaufelfußteller an der Trommel zusätzlich verschraubt, wodurch die Keilkräfte der Schwalbenschwanzverbindung aufgenommen werden und durch günstige Kraftverteilung eine Überlastung der Schwalbenschwanzverbindung ver­ hindert wird. Ferner wird hierdurch eine steifigkeitserhöhende Vor­ spannung auf die Verbindung aufgebracht.

Aus Gründen der besseren Herstellbarkeit und Montierbarkeit ist der Schaufelfußteller vorzugsweise aus zwei Halbschalen aufgebaut, wobei diese miteinander verschweißt sein können.

Die Schwalbenschwanz-Halteschiene ist in einer vorteilhaften Weiter­ bildung der Erfindung als Tannenbaumprofil ausgebildet. Diese aus dem Bereich der Turbinenschaufeln bekannte Maßnahme ermöglicht vorteilhaf­ terweise eine Verteilung der im Betrieb auftretenden Kräfte auf eine Mehrzahl von Stützflächen, wodurch die Anzahl und die Größe der kraft­ übertragenden Flächen vermehrbar ist und somit auch weiterhin eine erhöhte Redundanz bei Bruch einer der Bauteile möglich ist. Vorzugs­ weise sind dabei drei Stufen vorgesehen.

Eine weitere Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß zwischen den Führungsflanschen und der Schwalbenschwanz-Halteschiene eine doppella­ gige Folienzwischenlage vorgesehen ist, wodurch Reibkorrosionen an den Berührflächen bei Schwingungen vermeidbar sind.

Eine weitere Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des Schaufelfußtellers mit dem Schaft über Querbolzen formschlüssig verbunden ist, wodurch ein Teil der im Betrieb auftre­ tenden Fliehkräfte von der Schaufel auf die Wandung des Schaufelfuß­ tellers übertragbar ist und somit die Kontaktfläche zwischen Schaft und Schaufelfußteller entlastet ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Schaufelfußbefestigung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine alternative Befestigungsvorrich­ tung.

Die mit 1 bezeichnete Schaufelfußbefestigung gemäß Fig. 1 dient dazu, eine fasertechnische Schaufel 2 an einem metallischen Rotor 3 drehbar anzubringen. Die Schaufel 2 ist dazu in ihrem Fußbereich zu einem Schaft 4 ausgeformt, der von einer Wandung 5 eines Schaufelfußtellers 6 umschlossen ist. Eine Anzahl von Bolzen 7 sind quer durch den Schaft 4 getrieben und stützen sich in der Wandung 5 ab.

Der Schaufelfußteller 6 ist auf zweifache Art mit einer Trommel 8 verbunden, nämlich einerseits über eine schwalbenschwanzartige Verbin­ dung 9 und andererseits über eine Anzahl von Schrauben 10, die am Umfang des Schaufelfußtellers 6 verteilt sind.

Der trommelseitige Teil der Verbindung 9 besteht aus einer senkrecht zur und durch die Trommeldrehachse 11 verlaufende Schwalbenschwanz- Halteschiene 12. Diese Schwalbenschwanz-Halteschiene 12 ist schau­ felfußtellerseitig von zwei Führungsflanschen 13 a und 13 b umfaßt.

Die Führungsflansche 13 a, 13 b weisen jeweils zwei Führungsflä­ chen 14 a, b und 15 a, b auf, wodurch eine exakte Fixierung und Führung des Schaufelfußtellers 6 gegenüber der Trommel 8 gewähr­ leistet ist. An der der Halteschiene 12 abgewandten Seite sind die Führungsflansche 13 a und 13 b mit Stützschultern 16 a und b versehen, die sich an entsprechend angepaßt ausgebildeten Bünden 17 a und 17 b der Trommel 8 abstützen. Dadurch wird gewährlei­ stet, daß im Betrieb keine Aufspreitzung der Führungsflansche 13 a, b durch Fliehkräfte auftritt.

Die Trommel 8 ist über eine nicht näher dargestellte Lagerungs- und Dichtungsvorrichtung 18 im Rotor 3 abgestützt, wobei die Trommel 8 relativ zum Rotor 3 um die Trommeldrehachse 11 um einen gewissen Win­ kel dreh- bzw. schwenkbar ist. Die Einleitung der Schwenkkräfte er­ folgt über eine nicht dargestellte Schwenkvorrichtung, die durch die Bohrung 19 des Rotors 3 durchgreifend am Flansch 20 der Trommel 8 angreift.

Der Schaft 4 ist im Bereich seines unteren Endes 21 aufgeweitet, wo­ durch ein Herausrutschen des Schaftes 4 aus der Wandung 5 auch bei Versagen oder Nichtvorhandensein der Bolzen 7 unter allen Betriebbe­ dingungen gewährleistet ist.

Die Führungsflansche 15 a, b weisen eine Folienzwischenlage 22 auf, die vorzugsweise als Doppellage ausgeführt ist. Genauso können auch die Führungsflächen 14 a, b mit einer derartigen Folienzwischenlage 22 versehen sein.

Die alternative Ausführung gemäß Fig. 2 unterscheidet sich zu der vorher beschriebenen dadurch, daß die Schwalbenschwanzhalteschiene 12 a mehrere übereinander ausgebildete Stufen umfaßt, die übereinander angeordnet sind. Der Schaufelfußteller 6 a ist entsprechend zur Bildung mehrere Führungsflansche 23 an die Halteschiene 12 a angeformt.

Claims (9)

1. Schaufelfußbefestigung für eine fasertechnische Rotorschaufel, insbesondere eine Propfan-Schaufel, bei der in einem Rotor eine um eine radiale Achse drehbare Trommel gelagert ist, an der ein mit der Schaufel verbundener Schaufelfußteller angepaßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (8) an ihrer Stirnfläche eine in einer Axialebene der Trommel (8) ausgerichtete Schwalbenschwanz- Halteschiene (12) aufweißt, die von zwei eine Haltenut bildende Führungsflanschen (13 a, b) des Schaufelfußtellers (6) umfaßt sind, wobei die Führungsflansche (13 a, b) an den der Halteschiene (12) abgewandten Seite Stützschultern (16 a, b) aufweisen, die sich an Bünden (17 a, b) der Trommel (8) abstützen.

2. Schaufelfußbefestigung an Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufel (2) einen Schaft (4) mit rechteckigem Querschnitt aufweist, der sich im Bereich der Haltenut verbreitert und von einer entsprechend angepaßten, hochgezogenen Wandung (5) des Schaufelfußtellers (6) umschlossen ist.

3. Schaufelfußbefestigung nach Anspruch 1 zu der 2 dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schaufelfußteller (6) an der Trommel (8) ver­ schraubt ist.

4. Schaufelfußbefestigung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der fasertechnische Schaft (4) mit der Wandung (5) des Schaufelfußtellers (6) verklebt ist.

5. Schaufelfußbefestigung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufelfußteller (6) aus zwei Halbschalen besteht.

6. Schaufelfußbefestigung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Halbschalen miteinander verschweißt sind.

7. Schaufelfußbefestigung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwalbenschwanz-Halteschiene (12) als Tannenbaumprofil ausgebildet ist.

8. Schaufelfußbefestigung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Führungsflanschen (13) und der Schwalbenschwanz-Halteschiene (12) eine doppellagige Folienzwischenlage (22) vorgesehen ist.

9. Schaufelfußbefestigung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (5) des Schaufelfußtel­ lers (6) mit dem Schaft (4) über Querbolzen (7) formschlüssig verbunden ist.