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Die
Erfindung betrifft Gasturbinentriebwerksgehäuse zum Stützen von Lagern, die Turbinenrotoren
tragen, und insbesondere statische Gehäuse, einschließlich Turbinenzwischengehäusen und
drehbaren Gehäusen,
die zum Stützen
von gegenläufigen Niederdruckturbinenrotoren
verwendet werden.
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Ein
Gasturbinentriebwerk des Mantelstrom-Typs weist im Allgemeinen vorn
einen Bläser und
einen Boosterverdichter, in der Mitte ein Kerntriebwerk und hinten
eine Niederdruckturbine auf. Das Kerntriebwerk enthält einen
Hochdruckverdichter, eine Brennkammer und eine Hochdruckturbine, die
in Strömungsrichtung
hintereinander angeordnet sind. Der Hochdruckverdichter und die
Hochdruckturbine des Kerntriebwerks sind durch eine Hochdruckwelle
miteinander verbunden. Der Hochdruckverdichter, die Turbine und
die Welle bilden im Wesentlichen den Hochdruckrotor. Der Hochdruckverdichter wird
drehbar angetrieben, damit in das Kerntriebwerk einströmende Luft
bis zu einem relativ hohen Druck verdichtet wird. Diese mit hohem
Druck beaufschlagte Luft wird dann in der Brennkammer mit Brennstoff vermischt
und gezündet,
um einen hochenergetischen Gasstrom zu bilden. Der Gasstrom strömt nach
hinten und durch die Hochdruckturbine und treibt diese und die Hochdruckwelle
drehbar an, die ihrerseits den Verdichter drehbar antreibt.
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Der
die Hochdruckturbine verlassende Gasstrom wird durch eine zweite
oder Niederdruckturbine expandiert. Die Niederdruckturbine treibt
den Bläser
und Boosterverdichter über
eine Niederdruckwelle drehbar an, wobei alle zusammen den Niederdruckrotor
bilden. Die Niederdruckwelle erstreckt sich durch den Hochdruckrotor.
Einige Niederdruckturbinen wurden mit gegenläufigen Turbinen konzipiert,
die gegenläufige
Bläser
und Booster- oder Niederdruckverdichter antreiben. Die
US-Patentanmeldungen 4,860,537 ,
4,758,129 ,
4,951,461 ,
5,307,622 ,
5,433,590 und
4,790,133 beschreiben gegenläufige Turbinen
dar, die gegenläufige
Bläser
und Booster oder Niederdruckverdichter antreiben. Der Großteil des
erzeugten Schubs wird von dem Bläser
generiert.
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Triebwerksgehäuse einschließlich Bläser- und
Turbinengehäusen
dienen dem Stützen
und Tragen der Lager, die ihrerseits die Rotoren drehbar lagern.
Gehäuse
weisen im Allgemeinen Stege, darunter Stege mit schaufelblattförmigen Querschnitten, auf,
die sich in radialer Richtung erstrecken und zwischen radialen Innen-
und Außenringen
montiert sind. Statische hintere Turbinengehäuse und Turbinenzwischengehäuse sind
am hinteren Ende der Niederdruckturbine und zwischen Hochdruck-
bzw. Niederdruckturbinen angeordnet. Beispiele für statische Turbinenzwischengehäuse sind
in den
US-Patentanmeldungen 4,976,102 und
5,483,792 dargelegt. Wegen
der Komplexität
des Strömungspfads, durch
den die Stege verlaufen, und weil die Gusskonstruktion die Fertigungskosten
senkt, werden die Stege im Allgemeinen gegossen. Die Strömungspfadteperatur
ist ein weiterer Grund für
die Verwendung von gegossenen legierten Stegen. Große, moderne, kommerzielle
Mantelstromtriebwerke haben höhere Betriebswirkungsgrade
und Konfigurationen mit größerem Nebenstromverhältnis sowie
größere Übergangsströmungskanäle zwischen
Niederdruck- und Hochdruckturbinen. Die Gehäuse, insbesondere diejenigen,
die sich im heißen
Triebwerksabschnitt befinden, sind komplex und teuer.
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Drehbare
Turbinengehäuse
kommen in Triebwerkdesigns zum Einsatz, die gegenläufigen Turbinen
enthalten. Beispiele für
drehbare Turbinenzwischengehäuse
sind in den
US-Patentanmeldungen
5,307,622 ,
5,443,590 und
5,388,964 dargelegt. Neue
kommerzielle Triebwerkdesigns enthalten gegenläufige Rotoren zur Verbesserung
des Turbinenwirkungsgrads. Die Innen- und Außenringe, die die Rotationslasten
tragen, bestehen im Allgemeinen aus einem geschmiedeten Material,
da Schmiedematerialien überlegene
Festigkeits- und Ermüdungsmerkmale
bieten. Insbesondere in den heißen
Turbinenabschnitten besteht ein Bedarf nach Triebwerksgehäusen, die
die Länge,
das Gewicht und die Kosten von Triebwerken senken.
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Rotierende
Gehäuse
unterliegen den Anforderungen der US-Luftfahrtbehörde Federal Aviation Authority
(FAA) hinsichtlich der durch die Kurzzeitermüdung bedingten Lebensdauerbeschränkung, d.
h., dass die Lebensdauer bis zur Ermüdungsrissbildung berechnet
werden muss und dass die Teile innerhalb eines Bruchteils dieser
Lebensdauer steuerlich abgeschrieben sein müssen. Alternativ kann die Lebensdauer
anhand einer gewissen Wahrscheinlichkeit der vom Material abhängigen Ausbreitung
inhärenter Fehler
in den Teilen bestimmt werden. Die Kurzzeitermüdungseigenschaften von Gussteilen
und die inhärente
hohe Fehleranfälligkeit
des Gussprozesses erschweren die Konstruktion eines gegossenen rotierenden
Gehäuses
mit angemessener Betriebslebensdauer.
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Überaus wünschenswert
ist eine rotierende Hochtemperatur-Gehäusekonstruktion,
in der Gussteile für
die schaufelblattförmigen
Stege und den Strömungspfad
verwendet werden, wobei die redundante Beschaffenheit der Komponenten
es gestattet, sie zum Zwecke der FAA-Zertifizierung so zu behandeln,
wie Turbinenschaufelblätter
heute hinsichtlich des Austauschs aufgrund betriebsbedingter Urdachen
behandelt werden. Es ist überaus
wünschenswert,
die Last tragenden Innen- und Außenringe durch Schmieden zu
konstruieren. Dadurch können die
Ringe wie traditionelle rotierende Teile behandelt werden, für die traditionelle
Materialen und Fertigungsverfahren zum Einsatz kommen. Es ist auch überaus wünschenswert,
dass das drehbare Gehäuse
eine dynamisch steife Struktur mit angemessener Festigkeit aufweist
und gleichzeitig aus Gründen
der Fertigungskosten und Wartungsfreundlichkeit mechanisch einfach
gestaltet ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung weist ein Gasturbinentriebwerk-Stegsegment einen sich
zwischen radialen Innen- und
Außenringplattformen
radial erstreckenden Steg, in Axialrichtung voneinander beabstandete
Innenplattformflansche, die sich von der Innenplattform radial nach
innen erstrecken, und in Axialrichtung voneinander beabstandete
Außenplattformflansche,
die sich von der Außenplattform
radial nach außen
erstrecken, auf. Wenigstens ein innerer Satz koaxialer Kegelinnenbohrungen
erstreckt sich in Axialrichtung durch die Innenplattformflansche,
und wenigstens ein äußerer Satz
koaxialer Kegelaußenbohrungen
erstreckt sich in Axialrichtung durch die Außenplattformflansche. Der innere
Satz koaxialer Innenbohrungen definiert eine innere konische Fläche, und
der äußere Satz
koaxialer Außenbohrungen
definiert eine äußere konische
Fläche. Jeder
der in Axialrichtung voneinander beabstandeten Flansche kann in
Umfangsrichtung durchgängig oder
in Umfangsrichtung bogenförmig
gestaltet sein und in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Nasen
aufweisen. In einer exemplarischen Ausführungsform des Stegsegments
ist der Steg hohl, und es gibt zwei innere Sätze koaxialer Kegelinnenbohrungen,
die sich in Axialrichtung durch die Innenplattformflansche erstrecken,
und zwei äußere Sätze koaxialer
Kegelaußenbohrungen,
die sich in Axialrichtung durch die Außenplattformflansche erstrecken. Das
Stegsegment kann aus einem Gussteil hergestellt werden.
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Das
Stegsegment ist für
den Einsatz in einem Gasturbinentriebwerkgehäuse konzipiert, das konzentrische,
in Radialrichtung voneinander beabstandete Innen- und Außenringe
aufweist. In Axialrichtung voneinander beabstandete Innenringflansche
erstrecken sich von dem Innenring radial nach außen, und in Axialrichtung voneinander
beabstandete Außenringflansche
erstrecken sich von dem Außenring
radial nach innen. Mehrere Stegsegmente erstrecken sich zwischen
dem Innen- und dem Außenring
und sind mit diesen verbunden. Die in Axialrichtung voneinander
beabstandeten Innenplattformflansche der Stegsegmente erstrecken
sich von der Innenplattform radial nach innen und greifen fingerartig
in die Innenringflansche ein. Die in Axialrichtung voneinander beabstandeten
Außenplattformflansche,
die sich von der Außenplattform
radial nach außen
erstrecken, greifen fingerartig in die Außenringflansche ein. Wenigstens
ein innerer Satz koaxialer Kegelinnenbohrungen erstreckt sich in
Axialrichtung durch die Innenplattform- und Innenringflansche, und wenigstens
ein äußerer Satz
koaxialer Kegelaußenbohrungen
erstreckt sich in Axialrichtung durch die Außenplattform- und Außenringflansche.
Der innere Satz koaxialer Innenbohrungen definiert eine innere konische
Fläche,
und der äußere Satz
koaxialer Außenbohrungen
definiert eine äußere konische
Fläche.
Innen- bzw. Außenstifte
mit sich verjüngenden konischen
Innen- bzw. Außenschäften sind
durch die inneren bzw. äußeren Sätze koaxialer
Innen- bzw. Außenbohrungen
gesteckt.
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In
einer exemplarischen Ausführungsform des
Gehäuses
sind die Stege hohl. Zwei innere bzw. äußere Sätze koaxialer Kegelinnen- bzw.
Kegelaußenbohrungen
erstrecken sich in Axialrichtung durch die Innenplattform- und Innenring-
bzw. durch die Außenplattform-
und Außenringflansche,
und wenigstens ein äußerer Satz
koaxialer Kegelaußenbohrungen
erstreckt sich in Axialrichtung durch die Außenplattform- und Außenringflansche.
Zwei Sätze
von Innen- bzw. Außenstiften
mit sich verjüngenden
konischen Innen- bzw. Außenschäften sind
durch die inneren bzw. äußeren Sätze koaxialer
Innenbzw. Außenbohrungen
gesteckt.
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Die
im Vorangegangenen genannten Aspekte und anderen Merkmale der Erfindung
werden in der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
erläutert:
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1.
ist eine Längsschnittansicht
eines vorderen Bereichs einer exemplarischen Ausführungsform
eines Mantelstrom-Gasturbinentriebwerks mit einer gegenläufigen Niederdruckturbine,
die ein gegenläufiges
Turbinengehäuse
mit rotierenden Stegen aufweist, die durch Kegelmorsestift-Verbindungen
mit Innen- und Außenplattformen
verbunden sind.
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2 ist
eine Längsschnittansicht
einer exemplarischen Ausführungsform
eines hinteren Triebwerksbereichs des in 1 dargestellten
Triebwerks und des gegenläufigen
Turbinengehäuses
und der rotierenden Stege, die durch Kegelmorsestift-Verbindungen
mit den Innen- und Außenplattformen
verbunden sind.
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3 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines der durch die Kegelmorsestift-Verbindungen mit den Innen-
und Außenplattformen
verbundenen rotierenden Stege und eines nicht rotie renden Stegs,
der durch in 2 dargestellte Kegelmorsestift-Verbindungen
mit Innen- und Außenplattformen
verbunden ist.
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4 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines der rotierenden Stege, die durch die in 3 dargestellten
Kegelmorsestift-Verbindungen mit den Innen- und Außenplattformen
verbunden sind.
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5 ist
eine von vorn nach hinten gerichtete Ansicht der Stege, die durch
die in 3 dargestellten Kegelmorsestift-Verbindungen mit
den Innen- und Außenplattformen
verbunden sind.
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In 1 ist
ein vorderer Bereich 7 eines exemplarischen Mantelstrom-Gasturbinentriebwerks 10 dargestellt,
das um eine Triebwerksmittelachse 8 herum angeordnet ist
und einen Bläser-Abschnitt 12 aufweist,
der einen Einlassluftstrom aus Umgebungsluft 14 aufnimmt.
Das Triebwerk 10 hat eine Gehäusestruktur 32, zu
der ein vorderes oder Bläser-Gehäuse 34,
das durch den Triebwerksmantel 45 mit einem Turbinenzwischengehäuse 60 verbunden ist,
und ein in 2 dargestelltes hinteres Turbinengehäuse 155 gehören. Das
Triebwerk 10 ist in oder an einem Flugzeug beispielsweise
durch einen Gondelstiel (nicht dargestellt) befestigt, der sich
von einem Flugzeugtragflügel
nach unten erstreckt.
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Der
Bläser-Abschnitt 12 enthält gegenläufige vordere
und hintere Bläser 4 und 6 mit
vorderen und hinteren Schaufelreihen 13 und 15,
die auf vorderen bzw. hinteren Bläser-Laufrädern 113 bzw. 115 montiert
sind. Ein Booster 16 mit einer einzigen Drehrichtung ist
hinter und stromabwärts
der vorderen und hinteren Schaufelreihen 13 und 15 angeordnet und ist
antriebsmäßig mit
dem hinteren Bläser-Laufrad 115 verbunden
und lässt
sich folglich mit dem hinteren Bläser 6 und der hinteren
Schaufelreihe 15 drehen. Gegenläufige Booster können ebenfalls
verwendet werden. Der Booster 16 ist in 1 mit
ersten und zweiten Reihen Boosterschaufeln 116 und 117 dargestellt.
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Die
vorderen und hinteren Bläser-Schaufelreihen 13 und 15 erstrecken
sich von den vorderen bzw. hinteren Bläser-Laufrädern 113 bzw. 115 radial nach
außen
und entlang einer Bläser-Leitung 5,
die radial nach außen
durch ein Bläser-Gehäuse 11 und radial
nach innen durch eine ringförmige
radiale Innenleitungswand 29 begrenzt wird. Die ersten
und zweiten Reihen Boosterschaufeln 116 und 117 sind radial
in einem Kerntriebwerkseinlass 19 angeordnet, der von einem
Kerntriebwerksdeckband 36 mit einem Einlassleitungsteiler 39 umgeben
ist.
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Stromabwärts und
in Axialrichtung hinter dem Bläser-Abschnitt 12 befindet
sich ein Hochdruckverdichter (HPC) 18, der in 2 genauer
dargestellt ist. 2 stellt einen hinteren Bereich 22 des Triebwerks 10 schematisch
dar. Stromabwärts
von dem HPC 18 befindet sich eine Brennkammer 20,
in der Brennstoff mit der von dem HPC 18 mit Druck beaufschlagten
Luft 14 vermischt wird, um Verbrennungsgase zu erzeugen,
die stromabwärts
durch eine Hochdruckturbine (HPT) 24 und durch eine auch als
Arbeitsturbine bezeichnete gegenläufige Niederdruckturbine (LPT) 26 strömen, von
welcher die Verbrennungsgase aus dem Triebwerk 10 abgegeben werden.
Eine Hochdruckwelle 27 verbindet die HPT 24 mit
dem HPC 18, um im Wesentlichen eine erste oder Hochdruckspule 33 (auch
als Hochdruckrotor bezeichnet) zu bilden. Der Hochdruckverdichter 18, die
Brennkammer 20 und die Hoch druckturbine 24 werden
zusammen als Kerntriebwerk 25 bezeichnet, das im Sinne
dieses Patents die Hochdruckwelle 27 enthält.
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In 1 wird
eine Bypassleitung 21 radial nach außen durch das Bläser-Gehäuse 11 und
radial nach innen durch das Einlassdeckband 36 des Kerntriebwerks
begrenzt. Die vorderen und hinteren Bläser-Schaufelreihen 13 und 15 sind
innerhalb der Leitung 5 stromaufwärts von der Bypassleitung 21 angeordnet.
Der Einlassleitungsteiler 39 teilt die aus der hinteren
Bläser-Schaufelreihe 15 austretende
Bläser-Strömungsluft 23 in
einen in den Booster 16 strömenden ersten Bläser-Strömungsluftanteil 35 und
einen zweiten Bläser-Strömungsluftanteil 37 auf,
der um den Booster 16 herum in die Bypassleitung 21 strömt, wo er über einen
Bläser-Auslass 30 aus
dem Bläser-Abschnitt 12 austritt
und für
den Triebwerkschub sorgt. Der erste Bläser-Strömungsanteil 35 wird
von dem Booster 16 zur Bildung von verdichteter Luft 31 mit
Druck beaufschlagt und strömt
aus dem Booster in den Hochdruckverdichter 18 des Kerntriebwerks 25.
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In 2 enthält die Niederdruckturbine 26 einen
Niederdruckturbinen-Strömungspfad 28.
Die Niederdruckturbine 26 weist gegenläufige Innenwellen- und Außenwellen-Niederdruckturbinen 41 und 42 mit
Innenwellen- und Außenwellen-Niederdruckturbinenrotoren 200 bzw. 202 auf.
Die Innenwellen- und Außenwellen-Niederdruckturbinenrotoren 200 und 202 weisen
erste und zweite Niederdruckturbinen-Schaufelreihen 138 bzw. 148 auf,
die entlang dem Niederdruckturbinen-Strömungspfad 28 angeordnet
sind. Die gegenläufige
Niederdruckinnenspule 190 enthält den Innenwellen-Niederdruckturbinenrotor 200,
der durch eine Niederdruckinnenwelle 130 antriebsmäßig mit
der vorderen Bläser-Schaufelreihe 13 ver bunden
ist. Die gegenläufige
Niederdruckaußenspule 192 enthält den Außenwellen-Niederdruckturbinenrotor 202,
der durch eine Niederdruckaußenwelle 140 antriebsmäßig mit
der hinteren Bläser-Schaufelreihe 15 verbunden
ist.
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Die
Niederdruckinnenwellen und -außenwellen 130 und 140 sind
wenigstens teilweise drehbar koaxial zu der Hochdruckspule 33 und
von dieser radial nach innen angeordnet. Die in 2 dargestellte exemplarische
Ausführungsform
enthält
jeweils vier Reihen der ersten und zweiten Turbinenschaufelreihen 138 und 148.
Der Booster 16 ist antriebsmäßig mit der Niederdruckaußenwelle 140 verbunden
und ist Teil der Niederdruckaußenspule 192.
Ein Turbinenleitrad 220 ist in Axialrichtung vor, stromaufwärts von
und benachbart zu den zweiten Niederdruckturbinen-Schaufelreihen 148 angeordnet.
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Die
Innenwellen- und Außenwellen-Niederdruckturbinen 41 und 42 greifen
fingerartig ineinander, und die ersten Niederdruckturbinen-Schaufelreihen 138 greifen
fingerartig in die zweiten Niederdruckturbinen-Schaufelreihen 148 ein.
Die Innenwellen- und Außenwellen-Niederdruckturbinen 41 und 42 in 2 weisen
vier zweite Niederdruckturbinen-Schaufelreihen 148 bzw.
vier erste Niederdruckturbinen-Schaufelreihen 138 auf.
Alle der zweiten Niederdruckturbinen-Schaufelreihen 148 greifen
fingerartig in die ersten Niederdruckturbinen-Schaufelreihen 138 ein.
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Die
Innenwellen-Niederdruckturbine 41 weist eine hinterste
oder vierte Reihe 110 der ersten Niederdruckturbinen-Schaufelreihen 138 auf.
Die Schaufeln der hintersten Reihe der ersten Niederdruckturbinen-Schaufelreihen 138 dienen
auch als rotierende Stege 62 (dargestellt in 3)
in einem rotierenden Gehäuse 108,
das eine radiale Turbinenaußenring-Baugruppe 90 trägt und von
dem Mittelgehäuse 60 und
dem hinteren Turbinengehäuse 155 drehbar
gelagert wird. Die radiale Turbinenaußenring-Baugruppe 90 weist
drei separate Turbinenrotorringe 92 auf, von denen die
ersten drei der ersten Niederdruckturbinen-Schaufelreihen 138 entsprechend
gestützt
werden. Die Turbinenrotorringe 92 sind durch Schraubenverbindungen 94 miteinander verbunden.
Der Außenwellen-Niederdruckturbinenrotor 202 ist
so dargestellt, dass die vier zweiten Niederdruckturbinen-Schaufelreihen 148 auf
den zweiten Niederdruckturbinen-Laufrädern 248 montiert sind.
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Das
hintere Turbinengehäuse 155 und
das rotierende Gehäuse 108 sind,
wie in den 3, 4 und 5 dargestellt,
aus konzentrischen, in Radialrichtung voneinander beabstandeten
Innen- und Außenringen 48 und 50 konstruiert.
In Axialrichtung voneinander beabstandete Innenringflansche 52 erstrecken
sich von dem Innenring 48 radial nach außen, und
in Axialrichtung voneinander beabstandete Außenringflansche 54 erstrecken
sich von dem Außenring 50 radial
nach innen. Die Innen- und Außenringflansche 52 und 54 sind,
wie für
die Außenringflansche 54 in 5 dargestellt,
in Umfangsrichtung durchgängig.
Mehrere Stegsegmente 58 erstrecken sich zwischen den Innen-
und Außenringen 48 und
sind mit diesen verbunden. Jedes Stegsegment 58 weist einen
Steg 62 auf, der sich zwischen radialen Innen- und Außenplattformen 64 und 66 radial
erstreckt. Die Stege 62 können hohl oder massiv sein.
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In
Axialrichtung voneinander beabstandete Innenplattformflansche 68 erstrecken
sich von der Innenplattform 64 radial nach innen, und in
Axialrichtung voneinander beabstande te Außenplattformflansche 70 erstrecken
sich von der Außenplattform 66 radial
nach außen.
Wenigstens ein innerer Satz 71 koaxialer Kegelinnenbohrungen 72 erstreckt
sich in Axialrichtung durch die Innenplattformflansche 68, und
wenigstens ein äußerer Satz 73 koaxialer
Kegelaußenbohrungen 74 erstreckt
sich in Axialrichtung durch die Außenplattformflansche 70.
Der innere Satz 71 koaxialer Kegelinnenbohrungen 72 definiert eine
innere konische Fläche 76,
und der äußere Satz 73 koaxialer
Kegelaußenbohrungen 74 definiert
eine äußere konische
Fläche 80.
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Jeder
der in Axialrichtung voneinander beabstandeten Innenplattform- und
Außenplattformflansche 68 und 70 kann
in Umfangsrichtung durchgängig
oder in Umfangsrichtung bogenförmig
gestaltet sein. In Umfangsrichtung bogenförmig gestaltete Außenplattformflansche,
die in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Nasen 84 aufweisen,
sind in 5 dargestellt. In der exemplarischen
Ausführungsform
des Stegsegments 58, die in den 3–5 dargestellt
ist, ist der Steg 62 hohl, und es gibt zwei innere Sätze 71 koaxialer
Kegelinnenbohrungen 72, die sich in Axialrichtung durch
die Innenplattformflansche 68 erstrecken, und zwei äußere Sätze 73 koaxialer
Kegelaußenbohrungen 74,
die sich in Axialrichtung durch die Außenplattformflansche 70 erstrecken.
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Die
in Axialrichtung voneinander beabstandeten Innenplattformflansche 68 der
Stegsegmente erstrecken sich von der Innenplattform 64 radial
nach innen und greifen fingerartig in die Innenringflansche 52 ein.
Die in Axialrichtung voneinander beabstandeten Außenplattformflansche 70,
die sich von der Außenplattform 66 radial
nach außen
erstrecken, greifen fingerartig in die Außenringflansche 54 ein.
Die inneren Sätze 71 der
koaxialen Kegelinnenbohrungen 72 erstrecken sich in Axialrichtung
durch die Innenplattform- und
Innenringflansche 64 und 52, und die äußeren Sätze 73 der
koaxialen Kegelaußenbohrungen 74 erstrecken
sich in Axialrichtung durch die Außenplattform- und Außenringflansche 70 und 54. Die
inneren Sätze 71 der
koaxialen Innenbohrungen 72 definieren die innere konische
Fläche 76,
und die äußeren Sätze der
koaxialen Außenbohrungen 74 definieren
die äußere konische
Fläche 80.
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Innen-
und Außenstifte 86 und 88 mit
sich verjüngenden
konischen Innen- und Außenschäften 96 und 98 sind
durch die inneren bzw. äußeren Sätze 71 bzw. 73 koaxialer
Innen- bzw. Außenbohrungen 72 bzw. 74 gesteckt.
Die Innen- und Außenstifte 86 und 88 werden
durch Gewindemuttern 100 festgezogen, die auf den mit einem
relativ engen Gewinde versehenen Enden 102 der sich verjüngenden
konischen Innen- und Außenschäfte 96 und 98 angezogen
werden. Die konischen Schäfte
der in die Kegelbohrungen eingepassten Stifte, werden häufig als Morsestift-Verbindungen
bezeichnet.
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In
der exemplarischen Ausführungsform
weisen das hintere Turbinengehäuse 155 und
das rotierende Gehäuse 108 Stegsegmente 58 auf,
die aus einteiligen, einheitlichen Gussteilen und geschmiedeten
Innen- und Außenringen 48 und 50 bestehen. Die
gegossenen Stegsegmente 58 weisen gute thermische Merkmale
auf und sind kostengünstig
sowie einfach auszutauschen. Die geschmiedeten Innen- und Außenringe 48 und 50 haben
gute Ermüdungs- und
gute Wartungseigenschaften. Die Kombination aus den gegossenen Stegsegmenten 58 und
den geschmiedeten Innen- und Außenringen 48 und 50 kann
fixierte und drehbare Gehäuse
ermöglichen,
die eine dynamisch steife Struktur mit angemessener Festigkeit aufweisen
und aus Gründen
der Fertigungskosten und Wartungsfreundlichkeit me chanisch einfach
gestaltet sind. Keilringdichtungen 120, die in sich in
Axialrichtung erstreckende Schlitze 122 in umlaufenden
Rändern 124 der
Innen- und Außenplattformen 64 und 66 eingebracht
sind, können
verwendet werden, um zu verhindern, dass Strömungspfadgas die Innen- und
Außenringe
zwischen benachbarten Innenplattformen 64 und zwischen
benachbarten Außenplattformen 66 erreicht.
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Die
Innen- und Außenstifte 86, 88 sind
parallel zu der Triebwerksmittelachse 8 dargestellt. Alternative
Anordnungen können
Innen- und Außenstifte 86, 88 aufweisen,
die in Bezug zu der Triebwerksmittelachse 8 geneigt oder
abgewinkelt sind. Die Innen- und Außenstifte 86, 88 und
die inneren und äußeren Sätze 71, 73 der
koaxialen Kegelinnen- bzw. Kegelaußenbohrungen 72, 74 sind
so dargestellt, dass sie sich nach hinten abfallend verjüngen. Bei
alternativen Ausführungsformen
der Stegsegmente 58 und der statischen und rotierenden
Gehäuse
können
die Innen- und Außenstifte 86, 88 und
die inneren und äußeren Sätze 71, 73 der
koaxialen Innen- und Außenbohrungen 72,74 sich
entsprechend nach vorn abfallend verjüngen. Als Alternative kann
die Verjüngung
der Stifte und Bohrungen so geändert
werden, dass in Umfangsrichtung benachbarte Sätze von Bohrungen und die in
diese Bohrungen eingesetzten Stifte sich abfallend in verschiedene
axiale Richtungen – entweder
nach hinten oder nach vorn – verjüngen. Hier
sind in jedem der inneren und äußeren Sätze 71, 73 zwei
Innen- und Außenstifte 86, 88 dargestellt,
aber je nach Schaufelblattstabilität kann eine größere Anzahl
verwendet werden. In jedem der Stegsegmente 58 ist ein
einziger Steg dargestellt, aber es können mehrere Stege verwendet
werden. Der Vor-Ort-Austausch eines beschädigten oder stark beanspruchten
Einzelstegs lässt
sich durch das Abstimmen der Nachbearbeitung des schaufel blattförmigen Austauschstegs
an die Ringe und durch die Verwendung von leicht überdimensionierten
Stiften durchführen.