DE69104141T2

DE69104141T2 - Befestigung eines Kranzes an einem Turbinenlaufrad.

Info

Publication number: DE69104141T2
Application number: DE69104141T
Authority: DE
Inventors: Jacques Henri Mouchel; Jean-Claude Christian Taillant
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1990-06-27
Filing date: 1991-06-25
Publication date: 1995-03-02
Anticipated expiration: 2011-06-26
Also published as: EP0463955A1; FR2663997B1; JPH0811927B2; US5173024A; DE69104141D1; EP0463955B1; FR2663997A1; JPH04232308A

Description

Auf dem Gebiet der Turbomaschinen ist aus der FR-A-2 466 610 schon eine Vorrichtung zur Befestigung eines Drehkranzes auf einem Turbomaschinenrotor bekannt, die durch eine erste Gruppe von formschlüssigen Eingriffselementpaaren (Klauenpaaren) gebildet wird, die in regelmäßigen Winkelabständen angebracht sind, wobei von jedem Paar dieser ersten Gruppe eine Klaue des Rotors und die andere Klaue des Paares des Kranzes so in Eingriff bringbar sind, daß eine bajonettartige Anbringung des Kranzes auf dem Rotor ermöglicht wird.
Diese Anbringung ist indessen unvollständig, da einerseits diese bajonettartige Anbringung, die ausreichen kann zur Aufrechterhaltung der Position des kleinen Kranzes zur Halterung der Schaufeln der Turbomaschine, die in der zitierten Schrift dargestellt ist, eine unzureichende Steifigkeit hätte, wenn es sich um die Anbringung eines bedeutenderen Kranzes handelte, und andererseits keine Stopvorrichtung in Drehrichtung vorgesehen ist, um eine Demontage durch eine ungewollte Drehbewegung des Kranzes bezüglich des Rotors zu vermeiden. Schließlich hat die massive Natur der dargestellten Teile sehr wahrscheinlich ungleichmäßige Ausdehnungen bei Betrieb zur Folge, die schwierig auszugleichen und zu beherrschen sind.
Insbesondere in der US-A 3 010 696 wurde auch eine Vorrichtung der oben genannten Art vorgeschlagen, die darüber hinaus eine zweite Gruppe von Klauenpaaren aufweist, die bezüglich der Klauen der ersten Gruppe radial versetzt sind. Solch eine Vorrichtung kann jedoch Schwierigkeiten bei der Anbringung und bei der Zentrierung aufgrund mangelnder Biegsamkeit bereiten.
Die Erfindung hat zur Aufgabe, die oben genannten Probleme zu beseitigen und hat eine Montagevorrichtung zum Gegenstand, wie sie zuvor festgelegt wurde, die eine zweite Gruppe von Klauenpaaren aufweist, die bezüglich der Klauen der ersten Gruppe radial versetzt sind, wobei die Klauen der ersten und zweiten Gruppe von Klauenpaaren zugeordnete Winkelpositionen haben, derart, daß die gemeinsame Anbringung der Klauen des Kranzes, die zu der ersten und zweiten Gruppe gehören, mit den entsprechenden Klauen des Rotors, die zu der ersten oder zweiten Gruppe gehören, gestattet.
Gemäß der Erfindung weisen der Rotor und der Kranz zwei im wesentlichen zylindrische Flächen auf, die koaxial zur Rotorachse und gegenüberliegend miteinander in Kontakt angebracht sind, um die Zentrierung des Kranzes auf dem Rotor zu gewährleisten.
Die folgenden vorteilhaften Anordnungen sind darüber hinaus besonders geeignet:
- Die zylindrische Fläche von einem der beiden Teile - Kranz und Rotor - ist durch ein erstes dünnes flexibles Wandelement gehalten, das einstückig mit dem Teil ist;
- das erste dünne Wandelement ist koaxial zu der Rotorachse;
- eine der ersten und zweiten Gruppen von Klauen ist in der Nähe des ersten dünnen Wandelements angebracht;
- ein zweites flexibles dünnes Wandelement, unterschiedlich von dem ersten dünnen Wandelement, ist einstückig mit dem Kranz;
- die andere der ersten und zweiten Gruppe von Klauen ist in der Nähe des zweiten dünnen Wandelements angebracht;
- der Rotor trägt Schaufeln der Turbomaschine, wobei jede Schaufel eine Verankerung aufweist, deren eines Ende sich in einem Abschnitt erstreckt, der sich zwischen zwei Klauen befindet, die formschlüssig mit im Rotor sind und zu einer der beiden Gruppen von Klauen gehören und sich ebenso zwischen zwei Klauen der Gruppe von Klauen des Kranzes erstreckt, da der Kranz auf dem Rotor angebracht ist und die Klauen des Kranzes, die zu der Gruppe von Klauen gehören, bei der bajonettartigen Montage wirksam in die Klauen des Rotors eingreifen.
Die Hauptvorteile einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung bestehen in der zufriedenstellenden Erleichterung bei der Montage und der Demontage, in der Reduzierung der Gruppe von benötigten Teilen bei der Montage und daher genauso in der Verringerung des Gewichts der Anordnung, in der Aufrechterhaltung der spielfreien Verbindung des Kranzes und des Rotors und schließlich in einer gewissen Vibrationsdämpfung.
Im Zuge der Beschreibung einer im folgenden gegebenen beispielsweisen Ausführungsbeispiels wird die Erfindung besser verstanden und die sekundären Merkmale und ihre Vorteile klar werden.
Die Beschreibung und die Zeichnungen dienen nur als Beispiel und stellen keinerlei Beschränkung dar.
Im folgenden wird auf die beigelegten Zeichnungen Bezug genommen:
- Fig. 1 ist ein Teilschnit in Axialrichtung, der eine erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung darstellt in der Anordnung, bei der der Kranz wirksam auf dem Turbomaschinenrotor angebracht ist, und entspricht dem Schnitt gemäß I-I der Fig. 2;
- Fig. 2 zeigt einen Schnitt gemäß II-II der Fig. 1;
- Fig. 3 zeigt einen Schnitt ähnlich dem der Fig 2, aber in der Anordnung vor der Montage, wobei der Kranz vor dem Rotor dargestellt ist hinsichtlich der Montage;
- Fig. 4 zeigt einen Schnitt gemäß IV-IV der Fig. 2.
Fig. 1 zeigt den massiven Rotor 1 eines Turbotriebwerks, wobei der Rotor-Flügel 2 trägt und bezüglich eines Unterbaus (nicht gezeigt) drehbar um die geometrische Achse 3 gelagert ist. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist der Rotor 1, der durch einen sich im wesentlichen senkrecht zur Achse 3 erstreckenden Flansch gebildet wird, an seinem Umfangsbereich mit Aufnahmen 4 versehen, die schwalbenschwanzförmig sind und die Verankerungen 5 der Flügel 2 aufnehmen.
Der Rotor 1 weist einerseits einen Drehring 6 auf, der einstückig an einer seiner Querseiten 1A ist und in der Nähe des Umfangsbereichs des Rotors gelegen ist, wobei dieser Ring mit einer ersten Reihe von Klauen 7 versehen ist, die im wesentlichen parallel zu der Fläche 1A abgeflacht sind, jedoch von dieser mit einem Abstand D7 beabstandet sind und darüber hinaus in regelmäßigen Abständen angeordnet sind, andererseits ein zylindrisches flexibles dünnes Wandelement 8, das radial in Richtung der Achse 3 bezüglich der Klauen 7 abgesetzt, koaxial mit der Achse 3 und radial beweglich ist, das die Halterung für eine zweite Reihe von Klauen 9 darstellt, die ebenso im wesentlichen parallel zu der Fläche 11, von dieser um die Distanz D9 beabstandet und in regelmäßigen Abständen angeordnet sind, die tatsächlich den Klauen 7 der ersten Reihe entsprechen und in denselben radialen Ebenen wie diese Klauen 7 der ersten Reihe liegen.
Das Ende 8A der Axialfläche vom kleinsten Durchmesser, die das dünne Wandelement 8 begrenzt ist, in Form eines zylindrischen Sitzes der Achse 3 bearbeitet.
Ein Drehkranz 10 trägt selbst eine erste Reihe von Klauen 11 und eine zweite Reihe von Klauen 12, die sich jeweils im wesentlichen parallel zur Fläche 1A des Rotors 1 erstrecken, wobei die Klauen 11,12 jeder Reihe in regelmäßigen Winkelabständen voneinander abgesetzt sind entsprechend den Klauen 7,9 der ersten und zweiten Reihe von Klauen, die einstückig mit dem Rotor 1 sind, derart, daß die Klauen 11,12 einerseits (Fig. 3) sich gegenüber von Abschnitten 13,14 zeigen, die zwei Klauen 7 trennen oder zwischen zwei aufeinanderfolgenden Klauen 9, andererseits (Fig. 2) nach der gemeinsamen Einführung in die Abstände, wobei sie an den Klauen 7,9 vorbeigehen und durch Drehung des Kranzes 10 die Klauen 11,12 hinter diesen Klauen 7,9, die einstückig mit dem Rotor 1 sind, angebracht sind, und somit eine Montage vom Bajonetttyp des Kranzes 10 auf dem Rotor 1 ausgeführt wird.
Bei der dargestellten Ausführung trägt der Kranz 10 zur Drehung um die Achse 3 darüber hinaus erste Dichtlippen 15 einer Labyrinthdichtung 16, zweite Dichtlippen 17, die einstückig mit dem Gehäuse 18 des Turbotriebwerks sind und gegenüber den ersten Dichtlippen 15 angeordnet sind und somit die Labyrinthdichtung 16 vervollständigen.
Es ist angebracht, genauso die folgenden Vorrichtungen zu beachten:
- Der Drehkranz 10 weist ein massives Ende 19 auf, das einerseits die Klauen 12 der zweiten Reihe von Klauen trägt, andererseits eine zylindrische Fläche 19A um die Achse 3 aufweist und einen Zentriersitz des Kranzes 10 bezüglich des Rotors 1 bildet, wobei der Zentriersitz mit der Lauffläche 8A des dünnen Wandelements 8 zur Durchführung der Zentrierung zusammenwirkt;
- der Drehkranz 10 weist ferner ein zweites dünnes flexibles Wandelement 10A auf, das in der Nähe der Klauen 11 angebracht ist und daher von den anderen Klauen 12 des Drehkranzes abgesetzt ist, wobei das Wandelement 10A im wesentlichen kegelstumpfförmig und axial beweglich ist;
- eine Verankerung 5 jeder Schaufel 2 ist auf der Seite, die nach der Montage der Schaufel 2 auf dem Rotor 1 der Seite 1A des Rotors 1 benachbart ist, mit einem Ansatz 20 versehen, der nach der Durchführung der Montage (Fig. 1, 2 und 4) durch die Ebene der Fläche 1A hindurchgeht, in dem Abstand 13, der zwei aufeinanderfolgende Klauen 7 trennt, vorgesehen ist, und zwei aufeinanderfolgende Klauen 14 trennt, nach dem die bajonettartige Montage des Kranzes 10 auf den Rotor 1 durchgeführt worden ist;
- auf der Seite des Rotors 1, die von der Seite 1A abgelegen ist, sind die Schaufeln 2 in ihrer Stellung gehalten mittels ihrer Verankerungen 5 in den entsprechenden Aufnahmen 4 des Rotors 1, mittels eines axialen Anschlagringes 21, der in eine Nut 22 des Rotors 1 eingelegt ist.
Die soeben beschriebenen Anordnungen weisen die folgenden Vorteile auf:
- Erleichterung der Montage (und der Demontage) des Kranzes 10 auf dem Rotor 1 mittels einer einfachen bajonettartigen Montage (Klauen 7,11; und 9-12), gleichzeitig für die beiden Gruppen von Klauenpaaren, und ein Halt in Drehrichtung mittels der verschiedenen Ansätze 20 im Zuge der einzigen herkömmlichen Montage der Verankerungen 5 der Schaufelblätter 2 in ihren Aufnahmen 4;
- Verwirklichung einer wiederstandsfahigen Montage durch Verwendung von ersten Gruppen von Klauenpaaren 7,11 und zweiten Gruppen von Klauenpaaren 9,12, wodurch ein zufriedenstellender Halt des Kranzes 10 auf dem Rotor 1 bewirkt wird;
- Ausführung einer guten Zentrierung des Kranzes 10 bezüglich der Achse 3 mittels der präzisen Zentriersitze 8A und 19A;
- dennoch Ausführung einer Montage, die ohne übermäßige Beschränkungen und daher ohne den Zwang übermäßigen Materialstarken die Aufnahme von möglicherweise verschiedenen Ausdehnungen des Rotors 1 und des Kranzes 10 gestattet, wobei dies in Radialrichtung durch das erste flexible dünne Wandelement 8 und in Axialrichtung durch das zweite flexible dünne Wandelement 10A ermöglicht wird, wobei die geringen Wandstärken des ersten und zweiten dünnen Wandelements jeweils eine Deformation in den entsprechenden Richtungen gestatten;
- ebenso ein guter axialer und radialer Halt der beiden Teile im Betriebsbereich aufgrund der Verformungen der flexiblen Elemente;
- Dämpfung und Filterung gewisser Vibrationen mittels kleiner Reibungen zwischen Teilen (Kranz 10 und Rotor 1), die nicht starr miteinander verbunden sind.
Schließlich weist die beschriebene Anordnung eine verringerte Gruppe von Bestandteilen auf, die eine vor der Erfindung unbekannte Leichtheit bewirken.
Dies ist nicht auf die beschriebe Ausführungsform beschränkt, sondern deckt im Gegenteil auch alle möglichen Abänderungen ab, ohne den Rahmen zu verlassen.

Claims

1. Vorrichtung zur Befestigung eines Drehkranzes (10) auf einem Turbomaschinenrotor (1), bestehend zum einen aus einer ersten Gruppe von formschlüssigen Eingriffselementpaaren (Klauenpaaren) (7,11), die in gleichmäßigen Winkelabständen voneinander angeordnet sind, nämlich von jedem Paar dieser ersten Gruppe eine Klaue (7) des Rotors (1) und die andere Klaue (11) des Paares des Kranzes (10), die so ineinander in Eingriff bringbar sind, daß der Kranz bajonettartig auf dem Rotor anbringbar ist, und zum anderen aus einer zweiten Gruppe von Klauenpaaren (9, 12), die von den anderen Klauen (7,11) der ersten Gruppe radial versetzt sind, wobei die Klauen der ersten und zweiten Gruppe von Klauenpaaren zugeordnete Winkelpositionen haben, derart, daß Klauen (11,12) des Kranzes (10), die zu der ersten und zweiten Gruppe gehören, gemeinsam mit den Klauen (7,9) des Rotors (1), die zu der ersten und zweiten Gruppe gehören, anbringbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (1) und der Kranz (10) zwei im wesentlichen zylindrische Flächen (8A,19A) aufweisen, die koaxial zur Achse (3) des Rotors und gegenüber liegend miteinander in Kontakt anbringbar sind, um die Zentrierung des Kranzes auf dem Rotor zu gewährleisten, wobei die zylindrische Fläche (8A) von einem (1) der beiden Elemente Kranz und Rotor durch ein erstes dünnes flexibles Wandelement (8) gehalten ist, das formschlüssig mit dem Element (1) und koaxial zu der Achse (3) des Rotors (1) ist.

2. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine (9, 12) der ersten und zweiten Gruppe von Klauen in der Nähe des ersten dünnen Wandelements (8) angebracht ist.

3. Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites flexibles dünnes Wandelement (10A), das unterschiedlich von dem ersten dünnen Wandelement (8) ist, einstückig mit dem Kranz (10) ist.

4. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die andere (7,11) der ersten und zweiten Gruppe von Klauen in der Nähe des zweiten dünnen Wandelements (10A) angebracht ist.

5. Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (1) Schaufeln (2) der Turbomaschine trägt, wobei jede Schaufel eine Verankerung (5) aufweist, deren in Längsrichtung eines Ende (20) sich in einem Abschnitt (13) zwischen zwei Klauen (7) erstreckt, die formschlüssig mit dem Rotor (1) sind und zu einer (7,11) der beiden Gruppen von Klauen gehören, und sich ebenso zwischen zwei Klauen (11) der Gruppe von Klauen des Kranzes (10) erstrecken kann, da der Kranz (10) auf dem Rotor (1) angebracht ist und die Klauen (11) des Kranzes (10), die zu der Gruppe von Klauen (7,11) gehören, bei der bajonettartigen Anbringung wirksam in die Klauen (7) des Rotors (1) eingreifen.