DE69105099T2

DE69105099T2 - Gebläserotor mit Schaufeln ohne Plattform und Stromlinien rekonstruierenden Füllstücken.

Info

Publication number: DE69105099T2
Application number: DE69105099T
Authority: DE
Inventors: Michel Antoine Brioude; Philippe Chereau; Jacky Naudet
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1990-11-28
Filing date: 1991-11-26
Publication date: 1995-04-20
Anticipated expiration: 2011-11-27
Also published as: FR2669686A1; DE69105099D1; EP0488874A1; US5161949A; FR2669686B1; EP0488874B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor der bekannten Art eines Gebläses oder eines Turbomaschinenkompressors von dem Typ, der aufweist eine Rotorscheibe, eine Anzahl von Radialschaufeln, die in axialen Halterungen im Randbereich der Scheibe ausgeführt sind, eine Anzahl von Abstandsstücken, die zwischen den Schaufeln vorgesehen sind, um den Abstand zwischen den Schaufeln aufrecht zu erhalten und um das ringförmige innere Stromprofil des Fluids zu bilden, das von vorne zur Rückseite der Stufe strömt, und Mittel zur Befestigung der Abstandsstücke auf der Scheibe, wobei jedes der Abstandsstücke eine Außenwand aufweist, die das Innenstromprofil abgrenzt und entfernt von dem Randbereich der Scheibe gelegen ist, wobei die axialen Enden der Außenwand im wesentlichen in den Stirnebenen vor und hinter der Scheibe liegen.
Dieser Turbomaschinenrotor-Typ wird insbesondere in den Stufen von großem Durchmesser verwendet, da es unabdingbar ist, einerseits den Durchmesser der die Schaufel tragenden Scheibe zu begrenzen aufgrund der beträchtlichen Zentrifugalkraft, die bei den großen Rotationsgeschwindigkeiten der Turbomaschine entsteht, und andererseits den Innendurchmesser des ringförmigen Stroms der Flüssigkeit zu vergrößern, die von vorne nach hinten in der Stufe strömt, um im gesamten Strömungsquerschnitt eine im wesentlichen gleichförmige Strömungsgeschwindigkeit des Fluids zu haben.
Im Fall von Schaufeln mit kleinen Abmessungen ist die Verwendung von Schaufeln mit Plattformen geläufig. Wenn jedoch die Schaufeln große Abmessungen aufweisen, ist diese Bauart nicht wünschenswert, da sie eine wesentliche Vergrößerung des Gewichts der Schaufelfüße zur Folge hat.
Die britische Druckschrift GB-2 006 883 zeigt insbesondere einen Rotor für eine Turbomaschinenstufe des oben erwahnten Typs. Das in dieser Druckschrift beschriebene Abstandsstück weist auf der Rückseite einen nach oben gerichteten Haken auf, der mit einer Vertiefung zusammenwirkt, die entsprechend in einem ersten Haltering vorgesehen ist, der mittels einer Bajonettvorrichtung an der Rückseite der Scheibe befestigt ist, und es weist auf der Vorderseite eine Rille auf, die sich in Richtung der Scheibenachse erstreckt und mit der Vorderseite der Scheibe zusammenwirkt, um eine axiale Versetzung des Abstandsstücks nach hinten zu verhindern. Ein zweiter Haltering, der durch eine Verschraubung gehalten ist, ist auf der Vorderseite der Scheibe vorgesehen, um das vordere Ende des Abstandsstückes mit der Scheibe zu verbinden.
Bei dieser Art des Aufbaus und der Befestigung ist es notwendig, daß das Abstandsstück eine Innenwand aufweist, die nur teilweise auf dem äußeren Umfang der Scheibe so gehalten ist, daß der hintere Haken in die entsprechende Vertiefung des ersten Halterings durch ein Schwenken des Abstandsstücks auf dem Umfang der Scheibe eingreifen kann. Dies hat einen komplizierten Aufbau des Zwischenstücks und eine Vergrößerung des Gewichts zur Folge. Darüberhinaus erfordert die Bajonettvorrichtung, die zur Fixierung des ersten Halterings auf der Rückseite der Scheibe dient, eine heikle Bearbeitung der Scheibe und dieses Rings.
Weiterhin zeigt die FR-A 1134 548 eine Vorrichtung, bei der jedes der Zwischenstücke eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist, die sich radial in Richtung der Turbomaschinenachse ausgehend von den Axialenden der Außenwand so erstrecken, daß die Vorder- und die Rückseite der Scheibe wenigstens teilweise bedeckt sind, und bei der die Mittel zur Befestigung der Zwischenstücke auf der Scheibe für jedes Zwischenstück wenigstens einen Vorderhaken aufweisen, der sich axial nach hinten ausgehend von seiner Vorderwand erstreckt und wenigstens einen rückseitigen Haken, der sich nach vorne ausgehend von seiner Rückwand erstreckt, und in der Scheibe angebrachte Vertiefungen entsprechend den Haken, wobei sich die Vertiefungen zwischen den Enden von Montagehalterungen der beiden Schaufeln erstrecken, die an das Zwischenstück angrenzen, wobei die Vertiefungen und die Haken die gleiche Form und die gleichen Abmessungen aufweisen, damit das Zwischenstück durch Anlegen rechts von einer Montagehalterung und Hineinschieben des Zwischenstücks in die Scheibenebene angebracht werden kann.
Die Vertiefungen und die Haken wirken zusammen, um das Zwischenstück bei der Rotation der Scheibe radial zu halten. Die Vorder- und Rückwände des Zwischenstücks wirken mit der Scheibe zusammen, um die Scheibe axial nach hinten und nach vorne zu halten. Die Vertiefungen weisen vorzugsweise eine Ringform auf, deren Mittelpunkt sich auf der Turbomaschinenachse befmdet. Dies muß jedoch nicht unbedingt so sein.
Ihre Form muß die Anbringung des Zwischenstücks durch Schieben von diesem in die Scheibenebene gestatten.
Die Anbringung der Zwischenstücke erfolgt somit ohne Verschraubung. Die Bajonettvorrichtung gemäß dem Stand der Technik wird vermieden und die Verarbeitung der Rotorscheibe wird vereinfacht.
Gemäß der Erfindung weist jedes Zwischenstück wenigstens einen Anschlag auf, der sich ausgehend von seiner Rückwand erstreckt, um wenigstens teilweise die Montagehalterung zu bedecken, die an das Zwischenstück angrenzt, und eine Verriegelungsklammer aufweist, die sich radial in Richtung der Achse der Turbomaschine ausgehend von ihrer Vorderwand erstreckt, wobei die Verriegelungsklammer von der Vorderseite der Scheibe beabstandet ist und mit einer zusätzlichen Vertiefung der Scheibe zusammenwirkt, wobei Mittel zur axialen Halterung der Schaufeln in ihren entsprechenden Aufnahmen vorgesehen sind, wobei die Mittel zur axialen Halterung der Anzahl von Schaufeln an der Vorderseite der Stufe durch die Anschläge und auf der Rückseite der Stufe durch ein ringförmiges Teil, das zwischen der Vorderseite der Scheibe und den Verriegelungsklammern liegt, gebildet werden.
Vorzugsweise weist jedes Zwischenstück weiterhin eine mittlere Zwischenwand auf, die sich ausgehend von ihrer Außenwand in Richtung des Umfangbereichs der Scheibe erstreckt und im wesentlichen parallel zur Ebene der benachbarten Schaufeln ist, wobei die Zwischenwand einen Schlitz in der Nähe der Außenwand aufweist und mit einem Vibrationsdämpfer versehen ist, der durch ein Federblatt gebildet ist, das durch den Schlitz hindurchgeht, und durch Dämpfungsplatten, die an den Enden des Federblatts vorgesehen sind.
Vorzugsweise weist jedes Zwischenstück weiterhin Zusatzwände auf, die sich ausgehend von der Innenseite der Außenwand erstrecken und als Anschlag für die Dämpfungsplatten dienen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch das Lesen der folgenden beispielsweisen Beschreibung bezugnehmend auf die begleitenden Zeichnungen ersichtlich.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt eines Rotors einer Stufe von Turbomaschinenschaufeln in einer Ebene, die durch die Achse der Turbomaschine hindurchgeht und in der Mitte zwischen zwei Schaufeln liegt,
Fig. 2 zeigt einen Schnitt gemäß einer Ebene senkrecht zur Achse der Turbomaschine und gemäß der Linie II-II der Fig. 1,
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Untersicht eines Zwischenstücks, das mit einer Vibrationsdämpfungsvorrichtung versehen ist,
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Zwischenstücks,
Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Vibrationsdämpfungsvorrichtung,
Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht des Rotors, die die Anbringung der letzten Schaufel zeigt, und
Fig. 7 ist eine Stirnansicht des Rotors vor der Anbringung der letzten Schaufel.
Die Zeichnung zeigt einen Rotor 1 einer Stufe einer Turbomaschine, bei der die Schaufeln 2 in den axialen Halterungen 3 befestigt sind, die in dem Umfangsbereich 4 einer Scheibe 5 vorgesehen sind. Die Schaufeln 2 sind vom Plattformtyp. Das Innenstromprofil des Fluids, das von vorn nach hinten in der Schaufelstufe fließt, wird durch eine Außenwand 6 der Zwischenstücke 7 erreicht, die zwischen den Schaufeln 2 angebracht und an der Scheibe 5 befestigt sind. Jedes Zwischenstück 7 hält weiterhin den Abstand zwischen zwei benachbarten Schaufeln 2 aufrecht.
Jedes Zwischenstück 7 weist eine Vorderwand 8 auf, die sich radial in Richtung der Turbomaschinenachse ausgehend von dem vorderen Ende 9 der Außenwand 6 erstreckt, und die wenigstens teilweise die Vorderseite 10 der Scheibe 5 bedeckt. Es weist ferner eine Rückwand 11 auf, die sich radial in Richtung der Achse der Turbomaschine ausgehend von dem hinteren Ende 12 der Außenwand 6 erstreckt, und die wenigstens teilweise die Rückseite 13 der Scheibe 5 bedeckt.
Die Abschnitte der Vorderwand 8 und Rückwand 11, die die Vorderseite 10 und Rückseite 13 der Scheibe 5 bedecken, weisen jeweils wenigstens einen Haken auf, der sich axial in Richtung der Scheibe 5 erstreckt und mit einer Vertiefung zusammenwirkt, die entsprechend in der Wand der Scheibe 5 ausgebildet ist. Die Vorderwand 8 weist ebenso wenigstens einen vorderen Haken 14 auf, der sich nach hinten erstreckt und mit der Vertiefung 15 zusammenwirkt, und die Rückwand 11 weist wenigstens einen Haken 16 auf, der sich nach hinten erstreckt und mit der Vertiefung 17 zusammenwirkt. Die vordere Vertiefung 15 und die hintere Vertiefung 17 der Scheibe 5 erstrecken sich zwischen den axialen Halterungen 3, die zur Anbringung der beiden Schaufeln 2 dienen, die dem entsprechenden Zwischenstück 7 benachbart sind. Die Umfangsgröße der Haken 14 und 16 soll kleiner als die Größe einer axialen Halterung 3 in Höhe von den Vertiefungen 15 und 17 sein, um die Anbringung der Schaufelstufe 1 zu ermöglichen, wie sie weiter unten erklärt ist.
Erfindungsgemäß ist die Rückwand 11 des Zwischenstücks 7 in Richtung des Umfangs der Scheibe 5 durch wenigstens einen Anschlag 18 verlängert, der wenigstens teilweise das hintere Ende einer Montagehalterung 3 verschließt, die in Zwischenstück 7 benachbart ist. Vorzugsweise ist ein Anschlag 18 auf jeder Seite des Zwischenstücks 7 vorgesehen. Das Zwischenstück 7 weist weiterhin auf seiner Vorderseite eine Verriegelungsklammer 19 auf, die sich in Richtung der Achse der Turbomaschine erstreckt und die von der Vorderseite 10 der Scheibe 5 beabstandet ist. Diese Verriegelungsklammer 19 wirkt mit einer zusätzlichen Vertiefung 20 zusammen. Ein ringförmiger Abschnitt 21 liegt zwischen der Vorderseite 10 der Scheibe 5 und der Anordnung der Verriegelungsklammern 19 des Zwischenstücks 7. Der ringförmige Abschnitt 21 bedeckt wenigstens teilweise die vorderen Enden der Aufhahmen 3 zur Montage der Schaufeln 2.
Der ringförmige Abschnitt 21 und die Anschläge 18 der Zwischenstücke 7 bilden somit axiale Haltemittel für die Schaufeln 2.
Jedes Zwischenstück 7 weist darüberhinaus auf seiner Seite, die unterhalb der Außenwand 6 liegt, eine mittlere Zwischenwand 22 auf, die sich parallel zu den benachbarten Schaufeln 2 in Richtung des Umfangsbereichs 4 der Scheibe 5 erstreckt.
Diese mittlere Zwischenwand 22 weist benachbart der Außenwand 6 einen Schlitz 23 auf, durch den ein Federblatt 24 hindurchgeht, das an seinen beiden Enden mit Dämpfungsplatten 25 versehen ist. Die Anordnung 26, die durch das Federblatt 24 und die Dämpfungsplatten 25 gebildet ist, bildet einen Schwingungsdämpfer. Das Federblatt 24 ist von gekrümmter Form, derart, daß beim Stop des Rotors 1 sich die Platten 25 in der Nähe des Umfangsbereichs 4 der Scheibe 5 befinden. Die Einwirkung der Zentrifugalkrft zwingt die Platten 25 dazu, sich von dem Umfangsbereich der Scheibe 5 zu verlängern entgegen der Biegektaft des Federblatts 24. Die Platten 25 drücken somit gegen die benachbarten Schaufeln 2, was die Schwingungsdämpfung begünstigt. Jedes Zwischenstück 7 weist weiterhin Zusatzwände 27 auf, die sich ausgehend von der unteren Seite der Außenwand 6 senkrecht zu der mittleren Zwischenwand 22 erstrecken und als Anschlag für die Platten 25 dienen.
Das Zwischenstück 7 ist aus einem zusammengesetzten oder Verbund-Material ausgeführt. Der Schwingungsdämpfer 25 kann durch Anbringung der Dämpfungsplatten 25 auf das Federblatt 24 ausgeführt werden, aber er kann ebenso aus einem einzelnen Teil ausgeführt werden, wobei er in diesem Fall zum Zeitpunkt der Herstellung des zusammengesetzten Zwischenstücks angebracht wird.
Die Anbringung einer Schaufel 2 und eines Zwischenstücks 7 angrenzend an die Scheibe 5 erfolgt in der folgenden Weise:
Die Schaufel 2 wird in einer Halterung 3 angebracht, indem diese in einer Richtung parallel zu der Achse dieser Halterung 3 geschoben wird, das Zwischenstück wird angebracht durch Positionieren seines Fußstücks in der Halterung 3 benachbart der schon angebrachten Schaufel 2 und indem es in die Ebene der Scheibe 5 geschoben wird, wobei die beiden Haken 14 und 16 in die entsprechenden Vertiefungen 15 und 17 eingeführt werden und indem es gegen die schon angebrachte Schaufel 2 gelegt wird. Der ringförmige Abschnitt 21 zwischen der Vorderseite 10 der Scheibe 5 und den Verriegelungsklammern 19 wird nach jeder Anbringung eines Schaufel-Zwischenstücks-Paares gedreht. Dieser Anbringungsvorgang wird bis zur letzten Schaufel 2 fortgesetzt.
Zur Anbringung der letzten Schaufel 2' wird wie in den Fig. 6 und 7 dargestellt vorgegangen. Zuerst werden die beiden Zwischenstücke 7' und 7", die der Halterung 3' der letzten Schaufel benachbart sind, positioniert, nachdem dafür Sorge getragen wurde, daß das Ende 27 des ringförmigen Abschnitts 21 unterhalb der entsprechenden Verriegelungsanschläge 19 hindurchgehen, um das Lösen des vorderen Endes der axialen Halterung 3' zu gestatten, danach schiebt man den Fuß der Schaufel 2' in die Halterung 3'. Die Anschläge 18, die den beiden Zwischenstücken 7' und 7" benachbart sind, sind offensichtlich so dimensioniert, daß das letzte Zwischenstück 7" in der Halterung 3' sein kann, wenn das Zwischenstück 7' korrekt positioniert ist. Danach wird der ringförmige Abschnitt 21 in einer Richtung gedreht, die geeignet ist, daß sein Ende 27 zwischen der Scheibe 5 und den Verriegelungsklammern 19 liegt.

Claims

1. Rotor einer Stufe eines Gebläses oder eines Turbomaschinenkompressors des Typs mit einer Rotorscheibe (5), einer Reihe von radialen Schaufeln (2), die in axialen Halterungen (3) angebracht sind, die in dem Umfangsbereich (4) der Scheibe (5) ausgeführt sind, einer Reihe von Zwischenstücken (7), die zwischen den Schaufeln (2) zur Abstandshaltung zwischen den Schaufeln (2) und zur Bildung des inneren Strömungsprofils des Fluids dienen, das von vorne nach hinten in der Stufe strömt, und Mitteln zur Befestigung der Zwischenstücke (7) an der Scheibe (5),

wobei jedes der Zwischenstücke (7) eine Außenwand (6) aufweist, die das innere Strömungsprofil begrenzt und abgelegen von dem Umfangsbereich der Scheibe (5) ist,

wobei die axialen Enden (9, 12) der Zwischenstücke (7) im wesentlichen jeweils in den Ebenen der Vorderseite (10) und der Rückseite (13) der Scheibe (5) liegen, und jedes Zwischenstück (7) eine Vorderwand (8) und eine Rückwand (11) aufweist, die sich radial in Richtung der Achse der Turbomaschine erstrecken ausgehend von den axialen Enden (9, 12) der Außenwand, so daß sie wenigstens teilweise die vordere Seite (10) und die Rückseite (13) der Scheibe bedecken, wobei die Mittel zur Befestigung der Zwischenstücke (7) an der Scheibe (5) für jedes Zwischenstück (7) wenigstens einen vorderen Haken (14), der sich axial nach hinten ausgehend von dessen Vorderwand (8) erstreckt, wenigstens einen rückseitigen Haken (16), der sich axial nach vorne ausgehend von dessen Rückwand (11) erstreckt und Vertiefungen (15, 17) aufweisen, die in der Scheibe (5) entsprechend den Haken (14, 16) angeordnet sind, wobei die Vertiefungen (15, 17) sich zwischen den Enden der Montage-Halterungen (3) der beiden Schaufeln (2) erstrecken, die an das Zwischenstück (7) angrenzen, wobei die Vertiefungen (15, 17) und die Haken (14, 16) solche Formen und Abmessungen aufweisen, daß das Zwischenstück (7) angebracht werden kann durch Anlegen rechts von einer Montage-Halterung (3) und Einschieben des Zwischenstücks (7) in die Ebene der Scheibe (5),

dadurch gekennzeichnet,

daß jedes Zwischenstück (7) wenigstens ein Anschlagsteil (18) aufweist, das sich ausgehend von dessen Rückwand (11) erstreckt und wenigstens teilweise eine Montage-Halterung (3) bedeckt, die an das Zwischenstück (7) angrenzt, und eine Verriegelungsklammer (19), die sich radial in Richtung der Achse der Turbomaschine erstreckt ausgehend von dessen Vorderwand (8), wobei die Verriegelungsklammer (19) von der Vorderseite (10) der Scheibe (5) beabstandet ist und mit einer zusätzlichen Vertiefung (20) der Scheibe (5) zusammenwirkt, und

daß Mittel zur axialen Halterung der Schaufel (2) in ihren jeweiligen Halterungen (3) vorgesehen sind, und dadurch die Mittel zur axialen Halterung der Reihe von Schaufeln (2) an der Vorderseite der Stufe durch die Anschlagsteile (18) und auf der Rückseite der Stufe durch ein ringförmiges Element (21) gebildet sind, das zwischen der Vorderseite (10) der Scheibe (5) und den Verriegelungsklammern (19) liegt.

2. Rotor gemäß Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß jedes Zwischenstück (7) weiterhin eine mittlere Zwischenwand (22) aufweist, die sich ausgehend von dessen Außenwand (6) in Richtung des Umfangsbereichs (4) der Scheibe (5) erstreckt und im wesentlichen parallel zu der Ebene der angrenzenden Schaufeln (2) ist, wobei die Zwischenwand (22) einen Schlitz (23) in der Nähe der Außenwand (6) aufweist, und daß es mit einem Vibrationsdämpfer (26) versehen ist, der durch ein Federblatt (24), das durch den Schlitz (23) hindurchgeht, und Dämpfungsplatten (25) gebildet ist, die an den Enden des Federblatts (24) vorgesehen sind.

3.Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Zwischenstück (7) ferner zusätzliche Wände (27) aufweist, die sich ausgehend von der unteren Seite der Außenwand (6) erstrecken und als Anschlag für die Dämpfungsplatten (25) dienen.