DE2549649A1

DE2549649A1 - Beschaufelter rotor

Info

Publication number: DE2549649A1
Application number: DE19752549649
Authority: DE
Inventors: Anthony George Gale
Original assignee: Rolls Royce 1971 Ltd
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1974-11-06
Filing date: 1975-11-05
Publication date: 1976-05-20
Also published as: JPS554930B2; IT1045599B; DE2549649C3; US4019833A; FR2290570A1; FR2290570B1; DE2549649B2; GB1479332A; JPS5169709A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Vorkehrungen zur Halterung der Schaufeln an einer Rotorscheibe oder einem ähnlichen Aufbau, und insbesondere, aber nicht ausschließlich, befaßt sich die Erfindung mit der Festlegung der Rotorschaufein eines Gasturbinentriebwerks an einer Rotorscheibe.

Es ist üblich, die Schaufeln, insbesondere die Rotorschaufein eines Gasturbinentriebwerks, dadurch zu haltern, daß ihre Schaufelfüße in verschieden gestaltete axial verlaufende Schlitze am Umfang der Scheibe oder des Nabenaufbaus eingreifen, an dem die Schaufeln zu befestigen sind. Natürlich ist es bei diesen Konstruktionen notwendig, Mittel vorzusehen, die eine Axialbewegung der Schaufeln in ihren Schlitzen verhindern, und es gibt eine große Zahl von Vorschlägen, die eine Verriegelung dieser Art vorsehen.

Eine der am weitesten verbreiteten Methoden besteht darin, mehrere Verriegelungssegmentplatten vorzusehen, die zwischen die einander gegenüberliegenden Nuten im Scheibenrand bzw. im Aufbau des Schaufelfußes eingreifen. Diese Platten haben sich

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jedoch nicht immer als befriedigend erwiesen, da dann wenn es notwendig ist eine abgedichtete Püllkammer in der Nähe der Schaufelfüße vorzusehen, eine Schwierigkeit besteht, diese zahlreichen Anschlagstellen zwischen den getrennten Platten abzudichten, und es ist normalerweise notwendig, komplizierte Anordnungen vorzusehen, um die Platten in ihren jeweiligen Nuten zusammenzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde Mittel zu schaffen, die die Schaufeln in einer Scheibe oder einem ähnlichen Nabenaufbau haltern und leicht gegenüber den Schaufeln abgedichtet werden können, und die einfach von der Scheibe festgehalten werden.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung zur Halterung der Schaufeln an einer Scheibe oder einem ähnlichen Nabenaufbau dadurch gelöst, daß ein Ring von der Scheibe bzw. dem Nabenaufbau über eine bajonettartige Verbindung getragen wird, wobei der Ring mit den Schaufeln in Eingriff kommt, um ihre Axialbewegung in der einen Richtung gegenüber der Scheibe zu begrenzen, und daß Eingriffsmittel vorgesehen sind, durch die die Schaufeln auf den Ring einwirken, um dessen Drehung gegenüber der Scheibe und damit ein Lösen von dieser zu verhindern.

In der vorliegenden Beschreibung soll unter dem Begriff "bajonettartige Verbindung" allgemein eine Verbindung verstanden werden, bei der Vorsprünge von einem ersten Bauteil eine hinterschnittene Oberfläche aufweisen, die auf den ersten Bauteil hin gerichtet ist und mit einem zweiten Bauteil in Eingriff gelangen, von dem ein Teil eine Fläche mit einem Ausschnitt besitzt, so daß die beiden Teile dadurch zusammengebaut werden können, daß sie so zusammengedrückt werden, daß die Vorsprünge in die Ausschnitte wandern und auf die hinterschnittene Oberfläche ausgerichtet werden und eine Relativdrehung der beiden Bauteile die hinterschnitte Oberfläche mit der genannten Fläche in Eingriff bringt.

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Vorzugsweise umfaßt die Verbindung Vorsprünge, die von der Scheibe vorstehen, una unter Ausschnitte der nach innen weisenden Oberfläche des Ringes hindurchtreten und dann mit der Scheibe in eine Lage gedreht werden können, in der sie hinter den nicht ausgeschnittenen Teilen der nach innen weisenden Oberfläche eingreifen.

Vorzugsweise umfaßt der Eingriff zwischen den Schaufeln und dem Ring eine Klaue von jeder Schaufel, die mit einer Ausnehmung des Rings zusammenwirkt.

Am Ende der Schaufelfüße können herkömmliche Verriegelungsmittel vorgesehen werden, die nicht mit dem Ring zusammenwirken .

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene Ansicht eines

Gasturbinentriebwerks mit Schaufelbefestigungsmitteln gemäß der Erfindung

Fig. 2 in größerem Maßstab eine Schnittansicht der

Turbinenscheibe des Triebwerks nach Fig. 1

Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles 3 gemäß

Fig. 2

Fig. 1 zeigt ein Gasturbinenstrahltriebwerk 10 mit einem Kompressor 11, einer Verbrennungsanlage 12, einer Turbine 13 und einer Schubdüse 14. Das Gehäuse des Triebwerks ist im Bereich der Turbine aufgebrochen, um den Turbinenrotor 15 sichtbar zu machen, an dem die Turbinenschaufeln 16 befestigt sind.

-Wie aus-Figg. 2 und 3 ersichtlich, sind die Schaufeln 16 an der

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Scheibe 15 mittels schwalbenschwanzförmiger Füße 17 festgelegt, die an jeder Schaufel 16 vorgesehen sind, und die in entsprechend gestaltete, axial verlaufende, schwalbenschwanz förmi ge Schlitze 18 eingreifen, die am Umfang der Scheibe 15 ausgebildet sind. Es ist notwendig die Schaufeln 16 gegen eine Axialbewegung relativ zur Scheibe zu halten und zu diesem Zweck ist ein Ring 19 vorgesehen. Der Ring 19 hat etwa den gleichen Durchmesser wie der Umfang der Scheibe 15· Er ist an seinem inneren Umfang mit einer Reihe von Ausschnitten 20 versehen, die so gestaltet sind, daß der Ring gegen die Scheibe gedrückt werden kann, wobei die Ausschnitte 20 über die Vorsprünge 21 der Schaufel hinweggleiten. Wie aus Fig_. 2 ersichtlich, liegen die Abschnitte des inneren Umfangs, die nicht ausgeschnitten sind, hinter dem nach außen vorstehenden Teil 22 der Vorsprünge 21, wenn der Ring 19 gegen die Scheibe gedrückt ist. Demgemäß kann der Ring 19 gegenüber der Scheibe 15 gedreht werden, so daß diese nicht ausgeschnittenen Abschnitte hinter den Teilen 22 zu liegen kommen, wodurch verhindert wird, daß sich der Ring 19 von der Scheibe wegbewegt.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß der äußere Umfang des Rings gegen eine Oberfläche der Füße der Schaufeln 16 anstößt und somit eine Axialbewegung gemäß Fig. 2 nach links verhindert. Aus Fig. 2 ist weiter versiehtlieh, daß jede Schaufel 16 mit einem Vorsprung 23 ausgestattet ist, der mit einem entsprechenden Ausschnitt 24 am äußersten Umfang des Ringes 19 zusammenwirkt. Das Zusammenwirken zwischen den Vorsprüngen 23 und den Ausschnitten 24 verhindert eine Relativdrehung zwischen dem Ring 19 und der Scheibe 15 und es wird dadurch verhindert, daß der Ring von den Teilen 22 freikommt.

Es ist außerdem erforderlich zusätzliche Mittel vorzusehen, um zu verhindern, daß die Schaufeln 16 sich gemäß Fig. 2 nach rechts gegenüber der Scheibe bewegen. Zu diesem Zweck

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sind Verriegelungsplatten 25 vorgesehen, die zwischen den Nuten 26 und 27 eingreifen, die in der Scheibe bzw. im Schaufelfuß angeordnet sind. Diese Verriegelungsplatten sind von herkömmlicher Bauart und brauchen daher im einzelnen nicht beschrieben zu werden.

Im oben beschriebenen Anwendungsfall wird der Ring 19 benutzt um zwei Dichtungsrippen 2Ö und 29 zu tragen, und um eine zusätzliche Abstützung für den Ring 19 vorzusehen, sind mehrere Vorsprünge 30 an der Scheibe 15 angeordnet, die gegen die innere Oberfläche des Ringes anliegen, so daß Belastungen zwischen diesen Vorsprüngen und den Teilen 22 aufgenommen werden können.

Um die Schaufeln, den Ring und die Scheibe zusammenzubauen, ist es notwendig, die nachstehende Reihenfolge einzuhalten: Zuerst wird der Ring über den Bajonettverschluß an der Scheibe befestigt. Damwerden die Schaufeln von rechts gemäß Fig. nach links in ihre Schwalbenschwanzschlitze eingeschoben, so daß die Vorsprünge 23 in die Ausschnitte 24 eingreifen, um den Ring in seiner Lage zu verriegeln. Die Schaufeln werden dann an Ort und Stelle dadurch verriegelt, daß die Verriegelungsplatten 25 zwischen den Schlitzen 26 und 27 angeordnet werden, wodurch der Aufbau vollendet wird.

Die Erfindung schafft eine besonders einfache und wirksame Anordnung, durch welche Kühlluft in die Schaufeln 16 eingeführt werden kann. So kann durch Einblasen von Kühlluft durch die Düsen 31 (Fig· 2) die Kühlluft veranlaßt werden, unter den Ausschnitten 20 in den Raum zwischen dem Ring 19 und dem Umfang der Scheibe 15 einzuströmen. Dieser Raum steht bei 32 mit der unteren Oberfläche der Schaufeln 16 in Verbindung und es ist einfach, Löcher an dieser Unterseite vorzusehen, damit die Kühlluft nach der Innenseite der Schaufeln abströmen kann. Es kann notwendig sein, zusätzliche

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9 ü. / α ρ 4

Dichtungen zwischen dem äußeren Umfang des Ringes 19 und dem äußeren Umfang der Scheibe 15 und den entsprechenden Flächen der Schaufelfüße vorzusehen, und in Fig. 2 ist ein Dichtdraht 33 ersichtlich, der aus dehnbarem Material besteht und in dem sich verjüngenden Spalt zwischen Ring und Scheibe eingeschlossen ist. Die Zentrifugalkräfte bewirken eine Ausdehnung des Ringes und schaffen eine wirksame Dichtung zwischen dem Ring und der Scheibe.

Es können zahlreiche Abwandlungen getroffen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So ist es z.B. möglich, daß der Bajonettverschluß an einem separaten Abschnitt des Rings zwischen der inneren und äußeren Oberfläche angeordnet wird, statt ihn am inneren Umfang des Ringes vorzusehen, wie dies beim Ausführungsbeispiel der Fall ist. Es wäre auch möglich, den Eingriff zwishen den Vorsprüngen 23 und den Ausschnitten 24 nach einer anderen Ringfläche zu verlegen. Auch ist es nicht notwendig, daß der Ring auf der linken Seite (gemäß Fig. 2) der Scheibe angeordnet wird, wie dies im Ausführungsbeispiel dargestellt ist, sondern es wäre auch möglich, den Ring auf der rechten Seite der Scheibe anzuordnen, jedoch wäre es dann nicht so zweckmäßig den Ring als Füllkammer für die Kühlluft zu benutzen.

Patentansprüche:

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Claims

2 b 4 i; b 4 Patentansprüche :

1. Rotoraufbau bestehend aus Schaufeln, die von einer Rotor-"""■"" scheibe ο. dgl. getragen werden, dadurch gekennzeichnet , daß ein Ring (19) vorgesehen ist, der auf die Schaufeln (16) in der Weise einwirkt, daß ihre Axialbewegung in einer Richtung begrenzt ist, daß eine Bajonettverbindung (21,22,20,19) zwischen dem Ring (19) und der Scheibe (15) vorgesehen ist, durch die der Ring auf der Scheibe gehaltert wird, und daß Eingriffsmittel (23,24) vorgesehen sind, durch die die Schaufeln (16) mit dem Ring (19) in der Weise zusammenwirken, daß seine Drehung gegenüber der Scheibe (15) und damit ein !.ösen des Hinges verhindert wird.

2. Rotoraufoau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Bajonettverbinaung Vorsprünge (21,22) der Scheibe (15) und einen Innenumfang des Ringes (19) umfaßt, wobei Abschnitte (20) dieses inneren Umfangs ausgeschnitten sind, so daß die Vorsprünge unter diesen Ausschnitten (20) hindurchtreten und mit der Scheibe in eine Lage gedreht werden können, in der sie hinter den verbleibenden Abschnitten des Umfangs eingreifen.

3. Rotoraufbau nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens ein Teil der Schaufeln (16) mit Klauen (23) ausgestattet sind, die von diesen vorstehen, und daß der Ring (19) entsprechende Ausnehmungen (24)aufweist, in die die Klauen eingreifen, um eine formschlüssige Festlegung zwischen Ring und Schaufeln zu bewirken.

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4. Rotoraufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens ein Teil des inneren Umi'angs des Ringes (19) von der Rotorscheibe (15)
distanziert liegt, um einen Einlauf für die Kühlluft zu bilden, die zwischen dem Ring und der Scheibe und dann nach den Schaufeln (16) abströmt.

5. Rotoraufbau nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß eine Düse (31) vorgesehen ist, um Kühlluft in den Einlaß zu blasen.

6. Rotoraufbau nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß ein Dichtungsdraht (33) zwischen dem Ring (19) und der Scheibe (15) in der Nähe des
äußeren Umfangs des Ringes angeordnet ist.

7. Rotoraufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß Verriegelungseinrichtungen (25) vorgesehen sind, die eine Axialverschiebung zwischen den Schaufeln (16) und der Scheibe (15) in der anderen Richtung verhindern.

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L.eÄ.it.