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Die
Erfindung betrifft den Bereich von Strahlturbinen, und spezieller
denjenigen von Zwischenschaufel-Plattformen für die Schaufel-Halte-Scheiben
der Strahlturbinen-Gebläse.
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Die
Strahlturbinen-Gebläse
(oder "Fan"), deren Schaufeln
einen krummlinigen Fuß aufweisen, umfassen
allgemein mit Zwischenschaufelplattformen versehene, eingefügte Schaufel-Halte-Scheiben,
welche dazu vorgesehen sind, den Durchfluss der Luft zwischen den
Schaufeln zu optimieren, und spezieller das aerodynamische Profil
des inneren "Kanals" auf Höhe der Schaufeln
wiederherzustellen.
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Diese
eingefügten
Plattformen umfassen eine Umlenk-Partie,
deren Unterseite häufig
drei Befestigungs-Klauen umfasst (eine stromaufwärtige, eine zentrale und eine
stromabwärtige),
welche dazu vorgesehen sind, ihr Verbinden mit einer Stützscheibe
in isostatischer Weise zu ermöglichen.
Man begegnet derzeit üblicherweise
zwei Ausführungsformen.
Die erste Ausführungsformen
besteht darin, die drei Befestigungs-Klauen in Form von mit einer Öffnung zum
Durchgang eines Befestigungs-Bolzens versehenen Flanschen anzuordnen.
Die zweite Ausführungsform
besteht darin, zwei der drei Befestigungs-Klauen in Form von mit einer Öffnung zum Durchgang
eines Befestigungs-Bolzens versehenen Flanschen anzuordnen, und
die dritte Befestigungs-Klaue mit einer Befestigungs-Vorrichtung vom Bajonett-Typ
zu versehen.
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Dokument
US 5,277,548 beschreibt
eine Plattform, welche eine biegsame Partie umfasst, deren Innenseite
zwei Befestigungs-Klauen umfasst, welche jeweils von einer Öffnung zum
Durchgang eines Befestigungs-Bolzens durchsetzt sind.
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Da
die eingefügten
Plattformen im Allgemeinen aus Metall oder Verbundwerkstoff bestehen,
werden ihre drei Befestigungs-Klauen durch maschinelle Bearbeitung
eines massiven Blocks gebildet. Allerdings ist aufgrund der Anwesenheit
der stromaufwärtigen
und stromabwärtigen
Befestigungs-Klauen die zentrale Befestigungs-Klaue schwer zugänglich,
was ihre maschinelle Fertigung besonders schwierig werden lässt. Andererseits
ist aufgrund der Anwesenheit dreier Befestigungs-Klauen das Gewicht
der Plattformen verhältnismäßig groß, was dazu
beiträgt,
die Strahlturbinen, welche sie ausstatten, schwerer werden zu lassen.
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Wenn,
beispielsweise aufgrund des Eintretens eines Fremdkörpers in
die Strahlturbine, ein Störfall
an einer Schaufel eintritt, kann sich darüber hinaus die Schaufel versetzen
(oder biegen), und mit dem Seitenrand einer der benachbarten Plattformen interferieren.
Nun deformieren sich aufgrund des Verbindungs-Modus der Plattformen
bei einer solchen Interferenz die Plattformen, wobei sie im Wesentlichen
am Platz bleiben, was wesentliche Schäden auf Höhe der Schaufel, sogar in demjenigen
Motor-Abschnitt der Strahlturbine, welcher stromabwärts der Schaufeln
angeordnet ist, hervorrufen kann, und/oder einen Effizienz-Verlust
der Strahlturbine, oder sogar ihre Betriebsunfähigkeit induzieren kann.
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Die
Erfindung hat daher zum Ziel, die(se) Situation zu verbessern.
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Sie
schlägt
hierzu eine Zwischenschaufelplattform für eine Scheibe zum Tragen von
Schaufeln eines Strahlturbinen-Gebläses vor, welche umfasst: eine
Umlenk-Partie, welche
eine Unterseite aufweist, welche mit einer mit einer ersten Öffnung zum
Durchgang eines ersten Befestigungs-Bolzens versehenen ersten Befestigungs-Klaue,
und einer mit einer zweiten und einer dritten Öffnung zum Durchgang des zweiten
und des dritten Befestigungs-Bolzens versehenen zweiten Befestigungs-Klaue
ausgestattet ist, wobei diese Befestigungs-Bolzen dazu vorgesehen sind,
die zwei Befestigungs-Klauen (oder Flansche) mit der Stützscheibe
zwischen zwei benachbarten Schaufeln zu verbinden.
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Daher
werden durch Verwenden von nicht mehr als zwei Befestigungs-Klauen
einerseits die maschinellen Bearbeitungs-Vorgänge wesentlich erleichtert,
und andererseits die Gewichte der Plattformen wesentlich reduziert.
Die Isostatizität
wird aufgrund des Verbindens der Plattform mittels dreier Befestigungs-Bolzen
trotzdem bewahrt.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform können die
erste und die zweite Öffnung
in der ersten und der zweiten Befestigungs-Klaue, im Wesentlichen
einander gegenüberliegend,
angeordnet sein, so dass der erste und der zweite Befestigungs-Bolzen
im Wesentlichen entlang einer gemeinsamen Achse fluchten.
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So
kann im Falle eines Bruchs des dritten Befestigungs-Bolzens beim
Störfall
einer Schaufel (oder einer völlig
anderen, insbesondere zentrifugalen Kraft) die Plattform um die
durch die zwei anderen Befestigungs-Bolzen definierte Achse in Rotation versetzt
werden. Dies erlaubt es, Platz für
die beaufschlagte Schaufel freizugeben, und zu vermeiden, dass die
Plattform Ziel einer schädliche
Deformation wird, sowohl, was die benachbarten Schaufeln sowie die
Leistungsfähigkeiten
betrifft.
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Um
im Falle eines Störfalls
den Bruch des dritten Befestigungs-Bolzens zu erleichtern, kann
ferner der dritte Befestigungs-Bolzen eine Widerstandsfähigkeit
bezüglich
Kräften
aufweisen, welche geringer sind als diejenige des ersten und des
zweiten Befestigungs-Bolzens.
Hierzu können
die Querschnitte des ersten und des zweiten Befestigungs-Bolzens größer sein
als derjenige des dritten Befestigungs-Bolzens, und/oder ihre Materialien
können verschieden
sein.
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Eine
solche Plattform kann aus einem metallischen Material oder Verbundwerkstoff
realisiert werden.
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Die
Erfindung betrifft ferner eine Schaufelstützscheibe, welche eine Mehrzahl
von Zwischenschaufelplattformen vom Typ der vorher vorgestellten umfasst,
(und) welche jeweils zwischen Paaren benachbarter Schaufeln verkeilt
sind.
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Andere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden bei der Durchsicht der
nachfolgenden detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen
offensichtlich, wobei:
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1 in
schematischer Weise einen Partie einer Schaufelstützscheibe
in einer Draufsicht zeigt,
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2 in
schematischer Weise in einer transversal geneigten Schnittansicht
eine Ausführungsform
einer Zwischenschaufelplattform gemäß der Erfindung zeigt, und
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3 eine
Schnittansicht entlang der Achse III-III von 2, einer
Zwischenschaufelplattform gemäß der Erfindung
ist, welche ein Ausführungsbeispiel
einer Befestigungs-Klaue mit zwei Öffnungen zeigt.
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Die
beigefügten
Zeichnungen können
nicht nur dazu dienen, die Erfindung zu vervollständigen, sondern
gegebenenfalls auch zu ihrer Definition beitragen.
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Die
Erfindung erstreckt sich auf eine Zwischenschaufelplattform, welche
dazu vorgesehen ist, eine Schaufelstützscheibe für ein mit Schaufeln mit krummlinigem
Fuß (auch
als "Breitband-" bezeichnete Schaufeln)
versehenes Strahlturbinen-Gebläse (oder "Fan") auszustatten.
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Wie
dies teilweise in 1 gezeigt ist, ist eine Schaufelstützscheibe 1 ein
Element eines (nicht dargestellten) Gebläses, welches an einer Rotor-Welle
montiert ist, und an welchem eine Mehrzahl von Schaufeln 2 mit
krummlinigem Fuß,
und eine Mehrzahl von bevorzugter Weise metallischen (beispielsweise
aus Aluminium bestehenden) eingefügten Zwischenschaufelplattformen 3 befestigt
sind. Genauer gesagt ist jede eingefügte Plattform 3 an
der Stützscheibe 1 zwischen
zwei benachbarten Schaufeln 2 derart installiert, dass
das aerodynamische Profil des inneren "Kanals" auf Höhe der Schaufeln wiederhergestellt
wird.
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Wie
in 2 und 3 gezeigt ist, umfasst jede
Plattform 3 gemäß der Erfindung
eine Umlenk-Partie 4, welche eine Unterseite 5 umfasst,
welche mit einer mit einer ersten Öffnung 7 zum Durchgang
eines ersten Befestigungs-Bolzens 8 ausgestatteten ersten
Befestigungs-Klaue
(oder Flansch) 6 versehen ist, und mit einer mit einer
zweiten 10 und einer dritten 11 Öffnung zum
Durchgang des zweiten 12 und des dritten 13 Befestigungs-Bolzens ausgestatteten
zweiten Befestigungs-Klaue (oder Flansch) 9 versehen ist.
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Bevorzugter
Weise, und wie dargestellt, sind die zweite 10 und die
dritte 11 Öffnung
nebeneinander, im Wesentlichen auf gleicher Höhe, angeordnet, damit der dritte
Bolzen 13 sowenig Kräften
wie möglich
ausgesetzt ist. Sie könnten
allerdings gleichermaßen überlagert/übereinander
oder seitlich und in (der) Höhe
versetzt angeordnet sein.
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Die
Befestigungs-Bolzen 8, 12 und 13 sind bevorzugter
Weise vom Ansatz-und-Gewinde-Typ. Sie umfassen jeweils einen Schaft,
dessen eines Ende mit einem Ansatz-Kopf ausgestattet ist, und dessen
anderes Ende eines Gewindes mit einer Mutter 14, 15 oder 16 zusammenwirkt,
um die zugehörige
Befestigungs-Klaue 6 oder 9 an einer der Befestigungs-Klauen 17 oder 18 eines
Elements 19 der Stützscheibe 1 zu
immobilisieren. Anders ausgedrückt:
der erste Befestigungs-Bolzen 8 ist dazu vorgesehen, die
erste Befestigungs-Klaue 6 an der Befestigungs-Klaue 17 des
Elements 19 zu immobilisieren, und der zweite 12 und
der dritte 13 Befestigungs-Bolzen sind dazu vorgesehen,
die zweite Befestigungs-Klaue 9 an der Befestigungs-Klaue 18 des Elements 19 zu
immobilisieren.
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Auf
diese Weise wird unter Verwendung zweier Befestigungs-Klauen 6 und 9 und
dreier Befestigungs-Bolzen 8, 12 und 13 die
Isostatizität
respektiert.
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In
einer in 2 gezeigten, besonders vorteilhaften
Ausführungsform,
sind die erste Öffnung 7 und
die zweite Öffnung 10 in
der ersten 6 und der zweiten 9 Befestigungs-Klaue, im Wesentlichen
einander gegenüberliegend,
derart angeordnet, dass der erste 8 und der zweite 12 Befestigungs-Bolzen
im Wesentlichen entlang einer gemeinsamen Achse X fluchten.
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Wenn
der dritte Befestigungs-Bolzen 13, beispielsweise aufgrund
einer Zentrifugalkraft oder unter Einwirkung einer Kraft unterliegenden
Schaufel 2 bricht, kann dank dieser speziellen Anordnung
die Plattform 3 um die mittels der Ausrichtung der zwei Befestigungs-Bolzen 8 und 12 definierte
Achse X schwenken. Die freigegebene Plattform kann dann den Bewegungen
der durch den Störfall
beaufschlagten (oder betroffenen) Schaufel folgen, so dass die Gesamtheit
eine neue Gleichgewichts-Position findet, wobei die Plattform 3 sich
allerdings an einer Schaufel- Flanke 2 bis
zu einem bestimmten Punkt abstützen
kann (ab einer bestimmten Verschiebung liegt allerdings (ein) Bruch
der Plattform und der Bolzen vor).
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Auf
diese Weise wird die Plattform 3 wenig oder gar nicht deformiert,
was einen wenig veränderten
aerodynamischen Fluss garantiert, aber sie bleibt durchgängig integral
an Ort und Stelle, wodurch vermieden wird, dass sie in das Triebwerk
der Strahlturbine gelangt. Andererseits bleibt der gebrochene dritte
Befestigungs-Bolzen 13 vom "Gehäuse" gefangen, welches
die Plattform 3 begrenzt, und wodurch außerdem kein
Risiko besteht, dass er hinter dem Gebläse angeordnete Elemente beschädigt. Darüber hinaus
gibt diese Rotation der Plattform 3 Platz für die Schaufel 2 frei,
welche sich unter Einwirkung der Kraft verschiebt, was es ermöglicht,
zu vermeiden, dass Sie stark beschädigt wird.
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Um
im Falle eines Störfalls
den Bruch des dritten Befestigungs-Bolzens 13 zu fördern, kann
dieser gegebenenfalls zu denjenigen des ersten 8 und des
zweiten 12 Befestigungs-Bolzens identische Maße, aber
eine geringere Widerstandsfähigkeit
bezüglich
Kräften
als diese aufweisen, gegebenenfalls einen transversalen Querschnitt
aufweisen, welcher geringer ist als derjenige des ersten 8 und
des zweiten 12 Befestigungs-Bolzens. Diese letztere Lösung ist
in 2 gezeigt.
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Genauer
gesagt weisen in dem in 2 gezeigten Beispiel die erste 7 und
die zweite 10 Öffnung im
Wesentlichen identische Maße
auf, welche aber größer sind
als diejenigen der dritten Öffnung 11,
um einen ersten 8 und einen zweiten 12 Befestigungs-Bolzen
aufzunehmen, dessen transversaler Querschnitt größer als derjenige des dritten
Befestigungs-Bolzens 13 ist.
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Es
kann gleichermaßen
angestrebt werden, einen dritten Befestigungs-Bolzen 13 zu
verwenden, welcher gleichzeitig eine Widerstandsfähigkeit
und einen Querschnitt aufweist, welche geringer als diejenigen des
ersten 8 und des zweiten 12 Befestigungs-Bolzens
sind.
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In
diesen Ausführungs-Varianten
mit "teilbarem" drittem Befestigungs-Bolzen 13 tragen
der erste 8 und der zweite 12 Befestigungs-Bolzen
daher die Zentrifugalkräfte,
wohingegen der dritte Befestigungs-Bolzen 13 im Normalbetrieb
dazu dient, die Isostatizität
der Plattform 3 sicherzustellen, und in nicht-normalem
Betrieb, im Falle eines Bruchs, ein Schwenken der Plattform 3 auszulösen.
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Die
Erfindung beschränkt
sich nicht auf die Ausführungsformen
der Zwischenschaufelplattform und der Schaufel-Trage-Scheibe, welche,
nur als Beispiel, oben beschrieben sind, sondern sie umfasst alle
Varianten, welche der Fachmann im Rahmen der folgenden Ansprüche anstreben
könnte.
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Auf
diese Weise wurde eine Plattform beschrieben, bei welcher die erste
Befestigungs-Klaue, welche die weniger hohe ist und welche eine
zum Aufnehmen eines Bolzens vorgesehene Einzel-Öffnung aufweist, stromaufwärts der
zweiten Befestigungs-Klaue angeordnet wurde, welche die höhere ist,
und welche zwei Öffnungen
aufweist, welche dazu vorgesehen sind, jeweils einen Bolzen aufzunehmen.
Allerdings kann es im Gegenteil angestrebt werden, dass die erste
Klaue, welche dann die höhere
ist, immer eine Einzel-Öffnung
aufweist, welche dazu vorgesehen ist, einen Bolzen aufzunehmen, und
welche stromabwärts
der zweiten Befestigungs-Klaue angeordnet ist, welche die weniger hohe
ist, und welche immer zwei Öffnungen
aufweist, welche dazu vorgesehen sind, jeweils einen Bolzen aufzunehmen.