DE102008016329A1 - Rotor balancing arrangement for gas-turbine engine, has inward aligned strips provided in outer collar of rotor disk, and axial aligned retaining groove provided in strips for balancing bodies that engage in strips and stuck onto strips - Google Patents

Rotor balancing arrangement for gas-turbine engine, has inward aligned strips provided in outer collar of rotor disk, and axial aligned retaining groove provided in strips for balancing bodies that engage in strips and stuck onto strips Download PDF

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Abstract

The arrangement has three balancing bodies (8) arranged in a circular axial aligned retaining groove (7) at an outer collar (3) of a rotor disk (2). Radially inward aligned strips (5) are provided in the collar, where the groove is provided in the strips for the balancing bodies, which engage in the strips and stuck onto the strips. The strips form partial areas of a flange (4) that radially runs on inner side of the collar. The groove has a radial inlet opening that includes an angle of more than 90 degrees and less than 180 degrees, where each body is formed from a cylindrical shaft.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Auswuchten eines Rotors, insbesondere für ein Gasturbinentriebwerk, mit am äußeren Bund der Rotorscheibe in Aufnahmen angeordneten Ausgleichskörpern.The The invention relates to an arrangement for balancing a rotor, in particular for a gas turbine engine, with at the outer Bund of the rotor disk arranged in shots compensation bodies.

Aus der gattungsgemäßen DE 26 27 702 A1 ist es bei einer Axialströmungsmaschine bekannt, auf der radialen Außenseite des umlaufenden Bundes der Rotorscheibe eine radial nach außen offene umlaufende Nut anzubringen und in diese mittels eines Spezialwerkzeuges von der radial äußeren Seite her Ausgleichskörper aus relativ weichem Material, z. B. weichem Messing oder Bronze, einzusetzen und in der Nut zu verformen. Nachteilig hierbei ist, dass die Ausgleichskörper auf der radialen Außenseite des Rotors mittels eines Spezialwerkzeuges eingesetzt werden müssen und nur aufgrund der Verformung in der nach außen offenen Nut gehalten werden.From the generic DE 26 27 702 A1 it is known in an axial flow, to install on the radial outer side of the rotating collar of the rotor disc a radially outwardly open circumferential groove and in this by means of a special tool from the radially outer side forth balancing body made of relatively soft material, eg. As soft brass or bronze, use and deform in the groove. The disadvantage here is that the balancing body must be used on the radial outer side of the rotor by means of a special tool and are kept only in the outwardly open groove due to the deformation.

Aus der US 5,285,700 B2 ist es bekannt, in die Köpfe axialer Verbindungsschrauben zweier Rotorteile axiale Bohrungen für Schrauben einzubringen, die Scheiben als Ausgleichskörper halten. Aus der DE 1 103 638 A2 und der US 5,545,010 B2 ist es bekannt, in radiale Gewindebohrungen eines Rotorringes als Ausgleichskörper Schrauben einzudrehen und zu sichern. Ferner ist es bekannt, an einem an der Rotorscheibe angebrachten besonderen Flansch Ausgleichskörper anzuschrauben oder anzunieten. Nachteilig bei diesen Anordnungen zum Auswuchten eines Rotors ist, dass die Ausgleichskörper entweder verschraubt oder vernietet werden müssen.From the US 5,285,700 B2 It is known to introduce axial holes for screws in the heads of axial connecting screws of two rotor parts, holding the discs as compensation body. From the DE 1 103 638 A2 and the US 5,545,010 B2 It is known to screw in radial threaded holes of a rotor ring as compensating body screws and secure. Further, it is known to screw or rivet on a mounted on the rotor disc special flange compensating body. A disadvantage of these arrangements for balancing a rotor is that the compensation body must either be screwed or riveted.

Schließlich ist es aus DE 10 2005 025 085 A1 bekannt, den Rotor durch Abnehmen von Spänen von der Außenseite der Fußteile der Rotorschaufeln fein auszuwuchten. Dies wird zum Auswuchten eines bereits in das Triebwerk montierten Rotors nicht bevorzugt.Finally it is over DE 10 2005 025 085 A1 known to finely balance the rotor by removing chips from the outside of the foot parts of the rotor blades. This is not preferred for balancing a rotor already mounted in the engine.

Nachteilig bei allen vorbekannten Anordnungen zum Auswuchten eines Rotors ist, dass ein besonderer Flansch erforderlich ist, um die Ausgleichskörper an diesem zu befestigen. Dieser Flansch hat eine bestimmte radiale Höhe und vergrößert damit das Gewicht des Rotors. Schrauben und Nieten erfordern einen bestimmten Arbeitsraum, um die Zugänglichkeit zur Vorder- und Rückseite zu ermöglichen. Schrauben bedürfen des Anziehens mit einem bestimmten Drehmoment und Nieten müssen nach der Verformung auf Größe und Sitz überprüft werden. Ferner bewirken die Köpfe von Schrauben und Nieten einen Ventilationsverlust und sind teure Walzteile.adversely in all known arrangements for balancing a rotor, that a special flange is required to the compensation body to attach to this. This flange has a certain radial Height and thus increases the weight of the rotor. Screws and rivets require a specific working space, for accessibility to the front and back to enable. Bolts need to be dressed with a certain torque and rivets must after the Deformation checked for size and fit become. Furthermore, the heads of screws and rivets a loss of ventilation and are expensive rolling parts.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der gattungsgemäßen Art zum Auswuchten eines Rotors zu schaffen, die einfach in ihrem Aufbau ist und zur Montage keine aufwendigen Werkzeuge benötigt.Of the Invention is therefore based on the object, an arrangement of generic type for balancing a rotor to create, which is simple in their construction and for mounting no elaborate tools needed.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass der äußere Bund der Rotorscheibe radial nach innen gerichtete Stege mit kreisförmigen axialen Aufnahmenuten für die in diese eingreifenden und an den Stegen anklemmbaren Ausgleichskörper aufweist. Hierdurch wird eine in ihrem Aufbau einfache Anordnung geschaffen, die die Ausgleichskörper radial sicher hält, ohne dass aufwendige Werkzeuge oder Schrauben und Nieten erforderlich sind, deren Köpfe zu Ventilationsverlusten führen könnten.to To solve this problem, the invention provides that the outer Bund of the rotor disk radially inwardly directed webs with circular axial Reception grooves for the intervening in this and the Webs has clampable compensation body. hereby a simple arrangement is created in their construction, which the Balancing body holds radially safe without expensive tools or screws and rivets are required, their heads could lead to ventilation losses.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stege Teilbereiche eines auf der Innenseite des äußeren Bundes radial umlaufenden Flansches bilden und dass jede kreisförmige axiale Aufnahmenut eine radiale Einlassöffnung mit einem Öffnungswinkel von mehr als 90° aber weniger als 180° aufweist.In Another embodiment of the invention is provided that the webs Partial areas of one on the inside of the outer Form federal radial circumferential flange and that each circular axial receiving groove a radial inlet opening with an opening angle of more than 90 ° but less than 180 °.

In besonders bevorzugter Weise sieht die Erfindung vor, dass jeder Ausgleichskörper aus zwei Scheiben und einem diese verbindenden zylindrischen Schaft gebildet ist, wobei der Abstand der Scheiben voneinander der Dicke des Steges entspricht und der Durchmesser der Scheiben etwas größer ist als der Durchmesser der kreisförmigen Aufnahmenut und wobei der Durchmesser des zylindrischen Schaftes dem Durchmesser der axialen Aufnahmenut entspricht und der zylindrische Schaft mit einer achsparallelen Abflachung versehen ist, in deren Bereich die Dicke des Schaftes etwas kleiner ist als die Weite der radialen Einlassöffnung der axialen Aufnahmenut. Ferner sind die Ausgleichskörper aus einem weichen Metall gebildet und die Scheiben eines Ausgleichskörpers sind nach dem Einsetzen und Eindrehen in eine Aufnahmenut zur Lagesicherung axial nach innen verquetschbar.In Particularly preferably, the invention provides that each Balancing body of two discs and one connecting them cylindrical shaft is formed, wherein the distance of the discs each other corresponds to the thickness of the web and the diameter the discs are slightly larger than the diameter the circular receiving groove and the diameter of the cylindrical shaft the diameter of the axial Aufnahmut corresponds and the cylindrical shaft with an axis-parallel Flattening is provided, in the area of which the thickness of the shank is slightly smaller than the width of the radial inlet opening the axial receiving groove. Furthermore, the balancing body are made a soft metal formed and the discs of a compensation body are after inserting and screwing into a receiving groove to secure the position can be crimped axially inwards.

Die erfindungsgemäßen Ausgleichskörper sind einfach herzustellen. Durch Variation des Durchmessers oder der Dicke der Scheiben oder des Materials kann ein bestimmtes Gewicht der Ausgleichskörper erzielt werden. Das Einsetzen der Ausgleichskörper in die kreisförmigen axialen Aufnahmen ist relativ einfach, die Sicherung wird durch Verdrehen der Ausgleichskörper in den axialen Aufnahmenuten bewirkt. Es sind keine Drehmomentenschlüssel oder Werkzeuge zur Formung eines Nietes erforderlich. Die Aufnahmenuten in den Stegen des Rotors sind relativ kompakt, und das Einsetzen der Ausgleichskörper erfordert nur einen geringen Arbeitsraum. Den freien, umgebogenen Enden der Scheiben eines jeden Ausgleichskörpers kann eine günstige Form gegeben werden, die einen Ventilationsverlust mindert.The Balancing bodies according to the invention are easy to make. By varying the diameter or the Thickness of the discs or the material can be a certain weight the compensation body can be achieved. The insertion of the Balancing body in the circular axial Shooting is relatively easy, the backup is done by twisting causes the balancing body in the axial grooves. There are no torque wrenches or tools for Forming a rivet required. The grooves in the webs of the rotor are relatively compact, and the insertion of the balancing body requires only a small working space. The free, bent over Ends of the discs of each compensating body can be a favorable Be given shape, which reduces a loss of ventilation.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles einer Anordnung zum Auswuchten eines Rotors näher erläutert. Es zeigt:The invention is described below with reference to an embodiment shown in the drawings game of an arrangement for balancing a rotor explained in more detail. It shows:

1 eine perspektivische Teilansicht eines Rotors mit drei montierten und einem separat dargestellten Ausgleichskörper, 1 a perspective partial view of a rotor with three mounted and a separately illustrated balancing body,

2 das vergrößerte Detail II aus 1 mit einem montierten und einem separat dargestellten Ausgleichskörper, 2 the enlarged detail II off 1 with a mounted and a separately shown balancing body,

3 eine vergrößerte Ansicht des äußeren Bundes der Rotorscheibe mit Ausgleichskörpern in drei verschiedenen Stellungen und 3 an enlarged view of the outer collar of the rotor disc with compensating bodies in three different positions and

4 den Teilschnitt IV-IV gemäß 3 durch einen montierten und verquetschten Ausgleichskörper. 4 the partial section IV-IV according to 3 through a mounted and squeezed compensation body.

Die Anordnung zum Auswuchten eines Rotors 1, insbesondere für ein Gasturbinentriebwerk, umfasst eine Rotorscheibe 2 mit einem äußeren Bund 3, der auf der Außenseite nicht dargestellte Rotorschaufeln trägt, und mit einem auf der Innenseite des äußeren Bundes 3 radial umlaufenden Flansch 4, der in Stege 5 bildende Teilbereiche und dazwischen liegende freie Teilbereiche 6 unterteilt ist. Jeder Steg 5 weist eine kreisförmige, axial gerichtete Aufnahmenut 7 für in diese eingreifende und an den Stegen 5 anklemmbare, Ausgleichsgewichte bildende Ausgleichskörper 8 auf.The arrangement for balancing a rotor 1 , in particular for a gas turbine engine, comprises a rotor disk 2 with an outer waistband 3 which carries rotor blades, not shown on the outside, and with one on the inside of the outer collar 3 radial circumferential flange 4 in the jetty 5 forming sections and intermediate free sections 6 is divided. Every jetty 5 has a circular, axially directed receiving groove 7 for intervening in this and at the webs 5 Anklemmbare, balancing weights forming balancing body 8th on.

Jede kreisförmige axiale Aufnahmenut 7 weist gemäß 2 und 3 eine radiale Einlassöffnung 9 mit einem Öffnungswinkel α von etwa 100° auf. Der Öffnungswinkel α liegt zwischen minimal größer als 90° und maximal kleiner als 180°.Each circular axial receiving groove 7 according to 2 and 3 a radial inlet opening 9 with an opening angle α of about 100 °. The opening angle α is between minimally greater than 90 ° and at most less than 180 °.

Jeder Ausgleichskörper 8 ist gemäß 3 aus zwei Scheiben 10 und einem diese verbindenden zylindrischen Schaft 11 gebildet. Der Durchmesser D1 der Scheiben 10 und deren Materialstärke kann zur Erzielung unterschiedlicher Gewichte der Ausgleichskörper 8 variiert werden. Der Abstand A der Scheiben 10 voneinander entspricht gemäß 4 der Dicke d1 des Steges 5. Der Durchmesser D1 der Scheiben 10 ist größer als der Durchmesser D2 der kreisförmigen Aufnahmenut 7. Der Durchmesser D3 des zylindrischen Schaftes 11 entspricht dem Durchmesser D2 der axialen Aufnahmenut 7. Der zylindrische Schaft 11 ist zwischen beiden Scheiben 10 mit einer achsparallelen Abflachung 12 versehen, in deren Bereich die Dicke d2 des Schaftes 11 etwas kleiner ist als die Weite W der radialen Einlassöffnung 9 der axialen Aufnahmenut 7 (3).Every balance body 8th is according to 3 from two slices 10 and a cylindrical shaft connecting them 11 educated. The diameter D1 of the discs 10 and their material thickness can to achieve different weights of the compensation body 8th be varied. The distance A of the discs 10 from each other corresponds to 4 the thickness d1 of the bridge 5 , The diameter D1 of the discs 10 is larger than the diameter D2 of the circular receiving groove 7 , The diameter D3 of the cylindrical shaft 11 corresponds to the diameter D2 of the axial receiving groove 7 , The cylindrical shaft 11 is between both discs 10 with an axis-parallel flattening 12 provided in the region of the thickness d2 of the shaft 11 is slightly smaller than the width W of the radial inlet opening 9 the axial receiving groove 7 ( 3 ).

Die Ausgleichskörper 8 sind einstückig aus einem weichen Material gebildet. Die Scheiben 10 eines Ausgleichskörpers 8 sind nach dem Einsetzen und Eindrehen in eine Aufnahmenut 7 zur Lagesicherung axial nach innen verquetschbar.The compensation body 8th are integrally formed of a soft material. The disks 10 a compensation body 8th are after inserting and screwing into a receiving groove 7 can be crimped axially inwards to secure the position.

Die 3 zeigt links eine freie kreisförmige Aufnahmenut 7 mit der Einlasssöffnung 9. Darunter ist ein Ausgleichskörper 8 im Schnitt durch den Schaft 11 und mit der Abflachung 12 nach rechts gezeigt. In dieser Lage wird der Ausgleichskörper 8 durch die Einlassöffnung 9 in die Aufnahmenut 7 eingeführt und in dieser um 90° im Uhrzeigersinn gedreht, wie es in 3, Mitte, und 3, rechts, dargestellt ist. In der in 3, rechts, darge stellten Lage sind die Abflachung 12 und die Unterseite des Steges 5 bündig miteinander. Wie es in 4 dargestellt ist, umschließen die Scheiben 10 auf der radial nach außen gerichteten Seite den Steg 5 und sind zur Lagesicherung auf der radial nach einwärts gerichteten Seite axial nach innen verquetscht, wie es die Pfeile Z zum Ausdruck bringen. Dies verhindert ein Zurückdrehen und ein Herausfallen des Ausgleichskörpers 8 aus der Aufnahmenut 7.The 3 shows left a free circular receiving groove 7 with the inlet opening 9 , Below is a compensation body 8th in section through the shaft 11 and with the flattening 12 shown to the right. In this situation, the compensation body 8th through the inlet opening 9 in the receiving groove 7 introduced and rotated in this by 90 ° clockwise as it is in 3 , Middle, and 3 , right, is shown. In the in 3 , right, darge position are the flattening 12 and the bottom of the bridge 5 flush with each other. As it is in 4 is shown, enclose the discs 10 on the radially outward side of the bridge 5 and are squeezed to secure the position on the radially inwardly directed side axially inwards, as the arrows Z express. This prevents a turning back and falling out of the compensation body 8th from the receiving groove 7 ,

11
Rotorrotor
22
Rotorscheiberotor disc
33
BundFederation
44
Flanschflange
55
Stegweb
66
Teilbereichsubregion
77
Aufnahmenutreceiving groove
88th
Ausgleichskörpercompensation body
99
Einlassöffnunginlet port
1010
Scheibedisc
1111
Schaftshaft
1212
Abflachungflattening
AA
Abstand der Scheiben 10 Distance of the discs 10
d1d1
Dicke des Steges 5 Thickness of the bridge 5
d2d2
Dicke des Schaftes 11 an der Abflachung 12 Thickness of the shaft 11 at the flattening 12
D1D1
Durchmesser der Scheibe 10 Diameter of the disc 10
D2D2
Durchmesser der Aufnahmenut 7 Diameter of the receiving groove 7
D3D3
Durchmesser des Schaftes 11 Diameter of the shaft 11
ZZ
Pfeilarrow

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Claims (5)

Anordnung zum Auswuchten eines Rotors, insbesondere für ein Gasturbinentriebwerk, mit am äußeren Bund der Rotorscheibe in Aufnahmen angeordneten Ausgleichskörpern, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Bund (3) der Rotorscheibe (2) radial nach innen gerichtete Stege (5) mit kreisförmigen axialen Aufnahmenuten (7) für die in diese eingreifenden und an den Stegen (5) anklemmbaren Ausgleichskörper (8) aufweist.Arrangement for balancing a rotor, in particular for a gas turbine engine, with compensating bodies arranged in receptacles on the outer collar of the rotor disk, characterized in that the outer collar ( 3 ) of the rotor disk ( 2 ) radially inwardly directed webs ( 5 ) with circular axial grooves ( 7 ) for the intervening and on the webs ( 5 ) clampable compensation body ( 8th ) having. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (5) Teilbereiche eines auf der Innenseite des äußeren Bundes (3) radial umlaufenden Flansches (4) bilden.Arrangement according to claim 1, characterized in that the webs ( 5 ) Subregions of one on the inside of the outer covenant ( 3 ) radially circumferential flange ( 4 ) form. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede kreisförmige axiale Aufnahmenut (7) eine radiale Einlassöffnung (9) mit einem Öffnungswinkel (α) von mehr als 90° aber weniger als 180° aufweist.Arrangement according to claim 1, characterized in that each circular axial receiving groove ( 7 ) a radial inlet opening ( 9 ) having an opening angle (α) of more than 90 ° but less than 180 °. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Ausgleichskörper (8) aus zwei Scheiben (10) und einem diese verbindenden zylindrischen Schaft (11) gebildet ist, wobei der Abstand (A) der Scheiben (10) voneinander der Dicke (d1) des Steges (5) entspricht und der Durchmesser (D1) der Scheiben (10) größer ist als der Durchmesser (D2) der kreisförmigen Aufnahmenut (7) und wobei der Durchmesser (D3) des zylindrischen Schaftes (11) dem Durchmesser (D2) der axialen Aufnahmenut (7) entspricht und der zylindrische Schaft (11) mit einer achsparallelen Abflachung (12) versehen ist, in deren Bereich die Dicke (d2) des Schaftes (11) etwas kleiner ist als die Weite (W) der radialen Einlassöffnung (9) der axialen Aufnahmenut (7).Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that each compensating body ( 8th ) from two discs ( 10 ) and a cylindrical shaft connecting them ( 11 ) is formed, wherein the distance (A) of the discs ( 10 ) of each other the thickness (d1) of the web ( 5 ) and the diameter (D1) of the discs ( 10 ) is greater than the diameter (D2) of the circular receiving groove ( 7 ) and wherein the diameter (D3) of the cylindrical shaft ( 11 ) the diameter (D2) of the axial receiving groove ( 7 ) and the cylindrical shaft ( 11 ) with an axis-parallel flattening ( 12 ), in the region of which the thickness (d2) of the shaft ( 11 ) is slightly smaller than the width (W) of the radial inlet opening ( 9 ) of the axial receiving groove ( 7 ). Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichskörper (8) aus einem weichen Metall gebildet und die Scheiben (10) eines Ausgleichskörpers (8) nach dem Einsetzen und Eindrehen in eine Aufnahmenut (7) zur Lagesicherung axial nach innen verquetschbar sind.Arrangement according to claim 4, characterized in that the compensation body ( 8th ) formed of a soft metal and the discs ( 10 ) of a balancing body ( 8th ) after insertion and screwing into a receiving groove ( 7 ) can be squeezed axially to the inside to secure the position.
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