DE102018205480A1

DE102018205480A1 - Laufschaufelbaugruppe mit einem Sperrelement zur axialen Sicherung eines Versteifungselements einer radial innenliegenden Versteifungsstruktur

Info

Publication number: DE102018205480A1
Application number: DE102018205480.0A
Authority: DE
Inventors: Sven Brüggmann; Miklos Gäbler
Original assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Current assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date: 2018-04-11
Filing date: 2018-04-11
Publication date: 2019-10-17
Also published as: US20200024950A1

Abstract

Die vorgeschlagene Lösung betrifft insbesondere eine Laufschaufelbaugruppe (2a, 2b) für ein Triebwerk (T), mit mindestens einem Schaufelträger (23, 24), der mindestens eine Laufschaufel (20, 21) aufweist, die mit mehreren Laufschaufeln (20, 21) entlang einer Kreislinie um eine Mittelachse (M) der Laufschaufelbaugruppe (2a, 2b) vorgesehen ist, wobei- der Schaufelträger (23, 24) einen sich bezüglich der mindestens eine Laufschaufel (20, 21) radial nach innen in Richtung der Mittelachse (M) erstreckenden Trägerabschnitt (230, 240) aufweist,- der Trägerabschnitt (230, 240) einen Verbindungsbereich (231, 241) umfasst, an dem eine Versteifungsstruktur (5a, 5b) mit mindestens einem Versteifungselement (5.1, 5.2) festgelegt ist, und- das mindestens eine Versteifungselement (5.1, 5.2) an einer Stirnseite des Schaufelträgers (23, 24) angeordnet ist.Es ist vorgesehen, dass das mindestens eine Versteifungselement (5.1, 5.2) axial an der Stirnseite des Schaufelträgers (23, 24) über mindestens ein Sperrelement (6.1, 6.2, 6.3, 236) gesichert ist, das(a) radial weiter innen an oder mit einem Flanschabschnitt (230a, 230b, 240a, 240b) des Schaufelträgers (23, 24) fixiert ist oder(b) von dem Schaufelträger (23) ausgebildet ist und mit zumindest einem Sperrelementabschnitt (60a, 60b) das Versteifungselement (5.1) umgreift.

Description

Die Erfindung betrifft eine Laufschaufelbaugruppe für ein Triebwerk mit einem Schaufelträger mit mehreren Laufschaufeln.
Eine solche Laufschaufelbaugruppe ist beispielsweise Teil eines Verdichters oder einer Turbine des Triebwerks, insbesondere eines Gasturbinentriebwerks. Die Laufschaufeln sind hierbei entlang einer Kreislinie um eine Mittelachse der Laufschaufelbaugruppe vorgesehen, wobei diese Mittelachse üblicherweise mit einer Rotations- oder Mittelachse des Triebwerks zusammenfällt. Der Schaufelträger, an dem die Laufschaufel integral ausgebildet sind oder an dem separat hergestellte Laufschaufeln über je einen Schaufelfuß fixiert sind, weist einen sich bezüglich der Laufschaufeln radial nach innen in Richtung der Mittelachse erstreckenden Trägerabschnitt auf. Dieser Trägerabschnitt bildet üblicherweise einen Teil eines Scheibenkörpers aus, der - unter Berücksichtigung des zur Verfügung stehenden Bauraums - vergleichsweise großflächig ausgebildet ist, um den im Betrieb des Triebwerks auftretenden Belastungen, die durch die schnelle Rotation der Laufschaufelbaugruppe um die Mittelachse entstehen, standzuhalten. Je höher die Rotationsgeschwindigkeit des Schaufelträgers mit den Laufschaufeln und damit die Belastung des Schaufelträgers ist, desto größer ist der Trägerabschnitt und folglich das Gewicht des Schaufelträgers.
Aus der DE 101 63 951 C1 und DE 102 18 459 B3 ist für die Reduzierung des Gewichts der einer Laufschaufelbaugruppe und eines diese umfassenden Rotors vorgeschlagen, an einem Verbindungsbereich des Trägerabschnitts eine Versteifungsstruktur mit ersten und zweiten Versteifungselemente aus einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff (englisch „metal matrix composite“, kurz „MMC“) an dem hier ring- oder scheibenförmigen Schaufelträger vorzusehen. Je ein Versteifungselement ist hierbei als faserverstärkter MMC-Ring ausgestaltet und an je einer Stirnseite des Schaufelträgers angeordnet. So werden beispielsweise zwei MMC-Ringe spiegelbildlich an einem Verbindungsbereich eines sich radial nach innen erstreckenden Trägerabschnitts eines Schaufelträgers festgelegt, und zwar an einer ersten vorderen Stirnseite und an einer zweiten hinteren Stirnseite des Schaufelträgers. Durch die zusätzlichen Versteifungselemente in Form der MMC-Ringe ist der Schaufelträger bei kleinerer radialer Erstreckung des Trägerabschnitts mit höheren Drehzahlen beaufschlagbar und mithin höher belastbar. Dabei ist durch die MMC-Ringe das Gewicht des Schaufelträgers deutlich geringer als bei einem Schaufelträger gleicher Belastbarkeit mit einem größeren Trägerabschnitt.
Bei den in der DE 101 63 951 C1 und DE 102 18 459 B3 vorgeschlagenen Laufschaufelbaugruppen werden die Versteifungselemente in Form der MMC-Ringe unabhängig voneinander formschlüssig an je einer Stirnseite des Trägerabschnitts fixiert und gegebenenfalls zusätzlich auf einen sich axial erstreckenden Vorsprung des Verbindungsbereiches aufgeschrumpft. Jeder MMC-Ring ist dabei separat an der jeweiligen Stirnseite des Trägerabschnitts axial gesichert und bezogen auf eine radial nach außen weisende Querrichtung oberhalb des zugehörigen sich axial erstreckenden Vorsprungs an dem Verbindungsbereich des Trägerabschnitts angeordnet. Die Fixierung und insbesondere axiale Sicherung der einzelnen Versteifungselemente in Form der MMC-Ringe erfolgt über eine mit Nut versehene Haltenase am MMC-Ring und zwei mit Nuten versehene Haltenasen am Trägerabschnitt in Kombination mit einem Sicherungsstift, der in die Nuten der Haltenasen eingesteckt wird, und ist vergleichsweise aufwendig. Zudem ist die aus der DE 101 63 951 C1 und DE 102 18 459 B3 bekannte Fixierung der MMC-Ringe unter Umständen nicht im hoch belasteten Bereich einer Hochdruckturbine einsetzbar.
Der vorgeschlagenen Lösung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine in dieser Hinsicht verbesserte Laufschaufelbaugruppe bereitzustellen, mit der die vorgenannten Nachteile vermieden oder zumindest reduziert werden.
Diese Aufgabe ist mit einer Laufschaufelbaugruppe des Anspruchs 1 gelöst.
Eine solche Laufschaufelbaugruppe umfasst mindestens ein an einer Stirnseite eines Schaufelträgers angeordnetes Versteifungselement einer Versteifungsstruktur, das über mindestens ein Sperrelement axial an der Stirnseite des Schaufelträgers gesichert ist, wobei das mindestens eine Sperrelement

(a) radial weiter innen an oder mit einem Flanschabschnitt des Schaufelträgers fixiert ist oder
(b) von dem Schaufelträger ausgebildet ist und mit zumindest einem Sperrelementabschnitt das Versteifungselement umgreift.

Bei der vorgeschlagenen Lösung wird somit das Sperrelement, das der axialen Sicherung des mindestens einen Versteifungselements dient, mithilfe eines Flanschabschnitts des Schaufelträgers fixiert oder das Versteifungselement umgreifend von dem Schaufelträger selbst ausgebildet. Beide Varianten erlauben hierbei eine effiziente und kompakte Sicherung des Versteifungselements an dem Schaufelträger einer Laufschaufelbaugruppe.
Von einer Fixierung an einem Flanschabschnitt wird hierbei insbesondere gesprochen, wenn das Sperrelement an einem Flanschabschnitt des Schaufelträgers ausgebildet oder an dem Flanschabschnitt des Schaufelregens als separate Komponente unbeweglich festgelegt ist. Ist das Sperrelement mit dem Flanschabschnitt des Schaufelträgers fixiert, wird insbesondere davon ausgegangen, dass das Sperrelement an einem zu dem Schaufelträger verschiedenen Bauteil vorgesehen oder hiervon ausgebildet ist und dieses Bauteil über den Flanschabschnitt des Schaufelträgers mit dem Schaufelträger verbunden ist.
Der Flanschabschnitt des Schaufelträgers, der bezüglich des Verbindungsbereichs des Trägerabschnitts, der für die Versteifungsstruktur vorgesehen ist, radial weiter innen liegt, gestattet einerseits die Verbindung des Schaufelträgers mit weiteren Komponenten des Triebwerks, insbesondere einer axial angrenzenden Laufschaufelbaugruppe. Andererseits ist das Versteifungselement über den radial weiter innen liegenden Flanschabschnitt hinweg an den radial weiter außen liegenden Trägerabschnitt ohne Weiteres montierbar. Bei einer Variante mit einem an oder mit dem Flanschabschnitt des Schaufelträgers fixierten Sperrelement kann das Sperrelement beispielsweise mit einer sich radial nach außen erstreckenden Basis ausgebildet sein. Nachdem das mindestens eine Versteifungselement an dem Verbindungsbereich des Trägerabschnitts angeordnet wurde, kann das Versteifungselement über das Sperrelement axial gesichert werden, indem das Sperrelement mit seiner sich radial nach außen erstreckenden Basis ausreichend weit von dem radial weiter innen liegenden Flanschabschnitt nach außen ragt, um das Sperrelement mit einem Sperrelementabschnitt an dem Versteifungselements anliegen zu lassen.
An der Basis kann zum Beispiel ein sich axial erstreckender Sperrelementabschnitt für die axiale Sicherung des mindestens einen Versteifungselements vorgesehen sein. Insbesondere kann der sich axial erstreckende Sperrelementabschnitt an der Basis des Sperrelements ausgebildet sein. Ein sich axial erstreckender Sperrelementabschnitt kann beispielsweise als ringförmiger oder ringsegmentförmiger Steg an einer scheibenförmigen Basis ausgebildet sein.
In einer Ausführungsvariante ist der Schaufelträger über den Flanschabschnitt mit einem weiteren Schaufelträger verbunden. Dieser weitere Schaufelträger kann Teil einer axial entlang der Mittelachse beabstandeten Laufschaufelreihe sein. So kann die Laufschaufelbaugruppe Teil einer Gruppe mit mehreren Reihen axial zueinander beabstandeten Laufschaufelbaugruppen sein, bei denen Schaufelträger unterschiedlicher Laufschaufelreihen drehfest über Flanschabschnitte miteinander verbunden sind. An oder mit wenigstens einem dieser Flanschabschnitte ist das mindestens eine Sperrelement zur axialen Sicherung des mindestens einen Versteifungselements fixiert.
In einer möglichen Weiterbildung ist an einem Trägerabschnitt des weiteren Schaufelträgers eine weitere Versteifungsstruktur mit mindestens einem weiteren Versteifungselement festgelegt, sodass sich zwei Versteifungselemente der miteinander verbundenen Schaufelträger gegenüberliegen. Hierbei kann dann das mindestens eine Sperrelement zwischen den zwei Versteifungselementen angeordnet sein. Über dieses mindestens eine Sperrelement können dann sich axial gegenüberliegende Versteifungselemente gemeinsam gesichert sein. In einer Ausführungsvariante kann, bei einer Verbindung der zwei Schaufelträger über den Flanschabschnitt, der eine Schaufelträger mit seinem das eine (erste) Versteifungselement aufweisenden Trägerabschnitt axial in Richtung des anderen Schaufelträgers verlagert werden, sodass sein erstes Versteifungselement hierdurch gegen das zwischen den beiden Versteifungselement liegende Sperrelement in axialer Richtung gedrückt wird und das Sperrelement wiederum in axialer Richtung gegen das andere (zweite) Versteifungselement des anderen Schaufelträgers gedrückt wird. Das Sperrelement wird somit zwischen zwei einander gegenüberliegenden Versteifungselemente sandwichartig aufgenommen und eingespannt, wodurch gleichzeitig beide einander gegenüberliegenden Versteifungselemente gegen ein Entfernen von dem jeweiligen Verbindungsbereich axial gesichert sind. Insbesondere eine solche Ausführungsvariante mit einem zwischen zwei Versteifungselementen verschiedener Schaufelträger angeordnetem Sperrelement kann ferner einem axialen Spielausgleich dienen.
Insbesondere in einer vorstehen erläuterten Ausführungsvarianten kann das Sperrelement zwei Sperrelementabschnitte aufweisen, von denen sich ein erster Sperrelementabschnitt axial in Richtung des einen (ersten) Versteifungselements und ein zweiter Sperrelementabschnitt entgegengesetzt hierzu axial in Richtung des anderen (zweiten) Versteifungselements erstreckt. Das Sperrelement kann somit in einer derartigen Weiterbildung insbesondere im Querschnitt T-förmig ausgebildet sein.
Unabhängig von einer axialen Sicherung sich gegenüberliegender Versteifungselemente von Versteifungsstrukturen miteinander verbundener Schaufelträger kann ein an oder mit einem Flanschabschnitt eines Schaufelträgers fixiertes Sperrelement auch im Rahmen der Verbindung des Schaufelträgers mit einer beliebigen anderen Triebwerkskomponente gegen das mindestens eine Versteifungselement gedrückt werden, um dieses in seiner axialen Position an dem zugeordneten Trägerabschnitt zu sichern, ohne dass es einer gesonderten Fixierung des Sperrelements selbst bedürfte. Bei der Fixierung einer Laufschaufelbaugruppe innerhalb des Triebwerks kann somit grundsätzlich ohne separaten Fixierungsprozess eine axiale Sicherung des Versteifungselements bereitgestellt.
Bei der vorstehend erläuterten zweiten Alternative, bei der eine axiale Sicherung des mindestens einen Versteifungselements über mindestens ein Sperrelement erfolgt, das von dem Schaufelträger ausgebildet ist und mit zumindest einem Sperrelementabschnitt das Versteifungselement umgreift, kann sich der Sperrelementabschnitt beispielsweise radial nach innen erstrecken. Ein Umgriff des Sperrelement ist somit in dieser Variante an einem radial außen liegenden Bereich des mindestens einen Versteifungselements vorgesehen.
In einer Ausführungsvariante ist das von dem Schaufelträger ausgebildete Sperrelement mit mindestens zwei entlang einer Umfangsrichtung um die Mittelachse aufeinanderfolgenden Sperrelementabschnitten versehen, zwischen denen eine sich radial und axial erstreckende Lücke vorhanden ist. Die über die Lücke räumlich separierten Sperrelementabschnitte des Sperrelements können dabei beispielsweise einer axialen Sicherung des mindestens einen Versteifungselements an zwei unterschiedlichen Stellen dienen.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass an dem Versteifungselement mindestens ein radial vorstehender Sicherungsabschnitt vorgesehen ist, der im bestimmungsgemäß zusammengebauten Zustand der Laufschaufelbaugruppe von einem der mindestens zwei Sperrelementabschnitte umgriffen ist. Für die Montage der Laufschaufelbaugruppe ist der mindestens eine radial vorstehende Sicherungsabschnitt des Versteifungselements in die Lücke zwischen den zwei Sperrelementabschnitten einsetzbar. Mit anderen Worten ist der radial vorstehende Sicherungsabschnitt derart dimensioniert, dass ein Einsetzen des Sicherungsabschnitts in die zwischen den Sperrelementabschnitten vorgesehene Lücke in axialer Richtung möglich ist. Der Sicherungsabschnitt ist somit schmaler, d.h. weist eine geringere Erstreckung in Umfangsrichtung auf, als die Lücke.
Wurde das Versteifungselement bestimmungsgemäß an den mit dem Sperrelement ausgebildeten Schaufelträger angeordnet, sodass der radial vorstehender Sicherungsabschnitt in der Lücke zwischen den zwei Sperrelementabschnitten vorliegt, ist für eine Ausführungsvariante vorgesehen, dass das Versteifungselement entlang einer Umfangsrichtung um die Mittelachse relativ zu dem Trägerabschnitt gedreht werden kann, um den radial vorstehenden Sicherungsabschnitt des Versteifungselements zumindest teilweise in einen durch einen Sperrelementabschnitt berandeten Spalt an dem Schaufelträger einzuführen und das Sperrelement und das Versteifungselement nach Art eines Bajonettverschlusses miteinander zu verriegeln. Durch Drehung des Versteifungselements relativ zu dem Schaufelträger wird somit der zunächst in die Lücke zwischen zwei Sperrelementabschnitten eingeführte, radial vorstehende Sicherungsabschnitt des Versteifungselements in eine Sperrposition überführt, in der das Versteifungselement den Sperrelementabschnitt mit seinem Sicherungsabschnitt hintergreift respektive der Sperrelementabschnitt das in der Sperrposition vorliegende Versteifungselement an dem radial vorstehenden Sicherungsabschnitt umgreift.
Bei vergleichsweise einfacher Montage des Versteifungselements erlaubt der vorstehend erläuterte Montageprozess eine dauerhaft robuste axiale Sicherung des Versteifungselements an dem Schaufelträger, da das Versteifungselement formschlüssig an dem Schaufelträger gehalten ist und nur durch Verdrehen entlang einer Umfangsrichtung um die Mittelachse bezüglich des Schaufelträgers überhaupt erst wieder in eine (Montage-) Position überführt werden kann, in der ein Trennen des Versteifungselements von dem Schaufelträger möglich ist.
In einer Variante können an dem Sperrelement mehrere Lücken vorhanden sein, wobei eine Lücke jeweils zwischen zwei entlang einer Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Sperrelementabschnitten des Schaufelträgers vorgesehen ist. Über die mehreren Lücken können somit unterschiedliche Positionen entlang des Umfangs des Schaufelträgers vorgegeben sein, an denen ein radial vorstehender Sicherungsabschnitt des Versteifungselements bestimmungsgemäß einsetzbar ist. Dem Versteifungselement ist auf diese Weise mindestens eine Relativlage vorgegeben, in der es an dem Schaufelträger angeordnet werden kann. Alternativ oder ergänzend können die mehreren Lücken für den Eingriff mehrerer an einem Versteifungselement vorhandener und jeweils radial vorstehender Sicherungsabschnitte vorgesehen sein, um über den Umfang des Schaufelträgers an mehreren Stellen eine formschlüssige Verbindung zwischen Versteifungselement und Sperrelement zur axialen Sicherung des Versteifungselements bereitzustellen. Mehrere in Umfangsrichtung zueinander beabstandete Sicherungsabschnitte können an dem Versteifungselement selbstverständlich auch vorgesehen sein, ohne dass mehrere Lücken an dem Schaufelträger vorhanden sind. Auf diese Weise kann beispielsweise das Versteifungselement über unterschiedliche Sicherungsabschnitte an einem Sperrelementabschnitt des Schaufelträgers und damit in unterschiedlichen Relativlagen zu dem Schaufelträger festlegbar sein.
In einer Ausführungsvariante ist mindestens ein separat montierbares Verriegelungselement zur Sicherung des Versteifungselements gegen ein Verdrehen relativ zu dem Schaufelträger vorgesehen. Das separat montierbare Verriegelungselement sichert somit das Versteifungselement beispielsweise gegen ein Verdrehen des Versteifungselements bezügliche der Mittelachse in Umfangsrichtung relativ zu dem Schaufelträger. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn wie vorstehend erläutert, das Versteifungselement bei der Montage der Laufschaufelbaugruppe erst durch ein Verdrehen entlang der Umfangsrichtung in formschlüssigen Eingriff mit dem Sperrelement des Schaufelträgers gebracht wird.
Das mindestens eine Verriegelungselement kann beispielsweise stiftförmig ausgebildet sein. Alternativ oder ergänzend kann das Verriegelungselement axial an den Schaufelträger montierbar sein.
In einer Weiterbildung ist ergänzend zu dem mindestens einen Verriegelungselement ein Sicherungselement vorgesehen, über das das mindestens eine Verriegelungselement an dem Schaufelträger fixierbar ist. Das Sicherungselement ist somit beispielsweise ebenfalls separat - nach der Montage des Verriegelungselements an den Schaufelträger - montierbar, um das Verriegelungselement axial zu sichern. Erst nach Entfernen des Sicherungselements kann somit das Verriegelungselement wieder axial von dem Schaufelträger entfernt werden, wodurch dann wiederum ein Verdrehen des Versteifungselements an dem Schaufelträger gestattet wird.
Beispielsweise ist das Sicherungselement mit einem Sicherungsbügel ausgebildet, der in eine Aufnahme an einem Kopf eines stiftförmigen Verriegelungselements eingesetzt ist. Mit einem Bügelende, beispielsweise einem federelastisch verformbaren Bügelende, hintergreift in einer Ausführungsvariante ein solcher Sicherungsbügel einen Abschnitt des Schaufelträgers, z.B. einen Sperrelementabschnitt des schaufelträgerseitigen Sperrelements, um das Sicherungselement an dem Schaufelträger zu fixieren und das Verriegelungselement gegen ein Entfernen von dem Schaufelträger zu sichern.
Das mindestens eine Verriegelungselement kann beispielsweise in gerade diejenige Lücke zwischen zwei Sperrelementabschnitten eingesteckt sein, über die bei der Montage der Laufschaufelbaugruppe der radial vorstehende Sicherungsabschnitt des Versteifungselements einsetzbar ist. Mit eingestecktem Verriegelungselements ist somit ein Zurückdrehen des radial vorstehenden Sicherungsabschnitts des Versteifungselements in die Lücke und damit ein Außer-Eingriff-bringen von schaufelträgerseitigem Sperrelementabschnitt und versteifungselementseitigen Sicherungsabschnitt blockiert.
In einer Weiterbildung ist zwischen zwei an dem Versteifungselement vorgesehenen Sicherungsabschnitten eine Aussparung vorgesehen, die im bestimmungsgemäß zusammengebauten Zustand der Laufschaufelbaugruppe mindestens teilweise in der Lücke zwischen den zwei Sperrelementabschnitten liegt, sodass das bestimmungsgemäß in die Lücke eingesteckte Verriegelungselement auch in die Aussparung des Versteifungselements eingreift. Das Verriegelungselement kann somit auch in die Aussparung des Versteifungselements eingesteckt sein und damit eine formschlüssige Verbindung sowohl mit dem Versteifungselement als auch mit dem Sperrelement des Schaufelträgers eingehen, um das Verdrehen des Versteifungselements relativ zu dem Sperrelement zu blockieren.
In einer Ausführungsvariante weist die Aussparung des Versteifungselements in Umfangsrichtung eine geringere Ausdehnung auf als die Lücke des Sperrelements. Das Verriegelungselement kann folglich mit einem im Vergleich zu einem Kopf des Verriegelungselements schmaleren Schaftabschnitt in die Aussparung des Versteifungselements eingreifen, während der breitere Kopf des Verriegelungselements in der Lücke des schaufelträgerseitigen Sperrelements teilweise oder vollständig aufgenommen ist.
Unabhängig von der Ausgestaltung des Sperrelements zur axialen Sicherung des mindestens einen Versteifungselements kann an dem Trägerabschnitt mindestens ein Kühlloch für an die Versteifungsstruktur zu führende Kühlluft vorgesehen sein. Das mindestens eine Kühlloch kann hierbei beispielsweise an einem bezüglich des Verbindungsbereiches für die Versteifungsstruktur radial weiter innen liegenden Flanschbereich des Trägerabschnitts vorgesehen sein um radial nach außen strömende Kühlluft an die Versteifungsstruktur heran zu führen. Das Vorsehen mindestens eines Kühllochs ist dabei z.B. für eine Laufschaufelbaugruppe für den Bereich einer Hochdruckturbine zweckmäßig. Aufgrund der durch die Kühlluft erzielbaren Kühlwirkung kann für das Versteifungselement der Versteifungsstruktur ein gegebenenfalls weniger hitzebeständiges Material einsetzbar sein.
In einer Weiterbildung können gegebenenfalls mehrere entlang der Umfangsrichtung verteilte Kühllöcher respektive eine Reihe von Kühllöchern an dem Trägerabschnitt vorgesehen sein, über die Kühlluft in Richtung der das Versteifungselement aufweisenden Stirnseite des Schaufelträgers geführt wird.
In einer Variante kann alternativ oder ergänzend vorgesehen sein, dass zwei axial zueinander verletzte Kühllöcher an dem Trägerabschnitt ausgebildet sind. Hierbei ist über ein erstes Kühlloch Kühlluft an eine vordere Stirnseite und über ein zweites Kühlloch Kühlluft an eine hintere Stirnseite des Schaufelträgers führbar, um an jeder Stirnseite mindestens ein Versteifungselement der Versteifungsstruktur kühlen zu können. In einer möglichen Weiterbildung können axial zueinander versetzte Reihen von ersten und zweiten entlang der Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Kühllöchern an dem Trägerabschnitt ausgebildet sein.
In einer Ausführungsvariante ist vorgesehen dass mindestens ein Versteifungselement ringförmig ausgebildet ist. Die ringförmige Ausbildung eines Versteifungselements hat gegenüber mehreren, zum Beispiel ringsegmentförmigen Versteifungselementen den Vorteil einer einfacheren und schnelleren Montage.
Zur Gewichtsreduktion ist in einer Ausführungsvariante das mindestens eine Versteifungselement zumindest teilweise aus einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff (englisch: „metal matrix composite“, kurz: „MMC“) hergestellt. Hierbei kann das Versteifungselement einen außen ummantelten Kern aus einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff aufweisen. Der Kern kann beispielsweise aus einem verstärkten Titan in MMC-Bauweise bestehen, d.h., insbesondere aus einer Titan-Matrix mit keramischer Verstärkung.
In einer Ausführungsvariante bildet der Verbindungsbereich wenigstens einen axialen Vorsprung aus, der von dem mindestens einen Versteifungselement formschlüssig umgriffen ist, sodass der axiale Vorsprung zumindest teilweise zwischen einem radial äußeren und einem radial inneren Abschnitt des Versteifungselements aufgenommen ist. Derart erstreckt sich ein axial vorspringender Abschnitt des Verbindungsbereichs zwischen einem radial äußeren und einem radial inneren Abschnitt des Versteifungselements. Der axiale Vorsprung kann hierbei lokal stegartig vorstehend an dem Verbindungsbereich ausgebildet sein und beispielsweise zwischen den zwei Abschnitten des Versteifungselements in einer nutenförmigen Aussparung des Versteifungselements aufgenommen sein. Der formschlüssige Umgriff eines axialen Vorsprungs des Verbindungsbereiches durch das Versteifungselement gestattet nicht nur eine verbesserte Krafteinleitung in und Abstützung durch das Versteifungselement, sondern auch eine verbesserte Anbindung des Versteifungselements an den Verbindungsbereich des Schaufelträgers. Das Versteifungselement kann hierdurch beispielsweise einfach axial an die Stirnseite des Schaufelträgers und auf den mindestens einen axialen Vorsprung aufgeschoben oder gesteckt werden und ist über den formschlüssigen Umgriff des axialen Vorsprungs unmittelbar radial gesichert an dem Schaufelträger gehalten.
Ein axialer Vorsprung des Verbindungsbereiches kann sich grundsätzlich im Wesentlichen parallel zur Mittelachse und mithin im Wesentlichen senkrecht zu einer radial verlaufenden Stirnseite des Trägerabschnitts erstrecken. Der axiale Vorsprung kann jedoch auch einen von 90° abweichenden Winkel zu der Stirnseite einnehmen.
Ferner kann ein Übergangsbereich zwischen einer im Wesentlichen radial verlaufenden stirnseitigen Trägerfläche an dem Verbindungsbereich und eines Endes des hiermit integral ausgebildeten Vorsprungs konkav gewölbt sein. Der Grad der Wölbung und damit der Verlauf einer Geraden an diesen Übergangsbereich kann dabei je nach Triebwerk und/oder Position der Laufschaufelbaugruppe unterschiedlich gewählt sein, je nachdem, wie stark die an dem Verbindungsbereich auftretenden Kräfte sind und mit welchen Kraftkomponenten diese beispielsweise radial und tangential verlaufen. Beispielsweise verläuft eine Gerade an den Übergangsbereichen in einem Winkel von 0° bis 45° zur Radialrichtung. Der Grad der Wölbung und damit der eingeschlossene Winkel kann dabei zum Beispiel auch in Abhängigkeit von dem verwendeten Herstellungsmaterial für das Versteifungselement erfolgen. Insbesondere mit Blick auf einen Metallmatrix-Verbundwerkstoff und die hierin vorgesehenen Fasern, die in Umfangsrichtung um die Mittelachse höher belastbar sind als in eine tangentiale Richtung, kann sich ein kleinerer Winkel und mithin eine stärkere konkave Wölbung für den Übergangsbereich (und damit ein weniger „weicher“ Übergang zwischen Stirnfläche und Vorsprung) anbieten.
Der wenigstens eine axiale Vorsprung kann Teil eines im Querschnitt T-förmigen, I-förmigen oder tannenbaumförmigen Profils des Verbindungsbereiches sein. Bei einem T-förmigen Profil sind zwei sich in entgegengesetzte Richtungen axial erstreckende Vorsprünge an dem Verbindungsbereich integral ausgebildet. Bei einem I-förmigen, d.h., nach Art des Querschnittsprofils eines Doppel-T-Trägers ausgebildeten Profils sind dementsprechend zwei radial zueinander beabstandete Paare solcher zweier, sich in entgegengesetzte Richtungen axial erstreckender Vorsprünge vorgesehen. Bei einem tannenbaumförmigen Profil sind wenigstens zwei oder drei radial übereinander angeordnete und zueinander beabstandete Paare sich in entgegengesetzte Richtungen axial erstreckender Vorsprünge vorgesehen, deren axiale Ausdehnung entlang einer Radialrichtung stufenweise ab- oder zunimmt.
Ein T-förmiges, I-förmiges oder tannenbaumförmiges Profil des Verbindungsbereiches erstreckt sich in einer Ausführungsvariante in Umfangsrichtung um die Mittelachse. In einer Weiterbildung ist der Verbindungsbereich eines Schaufelträgers mit einem sich über die gesamte Länge des Schaufelträgers in Umfangsrichtung erstreckenden T-förmigen, I-förmigen oder tannenbaumförmigen Profil versehen.
Insbesondere bei einem tannenbaumförmigen Querschnittsprofil des Verbindungsbereiches kann an jeder Stirnseite des Schaufelträgers ein beispielsweise ringförmiges Versteifungselement angeordnet sein, das mit einem entsprechend korrespondierenden Querschnittsprofil als Gegenstück versehen ist und mehrere axiale Vorsprünge, die durch das tannenbaumförmige Querschnittsprofil des Verbindungsbereiches definiert werden, formschlüssig umgreift. Über eine derartige Verbindung zwischen einem jeweiligen Versteifungselement und dem Verbindungsbereich des Schaufelträgers können die im Betrieb des Triebwerks auftretenden radialen Belastungen effizienter von dem Schaufelträger in die Versteifungsstruktur eingeleitet werden. Hierbei werden die auftretenden Kräfte zudem an unterschiedlichen radialen Stellen in die Versteifungsstruktur und mithin verteilt eingeleitet, sodass die Kraftübertragung zwischen dem Schaufelträger und der Versteifungsstruktur verbessert ist. Auch die Anbindung und sichere Fixierung der Versteifungsstruktur an dem Schaufelträger ist erheblich vereinfacht.
Mit einer vorgeschlagenen Laufschaufelbaugruppe kann insbesondere ein Gasturbinentriebwerk bereitgestellt werden, bei dem eine oder mehrere Laufschaufelreihen eines Verdichters und/oder eine oder mehrere Laufschaufelreihen einer Turbine, insbesondere einer Hochdruckturbine, gegenüber bisher in der Praxis üblichen Laufschaufelreihen hinsichtlich ihres Gewichts erheblich reduziert sind, wobei jedoch die Montage der Versteifungsstruktur und deren axiale Sicherung vergleichsweise einfach ist. Hierbei können je eine Laufschaufelreihe bildende Laufschaufelbaugruppen, die jeweils mehrere ring- oder scheibensegmentförmige Schaufelträger und eine hieran festgelegte Versteifungsstruktur aufweisen, axial hintereinander angeordnet und drehfest aneinander fixiert sein. Selbstverständlich ist jedoch auch eine Kombination einer vorgeschlagenen Laufschaufelbaugruppe für die Bildung einer Laufschaufelreihe mit einer weiteren, nicht wie vorgeschlagen ausgestalteten Laufschaufelbaugruppe einer weiteren Laufschaufelreihe möglich.
Ein weiterer Aspekt der vorgeschlagenen Lösung betrifft ein Verfahren zur Montage eines Versteifungselements an eine für ein Triebwerk vorgesehene Laufschaufelbaugruppe.
Die Laufschaufelbaugruppe umfasst hierbei mindestens einen Schaufelträger, der mindestens eine Laufschaufel aufweist, die mit mehreren Laufschaufel entlang einer Kreislinie um eine Mittelachse der Laufschaufelbaugruppe vorgesehen ist. Der Schaufelträger weist einen sich bezüglich der mindestens einen Laufschaufel radial nach innen in Richtung der Mittelachse erstreckenden Trägerabschnitt auf, an dem an einer Stirnseite des Schaufelträgers eine Versteifungsstruktur mit dem zu montierenden Versteifungselement festgelegt wird. Im Rahmen des vorgeschlagenen Montageverfahrens wird das Versteifungselement axial an der Stirnseite des Schaufelträgers über mindestens ein Sperrelement gesichert, das

Eine Ausführungsvariante eines vorgeschlagenen Montageverfahrens kann hierbei insbesondere mit einer Ausführungsvariante einer vorgeschlagenen Laufschaufelbaugruppe umgesetzt werden. Dementsprechend gelten vorstehend und nachstehend erläuterte Vorteile und Merkmale von Ausführungsvarianten einer vorgeschlagenen Laufschaufelbaugruppe auch für Ausführungsvarianten eines vorgeschlagenen Montageverfahrens und umgekehrt.
Beispielsweise ist der Schaufelträger über den Flanschabschnitt mit einer weiteren Triebwerkskomponente, insbesondere einem weiteren Schaufelträger einer weiteren Laufschaufelbaugruppe, drehfest verbunden, wobei hierbei das Sperrelement axial gegen das Versteifungselement gedrückt wird. Folglich wird durch Verbindung des Schaufelträgers mit einer weiteren Triebwerkskomponente das Sperrelement bestimmungsgemäß angebracht und über das Sperrelement das Versteifungselement axial gesichert.
In einer anderen Ausführungsvariante wird zunächst das Versteifungselement in einer Montageposition an dem Trägerabschnitt angeordnet und anschließend entlang einer Umfangsrichtung um die Mittelachse relativ zu dem Trägerabschnitt in eine Sperrposition gedreht. In dieser Sperrposition ist mindestens ein radial an dem Versteifungselement vorstehender Sicherungsabschnitt in einem Spalt aufgenommen, der durch den zumindest einen Sperrelementabschnitt berandet ist. Derart umgreift dann in der Sperrposition der Sperrelementabschnitt das Versteifungselement an dem Sicherungsabschnitt. Entsprechend den vorstehend bereits erläuterten Ausführungsvarianten für eine hierfür ausgestaltete Laufschaufelbaugruppe wird das Versteifungselement folglich erst nach der Anordnung an dem Verbindungsbereich des Trägerabschnitts in eine Sperrposition gedreht, in der über den Umgriff des Sperrelementabschnitts eine formschlüssige Verbindung mit dem Sperrelement des Trägerabschnitts und damit eine axiale Sicherung des Versteifungselements erfolgt.
Ergänzend kann bei in der Sperrposition vorliegendem Versteifungselement ein Verriegelungselement an den Schaufelträger montiert werden, über den das Versteifungselement gegen ein Verdrehen relativ zu dem Trägerabschnitt, insbesondere gegen ein Verdrehen zurück in die Montageposition, in der das Versteifungselement axial von dem Schaufelträger entnommen werden kann, gesichert ist. Das Verriegelungselement blockiert somit das bestimmungsgemäß in seiner Sperrposition vorliegende Versteifungselement gegen ein Weiterdrehen oder Zurückdrehen und blockiert somit das Versteifungselement, sodass der Formschluss zwischen schaufelträgerseitigem Sperrelement und hieran angebrachtem Versteifungselement nicht ohne Entfernen des Verriegelungselements gelöst werden kann.
In einer Ausführungsvariante ist mindestens eine Lücke zwischen zwei sich radial (z.B. nach innen) erstreckenden Sperrelementabschnitten des Schaufelträgers vorgesehen, in die ein radial vorstehender Sicherungsabschnitt des Versteifungselements eingesetzt werden kann, um das Versteifungselement in der Montageposition an dem Trägerabschnitt anzuordnen. Durch anschließendes Verdrehen des Versteifungselements in Umfangsrichtung wird dann nach Art eines Bajonettverschlusses ein Formschluss zwischen dem Versteifungselement und dem schaufelträgerseitigen Sperrelement erreicht. Anschließend wird das Verriegelungselement in die dann wieder freie Lücke zwischen zwei Sperrelementabschnitten des Schaufelträgers eingesteckt. Dieses beispielsweise axial an den Schaufelträger eingesteckte Verriegelungselement, das eine Drehung des Versteifungselements relativ zu dem Trägerabschnitt blockiert, kann in einer Ausführungsvariante wiederum über ein zusätzlich an dem Verriegelungselement angreifendes Sicherungselement gegen ein Entfernen von dem Schaufelträger gesichert werden.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die vorstehend erläuterten Sicherung eines, beispielsweise ring- oder scheibenförmigen, ersten Elements, wie dem Versteifungselement, an einem Trägerelement, wie dem Schaufelträger, durch Drehen aus einer Montageposition in eine Sperrposition, in der mindestens ein an dem ersten Element radial vorstehender Sicherungsabschnitt in einen Spalt eingedreht wird, der von einem Sperrelementabschnitt des Trägerelements derart berandet ist, sodass das in der Sperrposition vorliegende erste Element über den Sperrelementabschnitt von dem Trägerelement umgriffen respektive der Sperrelementabschnitt über den Sicherungsabschnitt von dem ersten Element hintergriffen ist, unabhängig von der beschriebenen und eine Laufschaufelbaugruppe betreffenden Lösungen für die axiale Sicherung von Triebwerkskomponenten vorteilhaft ist. Dies gilt im Übrigen auch für die in einer möglichen Weiterbildung vorgesehene Sicherung der Sperrposition über ein eingestecktes Verriegelungselement sowie ein gegebenenfalls zusätzlich an das Verriegelungselement gestecktes Sicherungselement, über das das eingesteckte Verriegelungselement an dem Trägerelement gesichert wird.
Die beigefügten Figuren veranschaulichen exemplarisch mögliche Ausführungsvarianten der vorgeschlagenen Lösung.
Hierbei zeigen:

1 in geschnittener Seitenansicht und ausschnittsweise eine erste Ausführungsvariante einer vorgeschlagenen Laufschaufelbaugruppe eingebaut in einer Hochdruckturbine eines Triebwerks;
2 in mit der 1 übereinstimmender Ansicht eine zweite Ausführungsvariante;
3 in mit der 1 übereinstimmender Ansicht eine dritte Ausführungsvariante;
4 in perspektivischer Vorderansicht und ausschnittsweise in vergrößertem Maßstab die axiale Sicherung eines Versteifungselements der Laufschaufelbaugruppe der 3 über mehrere umgreifende Sperrelementabschnitte eines schaufelträgerseitigen Sperrelements, mit Sicherung einer Sperrposition des Versteifungselements an einem Schaufelträger über ein eingestecktes stiftförmiges Verriegelungselement mit hieran festgelegtem Sicherungsbügel;
5 eine weitere perspektivische Vorderansicht in vergrößertem Maßstab mit dem Versteifungselement in der Sperrposition und hieran einzusetzenden Verriegelungselement;
6 ausschnittsweise Detaildarstellung des Versteifungselements in seiner Sperrposition mit eingestecktem stiftförmigen Verriegelungselement und einem das Verriegelungselement sichernden Sicherungsbügel;
6A eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie A-A der 6;
7 eine Querschnittsansicht eines Turbofan-Triebwerks, bei dem eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Laufschaufelbaugruppe im Bereich einer Hochdruckturbine zum Einsatz kommt.
8 ausschnittsweise und in geschnittener Darstellung eine aus dem Stand der Technik bekannte Ausbildung von Laufschaufelreihen einer Turbine eines Gasturbinentriebwerks;

Die 7 veranschaulicht schematisch und in Schnittdarstellung ein Gasturbinentriebwerk T, bei dem die einzelnen Triebwerkskomponenten entlang einer Rotationsachse oder Mittelachse M hintereinander angeordnet sind und das Triebwerk T als Turbofan-Triebwerk ausgebildet ist. An einem Einlass oder Intake E des Triebwerks T wird Luft entlang einer Eintrittsrichtung R mittels eines Fans F angesaugt. Dieser in einem Fangehäuse FC angeordnete Fan F wird über eine Rotorwelle S angetrieben, die von einer Turbine TT des Triebwerks T in Drehung versetzt wird. Die Turbine TT schließt sich hierbei an einen Verdichter V an, der beispielsweise einen Niederdruckverdichter 11 und einen Hochdruckverdichter 12 aufweist, sowie gegebenenfalls noch einen Mitteldruckverdichter. Der Fan F führt einerseits dem Verdichter V Luft zu sowie andererseits einem Sekundärstromkanal oder Bypasskanal B zur Erzeugung des Schubs. Der Bypasskanal B verläuft hierbei um ein den Verdichter V und die Turbine TT umfassendes Kerntriebwerk, das einen Primärstromkanal für die durch den Fan F dem Kerntriebwerk zugeführte Luft umfasst.
Die über den Verdichter V in den Primärstromkanal geförderte Luft gelangt in einen Brennkammerabschnitt BK des Kerntriebwerks, in dem die Antriebsenergie zum Antreiben der Turbine TT erzeugt wird. Die Turbine TT weist hierfür eine Hochdruckturbine 13, eine Mitteldruckturbine 14 und einen Niederdruckturbine 15 auf. Die Turbine TT treibt dabei über die bei der Verbrennung frei werdende Energie die Rotorwelle S und damit den Fan F an, um über die die in den Bypasskanal B geförderte Luft den erforderlichen Schub zu erzeugen. Sowohl die Luft aus dem Bypasskanal B als auch die Abgase aus dem Primärstromkanal des Kerntriebwerks strömen über einen Auslass A am Ende des Triebwerks T aus. Der Auslass A weist hierbei üblicherweise eine Schubdüse mit einem zentral angeordneten Austrittskonus C auf.
Sowohl im Bereich des (Axial-) Verdichters mit seinem Niederdruckverdichter 11 und seinem Hochdruckverdichter 12 als auch im Bereich der Turbine TT werden bekanntermaßen um die Mittelachse M rotierende Laufschaufelbaugruppen eingesetzt, die je eine Laufschaufelreihe aufweisen und bei denen die Laufschaufeln an einem ring- oder scheibenförmigen Schaufelträger vorgesehen sind. Der ring- oder scheibenförmige Schaufelträger kann hierbei grundsätzlich integral beschaufelt sein und damit in Bling- oder Blisk-Bauweise hergestellt sein. Alternativ ist die Fixierung einzelner Laufschaufeln über ihren jeweiligen Schaufelfuß an einem ring- oder scheibenförmigen Schaufelträger möglich. Hierfür wird beispielsweise ein Schaufelfuß in eine Befestigungsnut des Schaufelträgers axial eingeschoben und axial an dem jeweiligen Schaufelträger gesichert.
Anhand der 8 sind exemplarisch mehrere entlang der Mittelachse M hintereinander angeordnete Laufschaufelbaugruppen 2a, 2b und 2c der Turbine TT veranschaulicht. Der in der 5 dargestellte Ausschnitt zeigt hierbei nur einen Teil oberhalb der Mittelachse M im Bereich der Mitteldruckturbine 14 oder der Niederdruckturbine 15. Die einzelnen Laufschaufelbaugruppen 2a, 2b und 2c sind drehfest über Flanschverbindungen 4.1 und 4.2 miteinander verbunden. Ferner weist jede Laufschaufelbaugruppe 2a, 2b und 2c je einen ring- oder scheibenförmigen Schaufelträger 23, 24 oder 25 auf, an dem einzelne Laufschaufeln 20, 21 oder 22 einer Schaufelreihe entlang einer Kreislinie um die Mittelachse M hintereinander angeordnet und an dem jeweiligen Schaufelträger 23, 24 oder 25 über einen Schaufelfuß 200, 210 oder 220 einer Laufschaufel 20, 21 oder 22 fixiert sind. In axialer Richtung entlang der Mittelachse M wechseln sich dabei Laufschaufelreihen der Laufschaufelbaugruppen 2a, 2b und 2c mit feststehenden Leitschaufelreihen ab. Die Leitschaufelreihen weisen jeweils Leitschaufeln 30 oder 31 auf, die ebenfalls umfangseitig umlaufend entlang einer Kreislinie um die Mittelachse M angeordnet sind.
Infolge der hohen Drehzahlen und der damit einhergehenden Belastungen weist jeder Schaufelträger 23, 24 oder 25 einer Laufschaufelbaugruppe 2a, 2b oder 2c des Standes der Technik einen sich radial nach innen erstreckenden Trägerabschnitt 230, 240 oder 250 auf. Ein scheibenförmiger Trägerabschnitt 250 der hinteren Laufschaufelbaugruppe 2c dient beispielsweise der drehbaren Lagerung der untereinander drehfest verbundenen Laufschaufelbaugruppen 2a, 2b und 2c. In dem Trägerabschnitt 230, 240 zweier - bezogen auf die Strömungsrichtung durch das Triebwerk T - vorderer Laufschaufelbaugruppen 2a und 2b ist vor allem zur Gewichtsreduktion eine zentrale Durchgangsöffnung O1 oder O2 vorgesehen, beispielsweise in Form einer Bohrung. Mit Blick auf den notwendigen Bauraum der Laufschaufelbaugruppen 2a und 2b sowie deren Gewicht ist vor allem entscheidend, welche radiale Erstreckung die Schaufelträger 23 und 24 aufweisen, um den im Betrieb auftretenden Belastungen standhalten zu können.
Bei den unterschiedlichen Varianten einer vorgeschlagenen Lösung, die beispielsweise in der 1 exemplarisch an zwei Laufschaufelbaugruppen 2a und 2b der Hochdruckturbine 13 veranschaulicht sind, wird eine deutliche Verkleinerung der sich radial erstreckenden Trägerabschnitte 230 oder 240 durch das Vorsehen je einer Versteifungsstruktur 5a oder 5b erreicht. Jede Versteifungsstruktur 5a oder 5b weist zwei ringförmige Versteifungselemente in Form von (MMC-) Versteifungsringen 5.1 und 5.2 auf, die einander gegenüberliegend an den Stirnseiten des jeweiligen Schaufelträgers 23 oder 24 angeordnet sind. Die Versteifungsringe 5.1 und 5.2 umgreifen jeweils Vorsprünge eines Verbindungsbereichs 231 oder 241 des jeweiligen Trägerabschnitts 230 oder 240 formschlüssig, der ein in Umfangsrichtung durchgängiges Profil bildet. Dabei ist der Verbindungsbereich 231, 241 jeweils mit einem tannenbaumförmigen (Querschnitts-) Profil versehen.
Jeder Versteifungsring 5.1, 5.2 der jeweiligen Versteifungsstruktur 5a oder 5b weist einen ummantelten MMC-Kern 500 auf, beispielsweise einen TiMMC-Kern. Über die Herstellung der Versteifungsringe 5.1 und 5.2 in MMC-Bauweise wird bei vergleichsweise geringem Gewicht eine erheblich erhöhte Steifigkeit der Schaufelträger 23 oder 24 erreicht. Durch die Versteifungsstruktur 5a oder 5b mit den an den voneinander abgewandten Stirnseiten des Schaufelträgers 23 oder 24 angeordneten Versteifungsringen 5.1 und 5.2 können dabei vor allem radial wirkende Kräfte aufgenommen werden. Durch die umfangsseitig umlaufende Profilierung des Verbindungsbereiches 231 oder 241 ist dabei aber gleichzeitig eine einfachere Montage und einfache radiale Sicherung der an den Schaufelträger 23 oder 24 zu montierenden Versteifungsringe 5.1 und 5.2 gegeben.
Bei der Ausführungsvariante der 1 ist die eine Laufschaufelbaugruppe 2a über einen Flanschbereich 2300 ihres Trägerabschnitts 230 mittels Flanschverbindungen 7.1 und 7.2 drehfest mit zwei Triebwerkskomponenten verbunden; einerseits stromauf über einen Flanschabschnitt 230a des Flanschbereichs 2300 mit einer ersten Triebwerkskomponente und axial beabstandet hierzu stromab über einen zweiten Flanschabschnitt 230b des Flanschbereich 2300 mit einer zweiten Triebwerkskomponente in Form der weiteren Laufschaufelbaugruppe 2b, die eine stromab nachfolgende weitere Laufschaufelreihe der Hochdruckturbine 13 definiert. Der Flanschbereich 2300 erstreckt sich dabei radial weiter innen bezüglich des Verbindungsbereichs 231, an dessen tannenbaumförmigem Querschnittsprofil stirnseitig die Versteifungsringe 5.1 und 5.2 der Versteifungsstruktur 5a der Laufschaufelbaugruppe 2a angeordnet sind.
Zur axialen Sicherung der Versteifungsringe 5.1 und 5.2 an dem Schaufelträger 23 sind zwei Sperrelemente 6.1 und 6.2 vorgesehen. Beide Sperrelement 6.1 und 6.2 sind hierbei an oder mit einem der Flanschabschnitt 230a, 230b des Schaufelträgers 23 fixiert. Ein axial vorderes Sperrelement 6.1 ist hierbei über die Flanschverbindung 7.1 mit dem Flanschabschnitt 230a fixiert. Das Sperrelement 6.1 ist an einem Flanschabschnitt 206a ausgeformt ist, an dem der Flanschabschnitt 230a des Schaufelträgers 23 zur Bildung der Flanschverbindung 7.1 fixiert ist. Das axial hintere Sperrelement 6.2 ist über eine Fernverbindung 7.2 an oder mit dem Flanschabschnitt 230b des Schaufelträgers 23 fixiert. Zur Bildung dieser Flanschverbindung 7.2 sind der Flanschabschnitt 230b des Schaufelträgers 23 der (ersten, links dargestellten) Laufschaufelbaugruppe 2a und ein Flanschabschnitt 240a des Schaufelträgers 24 der in Strömungsrichtung nachfolgenden Laufschaufelreihe respektive der nachfolgenden (zweiten, rechts dargestellten) Laufschaufelbaugruppe 2b drehfest miteinander verbunden.
Das hintere Sperrelement 6.2 ist hierbei über eine Basis 62c an oder mit dem Flanschabschnitt 230b fixiert und erstreckt sich von der Flanschverbindung 7.2 radial nach außen. Die Basis 62c kann hierbei durch einen Steg, ein Kreisscheibensegment oder eine Kreisscheibe gebildet sein. An einem radial äußeren Ende der Basis 62c ist ein sich axial in Richtung des (hinteren) Versteifungsringes 5.2 erstreckender Sperrelementabschnitt 62a ausgeformt. Durch die Verbindung der beiden Laufschaufelbaugruppen 2a und 2b an den Flanschabschnitten 230b und 240a wird der Sperrelementabschnitt 62a in axialer Richtung gegen den hinteren Versteifungsring 5.2 gedrückt und damit der Versteifungsring 5.2 axial an der hinteren Stirnseite des Schaufelträgers 23 gesichert.
Der an der gegenüberliegenden radial vorderen Stirnseite vorgesehene Versteifungsring 5.1 liegt demgegenüber an einem Sperrelementabschnitt 62b des Sperrelements 6.1 an und ist hierüber axial gesichert. Dieses vordere Sperrelement 6.1 wird hierbei bei der Montage der Laufschaufelbaugruppe 2a an den Flansch 206a gegen den Versteifungsring 5.1 gedrückt. Beide Versteifungsringe 5.1 und 5.2 der Versteifungsstruktur 5a werden somit selbsttätig bei der bestimmungsgemäßen Montage der Laufschaufelbaugruppe 2a in der Hochdruckturbine 13 axial über die Sperrelemente 6.1 und 6.2 gesichert, ohne dass es einer separat zu montierenden axialen Sicherung der Versteifungsringe 5.1 und 5.2 bedürfte. Durch die axial wirkenden Sperrelemente 6.1 und 6.2 wird auch ein axialer Spielausgleich erreicht und die Versteifungsringe 5.1 und 5.2 sind mit ausreichender axial wirkender Anpresskraft gegen den Schaufelträger 23 belastet.
Zur Kühlung der Versteifungsstruktur 5a und insbesondere der Versteifungsringe 5.1 und 5.2 sind an dem Flanschbereich 2300 - und damit radial weiter innen bezüglich des Verbindungsbereich 231 liegende - Kühllöcher 232.1 und 232.2 ausgebildet. Eine erste Reihe in Umfangsrichtung aufeinanderfolgender Kühllöcher 232.1 ist hierbei für den vorderen Versteifungsring 5.1 vorgesehen. Axial hierzu beabstandet ist eine zweite Reihe ebenfalls in Umfangsrichtung aufeinanderfolgender Kühllöcher 232.2 für den hinteren Versteifungsring 5.2 vorgesehen. Über die Kühllöcher 232.1 und 232.2 kann radial nach außen strömende Kühlluft an die Versteifungsringe 5.1 und 5.2 geführt werden. Die Kühllöcher 232.1 und 232.2 erlauben damit eine gezielte Temperaturbeeinflussung im Bereich der Versteifungsstruktur 5a. Über die Luftkühlung der Versteifungsstruktur 5a ist insbesondere im Bereich der Hochdruckturbine 13 die Verwendung von TiMMC für die Versteifungsstruktur 5a möglich.
Bei der Ausführungsvariante der 2 wird, wie bei der Ausführungsvariante der 1, eine Paketlösung mit stabiler - und im Fall der Ausführungsvariante der 2 wechselseitiger - axialer Abstützung von Versteifungsstrukturen 5a, 5b von Laufschaufelbaugruppen 2a, 2b erreicht.
Bei der Ausführungsvariante der 2 sind an zwei axial aufeinanderfolgenden Laufschaufelbaugruppen 2a und 2b jeweils Versteifungsstrukturen 5a und 5b mit je zwei Versteifungsringen 5.1 und 5.2 vorgesehen, wobei insbesondere zwei einander gegenüberliegende Versteifungsringe 5.2 und 5.1 der beiden Laufschaufelbaugruppen 2a und 2b über ein zwischen liegendes Sperrelement 6.2 gegeneinander abgestützt und axial gesichert sind. Das Sperrelement 6.2 ist hierbei erneut an der Flanschverbindung 7.2 im Bereich der Flanschabschnitte 230a und 240a vorgesehen. Im Unterschied zu der Ausführungsvariante der 1 stehen jedoch an der Basis 62c des Sperrelements 6.2 der 2 zwei zueinander entgegengesetzte verlaufende, axial vorspringende Sperrelementabschnitte 62a und 62b vor, sodass das Sperrelement 6.2 in der Querschnittsansicht T-förmig ist.
Während sich ein erster Sperrelementabschnitt 62a in Richtung des hinteren Versteifungsrings 5.2 der ersten Laufschaufelbaugruppe 2a erstreckt, erstreckt sich der andere, zweite Sperrelementabschnitt 62b axial in Richtung des vorderen Versteifungsrings 5.1 der zweiten Laufschaufelbaugruppe 2b. Bei der Fixierung der beiden Laufschaufelbaugruppen 2a und 2b aneinander werden auf diese Weise die beiden einander gegenüberliegenden Versteifungsringe 5.2 und 5.1 und damit die damit gebildeten Versteifungsstrukturen 5a und 5b über ein einzelnes, gemeinsames Sperrelement 6.2 axial gegeneinander gesichert.
Der vordere Versteifungsring 5.1 der vorderen Laufschaufelbaugruppe 2a wird im Übrigen auch in der Ausführungsvariante der 2 gegen ein Sperrelement 6.1 des Flanschabschnitts 206a axial gesichert. Der hintere Versteifungsring 5.2 der hinteren Laufschaufelbaugruppe 2b wird wiederum über ein eigenes, drittes Sperrelement 6.3 axial gesichert, das mit einem Flanschabschnitt 240b des Schaufelträgers 24 der weiteren Laufschaufelbaugruppe 2b fixiert ist. Dieser (hintere) Flanschabschnitt 240b ist über eine Flanschverbindung 7.3 mit einem Flanschabschnitt 206b drehfest verbunden, an dem das Sperrelement 6.3 mit sich radial nach außen erstreckender Basis 62c und axial in Richtung des Versteifungsringes 5.2 vorstehendem Sperrelementabschnitt 62b ausgeformt ist.
Bei der Ausführungsvariante der 3 ist exemplarisch für den vorderen Versteifungsring 5.1 eine axiale Sicherung über ein schaufelträgerseitiges Sperrelement 236 vorgesehen. Dieses Sperrelement 236 ist an dem Schaufelträger 23 der Laufschaufelbaugruppe 2a ausgebildet und erstreckt sich mit mindestens einem Sperrelementabschnitt 60a, 60b radial nach innen, um den Versteifungsring 5.1 an einem radial äußeren Rand formschlüssig zu umgreifen.
Wie in der Zusammenschau der 4, 5, 6 und 6A dargestellt ist, kann sich das Sperrelement 236 kreisförmig oder kreissegmentförmig um die Mittelachse M erstrecken und entlang einer Umfangsrichtung um die Mittelachse M mehrere Sperrelementabschnitte 60a, 60b umfassen. Diese Sperrelementabschnitte 60a, 60b umgreifen den Versteifungsring 5.1 an mehreren Stellen entlang des Umfangs derart, dass im bestimmungsgemäß zusammengebauten Zustand der Laufschaufelbaugruppe 2a mehrere Sicherungsabschnitte des Versteifungsringes 5.1 in Form jeweils einer radial vorstehenden Sicherungszinne 50a bis 50d zwischen einem Sperrelementabschnitt 60a, 60b und dem Trägerabschnitt 231 aufgenommen ist.
Das in den 4 bis 6A näher dargestellte Sperrelement 236 des Schaufelträgers 23 weist zwischen den entlang des Umfangs verteilt angeordneten Sperrelementabschnitten 60a und 60b jeweils eine Lücke 61a, 61b oder 61c auf, die sich radial und axial bezüglich der Mittelachse M erstreckt. In diese Lücken 61a bis 61c kann je eine Sicherungszinne 50a bis 50d des Versteifungsrings 5.1 bei der Montage der Versteifungsstruktur 5a an den Schaufelträger 23 eingesetzt werden. Hierfür ist jede radial nach außen vorstehende Sicherungszinne 50a bis 50d kleiner dimensioniert als eine jeweilige Lücke 61a bis 61c des schaufelträgerseitigen Sperrelements 236. Der Versteifungsring 5.1 kann somit in einer axialen Richtung R1 (vgl. 4) an dem Schaufelträger 23 angeordnet werden, so das der Versteifungsring 5.1 an der einen Stirnseite des Schaufelträgers 23 an dem tannenbaumförmigen Profil des Verbindungsbereichs 231 des Schaufelträgers 23 formschlüssig anliegt und mit seinen Sicherungszinnen 50a bis 50d in den Lücken 61a bis 61c des Sperrelements 236 aufgenommen ist. Der Versteifungsring 5.1 liegt derart zunächst in einer definierten Montageposition an dem Schaufelträger 23 vor.
Zur axialen Sicherung des Versteifungsrings 5.1 an dem Schaufelträger 23 wird im Anschluss der Versteifungsring 5.1 entlang einer Umfangsrichtung R2 relativ zu dem Schaufelträger 23 in eine Sperrposition verdreht. Durch das Drehen des Versteifungsrings 5.1 gelangen die einzelnen Sicherungszinnen 50a bis 50d jeweils in eine Nut oder einen Spalt 600, die/der von einem Sperrelementabschnitt 60a, 60b des Sperrelements 236 berandet ist. Durch Einführen in den jeweiligen Spalte 600 ist eine Sicherungszinne 50a bis 50d jeweils von einem Sperrelementabschnitt 60a, 60b umgriffen respektive hintergreift der Versteifungsring 5.1 über die Sicherungszinnen 50a bis 50d die Sperrelementabschnitte 60a, 60b des schaufelträgerseitigen Sperrelements 236. Der Versteifungsring 5.1 wird somit durch Verdrehen in Umfangsrichtung R2 nach Art eines Bajonettverschlusses an dem Schaufelträger 23 verriegelt.
Um im Anschluss den Versteifungsring 5.1 gegen eine axiale Verdrehung relativ zu dem Schaufelträger 23 zu sichern und damit eine von dem Versteifungsring 5.1 eingenommene Sperrposition zu verriegeln, in der der Versteifungsring 5.1 formschlüssig mit dem Sperrelement 236 verbunden ist, ist mindestens ein Verriegelungselement in Form eines Verriegelungsstifts 8 vorgesehen. Dieser Verriegelungsstift 8 wird in axialer Richtung R3 in eine Lücke 61a, 61b oder 61c zwischen zwei Sperrelementabschnitten 60a, 60b eingesteckt. Hierbei greift ein Schaft- oder Zapfenabschnitt 80 des Verriegelungsstiftes 8 in eine von mehreren jeweils zwischen zwei radial vorstehenden Sicherungszinnen 50a/50b, 50b/50c oder 50c/50d gebildete Aussparungen 51a, 51b, 51c oder 51d des Versteifungsrings 5.1. Gleichzeitig greift der Verriegelungsschrift 8 mit einem gegenüber dem Schaft- oder Zapfenabschnitt 80 breiteren Kopf 81 formschlüssig in die zwischen zwei Sperrelementabschnitten 60a, 60b gebildete Lücke 61b des Sperrelements 236 ein.
Ist der Verriegelungsstift 8 bestimmungsgemäß an den Versteifungsring 5.1 und das Sperrelement 236 des Schaufelträgers 23 eingesteckt, greift der Schaft- oder Zapfenabschnitt 80 des Verriegelungsstifts 8 z.B. in eine in der Lücke 61b vorliegende Aussparung 51b des Versteifungsrings 5.1 ein. Der Kopf 81 des Verriegelungsstifts 8 ist nahezu vollständig oder vollständig in der Lücke 61b aufgenommen und liegt mit einer Unterseite an einer Stirnseite 510 zweier benachbarter Sicherungszinnen 50b und 50c an.
Bei eingestecktem Verriegelungsstift 8 ist der Versteifungsring 5.1 gegen ein Verdrehen relativ zu dem Schaufelträger 23 und damit relativ zu dem schaufelträgerseitigen Sperrelement 236 blockiert. Erst durch Entfernen des Verriegelungsstifts 8 kann - beispielsweise für Wartungs- oder Reparaturarbeiten - wieder eine Verdrehung des Versteifungsrings 5.1 und damit dessen Rückführung in eine Montageposition zugelassen werden, in der der Versteifungsring 5.1 von dem Schaufelträger 23 entfernt werden kann.
Um den Verriegelungsstift 8 selbst an dem Schaufelträger 23 und insbesondere an dem Sperrelement 236 zu sichern, ist ein separat montierbares Sicherungselement in Form eines Sicherungsbügels 9 vorgesehen. Der im Querschnitt U-förmige Sicherungsbügel 9 wird dabei in eine spaltförmige Aufnahme 810 am Kopf 81 des Verriegelungsstiftes 8 eingesetzt, wenn der Verriegelungsstift 8 bestimmungsgemäß an das Sperrelement 236 und den in seiner Sperrposition vorliegenden Versteifungsring 5.1 eingesteckt wurde. Der Sicherungsbügel 9 wird hierbei entlang einer axialen (Montage-) Richtung R4 mit einer Basis 90 in die Aufnahme 810 des Verriegelungsstifts 8 eingesetzt. Federelastische Bügelenden 91 und 92, die von der Basis 90 seitlich vorstehenden, werden dabei hinter benachbarte Sperrelementabschnitte 60a, 60b gesteckt, sodass die Bügelenden 91 und 92 jeweils einen Sperrabschnitt 60a oder 60b hintergreifen. Derart ist der Sicherungsbügel 9 an dem Sperrelement 236 arretiert und sichert axial den Verriegelungsstift 8 gegen ein Entfernen von dem Schaufelträger 23. Zur Veranschaulichung dieser axialen Sicherung ist in der 4 beispielsweise ein Sicherungsbügel 9 auch ohne Verriegelungsstift 8 dargestellt.
Über eine Zugangsöffnung 82 am Kopf 81 des Verriegelungsstiftes 8 ist die Basis 90 des eingesteckten Sicherungsbügels 9 zugänglich, um diesen bei Bedarf von dem Verriegelungsstift 8 entfernen zu können.
Zum Verriegelnd des Versteifungsrings 5.1 in der Sperrposition kann ein Verriegelungsstift 8 mit hierin eingesetztem Sicherungsbügel 9 ausreichen. Grundsätzlich können natürlich aber auch mehrere über den Umfang verteilte Verriegelungsstifte 8 mit je einem Sicherungsbügel 9 vorgesehen und in je eine von mehreren an dem ringförmig umlaufenden Sperrelement 236 vorgesehene Lücken 61a bis 61c eingesteckt sein.
Grundsätzlich kann zur Vermeidung von Abrieb und Abnutzung eine Beschichtung (engl. ,coating‘) an miteinander in Kontakt stehenden Flächen zweier Komponenten einer Laufschaufelbaugruppe 2a, 2b vorgesehen sein. So kann beispielweise eine Beschichtung insbesondere an dem Verbindungsbereich 231, 241, z.B. an dem tannenbaumförmigen Profil, und/oder an einem Sperrelementabschnitt 60a, 60b, 62a oder 62b vorgesehen sein.
Bezugszeichenliste

11: Niederdruckverdichter
12: Hochdruckverdichter
13: Hochdruckturbine
14: Mitteldruckturbine
15: Niederdruckturbine
20, 21, 22: Laufschaufel
200, 210, 220: Schaufelfuß
206a, 206b: Flanschabschnitt
23, 24, 25: Schaufelträger
230, 240, 250: Trägerabschnitt
230a, 230b: Flanschabschnitt
231, 241: Verbindungsbereich
232.1, 232.2: Kühlloch
236: Sperrring (Sperrelement)
2300: Flanschbereich
240a, 240b: Flanschabschnitt
2a, 2b, 2c: Laufschaufelbaugruppe
30, 31: Leitschaufel
4.1, 4.2: Flanschverbindung
5.1, 5.2: Versteifungsring (Versteifungselement)
500: MMC-Kern
50a, 50b, 50c, 50d: Sicherungszinne (Sicherungsabschnitt)
510: Stirnfläche
51a, 51b, 51c, 51d: Aussparung
5a, 5b: Versteifungsstruktur
6.1, 6.2, 6.3: Sperrelement
600: Spalt
60a, 60b: Sperrelementabschnitt
61a, 61b, 61c: Lücke
62a, 62b: Sperrelementabschnitt
62c: Basis
7.1, 7.2, 7.3: Flanschverbindung
8: Verriegelungsstift (Verriegelungselement)
80: Schaft- / Zapfenabschnitt
81: Kopf
810: Aufnahme
82: Zugangsöffnung
9: Sicherungsbügel (Sicherungselement)
90: Basis
91, 92: Bügelende
A: Auslass
B: Bypasskanal
BK: Brennkammerabschnitt
C: Austrittskonus
E: Einlass / Intake
F: Fan
FC: Fangehäuse
M: Mittelachse / Rotationsachse
01, 02: Durchgangsöffnung
R: Eintrittsrichtung
R1, R2, R3. R4: Richtung
S: Rotorwelle
T: Turbofan-Triebwerk (Gasturbinentriebwerk)
TT: Turbine
V: Verdichter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10163951 C1 [0003, 0004]
DE 10218459 B3 [0003, 0004]

Claims

Laufschaufelbaugruppe für ein Triebwerk (T), mit mindestens einem Schaufelträger (23, 24), der mindestens eine Laufschaufel (20, 21) aufweist, die mit mehreren Laufschaufeln (20, 21) entlang einer Kreislinie um eine Mittelachse (M) der Laufschaufelbaugruppe (2a, 2b) vorgesehen ist, wobei - der Schaufelträger (23, 24) einen sich bezüglich der mindestens einen Laufschaufel (20, 21) radial nach innen in Richtung der Mittelachse (M) erstreckenden Trägerabschnitt (230, 240) aufweist, - der Trägerabschnitt (230, 240) einen Verbindungsbereich (231, 241) umfasst, an dem eine Versteifungsstruktur (5a, 5b) mit mindestens einem Versteifungselement (5.1, 5.2) festgelegt ist, und - das mindestens eine Versteifungselement (5.1, 5.2) an einer Stirnseite des Schaufelträgers (23, 24) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Versteifungselement (5.1, 5.2) axial an der Stirnseite des Schaufelträgers (23, 24) über mindestens ein Sperrelement (6.1, 6.2, 6.3, 236) gesichert ist, das (a) radial weiter innen an oder mit einem Flanschabschnitt (230a, 230b, 240a, 240b) des Schaufelträgers (23, 24) fixiert ist oder (b) von dem Schaufelträger (23) ausgebildet ist und mit zumindest einem Sperrelementabschnitt (60a, 60b) das Versteifungselement (5.1) umgreift.
Laufschaufelbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das an oder mit dem Flanschabschnitt (230a, 230b, 240a, 240b) des Schaufelträgers (23, 24) fixierte Sperrelement (6.1, 6.2, 6.3) mit einer Basis (62c) radial nach außen erstreckt.
Laufschaufelbaugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Basis (62c) ein sich axial erstreckender Sperrelementabschnitt (62a, 62b) für die axiale Sicherung des mindestens einen Versteifungselements (5.1, 5.2) vorgesehen ist.
Laufschaufelbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaufelträger (23, 24) über den Flanschabschnitt (230a, 230b, 240a, 240b) mit einem weiteren Schaufelträger (24, 23) verbunden ist.
Laufschaufelbaugruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Trägerabschnitt (240, 230) des weiteren Schaufelträgers (24, 23) eine weitere Versteifungsstruktur (5b, 5a) mit mindestens einem weiteren Versteifungselement (5.1, 5.2) festgelegt ist, sich die zwei Versteifungselemente (5.2, 5.1) der miteinander verbundenen Schaufelträger (23, 24) einander gegenüberliegen und das Sperrelement (6.2) zwischen den zwei Versteifungselementen (5.2, 5.1) angeordnet ist.
Laufschaufelbaugruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (6.2) zwei Sperrelementabschnitte (62a, 62b) aufweist, von denen sich ein erster Sperrelementabschnitt (62a) axial in Richtung des einen Versteifungselements (5.2) und ein zweiter Sperrelementabschnitt entgegengesetzt hierzu axial in Richtung des anderen Versteifungselements (5.1) erstreckt.
Laufschaufelbaugruppe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsstrukturen (5a, 5b) der beiden miteinander verbundenen Schaufelträger (23, 24) über das Sperrelement (6.2) gegeneinander axial gesichert sind.
Laufschaufelbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Sperrelementabschnitt (60a, 60b) des von dem Schaufelträger (23) ausgebildeten Sperrelements (236), mit dem das Sperrelement (236) das Versteifungselement (5.1) umgreift, radial nach innen erstreckt.
Laufschaufelbaugruppe nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das von dem Schaufelträger (23) ausgebildete Sperrelement (236) mindestens zwei entlang einer Umfangsrichtung um die Mittelachse (M) aufeinanderfolgende Sperrelementabschnitte (60a, 60b) umfasst, zwischen denen eine sich radial und axial erstreckende Lücke (61a, 61b, 61c) vorhanden ist.
Laufschaufelbaugruppe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Versteifungselement (5.1, 5.2) mindestens ein radial vorstehender Sicherungsabschnitt (50a, 50b, 50c, 50d) vorgesehen ist, der für die Montage der Laufschaufelbaugruppe (2a, 2b) in axialer Richtung in die Lücke (61a, 61b, 61c) zwischen den zwei Sperrelementabschnitten (60a, 60b) einsetzbar ist.
Laufschaufelbaugruppe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine radial vorstehende Sicherungsabschnitt (50a, 50b, 50c, 50d) im bestimmungsgemäß zusammengebauten Zustand der Laufschaufelbaugruppe (2a, 2b) von einem der mindestens zwei entlang einer Umfangsrichtung um die Mittelachse (M) aufeinanderfolgenden Sperrelementabschnitte (60a, 60b) umgriffen ist.
Laufschaufelbaugruppe nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Sperrelement (236) mehrere Lücken (61a, 61b, 61c) vorhanden sind, wobei eine Lücke (61a, 61b, 61c) jeweils zwischen zwei entlang der Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Sperrelementabschnitten (60a, 60b) vorgesehen ist, und/oder an dem Versteifungselement (5.1) mehrere in Umfangsrichtung zueinander beabstandete Sicherungsabschnitte (50a, 50b, 50c, 50d) vorgesehen sind.
Laufschaufelbaugruppe nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein separat montierbares Verriegelungselement (8) zur Sicherung des Versteifungselements (5.1) gegen ein Verdrehen relativ zu dem Schaufelträger (23) vorgesehen ist.
Laufschaufelbaugruppe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Verriegelungselement (8) stiftförmig ausgebildet und/oder axial an den Schaufelträger (23) montierbar ist.
Laufschaufelbaugruppe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Verriegelungselement (8) über ein Sicherungselement (9) an dem Schaufelträger (23) fixierbar ist.
Laufschaufelbaugruppe nach einem der Ansprüche 9 bis 12 und einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Verriegelungselement (8) in die Lücke (61a, 61b, 61c) zwischen den zwei Sperrelementabschnitten (60a, 60b) eingesteckt ist.
Laufschaufelbaugruppe nach den Ansprüchen 12 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei der an dem Versteifungselement (5.1) vorgesehenen Sicherungsabschnitte (50a, 50b, 50c, 50d) eine Aussparung (51a, 51b, 51c) vorgesehen ist, die im bestimmungsgemäß zusammengebauten Zustand der Laufschaufelbaugruppe (2a, 2b) zumindest teilweise in der Lücke (61a, 61b, 61c) zwischen den zwei Sperrelementabschnitten (60a, 60b) liegt, so dass das in die Lücke (61a, 61b, 61 c) eingesteckte Verriegelungselement (8) auch in die Aussparung (51a, 51b, 51c) des Versteifungselements (5.1) eingreift.
Laufschaufelbaugruppe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (51a, 51b, 51c) des Versteifungselements (5.1) in Umfangsrichtung eine geringere Ausdehnung aufweist als die Lücke (61a, 61b, 61c) des Sperrelements (236).
Laufschaufelbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Trägerabschnitt (230) mindestens ein Kühlloch (232.1, 232.2) für an die Versteifungsstruktur (5a) zu führende Kühlluft vorgesehen ist.
Laufschaufelbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Versteifungselement (5.1, 5.2) ringförmig ausgebildet ist.
Laufschaufelbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Versteifungselement (5.1, 5.2) einen Metallmatrix-Verbundwerkstoff aufweist.
Laufschaufelbaugruppe nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Versteifungselement (5.1, 5.2) einen außen ummantelten Kern (500) aus einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff aufweist.
Gasturbinentriebwerk mit mindestens einer Laufschaufelbaugruppe (2a, 2b) nach einem der Ansprüche 1 bis 22.
Verfahren zur Montage eines Versteifungselements (5.1) an eine für ein Triebwerk (T) vorgesehene Laufschaufelbaugruppe (2a, 2b), wobei die Laufschaufelbaugruppe (2a, 2b) mindestens einem Schaufelträger (23, 24) umfasst, der mindestens eine Laufschaufel (20, 21) aufweist, die mit mehreren Laufschaufeln (20, 21) entlang einer Kreislinie um eine Mittelachse (M) der Laufschaufelbaugruppe (2a, 2b) vorgesehen ist, wobei der Schaufelträger (23, 24) einen sich bezüglich der mindestens einen Laufschaufel (20, 21) radial nach innen in Richtung der Mittelachse (M) erstreckenden Trägerabschnitt (230, 240) aufweist, an dem an einer Stirnseite des Schaufelträgers (23, 24) eine Versteifungsstruktur (5a, 5b) mit dem Versteifungselement (5.1, 5.2) montiert und das Versteifungselement (5.1) festgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (5.1, 5.2) axial an der Stirnseite des Schaufelträgers (23, 24) über mindestens ein Sperrelement (6.1, 6.2, 6.3, 236) gesichert wird, das (a) radial weiter innen an oder mit einem Flanschabschnitt (230a, 230b, 240a, 240b) des Schaufelträgers (23, 24) fixiert ist oder (b) von dem Schaufelträger (23) ausgebildet ist und mit zumindest einem Sperrelementabschnitt (60a, 60b) das Versteifungselement (5.1) umgreift.
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaufelträger (23, 24) über den Flanschabschnitt (230a, 230b, 240a, 240b) mit einer weiteren Triebwerkskomponente (24, 23) drehfest verbunden wird und hierbei das Sperrelement (6.1, 6.2, 6.3) axial gegen das Versteifungselement (5.1, 5.2) gedrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (5.1) zunächst in einer Montageposition an dem Trägerabschnitt (230) angeordnet und anschließend entlang einer Umfangsrichtung um die Mittelachse (M) relativ zu dem Trägerabschnitt (230) in eine Sperrposition gedreht wird, in der mindestens ein radial an dem Versteifungselement (5.1) vorstehender Sicherungsabschnitt (50a, 50b, 50c, 50d) in einem durch den zumindest einen Sperrelementabschnitt (60a, 60b) berandeten Spalt (600) aufgenommen ist, sodass der Sperrelementabschnitt (60a, 60b) das Versteifungselement (5.1) an dem Sicherungsabschnitt (50a, 50b, 50c, 50d) umgreift.
Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass bei in der Sperrposition vorliegendem Versteifungselement (5.1) ein Verriegelungselement (8) an den Schaufelträger (23) montiert wird, über den das Versteifungselement (5.1) gegen ein Verdrehen relativ zu dem Trägerabschnitt (230) gesichert ist.