DE102019111211A1

DE102019111211A1 - Vorrichtung zur Einstellung eines Wuchtzustandes eines rotierenden Teils eines Gasturbinentriebwerkes, ein Wuchtkörper und ein Gasturbinentriebwerk für ein Luftfahrzeug

Info

Publication number: DE102019111211A1
Application number: DE102019111211.7A
Authority: DE
Inventors: Dominic BONIFACE; Sebastian Neumann; Stephan Schulze Westhoff
Original assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Current assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date: 2019-04-30
Filing date: 2019-04-30
Publication date: 2020-11-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einstellung eines Wuchtzustandes eines rotierbaren Bauteils (26, 50) in einem Gasturbinentriebwerk (10) durch mindestens einen Wuchtkörper (51), wobei ein unterer Teil (51") des mindestens einen Wuchtkörpers (51) formschlüssig in der Ringnut (54) angeordnet ist und wobei in dem mindestens einen Wuchtkörper (51) jeweils ein Schraubenelement (52) in einer Gewindeöffnung (53) angeordnet ist, die sich in den unteren Teil (51") erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindeöffnung (53) im unteren Teil (51") des mindestens einen Wuchtkörpers (51) geschlossen ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft auch einen Wuchtkörper und ein Gasturbinentriebwerk.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Einstellung eines Wuchtzustandes eines rotierbaren Bauteils eines Gasturbinentriebwerkes mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einen Wuchtkörper mit den Merkmalen des Anspruchs 13 und ein Gasturbinentriebwerk für ein Luftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 14.
In einem Gasturbinentriebwerk gibt es zahlreiche rotierende Bauteile, wie z.B. Rotorscheiben von Turbinen oder Verdichtern, sowie Wellen. Damit insbesondere Vibrationen im Betrieb des Gasturbinentriebwerks vermieden oder minimiert werden, ist es wichtig, rotierende Bauteile auszuwuchten, z.B. Unwuchten zu vermeiden. Eine Unwucht ist eine ungleichmäßige Massenverteilung im rotierenden Bauteil, der durch Auswuchten entgegengewirkt werden kann. Dies ist z.B. in der EP 2 520 767 B1 , der EP 1 726 780 A2 oder der 2 947 267 B1 beschrieben.
Auswuchten reduziert Vibrationen, vermindert die Lagerbelastung und den Verscheiß und verlängert die Lebensdauer der einzelnen Bauteile, wie auch des Gasturbinentriebwerks.
Daher ist es sinnvoll Vorrichtungen zur effizienten Einstellung des Wuchtzustandes zu schaffen.
In einem ersten Aspekt wird eine Vorrichtung zur Einstellung des Wuchtzustandes mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereitgestellt.
Dabei wird mindestens ein Wuchtkörper eingesetzt, wobei ein unterer Teil des mindestens einen Wuchtkörpers formschlüssig in einer Ringnut in einem rotierbaren Bauteil angeordnet ist und wobei in dem mindestens einen Wuchtkörper jeweils ein Schraubenelement in einer Gewindeöffnung angeordnet ist, die sich in den unteren Teil erstreckt. Die Gewindeöffnung ist im unteren Teil des mindestens einen Wuchtkörpers geschlossen ausgebildet. Dabei kann die Gewindeöffnung durch einen oberen Teil des Wuchtkörpers gehen, der aus der Ringnut nach oben herausragt. Die Gewindeöffnung ist dann als Sackloch ausgebildet, das in den unteren Teil des mindestens einen Wuchtkörpers ragt. Es ist somit nicht zwingend, dass es einen oberen Teil des Wuchtkörpers gibt, der über die Ringnut herausragt.
Für die Ausgestaltung des Formschlusses ist es wichtig, dass die Form der Wuchtkörpers an die Form der Ringnut angepasst ist. So kann in einer Ausführungsform der mindestens eine Wuchtkörper im Querschnitt senkrecht zur Rotationsrichtung des rotierbaren Bauteils den größten Querschnittsdurchmesser im unteren Teil aufweisen. Der größte Querschnittsdurchmesser kann dabei z.B. unterhalb einer Kante am Rande der Ringnut angeordnet sein, so dass hier ein Formschluss erfolgen kann. Die Zentrifugalkräfte, denen der Wuchtkörper im Betrieb ausgesetzt ist, liegen somit in der Querschnittsebene senkrecht zur Rotationsrichtung.
Auch kann der Wuchtkörper im Querschnitt senkrecht zur Rotationsrichtung des rotierbaren Bauteils einen trapezförmigen Teil aufweist, dessen längste Seite als Kurve, insbesondere ein Kreisbogen, ausgebildet ist. Auch damit wäre die größte Abmessung im unteren Teil des Wuchtkörpers angeordnet
Durch die Form des Wuchtkörpers kann der Schwerpunkt des mindestens einen Wuchtkörpers bezogen auf den Querschnitt senkrecht zur Rotationsrichtung im unteren Drittel der Gewindeöffnung oder im unteren Drittel des unteren Teils liegen. Dies trägt zur Stabilisierung des Wuchtkörpers in der Ringnut bei..
Ferner ist es möglich, dass mindestens zwei Wuchtkörper in der Ringnut radial beweglich (d.h. in Umfangsrichtung) angeordnet sind.
In einer weiteren Ausführungsform ragt ein erster Teil der mindestens zwei Wuchtkörper oben aus der Ringnut heraus und ein zweiter Teil der Wuchtkörper ist in einem Aufnahmebereich der Ringnut angeordnet, wobei das Volumen des zweiten Teils größer ist als das Volumen des ersten Teils. Auch damit lässt sich eine besonders stabile Bauform realisieren.
Auch kann der mindestens eine Wuchtkörper einen Querschnitt senkrecht zur Rotationsrichtung aufweisen, der abschnittsweise konvergent in die Richtung ausgebildet ist, die im Betrieb radial außen liegt. Dies kann z.B. ein Querschnitt sein, der teilweise trapezförmig ist.
Oder der mindestens eine Wuchtkörper weist einen Querschnitt senkrecht zur Rotationsrichtung auf, der dreieckig ausgebildet ist.
In einem Gasturbinentriebwerk kann der mindestens eine Wuchtkörper mit einer Welle gekoppelt sein, insbesondere mit einer Niederdruckwelle oder einer Hochdruckwelle. Zusätzlich oder alternativ kann der mindestens eine Wuchtkörper mit einem Rotor, insbesondere einer Rotorscheibe eines Verdichters, eines Fans oder einer Turbine, gekoppelt sein.
Dabei kann das Gasturbinentriebwerk als Flugzeugtriebwerk, insbesondere als Fan-Getriebe-Triebwerk, ausgebildet sein.
Weitere Aspekte werden in den Ansprüchen 13 und 14 angesprochen.
Wie hier an anderer Stelle angeführt wird, kann sich die vorliegende Offenbarung auf ein Gasturbinentriebwerk, z.B. ein Flugzeugtriebwerk, beziehen. Solch ein Gasturbinentriebwerk kann ein Kerntriebwerk umfassen, das eine Turbine, eine Brennervorrichtung, einen Verdichter und eine die Turbine mit dem Verdichter verbindende Kernwelle umfasst. Solch ein Gasturbinentriebwerk kann einen Fan (mit Fanschaufeln) umfassen, der stromaufwärts des Kerntriebwerks positioniert ist.
Anordnungen der vorliegenden Offenbarung können insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, für Getriebe-Fans, die über ein Getriebe angetrieben werden, von Vorteil sein. Entsprechend kann das Gasturbinentriebwerk ein Getriebe umfassen, das über die Kernwelle angetrieben wird und dessen Abtrieb den Fan so antreibt, dass er eine niedrigere Drehzahl als die Kernwelle aufweist. Der Eingang für das Getriebe kann direkt von der Kernwelle oder indirekt über die Kernwelle, beispielsweise über eine Stirnwelle und/oder ein Stirnzahnrad, erfolgen. Die Kernwelle kann mit der Turbine und dem Verdichter starr verbunden sein, so dass sich die Turbine und der Verdichter mit derselben Drehzahl drehen (wobei sich der Fan mit einer niedrigeren Drehzahl dreht).
Das Gasturbinentriebwerk, das hier beschrieben und/oder beansprucht wird, kann eine beliebige geeignete allgemeine Architektur aufweisen. Beispielsweise kann das Gasturbinentriebwerk eine beliebige gewünschte Anzahl an Wellen aufweisen, die Turbinen und Verdichter verbinden, beispielsweise eine, zwei oder drei Wellen. Lediglich beispielhaft kann die mit der Kernwelle verbundene Turbine eine erste Turbine sein, der mit der Kernwelle verbundene Verdichter kann ein erster Verdichter sein und die Kernwelle kann eine erste Kernwelle sein. Das Kerntriebwerk kann ferner eine zweite Turbine, einen zweiten Verdichter und eine zweite Kernwelle, die die zweite Turbine mit dem zweiten Verdichter verbindet, umfassen. Die zweite Turbine, der zweite Verdichter und die zweite Kernwelle können dahingehend angeordnet sein, sich mit einer höheren Drehzahl als die erste Kernwelle zu drehen.
Bei einer solchen Anordnung kann der zweite Verdichter axial stromabwärts des ersten Verdichters positioniert sein. Der zweite Verdichter kann dahingehend angeordnet sein, eine Strömung von dem ersten Verdichter aufzunehmen (beispielsweise direkt aufzunehmen, beispielsweise über einen generell ringförmigen Kanal).
Das Getriebe kann dahingehend ausgebildet sein, dass es von der Kernwelle angetrieben wird, die dazu konfiguriert ist, sich (beispielsweise im Gebrauch) mit der niedrigsten Drehzahl zu drehen (beispielsweise die erste Kernwelle in dem obigen Beispiel). Beispielsweise kann das Getriebe dahingehend ausgebildet sein, dass es lediglich von der Kernwelle angetrieben wird, die dazu konfiguriert ist, sich (beispielsweise im Gebrauch) mit der niedrigsten Drehzahl zu drehen (beispielsweise nur von der ersten Kernwelle und nicht der zweiten Kernwelle bei dem obigen Beispiel). Alternativ dazu kann das Getriebe dahingehend ausgebildet sein, dass es von einer oder mehreren Wellen angetrieben wird, beispielsweise der ersten und/oder der zweiten Welle in dem obigen Beispiel.
Bei einem Gasturbinentriebwerk, das hier beschrieben und/oder beansprucht wird, kann eine Brennvorrichtung axial stromabwärts des Fans und des Verdichters (oder der Verdichter) vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Brennervorrichtung direkt stromabwärts des zweiten Verdichters (beispielsweise an dessen Ausgang) liegen, wenn ein zweiter Verdichter vorgesehen ist. Als ein weiteres Beispiel kann die Strömung am Ausgang des Verdichters dem Einlass der zweiten Turbine zugeführt werden, wenn eine zweite Turbine vorgesehen ist. Die Brennervorrichtung kann stromaufwärts der Turbine (der Turbinen) vorgesehen sein.
Der oder jeder Verdichter (beispielsweise der erste Verdichter und der zweite Verdichter gemäß obiger Beschreibung) kann eine beliebige Anzahl an Stufen, beispielsweise mehrere Stufen, umfassen. Jede Stufe kann eine Reihe von Rotorschaufeln und eine Reihe von Statorschaufeln umfassen, bei denen es sich um variable Statorschaufeln handeln kann (d.h. der Anstellwinkel kann variabel sein). Die Reihe von Rotorschaufeln und die Reihe von Statorschaufeln können axial zueinander versetzt sein.
Die oder jede Turbine (beispielsweise die erste Turbine und die zweite Turbine gemäß obiger Beschreibung) kann eine beliebige Anzahl an Stufen, beispielsweise mehrere Stufen, umfassen. Jede Stufe kann eine Reihe von Rotorschaufeln und eine Reihe von Statorschaufeln umfassen. Die Reihe von Rotorschaufeln und die Reihe von Statorschaufeln können axial zueinander versetzt sein.
Jede Fanschaufel kann eine radiale Spannweite aufweisen, die sich von einem Fuß (oder einer Nabe) an einer radial innenliegenden, von Gas überströmten Stelle oder sich von einer Position einer Spannweite von 0 % zu einer Spitze mit einer Spannweite von 100 % erstreckt. Das Verhältnis des Radius der Fanschaufel an der Nabe zu dem Radius der Fanschaufel an der Spitze kann bei weniger als (oder in der Größenordnung von): 0,4, 0,39, 0,38, 0,37, 0,36, 0,35, 0,34, 0,33, 0,32, 0,31, 0,3, 0,29, 0,28, 0,27, 0,26 oder 0,25 liegen. Das Verhältnis des Radius der Fanschaufel an der Nabe zu dem Radius der Fanschaufel an der Spitze kann in einem abgeschlossenen Bereich liegen, der von zwei Werten im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Diese Verhältnisse können allgemeinhin als das Nabe-Spitze-Verhältnis bezeichnet werden. Der Radius an der Nabe und der Radius an der Spitze können beide an der vorderen Kante (oder der axial am weitesten vorne liegenden Kante) der Schaufel gemessen werden. Das Nabe-Spitze-Verhältnis bezieht sich natürlich auf den von Gas überströmten Abschnitt der Fanschaufel, d. h. den Abschnitt, der sich radial außerhalb jeglicher Plattform befindet.
Der Radius des Fans kann zwischen der Mittellinie des Triebwerks und der Spitze der Fanschaufel an ihrer vorderen Kante gemessen werden. Der Durchmesser des Fans (der allgemein das Doppelte des Radius des Fans sein kann) kann größer als (oder in der Größenordnung von): 250 cm (etwa 100 Inch), 260 cm, 270 cm (etwa 105 Inch), 280 cm (etwa 110 Inch), 290 cm (etwa 115 Inch), 300 cm (etwa 120 Inch), 310 cm, 320 cm (etwa 125 Inch), 330 cm (etwa 130 Inch), 340 cm (etwa 135 Inch), 350 cm, 360 cm (etwa 140 Inch), 370 cm (etwa 145 Inch), 380 cm (etwa 150 Inch) oder 390 cm (etwa 155 Inch) sein (liegen). Der Fandurchmesser kann in einem abgeschlossenen Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden).
Die Drehzahl des Fans kann im Betrieb variieren. Allgemein ist die Drehzahl geringer für Fans mit einem größeren Durchmesser. Lediglich als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die Drehzahl des Fans bei Konstantgeschwindigkeitsbedingungen weniger als 2500 U/min, beispielsweise weniger als 2300 U/min, betragen. Lediglich als ein weiteres nicht einschränkendes Beispiel kann auch die Drehzahl des Fans bei Konstantgeschwindigkeitsbedingungen für ein Triebwerk mit einem Fandurchmesser im Bereich von 250 cm bis 300 cm (beispielsweise 250 cm bis 280 cm) im Bereich von 1700 U/min bis 2500 U/min, beispielsweise im Bereich von 1800 U/min bis 2300 U/min, beispielsweise im Bereich von 1900 U/min bis 2100 U/min, liegen. Lediglich als ein weiteres nicht einschränkendes Beispiel kann die Drehzahl des Fans bei Konstantgeschwindigkeitsbedingungen für ein Triebwerk mit einem Fandurchmesser im Bereich von 320 cm bis 380 cm in dem Bereich von 1200 U/min bis 2000 U/min, beispielsweise in dem Bereich von 1300 U/min bis 1800 U/min, beispielsweise in dem Bereich von 1400 U/min bis 1600 U/min, liegen.
Im Gebrauch des Gasturbinentriebwerks dreht sich der Fan (mit zugehörigen Fanschaufeln) um eine Drehachse. Diese Drehung führt dazu, dass sich die Spitze der Fanschaufel mit einer Geschwindigkeit U_Spitze bewegt. Die von den Fanschaufeln an der Strömung verrichtete Arbeit resultiert in einem Anstieg der Enthalpie dH der Strömung. Eine Fanspitzenbelastung kann als dH/U_Spitze ² definiert werden, wobei dH der Enthalpieanstieg (beispielsweise der durchschnittliche 1-D-Enthalpieanstieg) über den Fan hinweg ist und U_Spitze die (Translations-) Geschwindigkeit der Fanspitze, beispielsweise an der vorderen Kante der Spitze, ist (die als Fanspitzenradius am vorderen Rand multipliziert mit der Winkelgeschwindigkeit definiert werden kann). Die Fanspitzenbelastung bei Konstantgeschwindigkeitsbedingungen kann mehr als (oder in der Größenordnung von): 0,3, 0,31, 0,32, 0,33, 0,34, 0,35, 0,36, 0,37, 0,38, 0,39 oder 0,4 betragen (liegen) (wobei alle Einheiten in diesem Abschnitt Jkg^-1K^-1/(ms^-1)² sind). Die Fanspitzenbelastung kann in einem abgeschlossenen Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden).
Gasturbinentriebwerke gemäß der vorliegenden Offenbarung können ein beliebiges gewünschtes Bypassverhältnis aufweisen, wobei das Bypassverhältnis als das Verhältnis des Massendurchsatzes der Strömung durch den Bypasskanal zu dem Massendurchsatz der Strömung durch den Kern bei Konstantgeschwindigkeitsbedingungen definiert wird. Bei einigen Anordnungen kann das Bypassverhältnis mehr als (oder in der Größenordnung von): 10, 10,5, 11, 11,5, 12, 12,5, 13, 13,5, 14, 14,5, 15, 15,5, 16, 16,5 oder 17 betragen (liegen). Das Bypassverhältnis kann in einem abgeschlossenen Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Der Bypasskanal kann im Wesentlichen ringförmig sein. Der Bypasskanal kann sich radial außerhalb des Kerntriebwerks befinden. Die radial äußere Fläche des Bypasskanals kann durch eine Triebwerksgondel und/oder ein Fangehäuse definiert werden.
Das Gesamtdruckverhältnis eines Gasturbinentriebwerks, das hier beschrieben und/oder beansprucht wird, kann als das Verhältnis des Staudrucks stromaufwärts des Fans zu dem Staudruck am Ausgang des Höchstdruckverdichters (vor dem Eingang in die Brennervorrichtung) definiert werden. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann das Gesamtdruckverhältnis eines Gasturbinentriebwerks, das hier beschrieben und/oder beansprucht wird, bei Konstantgeschwindigkeit mehr als (oder in der Größenordnung von): 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75 betragen (liegen). Das Gesamtdruckverhältnis kann in einem abgeschlossenen Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden).
Der spezifische Schub eines Triebwerks kann als der Nettoschub des Triebwerks dividiert durch den Gesamtmassenstrom durch das Triebwerk hindurch definiert werden. Bei Konstantgeschwindigkeitsbedingungen kann der spezifische Schub eines Triebwerks, das hier beschrieben und/oder beansprucht wird, weniger als (oder in der Größenordnung von): 110 N kg^-1s, 105 Nkg^-1s, 100 Nkg^-1s, 95 Nkg^-1s, 90 Nkg^-1s, 85 Nkg^-1s oder 80 Nkg^-1s betragen (liegen). Der spezifische Schub kann in einem abgeschlossenen Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Solche Triebwerke können im Vergleich zu herkömmlichen Gasturbinentriebwerken besonders effizient sein.
Ein Gasturbinentriebwerk, das hier beschrieben und/oder beansprucht wird, kann einen beliebigen gewünschten Höchstschub aufweisen. Lediglich als ein nicht einschränkendes Beispiel kann eine Gasturbine, die hier beschrieben und/oder beansprucht wird, zur Erzeugung eines Höchstschubs von mindestens (oder in der Größenordnung von): 160 kN, 170 kN, 180 kN, 190 kN, 200 kN, 250 kN, 300 kN, 350 kN, 400 kN, 450 kN, 500 kN oder 550kN in der Lage sein. Der Höchstschub kann in einem abgeschlossenen Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Der Schub, auf den oben Bezug genommen wird, kann der Nettohöchstschub bei standardmäßigen atmosphärischen Bedingungen auf Meereshöhe plus 15 °C (Umgebungsdruck 101,3 kPa, Temperatur 30 °C) bei statischem Triebwerk sein.
Im Gebrauch kann die Temperatur der Strömung am Eingang der Hochdruckturbine besonders hoch sein. Diese Temperatur, die als TET bezeichnet werden kann, kann an dem Ausgang zur Brennvorrichtung, beispielsweise unmittelbar stromaufwärts der ersten Turbinenschaufel, die wiederum als eine Düsenleitschaufel bezeichnet werden kann, gemessen werden. Bei Konstantgeschwindigkeit kann die TET mindestens (oder in der Größenordnung von): 1400 K, 1450 K, 1500 K, 1550 K, 1600 K oder 1650 K betragen (liegen). Die TET bei Konstantgeschwindigkeit kann in einem abgeschlossenen Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Die maximale TET im Gebrauch des Triebwerks kann beispielsweise mindestens (oder in der Größenordnung von): 1700 K, 1750 K, 1800 K, 1850 K, 1900 K, 1950 K oder 2000 K betragen (liegen). Die maximale TET kann in einem abgeschlossenen Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Die maximale TET kann beispielsweise bei einer Bedingung von hohem Schub, beispielsweise bei einer MTO-Bedingung (MTO - Maximum Take-Off thrust - maximaler Startschub), auftreten.
Eine Fanschaufel und/oder ein Blattabschnitt (aerofoil) einer Fanschaufel, die hier beschrieben und/oder beansprucht wird, kann aus einem beliebigen geeigneten Material oder einer Kombination aus Materialien hergestellt werden. Beispielsweise kann zumindest ein Teil der Fanschaufel und/oder des Blatts zumindest zum Teil aus einem Verbundstoff, beispielsweise einem Metallmatrix-Verbundstoff und/oder einem Verbundstoff mit organischer Matrix, wie z. B. Kohlefaser, hergestellt werden. Als ein weiteres Beispiel kann zumindest ein Teil der Fanschaufel und/oder des Blatts zumindest zum Teil aus einem Metall, wie z. B. einem auf Titan basierendem Metall oder einem auf Aluminium basierenden Material (wie z. B. einer Aluminium-Lithium-Legierung) oder einem auf Stahl basierenden Material hergestellt werden. Die Fanschaufel kann mindestens zwei Bereiche umfassen, die unter Verwendung verschiedener Materialien hergestellt werden. Beispielsweise kann die Fanschaufel eine vordere Schutzkante aufweisen, die unter Verwendung eines Materials hergestellt wird, das dem Aufschlagen (beispielsweise von Vögeln, Eis oder anderem Material) besser widerstehen kann als der Rest der Schaufel. Solch eine vordere Kante kann beispielsweise unter Verwendung von Titan oder einer auf Titan basierenden Legierung hergestellt werden. Somit kann die Fanschaufel lediglich als ein Beispiel einen auf Kohlefaser oder Aluminium basierenden Körper (wie z. B. eine Aluminium-Lithium-Legierung) mit einem vorderen Rand aus Titan aufweisen.
Ein Fan, der hier beschrieben und/oder beansprucht wird, kann einen mittleren Abschnitt umfassen, von dem sich die Fanschaufeln, beispielsweise in einer radialen Richtung, erstrecken können. Die Fanschaufeln können auf beliebige gewünschte Art und Weise an dem mittleren Abschnitt angebracht sein. Beispielsweise kann jede Fanschaufel eine Fixierungsvorrichtung umfassen, die mit einem entsprechenden Schlitz in der Nabe (oder Scheibe) in Eingriff gelangen kann. Lediglich als ein Beispiel kann solch eine Fixierungsvorrichtung in Form eines Schwalbenschwanzes vorliegen, der zur Fixierung der Fanschaufel an der Nabe/Scheibe in einen entsprechenden Schlitz in der Nabe/Scheibe eingesteckt und/oder damit in Eingriff gebracht werden kann. Als ein weiteres Beispiel können die Fanschaufeln integral mit einem mittleren Abschnitt ausgebildet sein. Solch eine Anordnung kann als eine Blisk oder ein Bling bezeichnet werden. Ein beliebiges geeignetes Verfahren kann zur Herstellung solch einer Blisk oder solch eines Bling verwendet werden. Beispielsweise kann zumindest ein Teil der Fanschaufeln aus einem Block maschinell herausgearbeitet werden und/oder mindestens ein Teil der Fanschaufeln kann durch Schweißen, wie z. B. lineares Reibschweißen, an der Nabe/Scheibe angebracht werden.
Die Gasturbinentriebwerke, die hier beschrieben und/oder beansprucht werden, können oder können nicht mit einer VAN (Variable Area Nozzle - Düse mit variablem Querschnitt) versehen sein. Solch eine Düse mit variablem Querschnitt kann im Betrieb eine Variation des Ausgangsquerschnitts des Bypasskanals erlauben. Die allgemeinen Prinzipien der vorliegenden Offenbarung können auf Triebwerke mit oder ohne eine VAN zutreffen.
Der Fan einer Gasturbine, die hier beschrieben und/oder beansprucht wird, kann eine beliebige gewünschte Anzahl an Fanschaufeln, beispielsweise 16, 18, 20 oder 22 Fanschaufeln, aufweisen.
Gemäß der hier erfolgenden Verwendung können Konstantgeschwindigkeitsbedingungen die Konstantgeschwindigkeitsbedingungen eines Luftfahrzeugs, an dem das Gasturbinentriebwerk angebracht ist, bedeuten. Solche Konstantgeschwindigkeitsbedingungen können herkömmlicherweise als die Bedingungen während des mittleren Teils des Flugs definiert werden, beispielsweise die Bedingungen, denen das Luftfahrzeug und/oder das Triebwerk zwischen (hinsichtlich Zeit und/oder Entfernung) dem Ende des Steigflugs und dem Beginn des Sinkflugs ausgesetzt wird bzw. werden.
Lediglich als ein Beispiel kann die Vorwärtsgeschwindigkeit bei der Konstantgeschwindigkeitsbedingung bei einem beliebigen Punkt im Bereich von Mach 0,7 bis 0,9, beispielsweise 0,75 bis 0,85, beispielsweise 0,76 bis 0,84, beispielsweise 0,77 bis 0,83, beispielsweise 0,78 bis 0,82, beispielsweise 0,79 bis 0,81, beispielsweise in der Größenordnung von Mach 0,8, in der Größenordnung von Mach 0,85 oder in dem Bereich von 0,8 bis 0,85 liegen. Eine beliebige Geschwindigkeit innerhalb dieser Bereiche kann die Konstantgeschwindigkeitsbedingung sein. Bei einigen Luftfahrzeugen können die Konstantgeschwindigkeitsbedingung außerhalb dieser Bereiche, beispielsweise unter Mach 0,7 oder über Mach 0,9, liegen.
Lediglich als ein Beispiel können die Konstantgeschwindigkeitsbedingungen standardmäßigen atmosphärischen Bedingungen bei einer Höhe entsprechen, die im Bereich von 10.000 m bis 15.000 m, beispielsweise im Bereich von 10.000 m bis 12.000 m, beispielsweise im Bereich von 10.400 m bis 11.600 m (etwa 38.000 Fuß) beispielsweise im Bereich von 10.500 m bis 11.500 m, beispielsweise im Bereich von 10.600 m bis 11.400 m, beispielsweise im Bereich von 10.700 m (etwa 35.000 Fuß) bis 11.300 m, beispielsweise im Bereich von 10.800 m bis 11.200 m, beispielsweise im Bereich von 10.900 m bis 11.100 m, beispielsweise in der Größenordnung von 11.000 m, liegt. Die Konstantgeschwindigkeitsbedingungen können standardmäßigen atmosphärischen Bedingungen bei einer beliebigen gegebenen Höhe in diesen Bereichen entsprechen.
Lediglich als ein Beispiel können die Konstantgeschwindigkeitsbedingungen Folgendem entsprechen: einer Vorwärts-Mach-Zahl von 0,8; einem Druck von 23.000 Pa und einer Temperatur von -55 °C.
So wie sie hier durchweg verwendet werden, können „Konstantgeschwindigkeit“ oder „Konstantgeschwindigkeitsbedingungen“ den aerodynamischen Auslegungspunkt bedeuten. Solch ein aerodynamischer Auslegungspunkt (oder ADP - Aerodynamic Design Point) kann den Bedingungen (darunter beispielsweise die Mach-Zahl, Umgebungsbedingungen und Schubanforderung), für die der Fanbetrieb ausgelegt ist, entsprechen. Dies kann beispielsweise die Bedingungen, bei denen der Fan (oder das Gasturbinentriebwerk) konstruktionsgemäß den optimalen Wirkungsgrad aufweist, bedeuten.
Im Betrieb kann ein Gasturbinentriebwerk, das hier beschrieben und/oder beansprucht wird, bei den Konstantgeschwindigkeitsbedingungen, die hier an anderer Stelle definiert werden, betrieben werden. Solche Konstantgeschwindigkeitsbedingungen können von den Konstantgeschwindigkeitsbedingungen (beispielsweise den Bedingungen während des mittleren Teils des Fluges) eines Luftfahrzeugs, an dem mindestens ein (beispielsweise zwei oder vier) Gasturbinentriebwerk(e) zur Bereitstellung von Schubkraft befestigt sein kann, bestimmt werden.
Für den Fachmann ist verständlich, dass ein Merkmal oder Parameter, das bzw. der in Bezug auf einen der obigen Aspekte beschrieben wird, bei einem beliebigen anderen Aspekt angewendet werden kann, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen. Des Weiteren kann ein beliebiges Merkmal oder ein beliebiger Parameter, das bzw. der hier beschrieben wird, bei einem beliebigen Aspekt angewendet werden und/oder mit einem beliebigen anderen Merkmal oder Parameter, das bzw. der hier beschrieben wird, kombiniert werden, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen.
Es werden nun beispielhaft Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren beschrieben; in den Figuren zeigen:

1 eine Seitenschnittansicht eines Gasturbinentriebwerks;
2 eine Seitenschnittgroßansicht eines stromaufwärtigen Abschnitts eines Gasturbinentriebwerks;
3 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Wuchtkörpers in einem rotierbaren Bauteil;
4A eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Wuchtkörpers;
4B eine Schnittansicht der weiteren Ausführungsform eines Wuchtkörpers nach 4A;
5 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Wuchtkörpers;
6 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Wuchtkörpers mit einem Schraubenelement;
7 eine perspektivische Schnittansicht durch einen Rotorkranz als rotierbares Bauteil;
8 eine perspektivische Schnittansicht durch ein rotierbares Bauteil.

Im Folgenden werden Ausführungsformen für Vorrichtungen zur Einstellung eines Wuchtzustandes eines rotierbaren Bauteils 26, 50 in einem Gasturbinentriebwerk 10 beschrieben.
Anhand der 1 und 2 soll zunächst der grundlegende Aufbau eines Gasturbinentriebwerks 10 dargestellt werden. In den 3 bis 7 werden dann Einzelheiten von Ausführungsformen von Vorrichtungen zur Einstellung des Wuchtzustandes beschrieben.
1 stellt ein Gasturbinentriebwerk 10 mit einer Hauptdrehachse 9 dar. Das Gasturbinentriebwerk 10 umfasst einen Lufteinlass 12 und ein Fan 23, der zwei Luftströme erzeugt: einen Kernluftstrom A und einen Bypassluftstrom B. Das Gasturbinentriebwerk 10 umfasst einen Kern 11, der den Kernluftstrom A aufnimmt. Das Kerntriebwerk 11 umfasst in Axialströmungsreihenfolge einen Niederdruckverdichter 14, einen Hochdruckverdichter 15, eine Verbrennungseinrichtung 16, eine Hochdruckturbine 17, eine Niederdruckturbine 19 und eine Kernschubdüse 20. Eine Triebwerksgondel 21 umgibt das Gasturbinentriebwerk 10 und definiert einen Bypasskanal 22 und eine Bypassschubdüse 18. Der Bypassluftstrom B strömt durch den Bypasskanal 22. Der Fan 23 ist über eine Welle 26 und ein epizyklisches Planetengetriebe 30 an der Niederdruckturbine 19 angebracht und wird durch diese angetrieben.
Im Betrieb wird der Kernluftstrom A durch den Niederdruckverdichter 14 beschleunigt und verdichtet und in den Hochdruckverdichter 15 geleitet, wo eine weitere Verdichtung erfolgt. Die aus dem Hochdruckverdichter 15 ausgestoßene verdichtete Luft wird in die Verbrennungseinrichtung 16 geleitet, wo sie mit Kraftstoff vermischt wird und das Gemisch verbrannt wird. Die resultierenden heißen Verbrennungsprodukte breiten sich dann durch die Hochdruck- und die Niederdruckturbine 17, 19 aus und treiben diese dadurch an, bevor sie zur Bereitstellung einer gewissen Schubkraft durch die Düse 20 ausgestoßen werden. Die Hochdruckturbine 17 treibt den Hochdruckverdichter 15 durch eine geeignete Verbindungswelle 27 an. Der Fan 23 stellt allgemein den Hauptteil der Schubkraft bereit. Das epizyklische Planetengetriebe 30 ist ein Untersetzungsgetriebe.
Eine beispielhafte Anordnung für ein Getriebe-Fan-Gasturbinentriebwerk 10 wird in 2 gezeigt. Die Niederdruckturbine 19 (siehe 1) treibt die Welle 26 an, die mit einem Sonnenrad 28 des epizyklischen Planetengetriebes 30 gekoppelt ist. Mehrere Planetenräder 32, die durch einen Planetenträger 34 miteinander gekoppelt sind, befinden sich von dem Sonnenrad 28 radial außen und kämmen damit. Der Planetenträger 34 führt die Planetenräder 32 so, dass sie synchron um das Sonnenrad 28 kreisen, während er ermöglicht, dass sich jedes Planetenrad 32 um seine eigene Achse drehen kann. Der Planetenträger 34 ist über Gestänge 36 mit dem Fan 23 dahingehend gekoppelt, seine Drehung um die Triebwerksachse 9 anzutreiben. Ein Außenrad oder Hohlrad 38, das über Gestänge 40 mit einer stationären Stützstruktur 24 gekoppelt ist, befindet sich von den Planetenrädern 32 radial außen und kämmt damit.
Es wird angemerkt, dass die Begriffe „Niederdruckturbine“ und „Niederdruckverdichter“, so wie sie hier verwendet werden, so aufgefasst werden können, dass sie die Turbinenstufe mit dem niedrigsten Druck bzw. die Verdichterstufe mit dem niedrigsten Druck (d. h. dass sie nicht den Fan 23 umfassen) und/oder die Turbinen- und Verdichterstufe, die durch die verbindende Welle 26 mit der niedrigsten Drehzahl in dem Triebwerk (d. h. dass sie nicht die Getriebeausgangswelle, die den Fan 23 antreibt, umfasst) miteinander verbunden sind, bedeuten. In einigen Schriften können die „Niederdruckturbine“ und der „Niederdruckverdichter“, auf die hier Bezug genommen wird, alternativ dazu als die „Mitteldruckturbine“ und „Mitteldruckverdichter“ bekannt sein. Bei der Verwendung derartiger alternativer Nomenklatur kann der Fan 23 als eine erste Verdichtungsstufe oder Verdichtungsstufe mit dem niedrigsten Druck bezeichnet werden.
Das in 2 beispielhaft dargestellte epizyklische Planetengetriebe 30 ist ein Planetengetriebe, bei dem der Planetenträger 34 über Gestänge 36 mit einer Ausgangswelle gekoppelt ist, wobei das Hohlrad 38 festgelegt ist. Jedoch kann eine beliebige andere geeignete Art von Planetengetriebe 30 verwendet werden. Als ein weiteres Beispiel kann das Planetengetriebe 30 eine Sternanordnung sein, bei der der Planetenträger 34 festgelegt gehalten wird, wobei gestattet wird, dass sich das Hohlrad (oder Außenrad) 38 dreht. Bei solch einer Anordnung wird der Fan 23 von dem Hohlrad 38 angetrieben. Als ein weiteres alternatives Beispiel kann das Getriebe 30 ein Differenzialgetriebe sein, bei dem gestattet wird, dass sich sowohl das Hohlrad 38 als auch der Planetenträger 34 drehen.
Es versteht sich, dass die in 2 gezeigte Anordnung lediglich beispielhaft ist und verschiedene Alternativen in dem Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung liegen. Lediglich beispielhaft kann eine beliebige geeignete Anordnung zur Positionierung des Getriebes 30 in dem Gasturbinentriebwerk 10 und/oder zur Verbindung des Getriebes 30 mit dem Gasturbinentriebwerk 10 verwendet werden. Als ein weiteres Beispiel können die Verbindungen (z. B. die Gestänge 36, 40 in dem Beispiel von 2) zwischen dem Getriebe 30 und anderen Teilen des Gasturbinentriebwerk 10 (wie z. B. der Eingangswelle 26, der Ausgangswelle und der festgelegten Struktur 24) einen gewissen Grad an Steifigkeit oder Flexibilität aufweisen. Als ein weiteres Beispiel kann eine beliebige geeignete Anordnung der Lager zwischen rotierenden und stationären Teilen des Gasturbinentriebwerk 10 (beispielsweise zwischen der Eingangs- und der Ausgangswelle des Getriebes und den festgelegten Strukturen, wie z. B. dem Getriebegehäuse) verwendet werden, und die Offenbarung ist nicht auf die beispielhafte Anordnung von 2 beschränkt. Beispielsweise ist für den Fachmann ohne Weiteres erkenntlich, dass sich die Anordnung von Ausgang und Stützgestängen und Lagerpositionierungen bei einer Sternanordnung (oben beschrieben) des Getriebes 30 in der Regel von jenen, die beispielhaft in 2 gezeigt werden, unterscheiden würden.
Entsprechend dehnt sich die vorliegende Offenbarung auf ein Gasturbinentriebwerk mit einer beliebigen Anordnung der Getriebearten (beispielsweise sternförmig oder epizyklisch planetenartig), Stützstrukturen, Eingangs- und Ausgangswellenanordnung und Lagerpositionierungen aus.
Optional kann das Getriebe Neben- und/oder alternative Komponenten (z. B. den Mitteldruckverdichter und/oder einen Nachverdichter) antreiben.
Andere Gasturbinentriebwerke, bei denen die vorliegende Offenbarung Anwendung finden kann, können alternative Konfigurationen aufweisen. Beispielsweise können derartige Triebwerke eine alternative Anzahl an Verdichtern und/oder Turbinen und/oder eine alternative Anzahl an Verbindungswellen aufweisen. Als ein weiteres Beispiel weist das in 1 gezeigte Gasturbinentriebwerk eine Teilungsstromdüse 20, 22 auf, was bedeutet, dass der Strom durch den Bypasskanal 22 seine eigene Düse aufweist, die von der Triebwerkskerndüse 20 separat und davon radial außen ist. Jedoch ist dies nicht einschränkend und ein beliebiger Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann auch auf Triebwerke zutreffen, bei denen der Strom durch den Bypasskanal 22 und der Strom durch den Kern 11 vor (oder stromaufwärts) einer einzigen Düse, die als eine Mischstromdüse bezeichnet werden kann, vermischt oder kombiniert werden. Eine oder beide Düsen (ob Misch- oder Teilungsstrom) kann einen festgelegten oder variablen Bereich aufweisen. Obgleich sich das beschriebene Beispiel auf ein Turbofantriebwerk bezieht, kann die Offenbarung beispielsweise bei einer beliebigen Art von Gasturbinentriebwerk, wie z. B. bei einem Open-Rotor- (bei dem die Fanstufe nicht von einer Triebwerksgondel umgeben wird) oder einem Turboprop-Triebwerk, angewendet werden. Bei einigen Anordnungen umfasst das Gasturbinentriebwerk 10 möglicherweise kein Getriebe 30.
Die Geometrie des Gasturbinentriebwerks 10 und Komponenten davon wird bzw. werden durch ein herkömmliches Achsensystem definiert, das eine axiale Richtung (die auf die Drehachse 9 ausgerichtet ist), eine radiale Richtung (in der Richtung von unten nach oben in 1) und eine Umfangsrichtung (senkrecht zu der Ansicht in 1) umfasst. Die axiale, die radiale und die Umfangsrichtung verlaufen senkrecht zueinander.
Damit ist klar, dass es unterschiedliche rotierbare Bauteile 26, 50 in einem Gasturbinentriebwerk gibt, die im Betrieb dann rotieren.
In 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform zur Einstellung eines Wuchtzustandes an einem rotierbaren Bauteil 50, hier eine Rotorscheibe 50. Schaufeln 55 der Rotorscheibe 50 (z.B. eines Hochdruckverdichters 15 oder einer Hochdruckturbine 17) sind entlang des äußeren Umfangs der Rotorscheibe 50 angeordnet. Die dargestellte Schnittebene in 3 steht senkrecht zur Rotationsrichtung R des rotierbaren Bauteils 50.
Das rotierbare Bauteil 50 umfasst eine sich um seinen Umfang erstreckende, profilierte Ringnut 54, in welche mindestens ein Wuchtkörper 51 eingesetzt ist (hier ist aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich ein Wuchtkörper 51 dargestellt).
Dabei kann man den Wuchtkörper 51 begrifflich in zwei Teile einteilen, einen oberen Teil 51', der aus der Ringnut 54 herausragt und einen unteren Teil 51", der in der Ringnut 54 mit Spiel und mit Formschluss angeordnet ist. Die Wuchtkörper 51 sind längs der Ringnut 54 verschiebbar. Der Wuchtkörper 51 wird durch Formschluss in der Ringnut 54 gehalten, da der untere Teil 51" durch Hinterschneidungen 56 (oder Vorsprünge) an der Ringnut 54 gehalten wird.
Der Wuchtkörper 51 umfasst ein Innengewinde (siehe z.B. 4A, 5), in welches ein Schraubenelement 52 (z.B. in Form einer Madenschraube) eingeschraubt ist. Das Schraubenelement 52 kann eine hier nicht dargestellte Verliersicherung aufweisen.
Das Schraubenelement 52 kann mit einem Werkzeug (z.B. mit einem Sechskantwerkzeug), das von außen durch die Schaufeln 55 geführt wird, angezogen oder gelockert werden.
Zum Auswuchten können die Wuchtkörper 51 (vorzugsweise zwei oder mehr, mit Schraubenelement 52) in Umfangsrichtung entlang der Ringnut 54 verschoben oder verdreht werden, um eine geeignete Gegenunwucht für das rotierbare Bauteil 50 zu erzeugen. Das Verdrehen der Wuchtkörper 51 erfolgt dabei z.B. durch Festhalten derselbigen und relatives Verdrehen des Rotors.
In 4A und 4B ist eine weitere Ausführungsform eines Wuchtkörpers 51 dargestellt, der z.B. in der Weise verwendet werden kann, wie sie in 3 dargestellt ist. 4A zeigt dabei eine perspektivische Ansicht, 4B eine Schnittansicht durch den Wuchtkörper 51. Die Schnittebene steht dabei senkrecht zur Rotationsrichtung R, die in beiden Figuren angedeutet ist.
Der Wuchtkörper 51 weist einen oberen Teil 51' und einen unteren Teil 51" auf, die im Zusammenhang mit der 3 definiert worden waren.
Im oberen Teil 51' ist die Gewindeöffnung 53 erkennbar, in die das hier nicht dargestellte Schraubenelement 52 eingeschraubt wird. Der untere Teil 51" des Wuchtkörpers 51 ist dabei deutlich schwerer ausgebildet als der obere Teil 51', d.h. er hat mehr Volumen. Durch die Formgebung kann der untere Teil 51" durch Hinterschneidungen an der Ringnut 54 formschlüssig gehalten werden.
Die Gewindeöffnung 53 erstreckt sich vom oberen Teil 51' in den unteren Teil 51", wobei die Gewindeöffnung 53 im unteren Teil 51" geschlossen ausgebildet ist, sie bildet eine Art Sackloch aus. In einer alternativen Ausführungsform (siehe 5) ist eine Ausführungsform dargestellt, die keinen oberen Teil 51' aufweist, d.h. der Wuchtkörper 51 schließt mit der Oberkannte der Ringnut 54 ab.
In den Ausführungsformen gemäß 3 und 4 ist der größte Querschnittsdurchmesser D im Querschnitt senkrecht zur Rotationsrichtung R im unteren Teil 51" angeordnet. Das Gleiche gilt auch für den Schwerpunkt S (siehe 4B), wobei der Schwerpunkt S insbesondere im unteren Drittel der Gewindeöffnung 53 liegt. Alternativ kann der Schwerpunkt S auch im unteren Drittel des unteren Teils 51" liegen. Da der Wuchtkörper 51 achsensymmetrisch aufgebaut ist, liegt der Schwerpunkt S auf der Symmetrieachse. Die Angabe „unteres Drittel“ bezieht sich dabei auf die Strecke entlang der Symmetrieachse, gemessen von der Oberseite des Wuchtkörpers 51, d.h. der Seite, die zur Öffnung der Ringnut 54 zeigt.
Der Schwerpunkt S wird dabei durch die Volumenanteile des Wuchtkörpers 51 bestimmt. Da das Volumen des zweiten Teils 51" größer ist, als das Volumen des ersten Teils 51', liegt. der Schwerpunkt S liegt relativ tief in der Ringnut 54.
Der untere Teil 51" des Wuchtkörpers 51 ist im Grunde trapezförmig aufgebaut, wobei die beiden nicht-parallelen Seiten des Trapezes nach oben hin konvergent angeordnet sind. Die längste Seite des Trapezes, d.h. die untere Seite, ist nach unten gekrümmt ausgebildet.
In der Ausführungsform gemäß 5 ist eine Abwandlung der Ausführungsform der 4A und 4B dargestellt, so dass auf die obige Beschreibung Bezug genommen werden kann.
Hier weist der Wuchtkörper im Grunde nur einen unteren Teil 51" auf, da der Querschnitt trapezförmig ausgebildet ist. Die untere Seite ist hier gerade ausgebildet. Die obere Seite würde im Wesentlichen mit der Ringnut 54 bündig abschließen. Auch bei dieser Ausführungsform ist die Gewindeöffnung 53 unten geschlossen ausgebildet.
5 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß 4, d.h. einen Wuchtkörper mit einem unteren Teil 51' mit einem trapezförmigen Querschnitt. Hier ist zusätzlich noch das Schraubenelement 52 im Zusammenbau mit dem Wuchtkörper 51 dargestellt.
In 6 ist ein Wuchtkörper 51 zwischen Rotorblättern 55 dargestellt.
In 7 ist ein Wuchtkörper 51 in einer Ringnut 53 einer Rotorscheibe 50 dargestellt.
Der untere Teil 51" weist grundsätzlich die Querschnittsform einer Trapezes auf, wobei hier die Ecken stark gerundet sind.
Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und verschiedene Modifikationen und Verbesserungen vorgenommen werden können, ohne von den hier beschriebenen Konzepten abzuweichen. Beliebige der Merkmale können separat oder in Kombination mit beliebigen anderen Merkmalen eingesetzt werden, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen, und die Offenbarung dehnt sich auf alle Kombinationen und Unterkombinationen eines oder mehrerer Merkmale, die hier beschrieben werden, aus und umfasst diese.
Bezugszeichenliste

9: Hauptdrehachse
10: Gasturbinentriebwerk
11: Kerntriebwerk
12: Lufteinlass
14: Niederdruckverdichter
15: Hochdruckverdichter
16: Verbrennungseinrichtung
17: Hochdruckturbine
18: Bypassschubdüse
19: Niederdruckturbine
20: Kernschubdüse
21: Triebwerksgondel
22: Bypasskanal
23: Fan
24: stationäre Stützstruktur
26: Welle
27: Verbindungswelle
28: Sonnenrad
30: Getriebe
32: Planetenräder
34: Planetenträger
36: Gestänge
38: Hohlrad
40: Gestänge
50: rotierbares Bauteil
51: Wuchtkörper
51': oberer Teil des Wuchtkörpers
51": unterer Teil des Wuchtkörpers
52: Schraubenelement
53: Gewindeöffnung
54: Ringnut
55: Schaufel einer Rotorscheibe
56: Vorsprung, Hinterschneidung an Ringnut
A: Kernluftstrom
B: Bypassluftstrom
D: größter Querschnittsdurchmesser
R: Rotationsrichtung
S: Schwerpunkt des Wuchtkörpers

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2520767 B1 [0002]
EP 1726780 A2 [0002]

Claims

Vorrichtung zur Einstellung eines Wuchtzustandes eines rotierbaren Bauteils (26, 50) in einem Gasturbinentriebwerk (10) durch mindestens einen Wuchtkörper (51), wobei ein unterer Teil (51") des mindestens einen Wuchtkörpers (51) formschlüssig in der Ringnut (54) angeordnet ist und wobei in dem mindestens einen Wuchtkörper (51) jeweils ein Schraubenelement (52) in einer Gewindeöffnung (53) angeordnet ist, die sich in den unteren Teil (51") erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindeöffnung (53) im unteren Teil (51") des mindestens einen Wuchtkörpers (51) geschlossen ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindeöffnung (53) durch einen oberen Teil (51') geht, der aus der Ringnut (54) ragt und die Gewindeöffnung als Sackloch in den unteren Teil (51") des mindestens einen Wuchtkörpers (51) ragt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wuchtkörper (51) im Querschnitt senkrecht zur Rotationsrichtung (R) des rotierbaren Bauteils (26, 50) den größten Querschnittsdurchmesser (D) im unteren Teil (51") aufweist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wuchtkörper (51) im Querschnitt senkrecht zur Rotationsrichtung (R) des rotierbaren Bauteils (26, 50) einen trapezförmigen Teil aufweist, dessen längste Seite als Kurve, insbesondere ein Kreisbogen, ausgebildet ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwerpunkt (S) des mindestens einen Wuchtkörpers (51) bezogen auf den Querschnitt senkrecht zur Rotationsrichtung (R) im unteren Drittel der Gewindeöffnung (53) oder im unteren Drittel des unteren Teils (51") liegt.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Wuchtkörper (51) in der Ringnut (54) radial beweglich angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Teil (51') der mindestens zwei Wuchtkörper (51) oben aus der Ringnut (54) herausragt und ein zweiter Teil (51") der Wuchtkörper (51) in einem Aufnahmebereich der Ringnut (54) angeordnet ist, wobei das Volumen des zweiten Teils (51") größer ist als das Volumen des ersten Teils (51').
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wuchtkörper (51) einen Querschnitt senkrecht zur Rotationsrichtung (R) aufweist, der abschnittsweise konvergent in die Richtung ausgebildet ist, die im Betrieb radial außen liegt.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wuchtkörper (51) einen Querschnitt senkrecht zur Rotationsrichtung (R) aufweist, der dreieckig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wuchtkörper (51) mit einer Welle (26) des Gasturbinentriebwerks (10) gekoppelt ist, insbesondere mit einer Niederdruckwelle oder einer Hochdruckwelle gekoppelt ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wuchtkörper (51) mit einem Rotor, insbesondere einer Rotorscheibe eines Verdichters (14, 15), eines Fans (23) oder einer Turbine (17, 19), gekoppelt ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasturbinentriebwerk (10) als Flugzeugtriebwerk, insbesondere als Fan-Getriebe-Triebwerk, ausgebildet ist.
Wuchtkörper, eingerichtet und ausgebildet zur Verwendung in einer Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12.
Gasturbinentriebwerk (10) für ein Luftfahrzeug, das Folgendes umfasst: ein Kerntriebwerk (11), das eine Turbine (19), einen Verdichter (14) und eine die Turbine mit dem Verdichter verbindende Kernwelle (26) umfasst; einen Fan (23), der stromaufwärts des Kerntriebwerks (11) positioniert ist, wobei der Fan (23) mehrere Fanschaufeln umfasst; und ein Getriebe (30), das von der Kernwelle (26) antreibbar ist, wobei der Fan (23) mittels des Getriebes (30) mit einer niedrigeren Drehzahl als die Kernwelle (26) antreibbar ist, wobei mindestens ein rotierbares Bauteil (26, 50) mit einer Vorrichtung zur Einstellung eines Wuchtzustandes gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 gekoppelt ist.