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Die
Erfindung betrifft einen Rotor für
eine Gasturbine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des
weiteren betrifft die Erfindung eine Gasturbine mit einem Rotor
gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 19.
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Moderne
Gasturbinen, insbesondere moderne Flugzeugtriebwerke, müssen höchsten Ansprüchen im
Hinblick auf Zuverlässigkeit,
Gewicht, Leistung, Wirtschaftlichkeit und Lebensdauer gerecht werden.
Bei der Entwicklung solcher Triebwerke, welche die obigen Anforderungen
erfüllen,
sind verschiedene Kriterien zu beachten. Exemplarisch sei hier auf
die Aerodynamik, Schwingungsmechanik, Festigkeit und Wellendynamik
sowie auf die Fertigungstechnik und die Werkstofftechnik verwiesen.
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Gasturbinen,
insbesondere Flugzeugtriebwerke, bestehen aus mehreren Baugruppen.
Als Baugruppen von Gasturbinen, insbesondere Flugzeugtriebwerken,
seien hier die Brennkammer, der Lüfter bzw. Fan, Hochdruckturbine
sowie Niederdruckturbine und Hochdruckverdichter sowie Niederdruckverdichter
genannt. Hochdruckverdichter, Niederdruckverdichter, Hochdruckturbine
sowie Niederdruckturbine umfassen in der Regel mehrere Stufen. Beim
Lüfter
bzw. Fan rotiert ein beschaufelter Lüfterrotor gegenüber einem
feststehenden Lüftergehäuse. Beim
Verdichter, insbesondere beim Hochdruckverdichter und Niederdruckverdichter,
sowie bei der Turbine, insbesondere der Hochdruckturbine und Niederdruckturbine,
rotiert ebenfalls ein beschaufelter Rotor gegenüber einem feststehenden Stator.
Die einem Turbinenrotor oder Verdichterrotor zugeordneten Schaufeln,
die mit dem Rotor zusammen rotieren, bezeichnet man als Laufschaufeln.
Diese Laufschaufeln des rotierenden Rotors rotieren insbesondere
relativ zu dem Stator zugeordneten, feststehenden Leitschaufeln.
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Aus
dem Stand der Technik ist es bekannt, jede Laufschaufel am Rotor über jeweils
einen der jeweiligen Laufschaufel zugeordneten Schaufelfuß zu befestigen.
Dabei verfügt
nach dem Stand der Technik jede Laufschaufel über einen eigenen Schaufelfuß, wobei
jeder Schaufelfuß in
entsprechende Ausnehmungen eines umlaufenden Rands des Rotors eingreift.
Sollen demnach zum Beispiel an einem Rotor acht Laufschaufeln befestigt
werden, so wird nach dem Stand der Technik jede Laufschaufel über einen separaten
Schaufelfuß am
umlaufenden Rand des Rotors befestigt. In den umlaufenden Rand des
Rotors sind dann acht Ausnehmungen eingebracht, in welche die Schaufelfüße eingreifen.
Die Innenkontur der Ausnehmungen entspricht dabei vorzugsweise in etwa
der Außenkontur
der Schaufelfüße. So kann
die Außenkontur
der Schaufelfüße und damit
die Innenkontur der Ausnehmungen des Rotorrands schwalbenschwanzförmig (dove-tail
design) oder tannenbaumförmig
(fir-tree design) ausgeführt
sein. Nach dem Stand der Technik verfügt demnach jede Laufschaufel über einen
separaten Schaufelfuß,
mit welchem die Laufschaufel am umlaufenden Rand des Rotors befestigt
wird. Bei einem im Sinne des Standes der Technik ausgebildeten Rotor
entspricht demnach die Anzahl der am Rotor befestigten Laufschaufeln
der Anzahl der Schaufelfüße. Als
diesbezüglicher
Stand der Technik kann auf die
DE 198 58 702 A1 und die
DE 195 16 694 C2 verwiesen
werden.
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Bedingt
durch das nach dem Stand der Technik festgeschriebene Konstruktionsprinzip,
dass die Anzahl der Schaufelfüße immer
der Anzahl der am Rotor befestigten Schaufeln entspricht, ergeben
sich Beschränkungen
in den Designmöglichkeiten
für Rotoren
von Gasturbinen, insbesondere Flugzeugtriebwerken. So bestimmt das
Verhältnis
Schaufelfußanzahl
: Schaufelanzahl von 1 : 1 die Dimensionierung und das Gewicht des
umlaufenden Rotorrands und damit auch das Gewicht und die Dimensionierung des
gesamten Rotors. Das Gewicht des Rotors bestimmt maßgeblich
das Gewicht der gesamten Gasturbine bzw. des gesamten Flugzeugtriebwerks
und damit die Wirtschaftlichkeit, Festigkeit und Lebensdauer desselben.
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Hiervon
ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde,
einen neuartigen Rotor für
eine Gasturbine sowie eine entsprechende Gasturbine zu schaffen.
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Dieses
Problem wird dadurch gelöst,
dass der eingangs genannte Rotor durch die Merkmale des kennzeichnenden
Teils des Patentanspruchs 1 weitergebildet ist.
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Erfindungsgemäß ist die
Anzahl von Schaufelfüßen, die
der Befestigung der Schaufeln am Rotor dienen, ungleich der Anzahl
der am Rotor befestigten Schaufeln. Mit der Erfindung wird erstmals
vorgeschlagen, mit der Anzahl der Schaufelfüße von der Anzahl der am Rotor
bzw. Rotorrand zu befestigenden Schaufeln abzuweichen. Dies erlaubt
neue Designmöglichkeiten
für Gasturbinenrotoren.
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Nach
einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Anzahl
der Schaufelfüße größer als
die Anzahl der Schaufeln, die am Rotor mit Hilfe der Schaufelfüße befestigt
sind. Mit dieser Weiterbildung der Erfindung kann in erster Linie
eine Gewichtreduzierung erreicht werden. Diese Ausführungsform
der Erfindung eignet sich insbesondere für Verdichterrotoren.
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Nach
einer zweiten, alternativen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung
ist die Anzahl der Schaufelfüße kleiner
als die Anzahl der Schaufeln, die am Rotor mit Hilfe der Schaufelfüße befestigt sind.
Mit dieser Weiterbildung der Erfindung kann in erster Linie die
Anzahl der benötigten
Baugruppen und der Fertigungsaufwand reduziert werden. Diese Ausführungsform
der Erfindung eignet sich insbesondere für Turbinenrotoren.
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Die
erfindungsgemäße Gasturbine
ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 19 gekennzeichnet.
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Bevorzugte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Unteransprüchen und
der nachfolgenden Beschreibung.
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Hand
der Zeichnung näher
erläutert.
In der Zeichnung zeigt:
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1: einen Rotor mit mehreren
am Rotor befestigten Schaufeln in perspektivischer Vorderansicht;
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2: einen stark schematisierten
Querschnitt durch einen Rotor zur Verdeutlichung der aus dem Stand
der Technik bekannten Befestigung der Schaufeln an dem Rotor, insbesondere
an einem Verdichterrotor;
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3: einen stark schematisierten
Querschnitt durch einen Rotor zur Verdeutlichung der aus dem Stand
der Technik bekannten Befestigung der Schaufeln an dem Rotor, insbesondere
an einem Turbinenrotor;
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4: einen stark schematisierten
Querschnitt durch einen Rotor analog zur Darstellung gemäß 2 zur Verdeutlichung der
erfindungsgemäßen Befestigung
der Schaufeln am Rotor nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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5: einen stark schematisierten
Querschnitt durch einen Rotor analog zur Darstellung gemäß 3 zur Verdeutlichung der
erfindungsgemäßen Befestigung
der Schaufeln am Rotor nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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6: einen stark schematisierten
Querschnitt durch einen Rotor analog zur Darstellung gemäß 2 bzw. 4 zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Befestigung
der Schaufeln am Rotor nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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7: eine stark schematisierte,
perspektivische Seitenansicht eines Rotors und einer Laufschaufel
zur Verdeutlichung einer weiteren aus dem Stand der Technik bekannten
Befestigung der Schaufeln an dem Rotor; und
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8: eine stark schematisierte,
perspektivische Seitenansicht eines Rotors und einer Laufschaufel
zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Befestigung der Schaufeln
am Rotor.
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Nachfolgend
wird die hier vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 8 in größerem Detail beschrieben. 1 zeigt einen Rotor einer Gasturbine
mit mehreren am Rotor befestigten Schaufeln in perspektivischer
Ansicht. Anhand der 2, 3 und 7 wird die aus dem Stand der Technik bekannte
Befestigung der Schaufeln am Rotor gezeigt. 4 bis 6 und 8 hingegen zeigen die Befestigung
der Schaufeln am Rotor im Sinne der Erfindung.
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1 zeigt einen Rotor 10 mit
mehreren am Rotor 10 befestigten Laufschaufeln 11.
Der Rotor 10 umfasst einen als Scheibe oder Ring ausgebildeten Rotorträger 12 und
einen sich an den Rotorträger 12 anschließenden,
umlaufenden Rand 13. Über
eine Umfangsfläche 14 des
Rands 13 sind die Laufschaufeln 11 im allgemeinen äquidistant
zueinander angeordnet. Der in 1 dargestellte
Rotor 10 kann als Verdichterrotor oder Turbinenrotor in
einer Gasturbine, nämlich
in einem Flugzeugtriebwerk, zum Einsatz kommen.
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Nach
dem Stand der Technik (siehe 2 und 3) ist jede Laufschaufel 11 über einen
einzigen, separaten Schaufelfuß 15 im
umlaufenden Rand 13 des Rotors 10 befestigt. Der
Bereich der Befestigung der Laufschaufeln 11 im Rand 13 des
Rotors 10 ist in 1 bis 3 mit der Bezugsziffer 16 gekennzeichnet. So
ist in 2 der Schaufelfuß 15 der
Laufschaufel 11 schwalbenschwanzförmig ausgebildet und greift in
eine entsprechend ausgestaltete Ausnehmung 20 im Bereich
des Rands 13 des Rotors 10 ein. 3 zeigt tannenbaumförmig ausgebildete Schaufelfüße 15,
die in entsprechend geformte Ausnehmungen 20 des Rands 13 eingreifen.
Nach dem Stand der Technik entspricht die Anzahl der Schaufelfüße immer
der Anzahl der am Rotor zu befestigenden Laufschaufeln. Das Verhältnis Laufschaufelanzahl
: Schaufelfußanzahl
entspricht nach dem Stand der Technik demnach immer 1 : 1. Jede
Laufschaufel 11 ist demzufolge mithilfe eines einzigen,
separaten Schaufelfußes 15 am
umlaufenden Rand 13 des Rotorträgers 12 bzw. des Rotors 10 befestigt.
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Im
Sinne der Erfindung wird ein Rotor vorgeschlagen, wobei am Rotor
mehrere mit dem Rotor rotierende Laufschaufeln befestigt sind und
wobei die Anzahl von Schaufelfüßen, die
der Befestigung der Laufschaufeln am Rotor dienen, ungleich der
Anzahl der am Rotor befestigten Laufschaufeln ist. Im Sinne der
Erfindung gilt demnach: Laufschaufelanzahl : Schaufelfußanzahl ≠ 1 : 1.
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Nach
einer ersten, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die
Anzahl von Schaufelfüßen größer als
die Anzahl der Schaufeln, die am Rotor mithilfe der Schaufelfüße befestigt
sind. So zeigt 4 eine
Laufschaufel 11, der in Umfangsrichtung nebeneinander zwei
Schaufelfüße 17 zugeordnet sind.
Mithilfe der Schaufelfüße 17 ist
die Laufschaufel 11 im Rand 13 des Rotorträgers 12 bzw.
Rotors 10 befestigt. Im Ausführungsbeispiel der 4 ist demnach das Verhältnis Laufschaufelanzahl
Schaufelfußanzahl
gleich 1 : 2.
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Bei
einem Konstruktionsprinzip, bei der die Anzahl der Schaufelfüße 17 größer ist
als die Anzahl der über
die Schaufelfüße 17 zu
befestigenden Laufschaufeln 11 können die geometrischen Abmessungen
der Schaufelfüße 17 und
damit die geometrischen Abmessungen des umlaufenden Rands 13 des
Rotorträgers 12 verringert
werden. So können
im Sinne der 4 schwalbenschwanzförmige Schaufelfüße 17 mit
kleineren Abmessungen als nach dem Stand der Technik (siehe 2) verwendet werden, die
in entsprechend kleiner geformte Ausnehmungen 20 des Rands 13 eingreifen.
Mit einem derartigen Design können
demnach Rotoren 10 mit einem schlanken Rotorrand 13 realisiert
werden. Bei einem schlankeren Rotorrand 13 reduziert sich
das Gewicht desselben. Wird das Gewicht des Rands 13 reduziert,
so sinkt auch die mechanische Belastung des Rotorträgers 12 im
Betrieb der Gasturbine und damit kann auch das Gewicht des Rotorträgers 12,
der als Scheibe oder Ring ausgebildet sein kann, reduziert werden.
Demnach stellt sich für
den gesamten Rotor 10 und damit die gesamte Gasturbine
bzw. das gesamte Flugzeugtriebwerk eine Gewichtsreduktion ein. Eine
Gewichtsreduktion des Flugzeugtriebwerks verbessert den Wirkungsgrad
desselben.
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Die
Weiterbildung der Erfindung, bei welcher die Anzahl der Schaufelfüße größer ist
als die Anzahl der über
die Schaufelfüße befestigten
Laufschaufeln, eignet sich insbesondere für die Rotortypen, bei welchen
eine relativ geringe Anzahl von relativ großen und damit schweren Laufschaufeln
am Rotor zu befestigen sind. Eine geeignete Anwendung ist hier zum
Beispiel die erste Stufe von Verdichtern des Flugzeugtriebwerks.
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Im
Ausführungsbeispiel
der 4 sind jeder Laufschaufel 11 zwei
Schaufelfüße 17 zugeordnet.
In Abweichung vom gezeigten Ausführungsbeispiel
ist es auch möglich,
jeder Laufschaufel drei oder vier oder noch mehr Schaufelfüße zuzuordnen.
Auch liegt es im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, mehrere Laufschaufeln
zu einem Laufschaufelsegment zusammenzufassen, wobei dann die Anzahl
der dem Laufschaufelsegment zugeordneten Schaufelfüße wieder
größer ist
als die Anzahl der dem Laufschaufelsegment zugeordneten Laufschaufeln.
So ist eine Ausgestaltung denkbar, bei der ein Schaufelsegment zwei
Laufschaufeln und drei Schaufelfüße umfasst. In
diesem Fall liegt das Verhältnis
Laufschaufelanzahl : Schaufelfußanzahl
bei 2 : 3. Auch ist es möglich,
einem Laufschaufelsegment mit drei Laufschaufeln vier oder fünf oder
noch mehr Schaufelfüße zuzuordnen.
Die Auswahl eines geeigneten Verhältnisses zwischen Anzahl der
Laufschaufeln und Anzahl der Schaufelfüße hängt vom konkreten Anwendungsfall
ab. Es wird jedoch in diesem Fall gelten, dass ein Schaufelsegment
mit N Schaufeln mindestens N+1 Schaufelfüße aufweist.
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5 visualisiert eine weitere
Ausführungsform
der Erfindung. Hiernach ist die Anzahl der Schaufelfüße kleiner
als die Anzahl der Laufschaufeln, die am Rotor mithilfe der Schaufelfüße befestigt sind.
So ist beim Ausführungsbeispiel
der 5 zwei Laufschaufeln 11 ein
gemeinsamer Schaufelfuß 18 zugeordnet.
Die beiden Laufschaufeln 11 sind mithilfe dieses Schaufelfußes am umlaufenden
Rand 13 des Rotors 10 befestigt und greifen in
eine entsprechend dimensionierte Ausnehmung 20 ein. Das
Verhältnis
Laufschaufelanzahl : Schaufelfußanzahl
beträgt
beim Ausführungsbeispiel
der 5 demnach 2 : 1.
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Das
Konstruktionsprinzip, bei welchem die Anzahl der Schaufelfüße 18 kleiner
ist als die Anzahl der über
die Schaufelfüße 18 zu
befestigenden Laufschaufeln 11 eignet sich vor allem bei
Rotoren, bei welchen eine relativ große Anzahl von relativ kleinen, dünnen und
damit leichten Laufschaufeln am umlaufenden Rand 13 des
Rotors zu befestigen sind. Beispielhaft seinen hier Turbinenstufen
des Flugzeugtriebwerks als Anwendungsfall genannt.
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Bei
dieser Ausführungsform
der hier vorliegenden Erfindung ergeben sich in erster Linie fertigungstechnische
Vorteile. So reduziert sich, wenn mehreren Laufschaufeln ein gemeinsamer
Schaufelfuß zugeordnet
ist, die Anzahl der in den umlaufenden Rand 13 des Rotorträgers 12 einzubringenden Ausnehmungen.
Für die
in den Rand 13 einzubringenden Ausnehmungen erhöht sich
dann der zur Verfügung
stehende Abschnitt der Umfangsfläche 14 des
Randes 13. Hierdurch wird es möglich, von tannenbaumförmigen Konturen
für Schaufelfuß und zugeordneter
Ausnehmung auf schwalbenschanzförmige
Konturen zu wechseln. Die schwalbenschwanzförmigen Konturen sind mit geringerem
fertigungstechnischen Aufwand realisierbar. Ein derart ausgebildeter
Rotor lässt
sich demnach mit geringerem Fertigungsaufwand und damit kostengünstiger
herstellen. Weiterhin werden Wartungsarbeiten am Rotor vereinfacht.
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Auch
beim Ausführungsbeispiel
gemäß 5 können nahezu beliebige Verhältnisse
von Laufschaufelanzahl und Schaufelfußanzahl realisiert werden.
So ist es im Sinne der Erfindung möglich, drei Laufschaufeln einen
gemeinsamen Schaufelfuß zuzuordnen.
Das Verhältnis
Laufschaufelanzahl : Schaufelfußanzahl
beträgt
dann 3 : 1.
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Weiterhin
ist es auch bei dieser Ausgestaltung der Erfindung möglich, mehrere
Laufschaufeln zu einem Schaufelsegment zusammenzufassen, wobei dann
die Anzahl der Schaufelfüße je Schaufelsegment
kleiner ist als die Anzahl der dem Schaufelsegment zugeordneten
Laufschaufeln. So ist ein Schaufelsegment mit drei Laufschaufeln
und zwei Schaufelfüßen realisierbar.
Weiterhin ist im Sinne dieser Ausführungsform der Erfindung ein
Schaufelsegment mit vier Laufschaufeln und drei Schaufelfüßen oder
zwei Schaufelfüßen oder
lediglich einem Schaufelfuß vorstellbar.
Das konkrete Verhältnis
von Laufschaufelanzahl zu Schaufelfußanzahl hängt wiederum vom konkreten
Anwendungsfall ab. Es wird jedoch in diesem Fall gelten, dass ein
Schaufelsegment mit N Schaufeln maximal N–1 Schaufelfüße aufweist.
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Die
hier vorliegende Erfindung ermöglicht völlig neue
Designmöglichkeiten
für Rotoren
von Flugzeugtriebwerken. Ist die Anzahl der Schaufelfüße größer als
die Anzahl der über
die Schaufelfüße am Rotor
zu befestigenden Laufschaufeln, so ergeben sich insbesondere Vorteile
im Hinblick auf die Dimensionierung und Gewichtsreduktion des Rotors. Ist
hingegen die Anzahl der Schaufelfüße kleiner als die Anzahl der über die
Schaufelfüße am Rotor
zu befestigenden Laufschaufeln, so ergeben sich Verein fachungen
in der Fertigung und Wartung des Rotors durch die Verringerung der
Schaufelfußanzahl und
der Anzahl der in den Rotor einzubringenden Ausnehmungen.
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Weiterhin
ist es im Sinne der Erfindung möglich,
dann, wenn durch die Vergrößerung der
Anzahl der Schaufelfüße gegenüber der
Anzahl der Laufschaufeln eine Gewichtsreduktion realisierbar ist, durch
Wechsel auf schwerere, günstigere
Materialien auf die mögliche
Gewichtsreduktion zu verzichten, jedoch ein preiswerteres Triebwerk
bereitzustellen.
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So
eröffnet
die hier vorliegende Erfindung eine Vielzahl von Optimierungsmöglichkeiten
an Gasturbinen, insbesondere Flugzeugtriebwerken. So können, wie
bereits erwähnt,
bei der Ausführungsform,
bei der die Anzahl der Schaufelfüße größer ist als
die Anzahl der mithilfe der Schaufelfüße zu befestigenden Schaufeln,
kleinere Ausnehmungen in den Rotor bzw. in den umlaufenden Rand
des Rotors eingebracht werden. Die Größe und das Gewicht des Rotorrands
kann dann verringert werden, wodurch eine Effizienzsteigerung des
Flugzeugtriebwerks möglich
ist. In diesem Fall können
auch evtl. benötigte
Kühlkanäle vom Schaufelfuß entkoppelt
werden, da zwischen den kleineren und voneinander beabstandeten
Schaufelfüßen dann
ausreichend Platz zur Anordnung von Kühlkanälen vorhanden ist.
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Bei
der Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher die Anzahl der Schaufelfüße größer ist
als die Anzahl der mithilfe der Schaufelfüße zu befestigenden Laufschaufeln,
kann eine steifere Verbindung der Laufschaufeln mit dem Rotorrand
erzielt werden. Ein steifere Verbindung bei gleichzeitiger Gewichtsreduktion
verbessert das dynamische Verhalten, insbesondere das schwingungsdynamische
Verhalten, des Rotors und damit letztendlich der Gasturbine bzw.
des Flugzeugtriebwerks.
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Weiterhin
wird es im Sinne der Erfindung möglich,
einheitlich geformte Schaufelfüße und damit einheitlich
geformte Ausnehmungen im Rotorrand zu verwenden, wodurch die Anzahl
der benötigten
Fertigungswerkzeuge verringert werden kann.
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Bei
der Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher die Anzahl der Schaufelfüße kleiner
ist als die Anzahl der mithilfe der Schaufelfüße zu befestigenden Laufschaufeln,
kann die Anzahl der Fertigungsschritte und die Anzahl der Bauteile
je Rotor verringert werden.
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Mithilfe
der Erfindung ergeben sich demnach zahlreiche Optimierungsmöglichkeiten
im Hinblick auf den Fertigungsprozess, im Hinblick auf Wartungsarbeiten
sowie im Hinblick auf eine Gewichtsreduktion und damit Effizienzsteigerung
des Flugzeugtriebwerks.
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Den
oben beschriebenen Ausführungsbeispielen
ist gemeinsam, dass die Schaufelfüße 17 bzw. 18 integraler
Bestandteil der entsprechenden Laufschaufel 11 sind. Die
Laufschaufel 11 und der oder jeder zugeordnete Schaufelfuß 17 bzw. 18 sind demnach
vorzugsweise einstückig
ausgebildet.
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6 verdeutlicht eine Ausführungsform
der hier vorliegenden Erfindung, bei welcher die Laufschaufeln 11 ebenfalls
am Rotor, nämlich
am umlaufenden Rand 13 des Rotorträgers 12 befestigt
sind, bei welchem jedoch die Schaufelfüße 19, mithilfe derer
die Laufschaufeln 11 am Rand 13 des Rotors 11 befestigt
sind, als separates und damit eigenständiges Bauteil ausgebildet
sind. 6 kann entnommen werden,
dass der Schaufelfuß 19 zu
beiden Seiten, also zu einer dem Rand 13 zugewandten Seite
und einer der Laufschaufel 11 zugewandten Seite vorzugsweise
schwalbenschwanzförmig
ausgebildet ist und in entsprechende Ausnehmungen im Bereich des
Rands 13 und der Laufschaufel 11 eingreift. So ist
beim Ausführungsbeispiel
der 6 eine erste Ausnehmung 20 in
den Rand 13 des Rotorträgers und
eine zweite Ausnehmung 21 in den Bereich der Laufschaufel 11 eingebracht.
In diese Ausnehmungen 20 und 21 greift der Schaufelfuß 19 mit
entsprechend geformten Abschnitten ein. Wird ein derartig ausgestalteter
Schaufelfuß 19 verwendet,
so ist im Sinne der Erfindung wiederum die Anzahl der Schaufelfüße 19 ungleich
der Anzahl der mithilfe der Schaufelfüße 19 am Rotor zu
befestigenden Laufschaufeln 11.
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Es
sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Schaufelfüße 17, 18 oder 19 in
axialer Richtung des Rotors gespalten bzw. gesplittet ausgeführt sein
können.
Hierzu wird in axialer Richtung ein vorzugsweise mittlerer Abschnitt
aus dem Schaufelfuß herausgetrennt.
Wenn im Sinne der obigen Beschreibung von mehreren Schaufelfü ßen die
Rede ist, so sind diese, wie in 4 gezeigt,
nicht in axialer Richtung des Rotors hintereinander angeordnet,
sondern vielmehr liegen diese Schaufelfüße dann auf einer axialen Höhe in Umfangsrichtung
nebeneinander.
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Bei
den in 2 bis 6 gezeigten Laufschaufeln 11 erstrecken
sich die Schaufelfüße 17, 18 oder 19 in
axialer Richtung, d.h. es handelt sich um sogenannte „axial
built roots". 7 und 8 zeigen „circumferential built roots".
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So
zeigt 7 einen sich in
Umfangsrichtung erstreckenden Schaufelfuß 22 einer Laufschaufel 11 mit
einer entsprechenden Ausnehmung 20 zur Verankerung des
Schaufelfußes 22 im
Bereich des Rands 13 des Rotors 10 nach dem Stand
der Technik. So entspricht nach diesem Stand der Technik die Anzahl
der Schaufelfüße 22 wiederum
der Anzahl der am Rotor zu befestigenden Laufschaufeln 11 .
Das Verhältnis
von Laufschaufelanzahl : Schaufelfußanzahl ist demnach hier 1
: 1.
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8 zeigt eine entsprechende
Laufschaufel 10 mit zwei Schaufelfüßen 23 im Sinne der
Erfindung, wobei zwei Ausnehmungen 20 zur Verankerung der
Schaufelfüße 23 vorhanden
sind, die entsprechend kleiner ausgebildet sind. Das Verhältnis von
Laufschaufelanzahl : Schaufelfußanzahl
ist demnach hier 1 : 2. Zur Verankerung der Laufschaufel 11 über die
Schaufelfüße 23 werden
die Schaufelfüße 23 zuerst
in radialer Richtung gemäß dem Pfeil 24 in die
Ausnehmungen 20 eingeführt
und dann im Sinne des Pfeils 25 in Umfangsrichtung verschoben.
Durch diese Ausgestaltung wird die Sicherheit gegen Schaufelverlust
deutlich erhöht.
Die Schaufelfüße 23 tragen
Randlasten in der Nähe
der Ausnehmungen 20 ohne Steifigkeitsverlust. Das verbesserte
Tragverhalten hinsichtlich quasistatischer Lasten und transienter
Lasten (z.B. Vogelschlag) ist insbesondere bei den ersten Verdichterstufen
von Bedeutung.
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- 10
- Rotor
- 11
- Laufschaufel
- 12
- Rotorträger
- 13
- Rand
- 14
- Umfangsfläche
- 15
- Schaufelfuß
- 16
- Befestigungsbereich
- 17
- Schaufelfuß
- 18
- Schaufelfuß
- 19
- Schaufelfuß
- 20
- Ausnehmung
- 21
- Ausnehmung
- 22
- Schaufelfuß
- 23
- Schaufelfuß
- 24
- Pfeil
- 25
- Pfeil