DE1301638B

DE1301638B - Laufschaufelkranz fuer Gasturbinentriebwerke

Info

Publication number: DE1301638B
Application number: DER43722A
Authority: DE
Inventors: Blackhurst Robert Vaughan; Harrison William
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1965-07-31
Filing date: 1966-07-18
Publication date: 1969-08-21
Also published as: US3327995A; MY6900151A; GB1084537A

Description

Die Erfindung betrifft einen Laufschaufelkranz für Gasturbinentriebwerke, bei dem die stromlinienförmig gestalteten Schaufeln. nach beiden Seiten in Umfangsrichtung weisende, auf gleichem Radius liegende Stummel tragen und Stummel benachbarter Schaufeln zur übertragung von Kräften nachgiebig miteinander verbunden sind.
Bei einem bekannten Laufschaufelkranz dieser Bauart liegen die abgeschrägten Enden sämtlicher Stummel an den gegenüberliegenden Enden vollflächig an, wodurch an sämtlichen Stellen eine nachgiebige Verbindung geschaffen wird, da die schrägen Stirnflächen aufeinander gleiten und durch Temperaturunterschiede bedingte Längenänderungen aufnehmen können. Für höhere Beanspruchungen, denen insbesondere der Laufschaufelkranz der ersten Kompressorstufe eines Triebwerks ausgesetzt ist, erweist sich eine solche nachgiebige Verbindung als unzulänglich. Wenn beispielsweise Vögel oder andere Fremdkörper in den Lufteinlaß eines Triebwerks eingesaugt werden und auf den Laufschaufelkranz der ersten Rotorstufe gelangen., besteht die Gefahr, daß die getroffene Schaufel bricht und in den folgenden Stufen großen Schaden anrichtet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Laufschaufelkranz zu schaffen, der auch solchen außergewöhnlichen Belastungen gewachsen ist, indem eine Lastübertragung von einer getroffenen Schaufel auf die übrigen Schaufeln gewährleistet wird, wenn eine bestimmte Schaufel einer solch unerwartet hohen Beanspruchung unterworfen wird. Gleichzeitig soll dabei jedoch die erforderliche Nachgiebigkeit zwischen einzelnen Schaufeln nicht beeinträchtigt werden.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Laufschaufelkranz der eingangs genannten Bauart dadurch gelöst, daß jede zweite Verbindung der Stummel in an sich bekannter Weise starr ausgebildet ist.
Es ist zwar bekannt, jeweils zwei benachbarte Schaufelpaare durch in gleicher radialer Höhe liegende Versteifungsrollen zu verbinden, die lose in ihren Schaufelbohrungen sitzen und lediglich Druckkräfte zu übertragen vermögen. Der Raum zwischen den Schaufelpaaren, d. h. zwischen der jeweils zweiten und dritten Schaufel, wird über weitere Versteifungsrollen verbunden, die radial versetzt zu den erstgenannten Versteifungsrollen liegen. Es zeigt sich jedoch, daß diese Art der Verbindung nicht die durch die Erfindung angestrebte und erzielte Lastübertragung bei genügender Nachgiebigkeit der einzelnen Schaufeln erreicht.
Die stumpf aneinanderliegenden Enden der Stummel jeder zweiten Verbindung können durch eine Hülse verbunden sein, die beispielsweise aus einem Band geformt wird, das um die beiden Enden der Stummel herumgewickelt und mit einem Kunstharz getränkt wird, das man aushärten läßt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in benachbarte Stummel verbindende Hülsen je ein den Abstand zwischen den Stummelenden ausfüllendes Teil eingefügt. Dieses Teil bewirkt eine Lastübertragung von der einen Stirnfläche auf die andere. Gleichzeitig wird dabei ein Aufeinanderreiben dieser Stirnflächen vermieden. Außerdem wird durch das zwischen die beiden Stirnflächen gefügte Teil eine Demontage erleichtert, weil diese Teile entfernt werden können, ohne die Stummel selbst zu beschädigen, wobei diese Teile durch neue ausgewechselt werden können, wenn der Schaufelkranz wieder zusammengesetzt wird.
Wenn die Schaufeloberfläche, an der der jeweilige Stummel ansetzt, aus Kunstharz besteht, dann können die für sich hergestellten Stummel mit der Schaufel verbunden werden. Außerdem oder statt dessen kann in jeder Schaufel ein Zapfen befestigt sein, mit dem die Stummel, z. B. durch Kleben, verbunden sind.
Die Verbindung von Schaufeln des Laufschaufelkranzes kann auch bei Triebwerken vorgenommen werden, die bereits gelaufen sind, bei denen jedoch keine Verbindung zwischen den Schaufeln vorgesehenwar. Um die erfindungsgemäße Verbindung herzustellen, ist es nur notwendig, die Stummel so zu gestalten, daß sie zu den vorhandenen Schaufeln passe, wodurch der Laufkranz - in der angestrebten Weise verstärkt wird.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt F i g.1 eine perspektivische Ansicht zweier benachbarter Schaufeln mit starrem Verbindungsstück nach der Erfindung, F i g. 2 eine aufgebrochene perspektivische Darstellung einer Schaufel, F i g. 3 eine Schnittansicht einer Stummelbefestigung F i g. 4 eine Schnittansicht einer anderen Stummelbefestigung.
Die Laufschaufeln 5 wenigstens der ersten Kornpressorstufe tragen Stummel 6, die sich von jeder Schaufel nach beiden Seiten in Umfangsrichtung erstrecken und auf gleichem Radius liegen. Dabei ist jeweils jede zweite Verbindung der Stummel 6 staiT ausgebildet, während die übrigen Verbindungen zlir übertragung von Kräften nachgiebig ausgebildet sind. Jede Schaufel ist zweistückig hergestellt, wobei der eine, aus Titan bestehende Teil die Druckoberfläche 7 sowie Vorder- und Hinterkante 8 bzw. 9 der Schaufel umfaßt; der übrige Teil 10 der Schaufel b0-steht aus Kunstharz.
Jeder der stromlinienförmig gestalteten Stummel 6 besteht ebenfalls aus Kunstharz, ist hohl ausgebildet und weist einen Flansch 11 auf, an dem er mit der Kunstharzoberfläche 10 der Schaufel verbunden wird. In die aus Titan bestehende Druckoberfläche 7 siild Löcher eingebohrt, in die Zapfen 12 eingesteckt sind deren zylindrischer Mittelabschnitt 5 innerhalb der Schaufel liegt und deren verjüngte Endabschnitte 1.4 und 15 der inneren Querschnittsfläche der Stummel 6 angepaßt sind, die auf diese vorstehenden Abschnitte 14 und 15 aufgesetzt sind.
Beim Zusammenbau der Stummel mit den Schaufeln werden die ersteren einfach über die Zapfen 1-2 gefügt und auf diesen befestigt. Eine weitere Befestigung kann zwischen Schaufel und Stummelflansch 11 durch ein Kunstharzbindemittel oder einen geeigneten Kleber bewirkt werden.
Die jeweils zweite starre Verbindung der Stummel kann gemäß dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 durch einen Streifen 17 bewirkt werden, der um die stumpf gegeneinandergefügten Enden 16 der Stummel gewickelt wird. Dieser Streifen härtet aus und bildet eine starre Verbindungshülse, wobei innerhalb dieser Hülse 17 je ein den Abstand zwischen den Stummelenden 16 ausfüllendes Teil 18 eingefügt ist.

Claims

Patentansprüche: 1. Laufschaufelkranz für Gasturbinentriebwerke, bei dem die stromlinienförmig gestalteten Schaufeln nach beiden Seiten in Umfangsrichtung weisende, auf gleichem Radius liegende Stummel tragen und Stummel benachbarter Schaufeln zur übertragung von Kräften nachgiebig miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichn e t, daß jede zweite Verbindung der Stummel (6) in an sich bekannter Weise starr ausgebildet ist.
2. Laufschaufelkranz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stumpf aneinanderliegenden Enden der Stummel (6) durch eine Hülse (17) verbunden sind.
3. Laufschaufelkranz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in benachbarte Stummel (6) verbindende Hülsen (17) je ein den Abstand zwischen den Stummelenden ausfüllendes Teil (18) eingefügt ist.
4. Laufschaufelkranz nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung in Kunstharz die für sich hergestellten Stummel (6) mit der Schaufel verbunden sind.
5. Laufschaufelkranz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Zapfen (12) an jeder Schaufel befestigt ist, mit dem die Stummel (6), z. B. durch Kleben, verbunden sind.