DE1301643B

DE1301643B - Support ring for concentrically nested guide vanes of a gas turbine engine

Info

Publication number: DE1301643B
Application number: DE1964R0039158
Authority: DE
Inventors: Bill Arthur; Oulianoff George
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1963-11-04
Filing date: 1964-11-02
Publication date: 1969-08-21
Also published as: GB981476A

Description

Die Erfindung befaßt sich mit der konstruktiven Ausbildung des Tragringes für konzentrisch ineinander angeordnete Leitschaufelkränze eines Gasturbinentriebwerks, insbesondere für die Eintrittsleitschaufeln eines Triebwerksverdichters und die Austrittsleitschaufeln eines Mantelstromverdichters.The invention is concerned with the structural design of the support ring for concentrically arranged guide vane rings of a gas turbine engine, especially for the inlet guide vanes of an engine compressor and the Outlet guide vanes of a shroud compressor.

Bei bekannten Tragringkonstruktionen weist der Tragring einen kastenförmigen Querschnitt auf und nimmt in Schlitzen seiner Seitenwände die Wurzeln der Leitschaufeln formschlüssig auf. Es ist jedoch konstruktiv schwierig, die Leitschaufeln in einem Tragring von kastenförmigem, Querschnitt so sicher zu befestigen, daß sie den bei Triebwerken auftretenden hohen Belastungen gewachsen sind. Insbesondere war es bisher schwierig, eine gegenseitige feste Verbindung zwischen außen und innen liegenden Schaufeln zu erzielen, wenn deren Anzahl ungleich war, so daß sie gestaffelt angeordnet waren.In known support ring constructions, the support ring has a box-shaped cross section and receives the roots of the guide vanes in a form-fitting manner in slots in its side walls. However, it is structurally difficult, the guide vanes in a support ring of box-to secure cross-section so sure that they have grown to occur in engines high loads. In particular, it has hitherto been difficult to achieve a fixed mutual connection between the outer and inner blades if their number was unequal so that they were arranged in a staggered manner.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Tragring für diese Schaufeln, unabhängig von ihrer Anzahl in den beiden Schaufelkränzen, derart zu gestalten, daß eine möglichst feste Verbindung zwischen den Schaufeln der beiden Kränze und eine gute Stabilität für den Tragring selbst erzielt wird.The invention is based on the object of the support ring for these blades, regardless of their number in the two blade rings, to be designed in such a way that as firm a connection as possible between the blades of the two wreaths and good stability for the support ring itself is achieved.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Tragring zwei dünnwandige, mit abgestumpftem V-Querschnitt geformte Teile aufweist, die entgegengesetzt gerichtet, mit ihrer inneren Seitenwand aneinander anliegen und die mit ihrer Stirnseite an je einer achsnorinalen Ringplatte anliegen, die sich bis zur äußeren Seitenwand des anderen V-förmigen Teils erstreckt, daß die äußeren Seitenwände die Schlitze zur Aufnahme der Wurzeln der Schaufeln tragen und daß alle Derührungstellen als feste Verbindungen ausgebildet sind.This is achieved according to the invention in that the support ring has two thin-walled, truncated V-shaped parts, which are directed in opposite directions, rest with their inner side wall against each other and which rest with their end face on each a axially normal ring plate that extends up to the outer The side wall of the other V-shaped part extends so that the outer side walls carry the slots for receiving the roots of the blades and that all the guide points are designed as fixed connections.

Ein derartiger Aufbau des Tragringes aus zwei V-förniigen Trägem, die wie zwei gegensinnig gerichtete Keile aneinander anliegen und durch die Ringplatten gegenseitig verspannt sind, erhöht nicht nur die Stabilität des Tragringes selbst, sondern auch die gegenseitige Festlegung der äußeren und inneren Leitschaufeln. Dabei ergibt sich außerdem eine einfache Montage der Schaufeln an den V-förmigen Trägem.Such a structure of the support ring from two V-shaped supports, which lie against each other like two oppositely directed wedges and through the ring plates are mutually braced, not only increases the stability of the support ring itself, but also the mutual fixing of the outer and inner guide vanes. This also results in a simple assembly of the blades on the V-shaped Sluggish.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Tragringes nach der Erfindung besteht darin, daß an jeder Schaufelwurzel außerhalb der äußeren Seitenwände eine Lippe angeformt ist und daß diese und die Ringplatten eine die Wandung der Strömungskanäle bildende mehrteilige Verschalung des Tragringes tragen.An advantageous development of the support ring according to the invention is that at each blade root outside the outer side walls one Lip is formed and that this and the ring plates one the wall of the flow channels Carry forming multi-part cladding of the support ring.

Die Träger mit V-förinigem Querschnitt können aus mit Fasern verstärktem Kunstharz hergestellt und durch Verkleben miteinander verbunden sein. Auch die Leitschaufeln können in an sich bekannter Weise aus vergütetem Kunstharz bestehen.The beams with a V-shaped cross-section can be made of reinforced with fibers Manufactured synthetic resin and bonded together by gluing. Even the guide vanes can consist of tempered synthetic resin in a manner known per se.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläuterL F i g. 1 zeigt einen Teilschnitt durch ein Gasturbinentriebwerk, dessen Tragring für die inneren und äußeren Leitschaufeln des Gebläses bzw. Verdichters gemäß der Erfindung aufgebaut ist; F i g. 2 zeigt vergrößert einen Teil der Anordnung nach F i g. 1; F i g. 3 ist ein Umfangsschnitt entlang der Linie 3-3 in F i g. 2, und F i g. 4 ist ein perspektivisches Schnittbild, gesehen in Richtung des Pfeils 4 in F i g. 3. Die Zeichnung stellt ein Gasturbinenstrahltriebwerk 10 dar, das eine Leichtkonstruktion ist und in erster Linie als Hubtriebwerk dient. Es hat ein äußeres Gehäuse 11 und ein inneres Gehäuse 12, welche eine ringfönnige Gebläseleitung 13 bilden. Im Gehäuse 12 befinden sich in Strömungsrichtung ein Verdichter 14, eine nicht dargestellte Brennkammer und eine ebenfalls nicht dargestellte Turbine, welche den Verdichter 14 über eine Welle 15 antreibt, Innerhalb der Welle 15 ist eine Welle 16 angeordnet, die von einer nicht dargestellten weiteren Turbine angetrieben wird. Mit dieser Welle 16 ist eine Trommel 20 verkeilt, die durch Schaufeln 21 mit einem Ring 22 verbunden ist. Dieser trägt einen Kranz von Gebläselaufschaufeln 23, die in der Gebläseleitung 13 liegen und ein Vordergebläse 24 bilden.The invention is explained in more detail with reference to the drawings . 1 shows a partial section through a gas turbine engine, the support ring of which is constructed for the inner and outer guide vanes of the fan or compressor according to the invention; F i g. FIG. 2 shows, on an enlarged scale, part of the arrangement according to FIG. 1; F i g. 3 is a circumferential section taken along line 3-3 in FIG. 2, and F i g. Fig. 4 is a perspective sectional view viewed in the direction of arrow 4 in Fig. 4 . 3. The drawing shows a gas turbine jet engine 10 which is a lightweight construction and primarily serves as a lift engine. It has an outer housing 11 and an inner housing 12, which form an annular fan duct 13 . A compressor 14, a combustion chamber (not shown) and a turbine (also not shown), which drives the compressor 14 via a shaft 15 , are located in the flow direction in the housing 12. Inside the shaft 15 there is a shaft 16 which is driven by a further turbine (not shown) will. A drum 20, which is connected to a ring 22 by blades 21, is keyed to this shaft 16. This carries a ring of fan blades 23, which are located in the fan line 13 and form a front fan 24.

Das Vordergebläse 24 hat Auslaßleitschaufeln 25, die aus mit Fasern verstärktem Kunstharz hergestellt sind und sich zwischen dem Gehäuse 11 und dem Tragring erstrecken, der am Gehäuse 12 befestigt ist. Der Verdichter 14 hat EinIaßleitschaufeln 27, die ebenfalls aus mit Fasern verstärktem Kunstharz hergestellt sind und zwischen dem Tragring 26 und einem Lagergehäuse 30 liegen. Dieses trägt Lager 31 und 32, in welchen die Trommel 20 bzw. die Welle 15 gelagert ist.The front fan 24 has outlet guide vanes 25 made of synthetic resin reinforced with fibers and extending between the housing 11 and the support ring attached to the housing 12. The compressor 14 has inlet guide vanes 27, which are also made of synthetic resin reinforced with fibers and lie between the support ring 26 and a bearing housing 30. This carries bearings 31 and 32 in which the drum 20 and the shaft 15 are mounted.

Der Tragring 26 umfaßt zwei ringförmige Teile 33, 34 mit entgegengesetzt abgestumpft V-förmigeni Querschnitt; sie liegen ineinander und mit ihrer inneren Seitenwand 35 bzw. 36 aneinander an. Beide Teile 33 und 34 sind aus mit Fasern verstärktem Kunstharz, z. B. durch Pressen, gefertigt und z. B. durch Verkleben zusammengebaut. Die äußeren Seitenwände 40 bzw. 41 der Teile 33, 34 haben eine Anzahl winkelmäßig versetzter Schlitze 42 (s. F i g. 4).The support ring 26 comprises two annular parts 33, 34 with oppositely truncated V-shaped cross-section; they lie one inside the other and with their inner side wall 35 and 36, respectively, against one another. Both parts 33 and 34 are made of synthetic resin reinforced with fibers, e.g. B. by pressing, manufactured and z. B. assembled by gluing. The outer side walls 40 and 41 of the parts 33, 34 have a number of angularly offset slots 42 (see FIG . 4).

Der Tragring 26 umfaßt ferner zwei in axialem Abstand achsnormal angeordnete Ringplatten 43, 44. Der Teil 33 hat einen Fußteil 45, welcher - ebenso wie die Enden der Seitenwände 36, 41 des Teils 34 - an der Ringplatte 43 angebaut ist. Ähnlich hat der Teil 34 einen Fußtell 46, welcher - ebenso wie die Enden der Seitenwände 35, 40 des Teils 33 - an der Ringplatte 44 befestigt ist.The support ring 26 further comprises two ring plates 43, 44 arranged axially spaced apart from the axis. The part 33 has a foot part 45 which - like the ends of the side walls 36, 41 of the part 34 - is attached to the ring plate 43. Similarly, the part 34 has a base 46 which - like the ends of the side walls 35, 40 of the part 33 - is attached to the ring plate 44.

Durch jeden Schlitz 42 in der Seitenwand 41 erstreckt sich die Wurzel 47 einer Auslaßleitschaufel 25. Die Vorder- und Rückseite jeder Wurzel 47 liegt an einem Block 50 bzw. 51 und ist an diesem befestigt. Die Blöcke 50 sind an der Ringplatte 43, die Blöcke 51 am Fußteil 46 des Teils 34 innen befestigt. The root 47 of an outlet guide vane 25 extends through each slot 42 in the side wall 41. The front and rear sides of each root 47 lie on and are attached to a block 50 and 51, respectively. The blocks 50 are fastened to the ring plate 43, the blocks 51 to the foot part 46 of the part 34 on the inside.

Die Einlaßleitschaufeln 27 sind ähnlich in Schlitzen in der Seitenwand 40 des Teils 33 befestigt. Jede Wurzel 47 ist mit einer versteifenden Hülse 52 ausgestattet. Diese hat einen Lippenflansch 53, welcher außerhalb des betreffenden Teils 33, 34 liegt. Eine ringförmige Verschalung 54 besteht aus einer Anzahl von Teilen, die sich jeweils auf den Lippen 53 der Schaufeln 25, 27 sowie auf den Ringplatten 43, 44 abstützen.The inlet guide vanes 27 are similarly secured in slots in the side wall 40 of the member 33 . Each root 47 is equipped with a stiffening sleeve 52 . This has a lip flange 53 which lies outside the relevant part 33, 34. An annular casing 54 consists of a number of parts which are each supported on the lips 53 of the blades 25, 27 and on the ring plates 43, 44.

Auf der stromaufwärtigen Seite der Ringplatte 43 ist ein ringförmiger Wandteil 55 befestigt, welcher mit zwei Sätzen von Dichtungsrippen 56 ausgestattet ist, die mit der Oberfläche 57 des Rings 22 als Labyrinthdichtung zusammenwirken.On the upstream side of the ring plate 43, an annular wall part 55 is attached, which is equipped with two sets of sealing ribs 56 which cooperate with the surface 57 of the ring 22 as a labyrinth seal.

Auch die radial nach außen liegenden Enden der Auslaßleitschaufeln 25 können in einem ähnlichen ringförnügen Teil mit keilförmigem Querschnitt befestigt sein, welcher auf dem Gehäuse 11 sitzt.The ends of the outlet guide vanes 25 lying radially outward can also be fastened in a similar ring-shaped part with a wedge-shaped cross section which sits on the housing 11.

Vorzugsweise sind die Schaufeln 25 und 27 radial aufeinander ausgerichtet, um dem Aufbau eine bessere Stabilität zu geben. Die Erfindung eignet sich jedoch auch für verschiedene Anzahlen von Schaufeln. Außerdem eignet sich die Erfindung auch für Schaufelanordnungen mit mehr als zwei konzentrischen Leitungen.The blades 25 and 27 are preferably aligned radially with one another in order to give the structure better stability. However, the invention is also suitable for different numbers of blades. In addition, the invention is also suitable for blade arrangements with more than two concentric lines.

Claims

Claims: 1. Support ring for concentrically arranged guide vane rings of a gas turbine engine, in particular for the inlet guide vanes of an engine compressor and the outlet guide vanes of a shroud compressor, the support ring has a box-shaped cross-section and the roots of the guide vanes in slots of its side walls form-fit, that the support ring receives, characterized in that 26) has two thin-walled parts (33, 34) shaped with a truncated V-cross-section, which rest in opposite directions with their inner side wall (35 or 36) and which with their end face (45 or 46) each on an axially normal ring plate (43 or 44), which extends to the outer side wall (40 or 41) of the other V-shaped part, so that the outer side walls provide the slots (42) for receiving the roots (47) of the blades (27 or 25) and that all contact points are designed as a fixed connection.

2. Support ring according to claim 1, characterized in that a lip (53) is formed on each blade root (47) outside the outer side walls (40, 41) and that this lip (53) and the ring plates (43, 44) form a wall of the flow channels Carry multi-part casing (54) of the support ring.