DE1428230A1 - Stroemungsmaschine - Google Patents

Description

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U28230

ROLIfi-ROYCE IZMITED
Nightingale Road, Derby, England.

Strömungsmaschine ·

Die Erfindung betrifft Axialströmungsmaschinen, wie beispielsweise Verdichter, Turbinen, Gebläse, luftschrauben, sowie Vorrichtungen, die eine oder mehrere solcher Vorrichtungen umfassen, wie beispielsweise Gasturbinenstrahltriebwerke.

Die Erfindung schafft eine Axialströmungsmaschine, umfassend radial auf einem Befestigungsglied montierte Schaufeln, die jeweils mindestens zwei im axialen Abstand angeordnete, sich radial erstreckende Wurzelteile haben, die an mindestens zwei im axialen Abstand angeordneten, sich radial erstreckenden Flanschen befestigt sind, welche an diesem Befestigungsg^ied vorgesehen sind·

Jeder Wurzelteil kann schwalbenschwanzförmig oder pfeilförmig ausgebildet sein und in einer ähnlicherweise schwalbenschwanzförmig oder pfeilförmig ausgebildeten Nut in einem dieser Flanschen sitzen·

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Vorzugsweise ist dieses Befestigungsglied ringförmig und die Schaufeln sind in^- winkelmässig versetzter Anordnung um den Umfang dieses Glieds angeordnet.

Die Schaufeln können an diesem Befestigungsglied durch eine segmentförmige oder ringförmige Platte angebaut sein, welche . mit den Schaufeln und mit dem Befestigungsglied zusammenwirkt, um eine axiale .Relativbewegung zwischen diesen Teilen zu verhindern.

Alternativerweise kann jede Schaufel am Befestigungsglied durch Sperrplatten angebaut sein, die sich über die offenen 3nden der schwalbenschwynzförmigen oder pfeilförmigen Nuten erstrekken und verhindern, dass die Schaufeln aus diesen Nuten herausfallen.

Vorzugsweise stehen die Sperrplatten auch mit den Stirnflächen der Wurzelteile im Eingriff und verhindern dadurch eine relative Axialbewegung zwischen den Schaufeln und dem Befestigungsglied·

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Sperrplatten an den entgegengesetzten Enden äecLer Nut miteinander durch ein Verbindungsstück verbunden, das sich durch die betreffende Nut erstreckt·

Vorzugsweise bestehen die Schaufeln und/oder das Befestigungsglied aus mit Fasern verstärktem Kunstharz, können jedoch natürlich, auch aus Metall verfertigt sein.

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Die Schaufeln können die Rotorschaufeln und das Befestigungsglied eine Rotorscheibe sein«

Die Maschine selbst kann ein Axialverdichter sein und einen Teil eines Gasturbinenstrahltriebwerks bilden.

Weitere Vorteile und Kennzüge der Erfindung gehen aus der folgenden beispielsweisen Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen hervor,
Fig.l ist eine abgeschnittene Darstellung eines erfindungs-

gemässen Gasturbinenstrahltriebwerks, Fig. 2 ist ein teilweise quergeschnittener Seitenriss des Triebwerks nach Fig. 1,

Fig. 3 ist eine Ansicht ähnlich der in Fig. 2 und zeigt eine alternative Ausführungsform der Konstruktion der Bestandteile,

Fig. 4 ist eine Ansicht eines Teils nach Fig. 3» gesehen in der Richtung des Pfeils 4 in Fig. 3.

Eine Axialturbine 10 umfasst einen Axialverdichter 11 mit einer Mabe 12, auf welcher Reihen von Rotorschaufeln 13,14,15 montiert sind und ein Gehäuse, auf welchem Iteihen von Statorschaufeln 16, 17,18 montiert sind.

Die Habe 12 besteht aus einer Anzahl von Hotorscheiben, von welchen jede eine Reihe von Rotorschaufeln trägt. Eine Rotorscheibe 20 ist in den Figuren 2 bis 4· dargestellt und trägt eine Reihe von Rotorschaufeln 13. Die Rotorscheibe 20 hat an ihrer radial nach aussen liegenden Kante 21 zwei im axialen Abstand vorgesehene Flansche 22,23, Jeder Flansch 22,23 hat eine Vielzahl von

winkelmässig versetzten, sich axial erstreckenden Schwalbenschwanznuten 24 bezw. 25β

Jede Schaufel 13 hat am radial nach innen gerichteten Ende eine Plattform 26. Von jeder Plattform 26 erstrecken sich in radialer Richtung zwei im Axialabstand vorgesehene schwalbenschwanzförmige Wurzelteile 30,31· Die Wurzelteile 30 sitzen in den Nuten 24 des Flansches 22 und die Wurzelteile 31 in den Nuten 25 des Flansches 23· Die Schaufeln 13 sind auf diese Art und Weise gegen eine radiale Bewegung gegenüber der Rotorscheibe 20 gesichert.

Um eine axiale Relativbewegung zu verhindern, ist in der bevorzugten Ausführungsform nach Fig. 2 ©ine segmentförmige Ringplatte 32 vorgesehen. Diese segmentförmige Ringplatte 32 hat sich in axialer Richtung erstreckende Flanschen an ihrer Innen- und Aussenkante und die Flanschen wirken mit Hüten 33*34 zusammen, die auf den Wurzelteilen 31 der Schaufeln 13, bezw. auf der Aussenkante 21 der Rotorscheibe 20 vorgesehen sind·

In der alternativen Ausführungsform nach Fig·3 un<l 4 wird die axiale Relativbewegung durch Platten 36,37 verhindert, die sich über die entgegengesetzten offenen Enden der Nuten 24,25 erstrecken, diese offenen Enden blockieren und dadurch verhindern, dass die Schaufeln 13 aus diesen Nuten herausfallen.

In dieser alternativen Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 si&sL die Platten 36,37 miteinander durch ein Verbindungsstück ;>3

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verbunden, welches sich durch, jedes Paar von Nuten 24,25 erstreckt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, siiid die Platten 36,57 in einem Stück mit dem Verbindungselement 38 geformt. Diese Konstruktion vereinfacht den Zusammenbau der Schaufeln auf der Rotorscheibe 20, da der die Platten 36,37 und das Verbindungselement 38 bildende Teil einfach in den Nuten 24,25 eingesetzt ist, in welche auch die Schaufeln 13 eingeschoben sind, und die Platten 36,37 werden einfach nach oben gedreht, um die Enden der Nuten zu blockieren.

Bei beiden Konstruktionen der Verdichterrotorscheibe 20 mit den Schaufeln 13 bewirkt der Einsatz von axial versetzten Wurzelteilen 30,31 auf den Schaufeln, die mit axial versetzten Flanschen 22,23 auf der Eotorscheibe zusammenwirken, eine bedeutende Einsparung an Gewicht. Wenn die Konstruktion so wäre, dass ein einziger schwalbenschwanzförmiger Wurzelteil mit einer einzigen Schwalbenschwanznut zusammenwirkt, würde der Kaum zwischen den Flanschen 30 und 31, und 22 und 23 mit Werkstoff gefüllt sein· Durch Verwenden der der im Abstand vorgesehenen Flanschen wird das dazwischen liegende Material beseitigt und es kommt zu einer bedeutenden Gewichtseinsparung ohne Verlust an Schaufelstabilität·

Offensichtlich können die Wurzelteile 30,31 und die Nuten 24, 25 auch mit Eiffelungen versehen sein, welche eine Pfeilform bilden, die anstelle der oben beschriebenen Schwalbenschwanzformung benutzt wird.

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Die beschriebene Konstruktion eignet sich gleichermassen für die Statorschaufeln und für die Rotorschaufeln eines Verdichters, und kann auch für Turbinen, Gebläse und Propeller Anwendung finden. Bei Turbinen kann der Raum 40 zwischen den Flanschen 50, 22 und 51 »23 dazu verwendet werden, Kühlluft von einer Versorgungsquelle zu den Turbinenschaufeln zu leiten. In diesem Falle sind die Stirnflächen aller feuraelteile blockiert, um den Raum 40 abzudichten. So können zwei segmentförmige Ringplatten, ähnlich der Platte 52, benutzt werden, u.zw· je eine auf jeder Seite des Raumes 4-0.

Die Erfindung eignet sich für Verdichter, Gebläse und Propeller aus Metall oder mit Faser verstärktem Kunstharz. In der dargestellten Äusführungsform kann der Verdichter 11 aus einem mit Fasern verstärkten Kunstharz bestehen und das Triebwerk kann ein Senkrechthubtriebwerk sein, d.h., ein Triebwerk, das einen vom aerodynamischen Hub unabhängigen Senkrechthub erzeugt.

Pa t entansprüche

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Claims (1)

1. Patentansprüche ·

   (1; Axiäls.trömungsmaschine, umfassend radial auf einem Befestigungsglied montierte Schaufeln, dadurch gekennzeichnet, dass 3ede Schaufel (1$) jeweils mindestens zwei im axialen Abstand angeordnete, sich radial erstreckende Wurzelteile (30,31) hat, die an mindestens zwei im axialen Abstand angeordneten, sich radial erstreckenden Flanschen (22,23) befestigt sind, welche an diesem Befestigungsglied (20) vorgesehen sind·

   2· Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Wurzelteil (30,31) schwalbenschwanzförmig oder pfeilförmig ausgebildet ist und in einer ähnlicherweise schwalbenschwanzförmig oder pfeilförmig ausgebildeten Hut (24,25) in einem dieser Flanschen (22,23) sitzt.

   3· Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Befestigungsglied (20) ringförmig ist und die Schaufeln (13) in winkelmässig versetzter Anordnung um den Umfang dieses Gliedes angeordnet sind.

   4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (13) an diesem Befestigungsglied (20) durch eine segmentförmige oder ringförmige Platte (32) angebaut sind, welche mit den Schaufeln (13) und mit dem Befestigungsglied (20) zusammenwirkt, um eine axiale Helativbewegung zwischen diesen Teilen zu verhindern.

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   5. Maschine nach Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass jede Schaufel (13) am Befestigungsglied (20) durch Sperrplatten (36,37) angebaut ist, die sich über die offenen

   • Enden der schwalbenschwanzförmigen oder pfeilförmigen Hüten (24,25) erstrecken und verhindern, dass die Schaufeln (13) aus diesen Nuten herausfallen.

   6. Maschine nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrplatten (36,37) auch mit den Stirnflächen der Wurzelteile im Eingriff stehen und dadurch eine relative Axialbewegung zwischen den Schaufeln (13) und dem Befestigungsglied (20) verhindern.

   7. Maschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrplatten 36,37 an den entgegengesetzten Enden jeder Nut (24,25) miteinander durch ein Verbindungsstück (38) verbunden sind, das sich durch die betreffende Nut erstreckt ·

   8. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (13) und/oder das Befestigungsglied (20) aus mit Fasern verstärktem Kunstharz verfertigt sind·

   9. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (13) die Rotorschaufeln und das Befestigungsglied (20) die Rotorscheibe sind.

   10. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch

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   gekennzeichnet, dass die Maschine ein Axialverdichter ist.

   11· Gasturbinenstrahltriebwerk:, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem Axialverdichter nach Anspruch 10 ausgestattet ist.

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