DE1626122A1 - Kompressor oder Turbine fuer Gasturbinenstrahltriebwerke - Google Patents
Kompressor oder Turbine fuer GasturbinenstrahltriebwerkeInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
- F01D5/06—Rotors for more than one axial stage, e.g. of drum or multiple disc type; Details thereof, e.g. shafts, shaft connections
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Description
PATENTANWÄLTE v ■
DIPL.-ING. GÖNTHER KOCH
DR.TI.NO HAIBACH
DR.TI.NO HAIBACH
8 MÜNCHEN 2, 1^. Oktober I967
Rolls-Royce Limited, Derby, Derbyshire, England
Kompressor oder Turbine für Gasturbinenstrahltriebwerke
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kompressor oder eine Turbine
für Gasturbinenstrahl triebwerke=.
Gemäß der Erfindung ist ein solcher Kompressor oder eine solche
Turbine für ein Gasturbinenstrahltriebxtferk, die mehrere Rotor- und
Statorstufen aufweisen, in der Weise ausgebildet, daß jede Rotorstufe
eine Rotorscheibe besitzt, die mehrere Schaufeln am Umfang
trägt, wobei Abdichtungsmittel zwischen je zwei aufeinanderfolgenden
Rotorscheiben vorgesehen sind, die einen Leckstrom des Arbeitsströmungsmittels
von einer Stelle zwischen den Stufen verhindern
und wobei die Abdichtungsmittel von getrennten Dichtungstragscheiben
gehaltert sind, die mit den Rotorscheiben über Trägerbauteile
verbunden sind. (
Die Abdichtungsmittel sind vorzugsweise so angeordnet, daß sie
mit den Mitteln der Statorschaufeln zusammenwirken, um einen
Luftleckstrom dazwischen hindurch zu verhindern. .
BAD ORIGINAL
00983970511
jeder Trägerbau eixegt zwischen einer Dichtungsträgerscheibe
und der benachbarten Rotorscheibe und ist mit diesen verbunden.
Auf diese Weise wird es möglich, jeden Bauteil als kegelstumpfförmigen
Träger auszubilden.
Die kegelstumpfförmigen Bauteile können aus getrennten Teilen bestehen,
vorzugsweise sind sie jedoch aus einem integralen Bauteil
einstück hergestellt.
Die Träger sind vorzugsweise so ausgebildet, daß sie eine genügende
Festigkeit und Starrheit besitzen, um den Antrieb von der Triebwerkshauptwelle
auf die entsprechenden Scheiben zu übertragen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jede
Schaufel mit einem Schaufelfuß ausgestattet, der geteilt ist, derart, daß er zwei im wesentlichen radial verlaufende Zinken
bildet, wobei der radial äußere Umfang jeder Rotorscheibe mit zwei radial verlaufenden, in Umfangsrichtung vorstehenden Vorsprüngen ausgebildet ist, mit denen die Zinken der SchaufelfüSse
verbunden sind»
Die Rotorschaufeln sind vorzugsweise durch eine metallurgische
Verbindung mit den Rotorscheiben verbunden z.B. durch eine
Diffusionsbindung, durch Löten oder durch Schweißen» So können die
Schaufeln mit Gabelfüßen ausgestattet sein, die auf dem Scheibenrand reiten.
8AD
0'09839/0&ii
3 1826122
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand
der Zeichnung beschrieben, die einen Gasturbinentriebwerkskompressor veranschaulicht. *
In der Zeichnung zeigen:
Pig. 1 einen Kompressor eines Gasturbinenstrahltriebwerkes in
der erfindungsgemäßen Ausbildung, Fig. 2 in größerem Maßstab eine Teilschnittansicht des in Fig.l
dargestellten Kompressors,
Fig. J5 eine abgewandelte AusfÜhrungsform eines erfindungsgemäßen Kompressors.
Fig. J5 eine abgewandelte AusfÜhrungsform eines erfindungsgemäßen Kompressors.
Wenn die Drehzahl einer Kompressor-Rotorseheibe ansteigt, dann kommi
ein Punkt, bei welchem die Mäterialbeanspruchung in der Scheibe ßo
groß wird, daß das Material außerhalb eines gewissen Radius aufhört,
selbsttragend zu sein und es muß die Dicke der Seheibennabe
vergrößert werden, um eine zusätzliche Tragfähigkeit zu bewirken.
Bei mit hoher Drehzahl laufenden Kompressoren wird der Radius,
bei welchem das Material aufhört, selbsttragend zu sein, als
der sogenannte freie Hoop-Radius bezeichnet, und dieser kann so
klein werden, daß die Scheibennabe unproportional groß gemacht
werden muß, so daß das "Gewicht nachteilig groß wird. Es ist
deshalb wichtig, daß gewichtsmäßig so wenig Materials als möglich
bei hochtourigen Kompressoren und Turbinen außerhalb des freien
Höop-Hadlus liegt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
hochtourigen Kompressor oder eine Turbine zu schaffen, die im
Vergleich mit konventionellen Kompressoren und Turbinen gewichts-
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SAD ORIGINAL
mäßig leicht ist und diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß
die herkömmlichen Dichtungen von den Rotorscheiben selbst weggenommen werden und daß diese Dichtungen auf getrennten Dichtungsträgerscheiben
aufgesetzt werden, und außerdem dadurch, daß die
Rotorschaufeln durch eine metallurgische Bindung, z.B. durch
eine Diffusionsbindung, durch Verschweißen oder Verlöten, auf
die Rotorscheiben aufgesetzt werden*
Fig. 1 zeigt ein Gasturbinenstrahltriebwerk mit einem Kompressor 1,
einer Verbr ennungs einrichtung 2, einer Turbine 3 und einer Abgas-,
düse 4.
Der Kompressor 1 ist im einzelnen in Pig*2 dargestellt und er besteht aus einem äußeren Gehäuse 10, in welchem mehrere Rotorstufen
11 und Statorstufen 12 angeordnet sind. Jede Rotorstufe weist eine
Rotorscheibe 13 mit einem radial inneren Nabenteil 14 auf, der
einen radial äußeren Rand 15 besitzt, auf dem mehrere Rotorschaufeln l6 montiert sind*
Jede Sta-to.rs.tufe weist einen aerodynamischen Schaufelabschnitt 18
auf, der zwischen dem Gehäuse 10 und einem ringförmigen Kastenträger
20 gelagert ist·- Auf den radial inneren Abschnitten des Kastenträgers
20 sind Dichtungen 21 aufgesetzt, die mit Dichtungen an
dem äußersten Teil von Dichtungsträgerscheiben 22 zusammenwirken« Die Dichtungsträgerscheiben 22 sind so dünn als möglich ausgebil-
Hoopdet und jene Teile der Scheiben, die außerhalb des freien/Radius
liegen, werden von der Mittelnabe 2j>
getragen.
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Sowohl die Dichtungstrigerscheiben 22 als auch die Hotorscheiben
weisen einen relativ großen Durchmessers aber eine geringe Dicke
'auf. Dl© verschiedenen KomprfssQBSchaufein können nicht miteinander
verbolzt werden, um eine starre Baueinheit zu bildenj, da die
Bolzen darin innerhalb des freien ,Radius angeordnet werden müßten,
was eine große !Instabilität der:'"Scheiben ergäbe. Die gesarate
Korapressoranordnung ist daher mittels Trägerbauteilen 24 verlötet,
die die Gestalt kegelstumpfförraiger Bauteile 25 haben, die sich
zwischen den Diehtungsträgerscheiben 22 und der benachbarten ■Rotorscheibe
Ij5 erstrecken. Jeder Trägerbauteil ist einstückig mit
oder getrennt von Metallblechen hergestellt, die auf den Scheiben angelötet oder angeschweißt sind» Die Trägerbauteile .24 sind
genügend stark gehalten, um die Antriebskräfte von der Welle
auf die verschiedenen Scheiben zu übertragen*
Der Kompressor kann aus zwei Teilen verschiedenen Materials hergestellt
sein, wobei der stromunterseitlge Teil ein Metall hoher
Wärmefestigkeit aufweist, während das Metall des stromoberseitigen
Bauteils billiger und/oder leichter ist. Die befieii feile sind,
mittels eines Bolzens 2T verspännt, der innerhalb de^s freien
Hoop-Radius der Scheibe liegen muß.
Die Schaufeln 16 reiten auf dem Rand 15 der Scheiben O und sind
dort durch eine metallurgische Verbindung ζ «Β. durch eine
DiffusionsbiSdung, durch Verlöten oder durch Verschweißen festge-"-legt,
wodurch es möglich wird, im Vergleich mit herkömmlichen
Tannenbaum-Schaufelfußbefestigungen einen sehr viel dünneren
Scheibenrand 15 zu benutzen.
SAD
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Um das Gewicht der Anordnung waiter zu vermindern, kann das'
innere Metallblech 25 mit Löchern versehen sein, -die-"Z.B. .bei
dargestellt sind«.-wobei--der äußere konische Bauteil der Dichtung
wegen voll bleibt* Derartige Löcher erleichtern auch die Überwachung, und Wartung des Triebwerks« .
Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, die in den wesentlichen
Bauteilen jedoch dem Ausführungsbeispiel nach Pig. I und 2
entspricht unddsshalb sind einander entsprechende Teile mit dem
gleichen Bezugszeichen versehen»
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Rotorschaufeln 16 mit
Gabelfüßen 30 versehen, die im wesentlichen radial verlaufen und
jede Rotorscheibe 11 weist zwei radial verlaufende, in Umfangsrichtung
vorstehende Vorsprünge 31 auf, an denen die beiden Zinken
30 der gegabelten Schaufelfüße durch eine metallurgische Verbindung
befestigt werden. Der Zweck der Gabelung des Pusses der Schaufel
und der entsprechenden Vorsprünge der Rotorscheibe liegt darin, daß hierdurch eine Verbindung geschaffen wird, die einen "hohen .
Widerstand gegenüber Biegebeanspruchungen aufweist,, die durch
axiale Schubbelastungen von Kompressor oder Turbine erzeugt werden.
Die Anordnung kann in Schichten vor der Verbindung zusammengebaut
werden, wobei die Verbindung in einem Arbeitsgang durch Anwendung
von Hitze und Druck erzeugt wird.·
Pie Rotorscheiben IJ und die Dichtungsträgerseheiben können sich
von einem relativ dicken Abschnitt am radial inneren Ende nach
einem relativ dünnen Abschnitt am radial äußeren Ende verjüngen.
Zur Herstellung einer verjüngten Scheibe dieser Art kann die Scheibe
auf einer Achse montiert und in eine elektrochemische Ktzlösung
eingetaucht werden, in der die Scheibe gedreht wird, während
sie langsam herausgezogen wird.
Patentansprüche:
Ö 0 9 BZSI 0 51 1 Bm ORIGINAL
Claims (1)
- Pat e η tan s ρ r Ü c he:1. Kompressor oder Turbine für Gasturbinenstrahltriebwerke mit mehreren Rotor- und Statorstufen, wobei jede Rotorstufe eine Rotorscheibe aufweist, die mehrere Schaufeln am Umfang trägt und wobei Dichtungen zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Rotorscheiben vorgesehen sind, die ein Hindurchlecken von Arbeitsmittel verhindern,dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , _daß die Dichtungen von gesonderten Dichtungsträgerscheiben (22) getragen werden, die mit den Rotorscheiben Über Träger (24) verbunden sind,2. Kompressor oder Turbine nach Anspruch i, dadurch gekennzei c h ή β t , daß jede Schaufel einen Schaufelfuß aufweist, der geteilt ist und zwei im wesentlichen radial verlaufende Zinken (-JO) bildet, und daß der radial äußere Umfang jeder Scheibe mit zwei radial über den Umfang laufenden Vorsprüngen 01) versehen ist, an denen die gabelfüße der Schaufeln befestigt sind.~5. Kompressor oder Turbine nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch g e k e η η ζ e i c h η et, daß die Dichtung mit Mitteln (21) der Statörstufen zusammenwirkt, um einen Leckstrom von Luft dazwischen hindurch zu vermeiden.009839/05114.· Kompressor oder Turbine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k en η ζ e i c h η e t , daß jeder Träger zwischen einer Dichtungsträgerscheibe und einer benachbarten Sofeorscheibe angeordnet und mit diesen befestigt • ist.5» Kompressor oder Turbine nach einem der Ansprüche 1 bis A, dadurch g e k e η η ze ic h η e t , daß jeder Träger aus mehreren kegelstumpfförmigen Bauteilen (25) besteht, die mit der Dichtungsträgerscheibe bzw. einer Rotorseheibe verbunden sind.6. Kompressor oder Turbine nach Anspruch 5* dadurch ge k.e nn ζ e i c hn e t ^ daß die kegelstumpfförmigen Bauteile einen Teil einer einzigen integralen Tragstruktur bilden.7» Kompressor oder Turbine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e η. η ze ic hn e t , daß die Trägerstruktur und die Dichtungsträgerscheiben die einzigen Mittel sind, die den Antrieb zwischen Rotor und den Scheiben übertragen.8. Kompressor oder Turbine nach den Ansprüchen 1 bis J» dadurch g e k e η η ze i c h net , daß jede Rotorschaufel am Umfang einer Rotorscheibe durch eine metallurgische Verbindung festgelegt ist.009839/0511
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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-
1967
- 1967-05-18 GB GB23120/67A patent/GB1148339A/en not_active Expired
- 1967-08-28 US US663892A patent/US3428243A/en not_active Expired - Lifetime
- 1967-10-19 DE DE19671626122 patent/DE1626122A1/de active Pending
Also Published As
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