DE1927021A1 - Multi-stage axial compressor for gas turbine engines - Google Patents
Multi-stage axial compressor for gas turbine enginesInfo
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Description
ι. k K ■ι. k K ■
Patentanwalt ------ § C.. U τ ΙPatent attorney ------ § C .. U τ Ι
' Dipl.-lng. C. Wallach 1007001'Dipl.-lng. C. Wallach 1007001
Dipl.-lng.G.Koch ΛΧΙΐυΐΛ Dipl.-Ing. G. Koch ΛΧΙΐυΐΛ 28. Mai28th of May
ROLLS-ROYCE LIMITED Derby, Derbyshire, GrossbritannienROLLS-ROYCE LIMITED Derby, Derbyshire, UK
Mehrstufiger Axialverdichter fUr Gasturbinentriebwerke \ Multi-stage axial compressor for gas turbine engines \
Die Erfindung betrifft einen Sehrstufigen Axialverdichter fUr Gasturbinentriebwerke mit Hoto*schaufeln, die jeweils auf einer Plattform angeordnet sind, welche ihrerseits radial ausserhalb und im Abstand von einem Rotors-lied angeordnet ist, wobei die axial aufeinander folgenden plattformen der verschiedenen Stufen von Rotorschaufeln einander berühren und einen trommelartigen Aufbau bilden.The invention relates to a very stage axial compressor for gas turbine engines with Hoto * blades, each open a platform are arranged, which in turn radially outside and is arranged at a distance from a rotor-song, the axially successive platforms of the various stages of rotor blades touch each other and form a drum-like structure.
In dieser Anordnung kann jede Plattform eine Vielzahl von Rotorschaufeln derselben Stufe tragen.In this arrangement, each platform can have a plurality carried by rotor blades of the same stage.
Ausserdem oder zusätzlich hierzu kann jede Plattform eine Vielzahl von Rotorschaufeln verschiedener Stufen tragen.In addition or in addition to this, every platform carry a multitude of rotor blades of different stages.
Vorzugsweise ist jede Plattform über einen Verbindungsteil mit einem Wurzelteil verbunden, der in einer Rotdrscheibe sitzt und sich von dieser radial nach aussen erstreckt.Preferably each platform is via a connector connected to a part of the root, which is in a Rotdrscheibe sits and extends radially outward from this.
Der Verbindungsteil besteht vorzugsweise aus einer Vielzahl von Rippen oder Streben, wobei jede plattform mit ihrer Sshaufel oder Schaufelteilen, dem Verbindungsaufbau und dein V/urzelteil in einem StUck gebaut sein kann.The connecting part preferably consists of a plurality of ribs or struts, each with a platform their shovel or shovel parts, the connection establishment and your root part can be built in one piece.
009814/1270009814/1270
■ i *' >■ i * '>
P<i l/inkel aufeinanderfolgende Plattformen können mit Wurzelteilen verbunden sein, welche mit einander in Kontakt stehen und in einem gemeinsamen Schlitz einer Rotorscheibe angeordnet sind.P <i l / inkel successive platforms can with Root parts be connected, which are in contact with each other and arranged in a common slot of a rotor disk are.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden, beispielsweisen Eeschreibung anhand der beiliegenden Zeichnung hervor.Further features and advantages of the invention can be found in FIG the following, exemplary description based on the accompanying drawing.
Fig. 1 ist eine abgebrochene Draufsicht eines mehrstufigen Axialverdichters eines Gasturbinentriebwerks nach Knospabe derFig. 1 is a broken plan view of a multistage axial flow compressor a gas turbine engine after Knospabe the
Erfidnung,
Fig. 3. ist eine Perspektive eines einen Teil des VerdichtersInvention,
Figure 3 is a perspective of a portion of the compressor
nach Fig. 1 bildenden Schaufelaufbaus, Fig. 3 ist eine abgebrochene Draufsicht einer aneeren AusfUhrungsforrn eines erf indungsgeniässen mehrstufigen Axialverdichteraccording to Fig. 1 forming the blade structure, Figure 3 is a broken plan view of another embodiment of an inventive multistage axial compressor
eines Gasturbinentriebwerks,
Fig. k und 5 zeigen einen Aufriss, bzw. einen Grundriss eines
einen Teil des Verdichters nach Fig, 3 bildender; Scliaufel-a gas turbine engine,
Figures k and 5 show an elevation and a plan view, respectively, of a part of the compressor of Figure 3; Scliauf-
aufbaus,
Fig. 6 £st ein abgebrochener Querschnitt durch eine v/eitere Aus-construction,
Fig. 6 is a broken cross-section through a further opening
fUhrungsform eines erfindungsgeijiässen mehrstufiren Axialverdichters fUr ein Gasturbinentriebwerk, Fig. 7 und 8 sind Querschnitte entlang der Linien 7ü7, bzw. 8-8erfindungsgeijiässen fUhrungsform a mehrstufiren axial compressor for a gas turbine engine, Fig. 7 and 8 are cross-sections taken along the lines 7 u 7, or 8-8
in Fig. 6 und
Fipj. 9 ist eine Ansicht in der Bichtun.r; des Pfeils 9 in. Fig. C.in Fig. 6 and
Fipj. Fig. 9 is a view in the front; of arrow 9 in. Fig. C.
In der Ausführungsform nach Figures 1 und 2 umfasst ein mehrstufiger Hochdruck-Axialverdichter 10 für ein Gasturbinentriebwerk Rototscheiben 11, 12, die auf einer 1JeIIe 13 angeordnet sind; jede Rotorscheibe 11, 12 hat eine Vielzahl von winkelnässij; versetzten Schaufelahordnungen 14.In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, a multistage high-pressure axial compressor 10 for a gas turbine engine comprises rotary disks 11, 12, which are arranged on a 1 jar 13; each rotor disk 11, 12 has a plurality of angular nesses; staggered shovel assembly 14.
0*0 98U/1270 ΒΑΰ 0 * 0 98U / 1270 ΒΑΰ
t ·· f team t ·· f team *·· · ·* ·· · ·
Wie am besten aus Fig. 2 zu ersehen ist, umfasst jede Schaufelanprdnung 1*f zwei benachbarte, im Winkel aufeinander folgende Plattformen 15, 16, die mit einander in BerUhrung stehen und sich axial zum Verdichter erstrecken. Die Plattformen 15, 1£> sind Uber eine Vielzahl von Rippen oder Streben 17 niit V/urzelteilen 20, 21 verbunden, die zusammen eine "Tannenbaumwurzel1· bilden und in einem gemeinsamen Schlitz 22 der betreffenden Rotorscheiben 11, 12 montiert sind.As can best be seen from FIG. 2, each blade configuration 1 * f comprises two adjacent platforms 15, 16 following one another at an angle, which are in contact with one another and extend axially to the compressor. The platforms 15, 1 £> are Uber a plurality of ribs or struts 17 NIIT V / urzelteilen 20, connected 21, which together form a "fir tree root 1 · and in a common slot 22 of the respective rotor disks 11 are mounted 12th
Die Plattform 15 trägt zwei darauf angeordnete Rotorschaufelteile 23, 2*f, die mit dieser Plattform fest verbunden sind; die Plattform 1ύ trägt äbnlicherwe.ise Rotorschaufelteile 25, 26. Die Rotorschaufelteile 23, 25 bilden zusammen Teile einer, gemeinsamen Rotorstufe, und die Sotorschaufelteile 2k, 26 bilden zusammen Teile einer anSeren, benachbarten Rotorstufe. Jede Plattform 15, 1.6 etUtzt daher Rotorschaufelteile zweier benachbarter Rotorstufen ab.The platform 15 carries two rotor blade parts 23, 2 * f which are arranged thereon and which are firmly connected to this platform; The platform 1ύ similarly carries rotor blade parts 25, 26. The rotor blade parts 23, 25 together form parts of a common rotor stage, and the rotor blade parts 2k , 26 together form parts of another, adjacent rotor stage. Each platform 15, 1.6 therefore uses rotor blade parts from two adjacent rotor stages.
Die Rippen 1? mittels welcher jede plattform radial ausserhalb und im Abstand von den Rotorscheiben 11, 12 angebracht ist, erstrecken sich von den Rotorscheiben 11, 12 Über eine Länge I1 radial nach aussen, wobei die Länge I1 mindestens die Hälfte der radialen Länge f_ der Rotorschaufel beträgt (und tatsächlich sogar diese Län£e haben kann).The ribs 1? by means of which each platform is attached radially outside and at a distance from the rotor disks 11, 12, extend radially outward from the rotor disks 11, 12 over a length I 1 , the length I 1 being at least half the radial length f_ of the rotor blade (and can actually have this length).
VTie aus Fig. 1 ersichtlich, steht jede Plattform 15, die zwei aufeinander folgende Stufen von Rotorschaufelteilen 23, Zk trägt, mit der axinl darauf folgenden Plattform 15 in Berührung, welche die beiden aufeinanderfolgenden Stufen von Rotorschaufelteilen 23, 2k träf;t, wobei die axial aufeinander folgenden plattförueE. Ip sich an ihren benachbarter; Kanten 2? berühren und einenAs can be seen from Fig. 1, each platform 15, which carries two successive stages of rotor blade parts 23, Zk, is in contact with the axinl subsequent platform 15, which supports the two successive stages of rotor blade parts 23, 2k; axially successive flat surfaces. Ip adhere to their neighbors; Edges 2? touch and one
009814/127 0009814/127 0
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trommelförniipen Aufbau bilden. Die axial aufeinander folgenden Plattformen 16 berUhren eich an ihren benachbarten Kanten in entsprechender tjeise.Trommelförniipen build up. The axially consecutive Platforms 16 touch on their adjacent edges in corresponding tjeise.
Der Verdichter 10 ist ebenfalls mit Statorschaufeln 28 ausgestattet.The compressor 10 is also provided with stator blades 28 fitted.
Der oben beschriebene Aufbau zeichnet sich durch eine Anzahl von Vorteilen aus.The structure described above is characterized by a Number of benefits.
In einem konvwntioÄellen Verdichter erstreckt sich ein ringförmiger Flansch zwischen benachbarten Roto&scheiben und ißt Gegen diese abgedichtet, und bildet mit den radialen Enden benachbarter Rotorscheiben eine Ringnut. Ii/diese Nut erstreckt sich „ein ringförmiger innerer Verkleidungsteil der betreffenden Statorreihe; dieser Verkleidungsteil besitzt Dichtungsgliöder, welche mit entsprechend ausgebildeten Dichtungsgliedern des Ringflansches zusammenarbeiten. Da jedoch bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Aufbau die axial aufeinander folgenden plattformen 15, 16 einander besrUhren und einen trommelfUrmigen Aufbau bilden, werden dadurch die im Bereich der Ringnut vorkommenden Dichtungsverluste und die Erwärmung des Rotors infolge der Luftreibung vermieden, während die Statorschaufeln 28 nicht mit dem genannten inneren Verkleidungsteil ausgerüstet werden mUssen, sodass ihr Wirkungsgrad verbessert ist.In a conventional compressor, a annular flange between adjacent roto & disks and eats Sealed against this, and forms an annular groove with the radial ends of adjacent rotor disks. Ii / this groove extends "an annular inner fairing part of the relevant Stator row; this cladding part has sealing elements, which work together with appropriately designed sealing members of the annular flange. However, since the one in the figures 1 and 2, the axially successive platforms 15, 16 touch each other and form a drum-shaped structure Build-up will be the ones occurring in the area of the annular groove Sealing losses and the heating of the rotor as a result of air friction avoided, while the stator blades 28 do not be equipped with said inner paneling part must, so that their efficiency is improved.
Die in der radialen Richtung verlängerten Rippen 17 cev/Shrleisten auch, dass die dutch die Verdichtung im Verdichter 10 erhitzte Luft von den Rotorscheiben 11, 12 abgehalten wird. Dies ist bei einem Hochdruckverdichter mit hohem Gesamtverdichtungs-The ribs 17 lengthened in the radial direction cev / shrubs also that the dutch the compression in the compressor 10 heated air is kept from the rotor disks 11, 12. In the case of a high-pressure compressor with a high total compression
verhSltnis von besonderem Vorteil, da die Temperatur der Luft an ■· . · - -Ratio of particular advantage, as the temperature of the air ■ ·. - -
00981A /12 7 000981 A / 12 7 0
t ν t Bi:t ν t Bi:
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stromabwärtigen Ende des Verdichters es sonst erfordern wUrde, die Rotorscheiben aus einem schweren und teueren hochtemperatur-.beständigen Werkstoff anzufertigen. Obqohl die Konstruktion nach Fig. 1 und 2 etwas schwerere Schaufelteile und Rippen erfordert, können fUr die Rotorscheiben leichtere Werkstoffe benutzt werden, als dies bei anderen Konstruktionen der Fall ist, sodass insgesamt Gewicht eingespart wird. Norwalerweise würden die langen Radialrippen das Volumen der genannton Ringnut, und damit auch die Dichtungsverluste auf einen untragbaren Wert vergrössern; da aber in der KOnstruktikn nach Fig. 1 und diese Ringnut beseitigt wird, können die langen Radialrippen hier eilgesetzt werden. . 'downstream end of the compressor would otherwise require The rotor disks are made of a heavy and expensive high-temperature-resistant To manufacture material. Although the construction according to FIGS. 1 and 2 requires somewhat heavier blade parts and ribs, Lighter materials can be used for the rotor disks than is the case with other constructions so that overall weight is saved. Normally the long radial ribs would take up the volume of the called ring groove, and thus increase the sealing losses to an intolerable value; but there in the KOnstruktikn according to Fig. 1 and this ring groove is eliminated, the long radial ribs can be inserted here. . '
ü Hormalereise würden die langen Radialrippen es schwierig machen, genügenden Umfangsraum um die Rotorscheibe zu finden, um jeden Rotorschaufelteil einzeln einzusetzen. Da jedoch jeder Wurzelteil 20, 21 eine Vielzahl von Rotorschaufelteilen trägt, wird dieses Raumproblem dadurch gelöst. D a auch jeder Wurzelteil in einem StUck mit den dazu gehörigen. Rippenteilen, 'der plattform und den Schaufelteilen gefertigt werden kann, vereinfacht sich die Montage des Verdichters, da die Anzahl der zusammenbauenden Teile vesringdrt wird.ü Normal travel, the long radial ribs would make it difficult make to find sufficient circumferential space around the rotor disk to insert each rotor blade part individually. However, since each root part 20, 21 carries a plurality of rotor blade parts, this space problem is solved. There too each part of the root in one piece with the associated. Rib parts, 'the platform and the blade parts are manufactured assembly of the compressor is simplified, since the number of parts to be assembled is reduced.
In der AusfUhrungsfqrm nach Figuren 3 bis 5 hat ein mehrstufiger Axialverdichter 30 fUr ein Gasturbinentriebwerk- Rotorscheiben 31, 32, die auf einer Welle 33 sitzen und jeweils mit einer Vielzahl von v/inkelm8ssig versetzten Schaufelanordnungen 3*l· versehen sind.. Jede Schaufelanordnung 3k hat vier Rotorscheufelteile 35 (Fig. h und 5), die in einem StUck mit einer eie abstutzenden Plattform 36 geformt sind. Die RotorschaufelteileIn the embodiment according to FIGS. 3 to 5, a multistage axial compressor 30 for a gas turbine engine has rotor disks 31, 32, which are seated on a shaft 33 and are each provided with a multiplicity of v / angularly offset vane arrangements 3 * 1. Each vane arrangement 3k has four rotor blade parts 35 (Fig. h and 5), which are molded in one piece with a supporting platform 36. The rotor blade parts
0098U/1270 BADQRKäJNAL0098U / 1270 BADQRKäJNAL
bilden alle Teile einer gemeinsamen Rotorstufe.form T e ile a common rotor stage.
Die Plattform 36 jedes Schaufelaufbaus 3^ ist Über eine Viwlzahl von Rippenteilen oder Streben kl mit einem V/urzelteil ^O verbunden. Die Rippenteile k-Λ , mittels welcher jede Plattform 3ö rc.dial ausserhalb und im Abstand von den Rotorscheiben 31, 32 angeordnet ist, erstreckt sich radial ausserhalb der letzteren über eine radiale Länge, welche die der Hotorschaufelteile 35 Überschreitet.The platform 36 of each blade structure 3 ^ is connected to a root part ^ O via a multitude of rib parts or struts kl. The rib parts k-Λ , by means of which each platform 3ö rc.dial is arranged outside and at a distance from the rotor disks 31, 32, extends radially outside the latter over a radial length which exceeds that of the rotor blade parts 35.
Der Verdichter 30 ist auch mit statorschaufeln hZ ausgestattet.The compressor 30 is also equipped with stator blades HZ .
V/ie aus Fig. 5 zu ersehen ist, berühren axial aufeinanderfolgende Plattformen 36 verschiedener Stufen von P.otorscliaufelteilen 35 einander und bilden zusammen einen trorainelfb'rraigen Aufbau.As can be seen from Fig. 5, axially successive platforms 36 contact different stages of rotor parts 35 each other and together form a trorainelfb'rraigen Construction.
In der Ausführungsform nach Fig. S bis 9 hat ein mehrstufiger Axialverdichter einez Gasturbinentriebwerks eine Vielzahl von Rototscheiben kk, die jeweils mit einer Vielzahl von winkelraässig versetzten Schaufelanordnungen h5 ausgetsbattet sind. Jede Schsufelanordnung h-5 hat zwei Sotorscliauielteile if6, *f7, die Teile verschiedener Rotor.stufen bilden und in einem StUck mit einer sie abstutzenden Plattfora 50 geformt sind. Die Plattform 50 ist in einem Stück ait Rxpjkanteilen 51, 52, 53 geformt, welche die Plattform 50 mit eineia l/urzelteil ^k verbinden, durch welchen die Schaufelanordnung- in der Scheibe kh montiert ist.In the embodiment of FIG. S to 9, a multi-stage axial flow compressor gas turbine engine has a Z kk a plurality of Rototscheiben, each ausgetsbattet with a plurality of staggered paddle arrangements winkelraässig h5. Each blade arrangement h-5 has two Sotorscliauielteile if6, * f7, which form parts of different rotor stages and are formed in one piece with a platform 50 supporting them. The platform 50 is molded in one piece ait Rxpjkanteilen 51, 52, 53, which is the platform through which the Schaufelanordnung- in the disk mounted kh eineia with l / k ^ urzelteil connect 50th
Die Rippenteile 51» 52, 53, mittels welcher jede Plattform 50 radial ausserhalb und im Anstand von dejr-Rotorscheibe kk angeordnet ist, erstreckt sich ausserhalb derselben über eine radialeThe rib parts 51 »52, 53, by means of which each platform 50 is arranged radially outside and at a distance from the rotor disk kk , extends outside the same over a radial one
009814/1270009814/1270
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ϊ t t * * ·ϊ t t * * ·
Länge, welche grosser ist als die der Rotorschaufelteile *f6, if7.Length, which is greater than that of the rotor blade parts * f6, if7.
Wie aus Fig. 6 au ersehen ist, berührt jede Plattform 50, welche zwei aufeinander folgende Stufen von Rotorschaufelteilen kB, k7 trfigt, die axial folgende Plattform 50, welche die nMchsten, folgenden, Stufen von Rotorschaufelteilen ^6, 47 trSgt, wobei sich die axial aufeinander folgenden Plattformen 50 an ihren benachbarten Kanten 55 berUhren und einen trommelfBrmigen Aufbau bilden.As can be seen from FIG. 6, each platform 50, which supports two successive stages of rotor blade parts kB, k7, contacts the axially following platform 50, which supports the next, following, stages of rotor blade parts ^ 6, 47, the contact axially successive platforms 50 at their adjacent edges 55 and form a drum-shaped structure.
.„* - 0098U/1270. "* - 0098U / 1270
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