DE2117387A1 - Beschaufelter Rotor für ein Gasturbinenstrahltriebwerk - Google Patents
Beschaufelter Rotor für ein GasturbinenstrahltriebwerkInfo
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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
- F01D5/12—Blades
- F01D5/22—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations
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Description
DIPL-ING. CURT WALLACH
DR. TINO HAIBACH
8 MÜNCHEN 2, 8.. April 1971
UNSERZEICHEN! I5 158 - K/vM
Minister of Aviation Supply, London, England. Beschaufelter Rotor für ein Gasturbinenstrahltriebwerk
Die Erfindung betrifft einen beschaufelten Hotor für ein Gasturbinenstrahltriebwerk.
Unter.gewissen Umständen ist es erforderlich, die Schaufeln eines
solchen Rotors zu versteifen, indem sie in jeder Reihe durch Zugglieder miteinander verbunden werden. Es ist schwierig, diese
Verbindungsglieder so auszubilden, daß sie leicht von Gewicht und dennoch genügend starr sind und den hohen Beschleunigungen
standhalten können, denen ein solcher besohaufelter Rotor ausgesetzt
ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rotor zu schaffen,
dessen Verbindungsglieder sowohl leicht von Gewicht sind als auch die genügende Starrheit besitzen, um den hohen Zentrifugalbelastungen
standhalten zu können. Gleichzeitig soll sie so ausgebildet sein, daß sie sich selbst einstellen, wenn sich der Durchmesser
infolge Streckung ändert.
Die Erfindung geht aus von einem beschaufelten Rotor für ein Gasturbinentriebwerk mit einer Schaufelreihe, wobei jede Schaufelreihe
mit der nächstfolgenden Schaufel durch ein Zugglied verbunden ist, und ist dadurch gekennzeichnet, daß jedes Zug-
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glied aus einem nach innen gekrümmten Metallstreifen besteht,
der an beiden Enden an den Schaufeln befestigt ist und eine
Krümmung in Gestalt einer Kettenlinie aufweist, so daß im Betrieb Zentrifugalkräfte, die auf den Verbindungsgliedern lasten,
die Metallstreifen hauptsächlich einer Druckbelastung unterwerfen.
Vorzugsweise besitzt jedes Verbindungsglied einen nach außen
vorstehenden Ansatz an jedem Ende, mit welchem es an der Schaufel befestigbar ist.
Der Ansatz kann an der Schaufel mittels zweier Bolzen festgelegt werden, die durch die Schaufel hindurchstehen und einen ähnlichen
Ansatz der gegenüberliegenden Schaufelseite haltern.
Die Verbindungsglieder können auf diese Weise gestaffelt angeordnet
werden und die Ansätze erstrecken sich im wesentlichen längs der Sehne der Schaufel von einem Verbindungsglied nach
dem nächsten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die
Verbindungsglieder einstückig aus Metallblech oder Schmiedestücken hergestellt, die eine Z-Gestalt besitzen, wobei die
Schenkel der Z~~Form abgebogen sind, um die Ansätze herzustellen,
während der Verbindungsschenkel das Verbindungsglied bildet. ■■ ;
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen; Fig. 1 eine Vorderansicht eines Gebläses eines Gasturbinenstrahl-
triebwerks, ■
Fig. 2 in größerem Maßstab einen Teilschnitt des Gebläses nach
Fig.I,
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Pig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 gemäß Fig.2.
Fig. 1 zeigt ein Gebläse mit einer Reihe von Rotorschaufeln 10,
die von einer Nabe 11 angetrieben werden und innerhalb eines Gehäuses 12 umlaufen. Die Nabe 11 wird von dem übrigen, nichtdargsstellten
Gasturbinenstrahltriebwerk angetrieben. Um die Gebläseschaufeln 11 zu verstärken und die Vibrationscharakteristiken
zu modifizieren, ist jede Schaufel mit der nächstfolgenden Schaufel mittels Verbindungsgliedern 13 verbunden. Diese Verbindungsglieder
13 sind im einzelnen aus den Fig.2 und 3 ersichtlich,
Jedes Verbindungsglied weist einen nach innen gekrümmten Mittelabschnitt
14 von im wesentlichen konstantem Querschnitt auf. Dieser Mittelabschnitt ist in Gestalt einer Kettenlinie gekrümmt.
Um den Mittelabschnitt mit beiden Enden an den Schaufeln festzulegen, ist jedes Ende mit einem vorstehenden Ansatz 15 verbunden.
Jeder der Ansätze weist eine beträchtliche Erstreckung in Sehnenrichtung auf und ist am Schaufelabschnitt an zwei in Sehnenrichtung
im Abstand zueinander liegenden Stellen 16 und 17 verbolzt. Die Bolzen, die die Ansätze 15 eines Verbindungsgliedes festlegen,
haltern auch den Ansatz des nächstfolgenden Verbindungsgliedes.
Um eine flache Stelle für die Ansätze der Schaufelabschnitte zu schaffen, ist der Schaufelabschnitt bei 16 und 17 an den
entsprechenden Punkten der gegenüberliegenden Oberflächen durch Kissen 18 und 19 aufgebaut. Zweekmäßigerweise bestehen diese
Kissen 18 und 19 aus glasfaserverstärktem Plastikmaterial und
sind an der Schaufel verklebt. Diese Kissen bilden flache Oberflächen und unterstützen die Ausbreitung der Belastungen in den
Schaufelabschnitt.
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Aus Pig.3 ist ersichtlich, daß die Ansätze 15 Fortsätze der
Verbindungsglieder bilden und sich nur in eine Richtung von den Enden der Verbindungsglieder erstrecken, so daß sich eine
Z-Form des Metallbleches· ergibt. So wird der Neigung des Mittelabschnitts, sich zu drehen, durch den weiter entfernt liegenden
der beiden Bolzen entgegengewirkt, die die Flansche an Ort und Stelle halten und diese Bolzen wirken über einen beträchtlichen
Hebelarm und können so dieser Tendenz günstig widerstehen.
Es ist außerdem festzustellen, daß infolge der nach innen gekrümmten
Kettenlinienform des Mittelabschnitts der Verbindungsglieder dieser Abschnitt unter einer Kompressivbelastung steht,
wenn Zentrifugalkräfte im Betrieb auf dem Verbindungsglied lasten.
Die Belastungen, die auf jede Schaufel über die Ansätze 15 übertragen
werden, sind in gewissem Maße den Belastungen entgegengesetzt, die durch das nächstfolgende Verbindungsglied erzeugt
werden.
Wie bereits erwähnt, haben die Verbindungsglieder eine Z-Gestalt
und bestehen aus Metallblech. Es ist ersichtlich, daß durch Einbohren der Bolzenlöcher, Abbiegen der Ansätze 15 und Ausbildung
des Mittelabschnitts mi-t der erforderlichen Kettenlinienform das Verbindungsglied bereits hergestellt ist. Es ist vorteilhaft,
die Ränder wenigstens des Mittelabschnitts des Verbindungsgliedes abzurunden, um sowohl die aerodynamische
form des Verbindungsgliedes zu verbessern, als auch das Auftreten von Spannungsspitzen und hi iraus resultierende Risse zu
vermindern.
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Es können verschiedene Abwandlungen getroffen werden. So können verschiedene Verfahren benutzt werden, um die Verbindungsglieder
an den Schaufeln festzulegen. Diese Verbindungsglieder brauchen nicht aus Metallblech zu bestehen, wie oben erläutert.
Die Standardbolzen gemäß Fig.2 und J5 sind nur für Testzwecke
vorgesehen. Ein bevorzugter Bolzen würde mit einem flachen kuppeiförmigen Kopf, wie bei 20 in Fig.3 angedeutet, ausgestattet
werden. Er würde in Verbindung mit einer Senkmutter und einer Hülse benutzt werden können, die auch als Dübel wirksam
wäre.
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Claims (6)
- 2117187Patentansprüche:l) Beschaufelter Rotor für ein Gasturbinenstrahltriebwerk mit einer Schaufelreihe, deren Schaufeln jeweils mit der nächstfolgenden Schaufel über ein Verbindungsglied festgelegt sind,dadurch gekennzeichnet, daß jedes Verbindungsglied (13) einen nach innen gekrümmten metallischen Streifen (14) aufweist, der an jedem Ende (15) einer der Schaufeln (10) festgelegt ist.
- 2. Beschaufelter Rotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzei chnet , daß der Metallstreifen (14) eine kettenlinienförmige Gestalt aufweist, so daß im Betrieb Zentrifugalkräfte,die auf das Verbindungsglied wirken, lediglich Druckbeanspruchungen hervorrufen. - 3. Beschaufelter Rotor nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzei chnet , daß jedes Verbindungsglied (14) einen nach außen weisenden Fortsatz an jedem Ende aufweist, der an den Schaufeln festgelegt ist.
- 4. Beschaufelter Rotor nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (15) an der Schaufel durch Bolzen festgelegt ist, die durch die Schaufel (16,17) hindurchgeführt sind und einen ähnlichen Ansatz auf der gegenüberliegenden Schaufelseite haltern.109845/1183 - 5. Beschaufelter Rotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsglieder (14), die an Jeder Schaufel festgelegt sind, längs der Sehne der Schaufel gestaffelt sind, und daß die Ansätze (15) sich längs der Sehne der Schaufel von einem Verbindungsglied nach einer Stelle gegenüber dem nächsten Verbindungsglied erstrecken.
- 6. Beschaufelter Rotor nach den Ansprüchen 3 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß jedes Verbindungsglied (]A) aus einem einstückigen Z-förmig gestalteten Metallblech besteht, wobei die Schenkel(15) des "Z" abgebogen sind, um die Ansätze zu formen und " das Verbindungsstück (14) nach innen gekrümmt ist, um das Verbindungsglied zu bilden.10 9 8 4 5/1183Leerseite
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