DE2117387A1

DE2117387A1 - Beschaufelter Rotor für ein Gasturbinenstrahltriebwerk

Info

Publication number: DE2117387A1
Application number: DE19712117387
Authority: DE
Inventors: Lindsay Grahame Castle Donington Leicestershire; Petrie James Alexander Littleover; Bracey Kenneth Edward George Findern Derby Dawson (Großbritannien)
Original assignee: MINI OF AVIAT SUPPLY
Current assignee: MINI OF AVIAT SUPPLY
Priority date: 1970-04-13
Filing date: 1971-04-08
Publication date: 1971-11-04
Also published as: GB1335553A; US3708244A; FR2089567A5; IT942542B

Description

PATENTANWÄLTE ·

DIPL-ING. CURT WALLACH

DIPL.-ING. GÜNTHER KOCH 2117387

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.

Patentansprüche :

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Claims

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Patentansprüche:

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.

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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.

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