DE2642126C2

DE2642126C2 - Laufschaufel für eine Strömungsmaschine

Info

Publication number: DE2642126C2
Application number: DE2642126A
Authority: DE
Inventors: Robert Gustav Greenhills Ohio Carlson; Robert Wayne Cincinnati Ohio Harrison
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1975-12-22
Filing date: 1976-09-18
Publication date: 1986-08-28
Also published as: DE2642126A1; US4000956A; JPS6014884B2; US4071184A; JPS5277912A; GB1549888A; FR2336577A1; FR2336577B1; IT1070712B

Description

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F i g. 4 die Scherspannung von Verbundgegenständen 21= I_nJ+ In+ 1mm + Um + Ipa
als Funktion der Scherdehnung,

F i g. 5 in einer auseinandergezogenen Ansicht meh- Hierin bedeuten / = Stoßenergieabsorption, md =

rere Schaufelschichtstoffe bzw. -laminate u»<d Matrix- bzw. Gefügedeformation, ff = Faserbruch, nun

F i g. 6 die überlagerten Schichtstoffe bzw. Laminate 5 = Entfallen der Gefüge/Gefüge-Bindung, fm = Entfal-

aus F i g. 5. len der Faser/Gefüge-Bindung und po = Ausziehvor-

F i g. 1 zeigt eine zusammengesetzte bzw. Verbund- gang.

laufschaufel 10 für eine Verwendung in einer Strö- Die Gefügedeformations- und Fase-rbruchenergien

mungsmaschine. Die Schaufel Ϊ0 eignet sich beispiels- können für einen gegebenen Materialsatz als im wesent-

weise für eine Verwendung in Kompressoren und Ge- io liehen konstant angesehen werden, obwohl ein synergi-

bläsen von Axialströmungs-Gasturbinentriebwerken. stisches Verhalten auftreten kann. Durch Optimieren

Die Laufschaufel 10 weist einen Blattabschnitt 12, allge- der übrigen Parameter wird die gesamte Stoßenergie-

mein mit radial verschiedener Wölbung und Staffelung absorption des Gegenstands maximiert Ein wesentli-

und ein schwalbenschwanzförmiges Ansatzstück 14 auf, eher Gesichtspunkt dieser Stoßabsorption ist die Rei-

das es ermöglicht, daß die Schaufel in einer herkömmli- 15 henfolge, in der diese Energien ausgelöst werden. Wenn

chen Weise an einer drehbaren Scheibe oder Nabe be- beispielsweise frühzeitig während des Stoßzyklus ein

festigt und gehalten wird. Eine nicht dargestellte, den Faserbruch auftritt, wird hierdurch die durch den Faser-

Stiömungspfad begrenzende Plattform könnte zwi- ausziehvorgang absorbierte Energie beschränkt

sehen den Blatt- und Schwalbenschwanzab^chnitten 12, Ferner wurde festgestellt, daß bei steigendem Bin-

14 der Schaufel befestigt sein. 20 dungsgrad für einen gegebenen Satz von Materialien

Der Hauptteil der Schaufel weist Laminate bzw. des Energieabsorptionspotential der im wesentlichen

Schichtstoffe aus langgestreckten, durchgehenden Fa- nicht konstanten Energieabsorptionsmechanismen (l_mm,

sern auf, die eine große Festigkeit sowie einen großen It_n, und Ip₀) ansteigt, bis eine kritische Stufe erreicht ist.

Elastizitätsmodul haben und in einer gewichtsleichten Wenn die Bindung noch weiter gesteigert wird, erfolgt

Matrix bzw. einem entsprechenden Gefüge eingebettet 25 eine Verminderung bzw. Abnahme der Energieabsorp-

sind. Die Faserschichtstoffe sind im wesentlichen paral- tionsmechanismen, bis ein »Sprödbruch« auftritt. Ein

IeI zueinander verlegt und miteinander verbunden, um Beispiel dieses Gesamtverhaltens ist schematisch in

den Schaufelabschnitt 12 zu bilden. Bei einem Ausfüh- F i g. 3 dargestellt in der die gesamte Stoßenergieab-

rungsbeispiel mit hauptsächlich metallischem Material sorption eines in der zuvor beschriebenen Weise gebun-

würde die Schaufel verbundene bzw. gebundene Borfa- 30 denen Verbundgegenstands als Funktion der Scherfe-

serschichtstoffe in einem Aluminiumgefüge aufweisen stigkeit (ein Maß des Bindungsgrades) aufgetragen ist

Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß der Aufbau auch Die Kurve aus F i g. 3 zeigt die Ortspunkte, die die Ab-

ein nichtmetallisches System aufweisen könnte, ein- hängigkeit der Stoßenergieabsorption von der Scherfe-

schließlich Graphitfasern und einem Epoxydharz. Allge- stigkeit für irgendeinen bestimmten Satz von Materi-

mein kann irgendeine Faser in irgendeinem Bindemittel, 35 alien beschreiben. Es ist festzustellen, daß eine ähnliche

wie einem organischen Harz, eingebettet sein. Kurvenschar andere Faserverbund-Materialkombina-

Bezüglich einer einzelnen Faserverbundschicht oder tionen darstellen würde.

eines entsprechenden Verbundstoffs bzw. Laminats An der Seite niedriger Scherfestigkeit (positive Steiwird nunmehr aut die Querschnittsansicht in F i g. 2 ver- gung) aus F i g. 3 (das heißt dem Punkt A) können sich wiesen. Dort ist eine einzelne Schicht aus parallelen, 40 die Fasern und einzelnen Laminate bzw. Schichten weitlänglichen Borfasern 16 zwischen zwei Aluminiumfo- gehend nach Art eines Kartenstapels frei bewegen, weslienschichten 18a, 18£> aus später zu erläuternden Me- halb sie keine ausgedehnte Energiemenge absorbieren tallen/Legierungen eingelegt Diese Bestandteile wur- können. Bei steigender Bindung (Scherfestigkeit) komden einer Diffusionsbindung in bekannter Weise unter- men mehr Energieabsorptionsmechanismen ins Spiel, worfen, um die dargestellte vereinigte Schicht 20 zu 45 und der zusammengesetzte bzw. Verbundgegenstand bilden. Das hier beschriebene Bor/Aluminium-Ver- hat eine größere Schlagfestigkeit (Punkt B). Eine weitebundsystem ist nur als Ausführungsbeispiel zu verste- re Steigerung der Bindung (tatsächlich ein überhöhter hen. Bindungszustand) vermindert die Absorptionsmecha-

Es wurde festgestellt, daß die Zähfestigkeit einer nismen der Abblätterung bzw. Schichtentrennung (I_mm Schaufel oder eines anderen Gegenstandes unter Stoß- 50 und h_m) sowie des Faserausziehvorgangs (Ip₀) und bebelastung, das heißt die Verträglichkeit gegenüber einer gründet einen im Deformationszyklus frühzeitigen Stoßbelastung, auf der Aktivierung von zumindest fünf Bruch der Fasern, wodurch das Material nur eine beStoß- bzw. Schlagenergie-Absorptionsmechanismen grenzte Stoßenergiemenge absorbiert und sich wie ein beruht. Hierbei handelt es sich (unter Bezug auf F i g. 2) brüchiger bzw. spröder Stoff verhält (Punkt C).
um: 55 Eine weitere Darstellung dieses Verhaltens der ge-

1. Deformation eines die Aluminiumfolie 18a und 186 "^a"ⁿJfⁿ Mechanismen ergibt sich aus Fi g 4, in der die

, , . _n _f.. Schubspannung bzw. Scherbelastung als Funktion der

enthaltenden uetuges; Scherdehnung dargestellt ist. Die Linie 26 zeigt die im

: S £Π r^SSABiS¹^ der wesentlichen lineare Spannung-Dehnung-Beziehung für

Grenzstelle 22 zwischen angrenzenden Schichten; » l««g«treckte bzw langhche Emzelfasern 16 (Fi * 2)

4. Entfallen der Faser/Gefüge,Bindung (zwischen den ^{bls z}™ Bruchpunkt (Ende der Streckgrenze) »Die

Fasern 16 und dem Gefügematerial 18a und/oder ^Kurve J> «f "T ^f μ" ΐ" ρ /"* '⁸

₁₈, ν j ⁶ versinnbildlichten Zustand schlechter Bindung sowie

5. Herausziehen der Fasern (16) aus der Schicht 20 ⁿ!^ef *^εΓ Scherfestigkeit. Wenn auf ein solches Material unter Zugbeanspruchung. ⁶⁵ niedriger B.ndungsfest.gke.t eine Spannung bzw. BeIa-

^{r β} stung ausgeübt wird, verhindert ein vorzeitiges Abblat-

Die analytische Darstellung dieses Energieabsorp- Jf™ ^bz„^w" J^{rennen der &}K^cht™ Ϊ," ^Absor^^re" S^rö"

tionsverhaltens ist wie folgt: ßerer Stoßenergiewerte. Das Abblättern erfolgt lange

vor Erreichen des endgültigen Faserbruchpunkts. In der Kurve 32 aus F i g. 4 weist das Gefüge eine ausreichende Bindung auf, so daß eine zwischen den Schichten erfolgende Abblätterung (I_mm) gerade vor dem Faserbruch und nach der Einleitung der Aufhebung bzw. des Entfallens der Faser/Gefüge-Bindung (If_n, und Ip₀) beginnt In diesem Fall, der von dem Punkt B (F i g. 3) wiedergegeben wird, erfolgt eine maximale Energieabsorption, da alle Stoßenergieabsorptionsmechanismen beteiligt sind. Somit ist dieses der festeste Gegenstand für den gegebenen Satz von benutzten Materialien. Die Kurve 34 zeigt den eine besonders große Bindung aufweisenden Gegenstand gemäß Punkt C(F i g. 3), und hierbei erfolgt ein Bruch der Verbundfasern vor dem Beginn der Abblätterung bzw. Schichtentrennung (If_n, und Ip_n). was zu einem brüchigen bzw. spröden Aufbau führt

Somit ist es erstrebenswert, einen Gegenstand, wie eine Gasturbinenschaufel, mit einem optimierten Stoßenergieabsorptionspotential gemäß dem Punkt B aus F i g. 3 und entsprechend der Kurve 32 aus F i g. 4 herzustellen. Zu diesem Zweck werden Proben der gebundenen Faserlaminate bzw. -schichtstoffe aus dem Material zubereitet, das für den Gegenstand bestimmt ist und veränderliche Scherfestigkeitsgrade hat (das heißt veränderliche Bindungsgrade). Die Stoßenergieabsorption/ Scherfestigkeit-Darstellung aus F i g. 3 kann dann durch bekannte Versuche erzielt werden, wie den Charpy Stoß- bzw. Schlagtest. Es kann dann eine Bindungs/ Scherfestigkeits-Abstufung ausgewählt werden, die im Hinblick auf den endgültig herzustellenden Gegenstand für die erwünschte Stoßenergieabsorption erforderlich ist

Bei einer Ausführungsform eines metallischen Verbundgegenstands, insbesondere einer Gasturbinentriebwerksschaufel, werden einbändige Laminate bzw. Schichten aufgelegt und zum Bilden des Gegenstandes miteinander verbunden. Wie es bereits erörtert wurde, wird jede Schicht oder jedes Laminat wie in Fi g. 2 hergestellt, indem an beiden Seiten der Borschicht 16 Folienblätter bzw. -streifen angeordnet und diese Materialien miteinander verbunden werden. In der Vergangenheit bestanden die ober- und unterseitigen Folienstreifen (18a, 18Z>,J aus demselben Metall oder derselben Legierung. Es wurde jedoch festgestellt, daß verschiedene Legierungskombinationen in eine einzelne Schicht eingebaut werden können, um die Bindungsfähigkeit zwischen den Schichten zu vergrößern und unerwartete Schlagfestigkeitseigenschaften zu erzeugen. Beispielsweise verbindet sich 1100 Al (im wesentlichen unlegiertes Aluminium) nicht so gut mit 1100 Al wie auch 2024 Al (nominell 4 Gewichtsprozent Kupfer, Rest Aluminiumlegierung) mit 2024 AL 1100 AL ein im wesentlichen unlegiertes Aluminium, hat eine hohe Schlagfestigkeit und dürfte deshalb für Gasturbinentriebwerksanwendungen attraktiv sein. Jedoch können die hohen Bindungsdrucke und -temperaturen, die zum Verhindern eines vorzeitigen Abblätterns benötigt werden, eine brüchige bzw. spröde Schaufel erzeugen (oder ein Brechen der parallelen Fasern). Eine Legierung der 2024 Al Type zeigt ein gutes Ermüdungsverhalten und ist aber weniger erwünscht, und zwar wegen ihrer Neigung zu einer Oberbindung bzw. ihrer zu starken Bindungseigenschaft wie auch ihrer niedrigeren Duktflität Zwar wurde eine 4 Gewichtsprozent Kupfer enthaltende Aluminiumlegierung (2024 Al) verwendet, aber es können auch andere Aluminiumlegierungen benutzt werden, beispielsweise solche mit 1 —4 Gewichtsprozent Kupfer oder 2—10 Gewichtsprozent Magnesium.

Um die Bindungsfähigkeit zu verstärken, wurde 1100 Al mit der 2024 Al Legierung verbunden. Dieser Aufbau, bei dem 1100 Al/2024 Al um die parallelen Borfasern geschichtet ist zeigt unerwartete anisotrope Stoßeigenschaften insoweit, als er bei einer Stoßbeaufschla gung von der 2024 Al Seite im Vergleich zu einer Stoßbeaufschlagung von der 1100 Al Seite eine nahezu zweifache bzw. doppelt so große und gegenüber einer nur 2024 Al enthaltenden Schaufel eine mehr als vierfache ίο Schlagfestigkeit aufweist. (Es muß daran erinnert werden, daß bei einer Stoßbeaufschlagung einer Schaufel an einer Seite es die entgegengesetzte Seite ist, die einer größeren Zugspannung unterworfen wird.) Metallographische und mit einem Abtastungselektronenmikroskop durchgeführte Beobachtungen haben gezeigt, daß der Grund für dieses Verhalten das leichte Lösen bzw. Aufheben der Bindung der Borfasern von dem 1100 Al ist. Ferner zeigt der Aufbau ein zum insgesamt 2024 Al Verbundsystem äquivalentes axiales Ermüdungsverhal ten. Somit sind der Bindungsgrad des Aufbaues wie auch die Duktilität (plastisches Verhalten) der Matrixbzw. Gefügematerialien für die endgültigen Stoß- bzw. Schlageigenschaften ausschlaggebend. Dementsprechend zeigt eine Verbundschaufel, die durch Verbinden einer Vielzahl von im wesentlichen parallelen Faserschichten der soeben beschriebenen Art gebildet wurde, die beste Schlag- bzw. Stoßverträglichkeit wenn die 2024 Al Seite einer jeden Schicht zur Schaufeldruckseite und die 1100 Al Seite einer jeden Schicht zur Ansaugseite der Schaufel ausgerichtet werden, da die Druckseite einer jeden Schaufel gegen ein Aufprallen von Fremdkörpern besonders empfindlich ist In einem Gasturbinentriebwerk ist es beispielsweise die Schaufelspitze, die besonders anfällig bezüglich einer Zerstörung durch Stoß- bzw. Schlagbeeinflussung ist und somit kann das Einarbeiten eines Materials mit großer Schlagbeständigkeit in die Spitze die Lebensdauer der Schaufel erheblich verlängern. Andererseits sollten der Schaufelfuß und der Schwalbenschwanz der Schaufei große Dauer- bzw. Ermüdungsfestigkeitseigenschaften insbesondere dann aufweisen, wenn eine freitragende Schaufel gemäß F i g. 1 verwendet wird, wobei jedoch eine niedrigere Schlagfestigkeit zugelas sen werden kann.

Dementsprechend wird eine Schaufel aus einer Vielzahl von im wesentlichen parallelen, gebundenen Faserschichten 36 hergestellt die in einer auseinandergezogenen Ansicht in Fig.5 dargestellt sind. Wie es zuvor erörtert wurde, weist jede Schicht eine Vielzahl von durchgehenden parallelen Fasern 38 auf, die in einem Gefüge bzw. einer Matrix eingebettet sind (aus Klarheitsgründen sind nur die Fasern einer Schicht dargestellt). Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Fußabschnitte 40 der Schichten mit einem Matrix- bzw. Gefügematerial ausgebildet das eine im Vergleich zum Spitzenabschnitt 42 relativ große Ermüdungsfestigkeitseigenschaft hat, während das Matrix- bzw. Gefügematerial des Spitzenabschnitts eine größere Schlagfe- stigkeithat

In F i g. 2 ist ein Schichtstoff bzw. Laminat gezeigt, bei dem Folienschichten 18a und 186 ursprünglich dasselbe Material aufweisen, beispielsweise eine Aluminiumlegierung (beispielsweise 2024 AI). Um die Schlagfestig-

keit einer aus solchen Schichten gebildeten Schaufel zu verbessern, wird die Folie an der Spitze an einer Seite der parallelen Fasern zurückgestreift (abgeblättert) und bis zu einer Grenzstelle 44 ohne Zerstörung der Fasern

38 abgetragen bzw. entfernt. An ihrer Stelle wird eine Folie aus einem schlagfesteren Material (wie 1100 Al) mit den Fasern und dem verbliebenen Folienmatrix- bzw. -gefügematerial verbunden. Wenn diese Materialsubstitution an der Schaufelsaugf lächenseite einer jeden Schicht erfolgt, wird die sich ergebende Schlagfestigkeit der Schaufelspitze bedeutend verbessert. Sie nimmt einen bis zu vierfach höheren Wert an, wenn 1100 Al für 2024 Al substituiert wird.

Die Grenzstelle 44 zwischen den bezeichneten Fuß- ίο sowie Spitzenabschnitten 40, 42 kann zwischen 40 und 95% des Abstandes von der Schaufelspitze betragen und kann winkelförmig wie in Fig.5, diagonal schrägstrichartig oder dergleichen sein. Die Übergangszone kann auch gestaffelt bzw. versetzt sein, wie zwischen angrenzenden Elementen, um örtliche Schwachzonen zu vermeiden. Gemäß Fig.5 sind die Winkel in abwechselnden Schichten umgekehrt und ihre Lage ist stufenweise radial durch die Schaufel verschoben, um jegliche mit einem solchen Übergang verbundene Schwächen zu vermindern. In überlagertem Zustand erscheinen die Schichten wie in Fig. 6. Da die Fasern in jeder Schicht durchgehend bleiben und da das »Austausch«-Gefügematerial aus einer Gruppe ausgewählt ist, die eine günstige Bindungsfähigkeit bezüglich des »ursprünglichen« Gefügematerials hat, zeigt die sich ergebende Schaufel nach der Vereinigung und Bindung der Schichten, wenn überhaupt etwas, nur wenig von dem Übergang an der Grenzstelle 44.

In einer ähnlichen Weise könnte irgendeine Schaufel individuell zugeschnitten und entsprechend vorgegebener Umgebungserfordernisse verstärkt sein. Beispielsweise könnte das soeben beschriebene Doppelmaterialgefüge den Fußabschnitt einer Schaufel bilden, wobei der Spitzenabschnitt vollständig aus einem besonders schlagfesten Gefüge (beispielsweise 1100 Al) besteht. Oder der Fußabschnitt könnte vollständig das dauerfeste Gefügematerial (wie 2024 Al) aufweisen, während der Spitzenabschnitt ganz aus 1100 Al Gefügematerial besteht Es gibt also zahlreiche Kombinations- bzw. Variationsmöglichkeiten bezüglich der Materialien und Legierungen.

Es sind noch weitere Ausführungsbeispiele möglich. Beispielsweise ist das Prinzip von Mehrfachlegierungsschichten auch bei anderen Gefügematerialien als Aluminium anwendbar, bei denen eine Seite eine höhere Schlagfestigkeit und die andere Seite bessere Ermüdungs-/Bindungseigenschaften haben. Dasselbe gilt auch für Harzgefügezusammensetzungen.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

CO

•5

Claims

1 2 zahl von im wesentlichen parallelen Faserschichtstoffen Patentansprüche: hergestellt Jeder Schichtstoff besteht aus einer einzelnen Schicht aus allgemein langgestreckten und in einem

1. Laufschaufel für eine Strömungsmaschine, wo- gewichtsleichten Gefüge verankerten Fasern. Wenn bei die Laufschaufel einen Spitzen- und Fußab- s beispielsweise das Gefügematerial Aluminium aufweist schnitt aufweist, die aus mehreren verbundenen und die Fasern aus Bor bestehen, werden Aluminiumfo-Schichten hergestellt sind, die jeweils durchgehende lienblätter an beiden Seiten der Borfaserschicht ange-Fasern aufweisen, die im Schaufelblatt in ein Gefüge ordnet und durch die bekannte Diffusionsbindungseingebettet sind, das zwei die Fasern beidseitig be- oder kontinuierliche Walzbindungstechnik verbunden, deckende Materialien aufweist, welche eine gute io Unter gewissen Bearbeitungsbedingungen bei der Bindungsfähigkeit zu sich selbst und zu den Fasern Herstellung von Verbundschaufeln kann der Bindungsbesitzen, dadurch gekennzeichnet, daß grad sehr groß sein und zu einem starren Gebilde fühdie Fasern (16) am Fußabschnitt (40) in einem ersten ren, das keine starken Schlag- oder Stoßbelastungen Gefüge und am Spitzenabschnitt (42) in einem zwei- aushalten kann. Da das Gefügematerial nicht viel Enerten Gefüge eingebettet sind, daß die ersten und is gie durch Deformation absorbieren kann und da die zweiten Gefüge an einer gemeinsamen Grenzstelle Schichtstoffe bzw. Laminate eine starke Bindung auf-(44) miteinander verbunden sind, daß das zweite Ge- weisen, wird weitgehend die gesamte Belastung von den füge am Spitzenabschnitt (42) eine größere Schlag- relaiv harten und spröden Fasern getragen. Ein Brechen festigkeit als das erste Gefüge am Fußabschnitt (40) der Fasern führt allgemein zu einem Bruch der Schaufel, besitzt und daß das Material des ersten Gefüges 20 Andererseits besitzen Gefügematerialien mit einer hörelativ zum Material des zweiten Gefüges eine grö- heren Schlagfestigkeit nicht die Bindungsfähigkeit der ßere Bindungsfähigkeit zu sich selbst und zu den mehr duktilen Materialien. Wenn die Bindung zwischen Fasern aufweist den Faserschichtstoffen im wesentlichen lückenhaft

2. Laufschaufel nach Anspruch 1 mit aus Bor be- bzw. unvollständig ist neigen die Schichten unter Scherstehenden Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß das 25 belastungen zu einer gegenseitigen Verschiebung nach Material des ersten und zweiten Gefüges aus Alumi- Art eines Kartenstapels. Wenn ein übermäßiges Gleiten nium oder in bekannter Weise aus Aluminiumlegie- bzw. Verschieben auftritt nimmt die Schlagenergieabrungen besteht sorptionsfähigkeit stark ab. Ein Vergrößern des Bindungsdrucks und der Temperatur, was bezüglich einer

30 Bindungssteigerung wirksam ist kann zu einem Brechen

der Fasern und zu großen thermischen Restspannungen infolge der unterschiedlichen Expansionskoeffizienten

Die Erfindung bezieht sich auf eine Laufschaufel für der verschiedenen Bestandteile führen. Beide Faktoren

eine Strömungsmaschine gemäß dem Oberbegriff des tragen zu einer verminderten Schlagfestigkeit und somit

Patentanspruchs 1. Eine derartige Laufschaufel ist aus 35 zu einer reduzierten Verträglichkeit bezüglich einer

der DE-OS 24 51 881 bekannt Schlag- bzw. Stoßbeschädigung durch Fremdkörper bei.

Während vieler Jahre wurden Versuche unternom- Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Laufschaumen, um die relativ schweren, homogenen Metallschau- fei der eingangs genannten Gattung derart auszugestalfeln von Strömungsmaschinen, wie von Gasturbinen- ten, daß sie in ihrem Spitzenabschniit eine hohe Schlagtriebwerkskompressoren, durch leichtere Verbundma- 40 festigkeit und in ihrem Fußabschnitt eine hohe Dauerfeterialien zu ersetzen. Die Hauptbemühung in dieser stigkeit besitzt.

Richtung bezog sich auf die Verwendung hochfester, Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Maßnahlänglicher Fasern in einem Verbund mit einem ge- men gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst,
wichtsleichten Gefüge. Frühere Arbeiten befaßten sich Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in mit Glasfasern, und neuere Bemühungen sind auf die 45 dem Unteranspruch gekennzeichnet.
Verwendung von Bor-, Graphit- und anderen syntheti- Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insschen Fasern gerichtet. Diese letztgenannten Materi- besondere darin, daß die durchgehenden Fasern in zwei alien haben extrem große Festigkeitseigenschaften wie verschiedenen Gefügen eingebettet sind, die sich durch auch große Elastizitätsmodulwerte, die zu der notwen- verschiedene relative Schlagfestigkeiten auszeichnen, digen Steifheit der Kompressorschaufeln beitragen. so wobei diejenige des Spitzenabschnitts größer als dieje-

Viele Probleme standen den Bemühungen bezüglich nige des Fußabschnitts ist.

einer Anwendung dieser Fasern entgegen, insbesondere Durch diese Anpassung der jeweiligen Festigkeiten

bezüglich der Anpassung ihrer einseitig gerichteten Fe- unterschiedlicher Schaufelabschnitte an die Art der dort

stigkeitseigenschaften an ein mehrdimensionales BeIa- auftretenden Kräfte kann die Lebensdauer von Lauf-

stungsfeld. Bis zu einem großen Ausmaß wurden diese 55 schaufeln wesentlich verlängert werden. Ferner wird die

Probleme überwunden und zusammengesetzte bzw. Gefahr für durch brechende Schaufeln hervorgerufene

Verbundschaufeln mit Leistungsfähigkeitseigenschaften Folgeschäden in der Strömungsmaschine verkleinert,

geschaffen, die in vielen Bereichen denjenigen der ho- Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeich-

mogenen metallischen Gegenstücke gleichen oder nung und Beschreibung von Ausführungsbeispielen nä-

überlegen sind, wobei sich zusätzlich die erwarteten und 60 her erläutert. Es zeigt

beträchtlichen Gewichtsverminderungen ergeben. F i g. 1 in einer perspektivischen Ansicht eine Lauf-

Jedoch war bisher ein Haupthindernis bezüglich der schaufel gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfin-

vollständigen Realisierung der Möglichkeiten von Ver- dung,

bundmaterialien für Gasturbinentriebwerksanwendun- F i g. 2 in einer Querschnittsansicht einen einzelnen

gen ihre relativ geringe Verträglichkeit gegenüber einer 65 Verbundschichtstoff,

Schlag- oder Fremdkörperbeschädigung (FOD) infolge F i g. 3 in einer graphischen Darstellung die Stoßener-

eines Ansaugens von Fremdkörpern. Üblicherweise gieabsorption eines Verbundgegenstands als Funktion

wird eine Verbundschaufel durch Verbinden einer Viel- seiner Scherfestigkeit,