DE2800862C3

DE2800862C3 - Dämpfungsglied für eine Kompressor-Rotorstufe

Info

Publication number: DE2800862C3
Application number: DE2800862A
Authority: DE
Inventors: Peter Gordon Graham Mickleover Farrar; James Allestree Patterson
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1977-01-11
Filing date: 1978-01-10
Publication date: 1980-09-11
Also published as: IT1091746B; US4177013A; GB1549152A; DE2800862A1; JPS5813759B2; JPS5395414A; DE2800862B2; IT7819167A0; FR2376958A1; FR2376958B1

Description

Die Erfindung betrifft ein clastomeres Dämpfungsglied für eine Kompressor-Rotorstufc eines Gasturbinentriebwerks der im Oberbegriff des Anspruchs I angegebenen Gattung. Ein solches Dämpfungsglied ist aus der GB-PS 14 57 417 bekannt. Hierbei bestehen die Dämpfungsglieder aus einem Block vorkomprimierten elastomeren Materials, das radial innerhalb der Schaufelplattform angeordnet ist. Durch die Vorkompression soll das Dämpfungsglied an Ort und Stelle gehalten werden, damit auch unter den im Betrieb auftretenden Beschleunigungskräften eine Anlage an den abzustützenden Teilen erhalten bleibt. Derartige aus elastomerem Material bestehende Dämpfungsglieder sind jedoch insbesondere auch wegen der in den Kompressorstufen auftretenden hohen Temperaturen Alterungserscheinungen ausgesetzt, wodurch sich die Dämpfungseigenschaften verschlechtern und die Kraft nachläßt, mit der ein Druck auf die Plattformen ausgeübt wird. Diese Änderung kann im bekannten Falle nur dadurch kompensiert werden, daß die die Dämpfungsglieder halternden und axial durchsetzenden Bolzen individuell eingestellt werden, was notwendigerweise eine teilweise Demontage des Triebwerks erfordert.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Dampfungsvorrichtung besteht darin, daß der gesamte Spalt zwischen Rotorscheibe und Plattformen wirksam ausgefüllt wird, so daß der Spalt möglichst klein gehalten werden muß, damit nicht durch die sonst erforderlichen großen Dämpfungsglieder die Masse der sich drehenden Teile erhöht wird. Außerdem besteht ein Nachteil darin, .daß baulich aufwendige Mittel vorgesehen werden müssen, um die den gesamten Raum ausfüllenden Dämpfungsglieder an Ort und Stelle zu halten.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein gegen Alterung und Abnutzung unempfindliches Dämpfungsglied zu schaffen, welches ständig im Betrieb großflächig mit den Schaufeln in Berührung steht.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Da auf diese Weise der Berührungseingriff mit der erforderlichen Berührungskraft durch die jo Zentrifugalkraft zustande kommt, kann auf eine Vorspannung der elastomeren Dämpfungsglieder verzichtet werden, und es sind auch keine schweren und raumgreifenden Befestigungsmittel erforderlich, weil sich im Betrieb die Dämpfungsglieder automatisch in die 2'< für den Dämpfungsvorgang optimale Lage bewegen und somit automatisch eine »Nachstellung« selbst bei Abnutzung und nachlassender Elastizität bewirkt wird.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. in Demgemäß können die elastomeren Dämpfungsglieder an der den Plattformen zugewandten Seite mit einem Metallblech abgedeckt sein. Dieses Metallblech ist in der Lage, sich unter der Wirkung der Zentrifugalkräfte zu deformieren, um sich der Kontur η der radial inneren Oberflächen der benachbarten Plattformen anzupassen.

Der vergrößerte Kopfteil der elastomeren Dämpfungsglieder kann mit wenigstens einem Einsatz versehen werden, und diese Einsätze greilen an ■)<) benachbarten Schaufelplattformen und der Rotorscheibe an, gegen die der Kopfteil angelegt ist.

Der vergrößerte Kopfteil des elastomeren Dämp-

fungsgliedes kann außerdem mit wenigstens einem starren Einsatz versehen sein, wodurch die Deformation des Kopfleiles unter Zcntrifugalbelastung vermindert wird.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

ίο Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Gebläscstufc eines Fan-Gasturbinentriebwerks,

Fig. 2 eine Grundrißansicht der Dämpfungsanordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie A-A gemäß Fig. 1.

Die Gebläsestufe 10 eines Fan-Gasturbinentriebwerks besteht aus der Rotorschcibe 11 und den mit ihren Schaufelfüßen 12 hieran verankerten Gebläseschaufeln 13. Eine solche Gebläseschaufel 13 und ihr μ Schaufelfuß sind aus Fig. I ersichtlich. Jede der Gebläseschaufeln 13 ist mit zwei gleichen, in Umfangsrichtung verlaufenden Plattformen 14 versehen, die im radialen Abstand vom Schaufelfuß 12 liegen und gegenüber der Drehachse der Rotorscheibe 11 angeb5 stellt sind. Zwischen benachbarten Plattformen 14 benachbarter Gebläseschaufeln 13 ist ein geringer Spalt 15 vorgesehen, damit sich jede Gebläseschaufel 13 unabhängig von den anderen begrenzt in Vibration

befinden kann.

Zur Dämfpung einer solchen Vibrationsbewegung jeder Gebläseschaufel 13 sind mehrere aus Silicongummi bestehende elastomere Dämpfungsglieder 16 vorgesehen, von denen eines in der Zeichnung 'iargestellt ist. Jedes elastomere Dämpfungsglied 16 liegt zwischen benachbarten Gebläseschaufeln 13 und unter den Plattformen 14 und es ist langgestreckt ausgebildet und mit einem vergrößerten Kopfteil 17 versehen. Der Dämpfungskopf 17 ist so gestaltet, daß er an der Frontfläche 18 der Rotorscheibe 11 und an Bereichen von Schaufelfuß und Schaufelplattform der Gebläseschaufeln 13 angreift. Infolgedessen wirkt der Schaufelkopf 17 jeder Tendenz des elastomeren Dämpfungsgliedes 16 entgegen, sich in Axialrichtung als Folge der Zentrifugalbelastung zu bewegen, die bei Drehung der Rotorscheibe 11 auftritt Trotz der Begrenzungen, die durch den vergrößerten Kopfteil 17 auferlegt werden, neigt das elastomere Dämpfungsglied 16 dazu, sich in Axialrichtung infolge seiner elastischen Eigenschaften zu strecken.

Der vergrößerte Kopfteil 17 hält nicht nur das elastomere Dämpfungsglied 16 fest, sondern bildet auch eine Luftdichtung zwischen der Gebläseschaufel 13 und dem Nasenkonus 19, von dem ein Teil in Fig. 1 dargestellt ist. Die vergrößerten Kopfteile 17 sind so gestaltet, daß sie zusammen einen Ring definieren, wodurch eine vollständige ringförmige Luftabdichtung zwischen den Gebläseschaufeln 13 und dem Nasenkonus 19 erreicht wird.

Der Kopfteil 17 des elastomeren Dämpfungsgliedes 16 ist mit zwei eingelegten Teilen 17,7 versehen, die dazu dienen, einem Abscheuern zwischen dem Kopfteil 17 und der Frontfläche 18 der Rot >rscheibe 11 und Wurzel und Plattformbereiche der Gcbläscschüufcln I} entgegenzuwirken. Die Einsätze 17;? sind aus mit Polytetra-Nuoräthylen imprägniertem Leinen gebildet, welches unter der Bezeichnung »Fibrcship« von der Firma Ampep Limited hergestellt wird. Der Kopfteil 17 ist außerdem mil einem weiteren Einsatz 176 versehen, der am Nasenkonus 19 anliegt. Der Einsatz 176 besteht aus Epoxyykunslharz, das mit Kohlensioffasern verstärkt ist, so daß ein Träger geschaffen wird, der der Deformation des Kopfes 17 unter Zentrifugalbelastung entgegenwirkt.

Jedes elastomere Dämpfungsglied 16 besitzt eine solche Breite, daß die radial inneren Flächen benachbarter Plattformen 14 benachbarter Schaufeln 13 (Fig. 3) überspannt werden. Bei Drehung der Rotorscheibe 11 wird jedes elastomere Dämpfungsglied 16 durch Zentrifugalbelastung in Eingriff mit benachbarten Plattformen 14 gebracht. Infolgedessen wird jede Vibrationsbewegung der Gebläseschaufeln 16 direkt auf die elastomeren Dämpfungsglieder 16 übertragen, wo diese Vibration gedämpft wird.

Um die Reibungsabnutzung zu vermindern, die zwischen dem elastomeren Dämpfungsglied 16 und der

in Plattform 14 auftritt, wird ein dünnes Stahlblech 20 in die Plattform eingeformt, welches die Oberfläche des elastomeren Dämpfungsgliedes 16 berührt. Das 3lech 20 wird durch ein aus Stahl bestehendes Verstärkungsglied 21 gehaltert, das seinerseits an einem Stahl-Ka- stenprofil 22 befestigt ist, wobei die Teile 21 und 22 in dem elastomeren Dämpfungsglied 16 eingeformt sind. Vier gekrümmte Bereiche 23 des Bleches 20 unterstützen die Festlegung am elastomeren Dampfungsglied 16. Ein Ende 24 des Bleches 20 ist um das nicht abgestützte Ende des elastomeren Dämpfungsgliedes 16 herum gekrümmt, um die axiale Streckung des Dämpfungsgliedes unter der Zentrifugalbelastung zu begrenzen.

Da das Stahlblech 20 dünn ist, ist es in der Lage, sich unter der Zentrifugalbelastung des elastomeren Dämpfungsgliedes so zu verformen, daß es sich den Konturen der beiden benachbarten Plattformen 14 anpaßt, an denen es anliegt. Infolgedessen wird eine größere Berührungsfläche erzielt als es der Fall wäre, wenn ein nur aus Metall bestehendes Dämpfungsglied Anwendung findet.

Die Erfindung wurde vorstehend unter Bezugnahme auf Dämpfungsglieder 16 beschrieben, die mit stählernen Berührungsblechen 20 versehen sind. Es sind jedoch Anwendungsfälle denkbar, bei denen derartige Bleche

is nicht unbedingt erforderlich sind. Sie können sich /.. B.

dann als überflüssig erweisen, wenn ein sehr geringer Abrieb zwischen dem Dämpfungsglied 16 und den Plattformen 14 zu erwarten ist.

Die elastomeren Dämpfungsgliedcr 16 können aus

4(i irgendeinem elastischen Material hergestellt sein, welches für die Umgcbungsbedingungcn geeignet ist. denen es im Betrieb voraussichtlich ausgesetzt sein wird. Die Erfindung wurde vorstehend in Verbindung mit einem aus Silicongummi hergestellten Dämpfungsglied beschrieben, es ist jedoch auch möglich, elastische Polyurethankunststoffe zu benutzen, wenn niedrigere Temperaturen zu erwarten sind.

Hier/u 1 Hlntt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elastomeres Dämpfungsglied für eine Kompressor-Rotorstufe eines Gasturbinentriebwerks, von denen je eines zwischen benachbarten Schaufeln radial innerhalb der sich in Umfangsrichtung erstreckenden Schaufelplattform eingebaut ist und sich über die gesamte axiale Tiefe der Schaufelplattform erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Dämpfungsglied (16) an einem Ende mit einem vergrößerten Kopfteil (17) versehen ist, der einer Radialfläche (18) der Rotorscheibe (11) und benachbarten Plattformen (14) und Schaufelfüßen (12) benachbarter Schaufeln (13) in der Weise anliegt, daß der übrige Teil des elastomeren Dämpfungsgliedes (16) durch Zentrifugalkraft in Eingriff mit den Plattformen (14) gebracht wird, ohne sich in axialer Richtung bewegen zu können.

2. Dämpfungsglied nach \nspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Dämpfungsglied (16) an der der benachbarten Plattform (14) zugewandten Seite mit einem Metallblech (20) abgedeckt ist, daß sich unter der Wirkung der Zentrifugalbelastung deformiert und sich der Kontur der radial inneren Oberflächen benachbarter Plattformen (14) anpaßt.

3. Dämpfungsglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vergrößerte Kopfteil (17) des elastomeren Dämpfungsgliedes (16) wenigstens einen Einsaiz (17;)^ aufweist, der eine Reibungsabnutzung zwischen dem Kopfteil (17) und jenen Abschnitten benachbarter Schaufeln (13) der Rotorscheibe vermindert, gegen die der Kopfteil (17) anliegt.

4. Dämpfungsglied nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfteil (17) des elastomeren Dämpfungsgliedes wenigstens einen weiteren Einsatz (176/aufwcist, der starr ausgebildet ist und eine Deformation des Kopftcilcs (17) unter der Einwirkung der Zcntrifugalbelastung vermindert.