DE2915286A1

DE2915286A1 - Laufrad fuer axialstroemungs-turbomaschinen

Info

Publication number: DE2915286A1
Application number: DE19792915286
Authority: DE
Inventors: Axel Ing Grad Rossmann
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 1979-04-14
Filing date: 1979-04-14
Publication date: 1980-10-23
Also published as: DE2915286C2; FR2453971A1; GB2048394B; GB2048394A; FR2453971B1; US4361416A

Description

MTU MOTOREN- UND TURBINEN-UNION
MÜNCHEN GMBH

München, 9. April 1979

Laufrad für Axialströmungs-Turbomaschinen

Die Erfindung betrifft ein Laufrad für Axialströmungs-Turbomaschinen, bei dem die radial geschlitzten Schaufelfüße mittels eines axialen Bolzens vorwiegend zur Aufnahme der Umfangskräfte mit einem radialen Steg eines Laufradteils und zur Aufnahme der Radiaikräfte mit zwischen dem gespaltenen Schaufelfuß axial hintereinanderliegenden Segmentstücken verbunden sind, die am Umfang mit übereinstimmender Krümmung von je einem gemeinsamen koaxialen Haltering aus in einer wärmebeständigen Matrix eingebetteten Bor-, Glas- oder Kohlefasern umschlossen sind.

Ein derartiges Laufrad ist durch die DE-PS 24 41 249 bekannt geworden. Bei diesem Laufrad hat sich im Dauerbetrieb folgendes herausgestellt: Wenn sich die umschließenden Halteringe etwas oval verformen oder exzentrisch stellen.

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so tritt nicht nur eine Unwucht auf; vielmehr nehmen auch die Fliehkräfte im Bereich des größer gewordenen radialen Achsabstands zu, während sie im Bereich des kleiner gewordenen Achsabstands abnehmen. Dadurch wird die ovale Verformung bzw. die Exzentrizität noch weiter verstärkt, was wiederum größere Fliehkraftbelastung und Unwucht zur Folge hat usw. Es treten dann Vibrationen auf, bis es schließlich zum Bruch der Halteringe, also zum Triebwerksversagen bzw. zur Triebwerkszerstörung kommt.

Erfindungsaufgabe ist, ein Laufrad der eingangs beschriebenen Art aufzuzeigen, bei dem eine gegebenenfalls auftretende geringe Verformung oder Auslenkung der genannten Halteringe nicht zu einem Bruch des Laufrads führt, und das damit wesentlich betriebssicherer ist.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Ansprüche 2 bis 4 geben drei verschiedene bauliche Ausführungen nach den grundsätzlichen Merkmalen des Anspruchs 1 an, während die Ansprüche 5 und 6 weitere Verbesserungen betreffen.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung, deren Fig. 1 bis 3 verschiedene beispielsweise Ausführungen des grundsätzlichen Erfindungsgadenkens zeigen, erläutert.

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Nach den Fig. 1 und 2 sind die gespaltenen Fußteile 3a, 3b und 3c der Schaufeln 3 mittels eines axialen Bolzens 6 mit einem seitlichen radialen Steg 2, nach Fig. 3 mit zwei die geschlitzten Fußteile seitlich einschließenden radialen Stegen 2 verbunden. Diese dienen vorwiegend zur Aufnahme der Umfangskräfte; zum Zweck des Spannungsausgleichs weisen sie zwischen jeweils zwei Bohrungen 2a für die axialen Bolzen 6 radiale Schlitze 2b auf.

Zwischen den geschlitzten Schaufelfußtexlen liegen axial hintereinander Segmentstücke 4 und 4a, die ebenfalls vom axialen Bolzen 6 durchdrungen sind; zur Aufnahme der Fliehkräfte sind sie am Umfang mit übereinstimmender Krümmung von je einem gemeinsamen koaxialen Haltering 5 bzw. 5a aus in einer warmebeständxgen Matrix eingebetteten Bor-, Glas- oder Kohlefasern umschlossen.

Gemäß Fig. 1 ist der radiale Steg 2 an einer Seite eines scheibenförmigen Laufradteils 1 ausgebildet, und zwar nahe dessen zylindrischer Umfangsflache 1'.

Gemäß Fig. 2 ist der radiale Steg 2 radial innerhalb von der zylindrischen Umfangsfläche 1' eines scheibenförmigen Laufradteils 1 angesetzt.

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Gemäß Fig. 3 ist die zylindrische Umfangsflache 1' an jeder der zwei miteinander verbundenen scheibenförmigen Laufradteile 1 und 1a ausgebildet, an denen jeweils ein radialer Steg 2 über einen radial nach innen ausladenden Bogen ausgebildet ist.

An diesen zylindrischen Umfangsflächen 1' liegen gemeinsame zylindrische Innenflächen 3a¹, 3b¹ und 3c¹ der geschlitzten Schaufelfüße 3a, 3b und 3c sowie gemeinsame zylindrische Innenflächen 4' und 4a¹ der Segmentstücke 4 bzw. 4a an. Gemäß Fig. 3 können sie das wegen der vorstehend besprochenen nach innen ausgebildeten Bögen nur im axialen Mittelbereich tun.

Wenn sich die Halteringe 5 und 5a im Dauerbetrieb etwas oval verformen oder exzentrisch auslenken, so stützen sich die gespaltenen Schaufelfüße 3a, 3b und 3c mit ihrer gemeinsamen zylindrischen Innenfläche 3a¹, 3b¹ und 3c¹ an der zylindrischen Umfangsflache 1' des Laufradteils 1 ab, wodurch die Schaufeln 3 wenigstens näherungsweise in ihrer richtigen Lage bleiben. Dabei werden auf jene · Umfangsflache nur Druckkräfte übertragen, deren Beherrschung keine Schwierigkeit bereitet.

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Claims

kr/ba/fr

MTU MOTOREN- UND TURBINEN-UNION
MÜNCHEN GMBH

München, 9. April 1979

Patentansprüche

Laufrad für Axialströmüngs-Turbomaschinen, bei dem die radial geschlitzten Schaufelfüße mittels eines axialen Bolzens vorwiegend zur Aufnahme der Umfangskräfte mit einem radialen Steg eines Laufradteils und mit zwischen dem geschlitzten Schaufelfuß axial hintereinanderliegenden Segmentstücken verbunden sind, die zur Aufnahme der Radialkräfte am Umfang mit übereinstimmender Krümmung von je einem gemeinsamen koaxialen Haltering aus in einer wärmebeständigen Matrix eingebetteten Bor-, Glas- oder Kohlefasern umschlossen sind, gekennzeichnet durch ein Laufradteil (1) mit koaxialer zylindrischer Umfangsflache (1¹), an der wenigstens ein Teil der gemeinsamen zylindrischen Innenflächen (3a¹, 3b¹, 3c¹) des gespaltenen Schaufelfußes (3a, 3b, 3c) und der gemeinsamen zylindrischen Innenflächen (4', 4a¹) der Segmentstücke (4, 4a) anliegt.

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2. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Steg (2) an einer Seite des scheibenförmigen Laufradteils (1) nahe dessen zylindrischer Umfangsflache (V) ausgebildet ist (Fig. 1).
3. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Steg (2) des scheibenförmigen Laufradteils (1). radial innerhalb von dessen zylindrischer Umfangsfläche (1¹), z. B. lösbar, angesetzt ist (Fig. 2).
4. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Laufradteil (1) zwei die geschlitzten Schaufelfüße (3a, 3b, 3c) seitlich einschließenden radialen Stege ausgebildet sind (Fig. 3).
5. Laufrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufradteil (1) aus zwei miteinander verbindbaren scheibenförmigen Stücken (1, 1a) besteht und daß an jedem dieser Stücke ein radialer Steg (2) ausgebildet oder angesetzt ist (Fig. 3).
6. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Stege (2) zwischen jeweils zwei Bohrungen (2a) für die axialen Bolzen (6) radiale Schlitze (2b) aufweisen.

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09.04.1979

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