DE3221925A1

DE3221925A1 - Laufschaufel und verfahren zu deren herstellung und verstaerkung

Info

Publication number: DE3221925A1
Application number: DE19823221925
Authority: DE
Inventors: James William Fairfield Ohio Brantley
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1981-06-18
Filing date: 1982-06-11
Publication date: 1983-01-20
Also published as: FR2508097A1; JPS5810102A; CA1187812A; JPH0424526B2; GB2100808A; DE3221925C2; FR2508097B1; IT1151592B; IT8221755A0; GB2100808B; US4453890A

Description

Laufschaufel und Verfahren zu deren Herstellung und Verstärkung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Laufschaufel für ein Gasturbinentriebwerk und betrifft insbesondere eine Laufschaufel mit einem Schwalbenschwanzteil, die eine verbesserte Ausziehfestigkeit aufweist.

Gasturbinentriebwerkslaufschaufeln sind im allgemeinen mit Schwalbenschwanzteilen versehen, die mit entsprechenden Schwalbenschwanzschlitzen in Umfangshalteteilen zusammenpassen. Beispiele für Laufschaufeln, die einen solchen Schwalbenschwanzteil haben, der mit einem solchen Schwalbenschwanzschlitz zusammenpaßt, sind in den US-PSen 3 734 646 und 4 265 595 beschrieben, auf die bezüglich weiterer Einzelheiten der Laufschaufelbefestigung Bezug genommen wird. Ein vorteilhaftes Merkmal dieser bekannten Laufschaufeln ist, daß einzelne Laufschaufeln aus- oder

eingebaut werden können.

Diese herkömmlichen Laufschaufel- und Laufschaufelbefestigungssysteme sind für viele Verwendungszwecke zufriedenstellend. Unter gewissen Bedingungen haben herkömmliche LaufSchaufelschwalbenschwanzkonfigurationen jedoch keinen ausreichenden Widerstand gegen Laufschaufelausziehkräfte. Beispielsweise sind beträchtliche Laufschaufelausziehkräfte bei herkömmlichen Gasturbinentriebwerken, wie einem Turbofan-Triebwerk, zu erwarten. Ein herkömmliches Turbofan-Triebwerk hat einen Fanabschnitt, einen Verdichterabschnitt, einen Brennerabschnitt, einen Hochdruckturbinenabschnitt, einen Niederdruckturbinenabschnitt und einen Auslaßabschnitt. Solche Turbofan-Triebwerke haben typischerweise relativ große Fanlaufschaufeln, die der Gefahr einer Beschädigung ausgesetzt sind, welche durch Fremdkörper, wie beispielsweise Vögel od.dgl., verursacht wird. Wenn beispielsweise der Aufprall eines Vogels ausreichend stark ist, können eine oder mehrere Fanlaufschaufeln oder ein Teil oder Teile derselben aus ihrem Eingriff mit dem sie haltenden Schwal-. benschwanzschlitz in der Fanscheibe gelöst werden. Eine solche Situation kann zu einem Ausfallzustand führen, in welchem die der gelösten Laufschaufel folgende Laufschaufel durch deren Wechselwirkung mit der gelösten Laufschaufel aus ihrem Schwalbenschwanzschlitz herausgezogen werden kann. In diesem Fall können die Momente und Belastungen, die sich aus der Stoßwechselwirkung ergeben, kombiniert mit der Betriebszentrifugalbelastung der nachfolgenden Laufschaufel ausreichen, um den Schwalbenschwanz der nachfolgenden Laufschaufel herauszuscheren, wodurch eine weitere Beschädigung der nachfolgenden Laufschaufel und wahrscheinlich eine weitere Beschädigung von weiteren Fanlaufschaufeln und zugeordneter Triebwerkshardware, wie beispielsweise Lagern, Dichtungen und Zellenrahmen, verursacht wird.

In Anbetracht dessen ist es erwünscht, den Widerstand des Schwalbenschwanzes gegen solche Laufschaufelausziehvorgänge zu verbessern. Eine einfache Lösung dieses Problems besteht darin, eine tiefere und breitere Laufschaufelschwalbenschwanzkonfiguration vorzusehen. Diese einfache Lösung erfordert jedoch dadurch einen tieferen Schwalbenschwanzschlitz und eine schwerere Fanscheibe. Das dadurch zusätzlich erforderliche Material ist zwar aus Festigkeitsgründen erwünscht, es ist jedoch unter dem Gesichtspunkt der Kosten und der wirtschaftlichen Ausnutzung des Brennstoffes unerwünscht. Tatsächlich erfordert die Verwendung von schwereren LaufSchaufelschwalbenschwänzen und Fanscheiben einen robusteren Aufbau der Fanscheibe und der Lager, damit die größeren Belastungen aufgenommen werden, die mit tieferen Laufschaufelschwalbenschwänzen verbunden sind. Weiter erfordert diese einfache Lösung eine beträchtliche Modifizierung der Schwalbenschwanz- und Scheibenkonfigurationen in bestehenden Triebwerken, um die verbesserte Ausziehfestigkeit zu erzielen. Es wäre daher erwünscht, eine einfache Vorrichtung zum Verbessern der Laufschaufelschwalbenschwanzausziehfestigkeit vorzusehen.

Es ist demgemäß Aufgabe der Erfindung, eine Gasturbinentriebwerkslaufschaufel zu schaffen, die einen Schwalbenschwanzteil hat, der eine bessere Festigkeit aufweist.

Weiter soll eine Laufschaufel mit einem Schwalbenschwanzteil geschaffen werden, der Laufschaufelauszxehkräften einen größeren Widerstand entgegensetzt.

Ferner soll eine Laufschaufel geschaffen werden, die zum Erzielen dieses besseren Widerstands keinen tieferen Schwalbenschwanz erfordert.

Außerdem soll eine Laufschaufel geschaffen werden, die benutzt werden kann, um bestehende Laufschaufeln, die keine ausreichende Festigkeit gegen Laufschaufelausziehkräfte haben,

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einfach auszutauschen oder zu reparieren.

Weiter soll eine solche Laufschaufel für den Ein- und Ausbau einzelner Laufschaufeln geeignet sein.

Schließlich soll ein Verfahren geschaffen werden, durch das sich eine solche Laufschaufel relativ einfach herstellen läßt.

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird eine Laufschaufel für ein Gasturbinentriebwerk geschaffen. Die Laufschaufel hat einen Flügelprofilteil, einen Schaftteil und einen insgesamt axialen Schwalbenschwanzteil vorbestimmter axialer Abmessung, der in einen insgesamt axialen Schwalbenschwanzaufnahmeschlitz von im wesentlichen derselben vorbestimmten axialen Abmessung in einem Umfangshalteteil eingreift. Eine Konsole oder Klampe (cleat) ist vorgesehen und mit dem Schwalbenschwanzteil körperlich verbunden. Die Konsole oder Klampe steht insgesamt axial von dem Schwalbenschwanzteil vor, um diesen zu verstärken.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 in Seitenansicht einen Teil einer

Ausführungsform einer Laufschaufel nach der Erfindung,

Fig. 2 in Seitenansicht die Hinterkante

und die hintere Stirnseite der Laufschaufel von Fig. 1,

Fig. 3 in Seitenansicht wie in Fig. 1 die

- ir -

.1

Laufschaufel von Fig. 1 in Kombination mit weiteren Teilen eines Gasturbinentriebwerks,

Fig. 4 eine teilweise weggebrochene Schnitt

ansicht nach der Linie 4-4 in Fig. 3,

Fig. 5 eine vereinfachte isometrische An

sicht, die einen Teil der Laufschau-

' fei von Fig. 1 in Kombination mit

einem Teil einer Fanscheibe zeigt, und

die Fig. 6-8 in gleicher Darstellung wie in Fig.

5 isometrische Ansichten, die einen Teil von weiteren Ausführungsformen der Laufschaufel nach der Erfindung zeigen.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Ausführungsform einer Gasturbinentriebwerkslaufschaufel nach der Erfindung insgesamt mit 10 bezeichnet. Die Laufschaufel 10 hat eine insgesamt mit 10A bezeichnete Vorderkante und vordere Stirnseite und eine insgesamt mit 10B bezeichnete Hinterkante und hintere Stirnseite, die mit einem Luftstrom (vgl. den Pfeil in Fig. 1) zusammenwirken. Die Laufschaufel 10 hat einen Flügelprofilteil 12, einen Plattformteil 14 und einen Schaftteil 16. Der Schaftteil 16 geht in einen Schwalbenschwanzteil 18 über, welcher eine axiale Abmessung d hat. Gemäß Fig. 2 hat der Schwalbenschwanζteil 18 eine untere Fläche 19 mit seitlichen Flächen 22L und 22R, d.h. einer linken und einer rechten Fläche 22, die von der unteren Fläche aus unter einem vorbestimmten typischen stumpfen Winkel zu dem Flügelprofilteil 12 hin nach oben vorstehen. Seitliche Flächen 24L und 24R, die oft als Schwalbenschwanzdruckflächen bezeichnet werden,

- ft -

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erstrecken sich von den seitlichen Flächen 22L und 22R aus unter einem vorbestimmten typischen spitzen Winkel in bezug auf die untere Fläche 19. Die seitlichen Flächen 24L und 24R gehen über Übergangsflächen 26L und 26R glatt in den Schaftteil 16 über.

Die vorstehende Beschreibung gilt für typische herkömmliche LaufSchaufelschwalbenschwanzkonfigurationen. In einer Ausführungsform der Erfindung ist jedoch eine hintere Konsole

bzw. ein Ansatz 20 der axialen Abmessung D vorgesehen. Die hintere Konsole / 20 ist einstückig mit dem Schwalbenschwanzteil 18 ausgebildet und steht von diesem aus in Richtung nach hinten axial vor. Bei Bedarf kann die hintere Konsole 20 zweckmäßig auch einstückig mit dem Schaftteil 16 ausgebildet sein. Die hintere Konsole 20 verstärkt, wie im folgenden noch näher beschrieben, den Schwalbenschwanzteil 18 und schafft einen Widerstand gegen das Herausziehen der Laufschaufel 10 aus dem Schwalbenschwanz aufnahmeschlitz, der in den Fig. 1 und 2 nicht dargestellt ist.

In den Fig. 3 und 4 ist die Laufschaufel 10 von Fig. 1 als eine Fanlaufschaufel in Kombination mit Teilen von weiteren Komponenten eins Gasturbinentriebwerks dargestellt. Ein Umfangshalteteil in Form einer (teilweise dargestellten) Fanscheibe 30 ist vorgesehen und weist mehrere insgesamt axiale Schwalbenschwanzaufnahmeschlitze 32 zum Aufnehmen des Schwalbenschwanzteils 18 der Laufschaufel 10 auf. Der Ausdruck "insgesamt axial", wie er hier benutzt wird, bedeutet, daß der Laufschaufelschwalbenschwanzteil 18 und die Fanscheibenschwalbenschwanzaufnahmeschlitze 32 axial auf die Triebwerksachse TA oder innerhalb von etwa +^45° zu dieser und vorzugsweise innerhalb von 1.20° zu dieser ausgerichtet sind.

Gemäß Fig. 4 sind die insgesamt axialen Schwalbenschwanzaufnahmeschlitze 32 der Fanscheibe vorgesehen, um den mit ihnen

zusammenpassenden Schwalbenschwanzteil 18 mit Paßeingriff aufzunehmen. Typischerweise haben gemäß der Darstellung in den Fig. 1 und 3 beim herkömmlichen Schwalbenschwanzeingriff die axialen Schwalbenschwanzaufnahmeschlitze 32 dieselbe axiale Abmessung d wie der herkömmliche Laufschaufelschwalbenschwanzteil 18. In einer Ausführungsform der Laufschaufel 10 nach der Erfindung steht jedoch, wie oben erwähnt eine hintere Konsole 20 axial in Richtung nach hinten um eine Strecke D über den Schwalbenschwanzschlitz 32 vor. Aus der Schnittansicht in Fig.. 4 in Kombination mit der Darstellung in Fig.2 ist zu erkennen, daß die Schwalbenschwanzschlitze 32 Schwalbenschwanzstützen 32A bilden, die einstückig mit der Fanscheibe 30 ausgebildet sind. Die Schwalbenschwanzstützen 32A bilden tragende Flächen 33 zur Schaffung von Haltekräften gegen Laufschaufelausziehkräfte (vgl. den Pfeil in Fig. 4), die durch die seitlichen Druckflächen 24L und 24R des Schwalbenschwanzteils 18 ausgeübt werden. Eine Aufnahmeschlitzfläche 34 in der Scheibe wird durch ein Distanzstück 35 im Abstand von der unteren Schwalbenschwanzfläche 19 gehalten, um die richtige Betriebsstellung der Laufschaufel 10 zu gewährleisten, insbesondere bei relativ niedrigen Drehzahlen. Die Fanscheibe 30 hat außerdem tragende Flächen 36, die im Betrieb die Schwalbenschwanzseitenflächen 22L bzw. 22R berühren können. Die vorstehend in Verbindung mit Fig. 4 erläuterte Kraftverteilung ist für herkömmliche Schwalbenschwanzgebilde ziemlich typisch.

Eine Ausführungsform der Laufschaufel 10 nach der Erfindung weist, wie oben dargelegt, eine hintere Konsole 20 auf, die den Schwalbenschwanzteil 18 verstärkt. Zum besseren Verständnis der Art und Weise, wie die hintere Konsole 20 den Schwalbenschwanzteil 18 verstärkt, wird auf Fig. 5 Bezug genommen, gemäß welcher die hintere Konsole 20 über die hintere Fläche 3OB der Fanscheibe 30 vorsteht.

Durch das Hinzufügen der hinteren Konsole 20 wird die Beiast-

- sr -

. 42·

barkeit des in dem Schwalbenschwanzteil 18 enthaltenen Schwalbenschwanzmaterials vergrößert. Die hintere Konsole 20 stellt nämlich zusätzliches Material hinterhalb desjenigen Teils des Schwalbenschwanzteils 18 bereit, der mit den tragenden Flächen 33 der Fanscheibe 30 in Berührung kommt. Tatsächlich wird durch das Hinzufügen der hinteren Konsole 20 der Spannungs-Dehnungszustand, der sonst an der (schraffiert dargestellten) hinteren Seite 18S des Schwalbenschwanzteils 18 auftreten würde, aus einem Zustand ebener Spannung, welcher durch den Poisson-Effekt eine Verformung axial in Richtung nach hinten gestatten würde, in einen sich ebener Dehnung nähernden Zustand geändert, in welchem die axiale Verformung eingeschränkt wird, so daß die Ausbildung einer axialen Druckbeanspruchung verursacht wird. Diese Änderung der ebenen Spannung in eine ebene Dehnung ist erwünscht, weil dadurch die Belastbarkeit des Schwalbenschwanzteils 18 vergrößert wird.

Zusätzlich zu der Vergrößerung der Belastbarkeit des Schwalbenschwanzteils 18, der die tragenden Flächen 33 der Fanscheibe 30 berührt, kann die hintere Konsole 20 vorteihafterweise benutzt werden, um die Schwalbenschwanzausziehfestigkeit über einen zusätzlichen redundanten Belastungsweg weiter zu vergrößern. In diesem Zusammenhang wird wieder auf Fig. 3 Bezug genommen, in der die Laufschaufel 10 in Kombination mit einer typischen Fan-

(Fanboosterwelle)
zusatztrommel/40 gezeigt ist. Die Fanzusatztrommel 40 hat einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden vorderen Flanschteil 42, der an der hinteren Fläche 3OB der Fanscheibe 30 befestigt ist. In dem dargestellten Beispiel dienen Schrauben 37 dazu, den Fanzusatztrommelvorderflansch 42 und einen Schwalbenschwanzstützenansatz 38 aneinander zu befestigen. Die Fanzusatztrommel 40 selbst kann mehrere Schwalbenschwanzaufnahmeschlitze 44 aufweisen, die Schwalbenschwanzteile von Fanzusatzlaufschaufeln (nicht dargestellt) mit Paßeingriff aufnehmen. Das Befestigen des Vorderflansches 42 der Fanzusatztrommel 40 an dem Schei-

.43-

benstutzenansatz 38 ergibt eine Umfangsabstützung, die dem Aufspreizen der in Fig. 3 nicht gezeigten tragenden Flächen 33 der Fanscheibe 30 entgegenwirkt. Der Fanzusatztrommelvorderflansch 42 hat außerdem eine Umfangsflanschflache 46, z.B. eine innere Fläche, welche die sich axial erstreckende tragende Fläche 21 der hinteren Konsole 20 empfangen kann.

Eine Berührung zwischen der Flanschfläche 4 6 und der tragenden Fläche 21 der hinteren Konsole 20 ist während des normalen Betriebes der Fanlaufschaufel 10 insgesamt unwichtig. Zum Entkoppeln der im Betrieb auftretenden Radialkräfte von Blattausziehkräften und zum Ausschließen von Verschleiß und Fressen des Zusatztrommelvorderflansches 42 ist es jedoch vorzuziehen, einen Arbeitsspalt S zwischen der tragenden Fläche 21 der hinteren Konsole 20 und der Flanschfläche 46 vorzusehen. Dieses Arbeitsspiel S wird typischerweise so gewählt, daß während des normalen Triebwerksbetriebes keine Berührung erfolgt, während das Arbeitsspiel S während einer Laufschaufelausziehstoßbelastung beseitigt wird. Diese Beseitigung des Arbeitsspalts S erfolgt während dieser Laufschaufelausziehstoßbelastung, weil die Haltemittel, d.h. die tragenden Flächen 33 der Fanscheibe 30 und die seitlichen Flächen 22 und 24 des Schwalbenschwanzteils 18^ sich elastisch und/oder plastisch verformen, um sich der Stoßbelastung zu widersetzen. Es ist außerdem klar, daß, wenn der Spalt S relativ groß gemacht wird, während einer solchen Laufschaufelausziehstoßbelastung der Flansch 42 der Fanzusatztrommel vermutlich mit einer beträchtlichen Anfangsbelastungskraft getroffen wird, während, wenn der Arbeitsspalte S relativ klein ist, die auf den Vorderflansch 42 einwirkenden Kräfte bis zu einem Maximum allmählich zunehmen werden. Das Vorsehen eines relativ kleinen Arbeitsspiels S,-z.B. typischerweise von etwa 0,15 nun (0.006 ") bis etwa 1,52 mm (0.060"), gestattet demgemäß die Verwendung eines

Halteflansches 42 und einer Zusatztrommel 40, die relativ weniger schwer ausgebildet sind. Der zusätzliche redundante Belastungsweg, der durch das Vorhandensein des Vorderflansches 42 der Fanzusatztrommel 40 zur Verfügung steht, kann durch ein anderes Gebilde in einem Gasturbinentriebwerk geschaffen werden. Beispielsweise können irgendwelche verfügbaren Gebilde, wie Flansche, Ringe oder Vorsprünge an der Schwalbenschwanzstütze 32A, benutzt werden, um den redundanten Belastungsweg zu schaffen.

Gemäß obiger Beschreibung hat zwar die Laufschaufel nach der Erfindung eine hintere Konsole 20, die einen Teil mit im wesentlichen demselben Querschnitt wie der Schwalbenschwanzteil 18 bildet, es sind jedoch Abänderungen möglich. Mehrere Abänderungen sind in den Fig. 6-8 gezeigt, in denen gleiche Teile gleiche Bezugszeichen tragen.

Eine derartige Abänderung ist in Fig. 6 gezeigt, in der eine

bzw. ein Anguß
hintere Konsole/120 m Form einer skulpturierten Konsole um eine Strecke D über die hintere Seite 10B einer Laufschaufel 10 sich verjüngend axial übersteht. Das Vorhandensein der hinteren Konsole 120 ergibt zusätzliches Material ah dem Schwalbenschwanzteil 18, das die Umwandlung des Spannungs-Dehnungszustands aus einem Zustand ebener Spannung in einen Zustand ebener Verformung unterstützt, obgleich in geringerem Ausmaß als bei der Konfiguration gemäß den Fig. 1-5. Darüber hinaus weist die Konsole 120 in Fig. 6 ebenfalls eine sich"axial erstreckende tragende Fläche 121 auf, die so benutzt werden kann, wie es in Verbindung mit verschiedenen Verwendungszwecken einschließlich dem in Fig. 3 gezeigten Gebilde erläutert worden ist. Weitere verfügbare Konfigurationen der hinteren Konsole nach der Erfindung umfassen die Konsole 220 in Fig. 7, die einen Blockteil 222 auf-

weist, der mit dem Schaftteil 16 verbunden ist, um den oben erläuterten und in Fig. 3 gezeigten Arbeitsspalt S zu schaffen. Bei Bedarf kann, insbesondere zur einfacheren Fertigung, ein Stufenübergang 224 zwischen dem Schwalbenschwanzteil 18 und der hinteren Konsole 22 0 vorgesehen werden. Die Stufe 224 ist relativ niedrig, z.B. etwa 0,1 mm (0.004 ") bis etwa 1 mm

(0.040 "), und hat eine passende Bearbeitungsausrundung, so daß der Schwalbenschwanzteil 18 verstärkt wird, wie es oben beschrieben worden ist. Die in Fig. 8 gezeigte hintere Konsole 320 hat seitliche Flächen 322L und 322R, die über die entsprechenden Flächen 22 und 24 des Schwalbenschwanzteils 18 überstehen. Diese Ausbildung ergibt zusätzliche vordere Anschlagflächen 324, die die AxiallaufSchaufelbefestigung verbessern.

Die hintere Konsole nach der Erfindung verbessert somit die Festigkeit von herkömmlichen LaufSchaufelschwalbenschwanzteilen, indem sie bewirkt, daß sich der Zustand ebener Spannung einem Zustand ebener Verformung an der hinteren Seite des Schwalbenschwanzteils nähert. Darüber hinaus verstärkt die hintere Konsole nach der Erfindung den herkömmlichen Schwalbenschwanzteil durch Bereitstellen zusätzlichen Materials, welches zu dem Widerstand gegen Ausziehkräfte an den Schwalbenschwanzdruckflächen beiträgt. Insbesondere durch Scherfluß wirkt das benachbarte Konsolenmaterial in Kombination mit dem hinteren Ende des herkömmlichen Schwalbenschwanzteils, wodurch eine zusätzliche Scher- und Biegefestigkeit gegen Ausziehkräfte geschaffen wird.

Weiter schafft die hintere Konsole nach der Erfindung einen zusätzlichen redundanten Belastungsweg während einer Laufschaufelausziehstoßbelastung und verbessert dadurch die Schwalbenschwanzbefestigung. Als Ergebnis der verbesserten Schwalbenschwanzbefestigung werden ünwuchten durch Laufschaufelver-

lust verringert. Diese Verringerung von Laufschaufelverlustunwuchten gestattet die Verringerung des Triebwerksgewichts a^s Ergebnis von kleineren unausgeglichenen Belastungen und der erforderlichen leichteren Zellenteile und Lager.

Ebenso verringert die hintere Konsole nach der Erfindung das Triebwerksgewicht durch Verringern des Aufwands, der hinsichtlich der Sicherheitshülle getrieben wird, die zum Auffangen des sich ergebenden kleineren LaufSchaufelverlustes erforderlich ist. Weiter ergibt die Laufschaufelschwalbensphwanzkonfiguration nach der Erfindung eine einfache, austauschbare Modifizierung von vorhandenen Laufschaufeln, bei denen das Problem des HerausZiehens von Laufschaufeln besteht. Außerdem ist bei den meisten Ausführungsformen der Laufschaufel nach der Erfindung das Aus- und Einbauen einer einzelnen Laufschaufel weiterhin möglich. Darüber hinaus können die Laufschaufelkonfigurationen nach der Erfindung auf einfache Weise hergestellt werden.

D|Le Laufschaufel nach der Erfindung ergibt einen effizienteren Schwalbenschwanz durch Ausschließen des Erfordernisses epies tieferen Schwalbenschwanzes zum Erzielen einer im wesentlichen gleichwertigen Schwalbenschwanzausziehfestigkeit. Infolgedessen beseitigt die Laufschaufel nach der Erfindung die Nptwendigkeit einer schwereren Fanscheibe, robusterer Lager und einer robusteren Tragkonstruktion zum Aufnehmen der größeren Randbelastung, die bei tieferen Schwalbenschwänzen zu erwarten ist.

Es ist zwar vorzuziehen, die hintere Konsole nach der Erfindung einstückig mit dem Schwalbenschwanzteil herzustellen, die hintere Konsole kann jedoch mit diesem durch verfügbare Verbindungstechniken, zu denen beispielsweise Schweißen, Hartlöten und Kleben gehören, einfach körperlich verbunden werden. Tatsächlich gestattet die Anwendung von solchen verfüg-

baren Verbindungstechniken das Verstärken oder Reparieren von vorhandenen Laufschaufeln einfach durch Verbinden einer geeigneten hinteren Konsole mit dem Laufschaufelschwalbenschwanzteil.

Das Material der Laufschaufel, insbesondere des Schwalbenschwanzteils und der mit diesem verbundene hinteren Konso" le_;ist vorzugsweise ein isotropes Material, wie es die meisten Metalle darstellen. Ein bevorzugtes isotropes Material ist Titan. Für einige Verwendungszwecke können anisotrope Materialien benutzt werden, wenn diese gemäß bekannten Verfahren geeignet modifiziert werden.

Die Laufschaufel nach der Erfindung ist zwar mit einem Plattformteil zum Erzielen gewünschter Strömungswege dargestellt worden, es ist jedoch klar, daß die Laufschaufel nach der Erfindung das Vorhandensein einer solchen Plattform nicht erfordert.

Die Laufschaufel nach der Erfindung ist zwar in Verbindung mit einer Fanlaufschaufel für die Verwendung in einem Gasturbinentriebwerk beschrieben worden. Die Laufschaufel nach der Erfindung ist jedoch für die Verwendung in einem Gasturbinentriebwerk in jedem Fall geeignet, in welchem Laufschaufelausziehkräfte relativ groß sind. Beispielsweise sind die Laufschaufeln zur Verwendung in einem Turboluftstrahl-Gasturbinentriebwerk, z.B. einem Wellenturbinentriebwerk, geeignet, bei dem die erste Stufe der Laufschaufeln die erste Stufe der Verdichterlaufschaufeln bildet. Ebenso ist die Erfindung bei Laufschaufelkonfigurationen für einen Hubfan anwendbar, wie er beispielsweise in Triebwerken für ein für Kurzstart- und -landung vorgesehenes Flugzeug verwendet wird.

Die Schwalbenschwanzkonsole nach der Erfindung ist nicht auf den Verwendungszweck an der hinteren Seite des

-AS-

LaufSchaufelschwalbenschwanzes begrenzt. Tatsächlich ist die Schwalbenschwanzkonsole nach der Erfindung zum Verstärken des vorderen Teils eines Laufschaufelschwalbenschwanzteils für diejenigen Verwendungszwecke geeignet, wo beträchtliche Laufschaufelausziehkräfte an der Vorderseite des Laufschaufelschwalbenschwanzteils zu erwarten sind. Für solche Verwendungszwecke kann die Konsole mit der vorderen Seite des Schwalbenschwanzteils körperlich verbunden werden und von diesem aus in Richtung nach vorn axial vorstehen. Eine solche vordere Konsole nach der Erfindung kann bei Bedarf in Kombination mit dem Axialbefestigungssystem verwendet werden, das in der eingangs erwähnten US-PS 4 265 595 beschrieben ist. In einer solchen Kombination ist die vordere Konsole zwischen dem vorderen Teil des radial belasteten Schwalbenschwanzes und den radialen Schlitzen in dem Schwalbenschwanzfortsatz angeordnet.

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Claims

Ansprüche :

( 1.)Laufschaufel für ein Gasturbinentriebwerk, mit einem Flügelprofilteil (12), mit einem Schaftteil (16) und mit einem insgesamt axialen Schwalbenschwanzteil (18) vorbestimmter
axialer Abmessung (d), der mit einem insgesamt axialen Schwalbenschwanzaufnahmeschlitz (32) von im wesentlichen derselben vorbestimmten axialen Abmessung in einem Umfangshalteteil
(30) in Paßeingriff bringbar ist,

gekennzeichnet durch wenigstens eine mit dem Schwalbenschwanzteil (18) verbundene und von diesem aus insgesamt axial vorstehende Konsole (20; 120; 220; 320) zum Verstärken des Schwalbenschwanzteils .
2. Laufschaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß . die Konsole (20; 120; 220; 320) einstückig mit dem Schwalbenschwanzteil (18) ausgebildet ist.
3. Laufschaufel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwalbenschwanzteil (18) entgegengesetzte Vorder- und
Hinterflächen aufweist, und daß die Konsole (20; 120; 220; 320)

·* V VW

insgesamt axial in Richtung nach hinten von der hinteren Fläche vorsteht.
4. Laufschaufel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwalbenschwanzaufnahmeschlitz (32) tragende Flächen (33, 36) aufweist, gegen die sich entsprechende Schwalbenschwanzseitenflächen (22, 24) legen, und daß die hintere Konsole (20) bewirkt, daß sich der Zustand ebener Spannung des Schwalbenschwanzteils an der hinteren Fläche einem Zustand ebener Dehnung nähert.
5. Laufschaufel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwalbenschwanzaufnahmeschlitz (32) tragende Flächen (33, 36) aufweist, gegen die sich entsprechende Schwalbenschwanzseitenflächen (22, 24) legen, und daß die hintere Konsole (20; 120; 220; 320) zusätzliches Material für eine größere Scher- und Biegefestigkeit bereitstellt.
6. Laufschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um eine Fanlaufschaufel für ein Gasturbinentriebwerk handelt, das einen Fanabschnitt mit mehreren Fanlaufschaufeln aufweist.
7. Laufschaufel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Metall besteht.
8. Laufschaufel nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasturbinentriebwerk einen ümfangsflanschteil (42) enthält, der an einer hinteren Fläche (30B) des ümfangshalteteils (30) befestigbar ist, und daß der Flanschteil eine Umfangsflanschflache (46) zum Aufnehmen einer sich axial erstreckenden tragenden Fläche (21) der hinteren Konsole (20; 120; 220; 320) aufweist, wodurch eine Festigkeit gegen Herausziehen der Laufschaufel (10) aus dem

Schwalbenschwanzaufnahmeschlitz (32) geschaffen wird.
9. Laufschaufel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gasturbinentriebwerk einen Fanzusatzabschnitt (40)
enthält und daß ein vorderer Teil des Fanzusatzabschnittes
den Umfangsflanschteil (42) aufweist.
10. Laufschaufel nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorbestimmtes Arbeitsspiel (S) zwischen der Umfangsf lanschf lache (46) und der tragenden Fläche (21) der hinteren Konsole (20) vorhanden ist zum Entkoppeln von Betriebsradialkräften von Laufschaufelausziehkräften, die auf den Umfangsflanschteil (42) durch die tragende Fläche (21) ausgeübt werden können.
11. Laufschaufel nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorbestimmtes Arbeitsspiel (S) zwischen der Umfangsf lanschf lache (46) und der tragenden Fläche (21) der hinteren Konsole (20) vorhanden ist zum Reduzieren von Anfangslauf schaufelausziehkräften, die durch die tragende Fläche (21) auf den Umfangsflanschteil (42) ausgeübt werden können.
12. Laufschaufel nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Konsole (20) einen Teil umfaßt, der im\ wesentlichen dieselbe Querschnittsform wie der Schwalbenschwanz teil (18) hat.
13. Laufschaufel nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß sich die Konsole (120) von dem Schwalbenschwanzteil (18) aus axial verjüngt.
14. Laufschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß sie eine Laufschaufel (10) der ersten
Stufe eines Gasturbinentriebwerks ist.
15. Verfahren zum Herstellen einer Laufschaufel, die einen Flügelprofilteil mit einer Vorderkante und einer dazu entgegengesetzten Hinterkante, einen Schaftteil und einen insgesamt axialen Schwalbenschwanzteil vorbestimmter axialer Abmessung aufweist, wobei der Schwalbenschwanzteil eine vordere Fläche und eine dazu entgegengesetzte hintere Fläche hat, gekennzeichnet durch folgenden Schritt: Körperliches Verbinden wenigstens einer Konsole mit dem Schwalbenschwanzteil derart, daß sie von diesem insgesamt axial vorsteht, zum Verstärken des Schwalbenschwanzteils.
16. Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch den Schritt des Verbindens der Konsole mit der hinteren Fläche des Schwalbenschwanzteils, so daß sie von diesem in Richtung nach hinten axial vorsteht.
17. Verfahren zum Verstärken einer Laufschaufel, die einen Flügelprofilteil mit einer Vorderkante und einer dazu entgegengesetzten Hinterkante, einen Schaftteil und einen insgesamt axialen Schwalbenschwanzteil vorbestimmter axialer Abmessung aufweist, wobei der Schwalbenschwanzteil eine vordere Fläche und eine dazu entgegengesetzte hintere Fläche hat, gekennzeichnet durch folgenden Schritt: Körperliches Verbinden wenigstens einer Konsole mit dem Schwalbenschwanzteil derart, daß sie von diesem insgesamt axial vorsteht, zum Verstärken des Schwalbenschwanzteils.
18. Verfahren nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch den Schritt des Verbindens der Konsole mit der hinteren Fläche des Schwalbenschwanzteils, so daß sie von diesem in Richtung nach hinten axial vorsteht.