DE3221925C2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- DE3221925C2 DE3221925C2 DE3221925A DE3221925A DE3221925C2 DE 3221925 C2 DE3221925 C2 DE 3221925C2 DE 3221925 A DE3221925 A DE 3221925A DE 3221925 A DE3221925 A DE 3221925A DE 3221925 C2 DE3221925 C2 DE 3221925C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- dovetail
- fan
- console
- fan blade
- blade
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
- F01D5/3007—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Fan-Laufschaufel für ein
Gasturbinentriebwerk gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1. Eine derartige Fan-Laufschaufel ist aus der
DE-OS 29 52 023 bekannt.
Gasturbinentriebwerks-Laufschaufeln sind im allgemeinen mit
Schwalbenschwanzteilen versehen, die mit entsprechenden
Schwalbenschwanznuten in Umfangshalteteilen zusammenpassen.
Beispiele für Laufschaufeln, die einen solchen
Schwalbenschwanzteil haben, der mit einer solchen
Schwalbenschwanznut zusammenpaßt, sind in den US-PSen
37 34 646 und 42 65 595 beschrieben, auf die bezüglich
weiterer Einzelheiten der Laufschaufelbefestigung Bezug
genommen wird. Ein vorteilhaftes Merkmal dieser bekannten
Laufschaufeln ist, daß sie einzeln aus- oder eingebaut
werden können.
Diese herkömmlichen Laufschaufeln- und
Laufschaufelbefestigungssysteme sind zwar 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. Solche Turbofan-Triebwerke
haben typischerweise relativ große Fanlaufschaufeln, die
der Gefahr einer Beschädigung ausgesetzt sind, welche durch
Fremdkörper, wie beispielsweise Vögel oder dergleichen,
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 der sie haltenden Schwalbenschwanznut 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 ihrer
Schwalbenschwanznut herausgezogen werden kann. In diesem
Fall können die Momente und Belastungen, die sich aus der
Stoßwechselwirkung ergeben, kombiniert mit der im Betrieb
auftretenden Zentrifugalbelastung 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 einfach Lösung dieses Problems besteht
darin, eine tiefere und breitere
Laufschaufelschwalbenschwanzkonfiguration vorzusehen. Diese
einfache Lösung erfordert jedoch dadurch eine tiefere
Schwalbenschwanznut 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 einfach Lösung eine beträchtliche
Kodifizierung der Schwalbenschwanz- und
Scheibenkonfiguration in bestehenden Triebwerken, um die
verbesserte Ausziehfestigkeit zu erzielen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Fan-Laufschaufel der
eingangs genannten Art so auszugestalten, daß mit einfachen
Mitteln den Laufschaufelausziehkräften ein größerer
Widerstand entgegengesetzt wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des
Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen
insbesondere darin, daß die erfindungsgemäße Konsole
bewirkt, daß sich in Laufschaufel-Schwalbenschwanzteilen
der Zustand ebener Spannung einem Zustand ebener Verformung
(Drehung) an der hinteren Seite des Schwalbenschwanzteils
nähert. Darüberhinaus 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 mit dem
hinteren Ende des herkömmlichen Schwalbenschwanzteils
zusammen, wodurch eine zusätzliche Scher- und
Biegefestigkeit gegen Ausziehkräfte geschaffen wird.
Weiterhin verbessert der zusätzliche redundante
Belastungsweg während einer Laufschaufelauszieh
stoßbelastung die Schwalbenschwanzbefestigung. Als Ergebnis
der verbesserten Schwalbenschwanzbefestigung werden
Unwuchten durch etwaige Laufschaufelverluste verringert.
Diese Verringerung von Unwuchten gestattet die
Verkleinerung des Triebwerksgewichts als Ergebnis von
kleineren nicht ausgewuchteten Belastungen und der
erforderlichen leichteren Tragteile 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 ermöglicht
die Laufschaufelschwalbenschwanzkonfiguration 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.
Die Fan-Laufschaufel nach der Erfindung ergibt einen
effizienteren Schwalbenschwanz, da keine tieferen
Schwalbenschwänze nötig sind, um eine im wesentlichen
gleichwertige Schwalbenschwanzausziehfestigkeit zu
erzielen. Infolgedessen vermeidet die Laufschaufel nach der
Erfindung eine schwerere Fanscheibe, robustere Lager und
eine robustere Tragkonstruktion zum Aufnehmen der größeren
Randbelastung, die bei tieferen Schwalbenschwänzen zu
erwarten ist.
Es ist zwar vorzuziehen, die Konsole nach der Erfindung
einstückig mit dem, Schwalbenschwanzteil herzustellen, sie
jedoch mit diesem durch verfügbare
Verbindungstechniken, zu denen beispielsweise Schweißen,
Hartlöten und Kleben gehören, einfach körperlich verbunden
werden. Tatsachlich gestattet die Anwendung von solchen
verfügbaren Verbindungstechniken das Verstärken oder
Reparieren von vorhandenen Laufschaufeln einfach durch
Verbinden einer geeigneten hinteren Konsole mit dem
Laufschaufelschwalbenschwanzteil.
Das Material der Fan-Laufschaufel, insbesondere des
Schwalbenschwanzteils und der mit diesem verbundene
hinteren Konsole, 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, notwendig ist dieses Plattformteil aber
nicht.
Die Erfindung wird nun anhand der Beschreibung und
Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 in Seitenansicht einen Teil einer Fan
Laufschaufel nach einem Ausführungs
beispiel 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
Laufschaufel von Fig. 1 in Verbindung
mit weiteren Teilen eines Gasturbinen
triebwerkes,
Fig. 4 eine teilweise weggebrochenen Schnitt
ansicht entlang der Linie 4-4 in Fig. 3,
Fig. 5 eine vereinfachte isometrische Ansicht
die einen Teil der Laufschaufel
von Fig. 1 in Verbindung mit
einem Teil einer Fanscheibe zeigt,
und
Fig. 6-8 in gleicher Darstellung wie in Fig.
5 isometrische Ansichten, die einen
Teil von weiteren Ausführungsbeispielen
der Fan-Laufschaufel nach der Erfindung
zeigen.
In den Fig. 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer Fan-Laufschaufel 10
eines Gasturbinentriebwerks gezeigt.
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 Laufschaufeln 10 hat einen Flügelprofilteil
12, einen Plattformteil 14 und einen Schaftteil 16.
Der Schaftteil 16 geht in einen schwalbenschwanzförmigen Fußabschnitt 18 über,
welcher eine axiale Abmessung d hat. Gemäß Fig. 2 hat der
Fußabschnitt 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,
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
Laufschaufel-Sschwalbenschwanzkonfigurationen. In einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist jedoch eine hintere Konsole bzw. ein Ansatz
20 der axialen Abmessung D vorgesehen. Die hintere Konsole
20 ist einstückig mit dem Fußabschnitt 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 Fußabschnitt 18 und schafft einen Widerstand gegen
das Herausziehen der Laufschaufel 10 aus der Schwalbenschwanzaufnahmenut,
die in den Fig. 1 und 2 nicht dargestellt ist.
In den Fig. 3 und 4 ist die Fan-Laufschaufel 10 von Fig. 1
in Verbindung mit Teilen von weiteren
Komponenten eines Gasturbinenwerkes dargestellt. Eine
Fanscheibe
30 weist mehrere insgesamt axiale
schwalbenschwanzförmige Aufnahmenuten 32 zum Aufnehmen des schwalbenschwanzförmigen
Fußabschnitts 18 der Laufschaufel 10 auf. Der Ausdruck
"insgesamt axial", wie er hier benutzt wird, bedeutet, daß
der schwalbenschwanzförmige Fußabschnitt 18 und die
schwalbenschwanzförmigen Aufnahmenuten 32 axial zur Triebwerksachse
TA oder innerhalb von etwa ±45° zu dieser und vorzugsweise
innerhalb von ±20° zu dieser ausgerichtet sind.
Gemäß Fig. 4 sind die insgesamt axialen schwalbenschwanzförmigen
Aufnahmenuten 32 der Fanscheibe 30 vorgesehen, um den mit ihnen
zusammenpassenden Fußabschnitt 18 mit Paßeingriff auf
zunehmen. Typischerweise haben gemäß der Darstellung in den
Fig. 1 und 3 beim herkömmlichen Schwalbenschwanzeingriff die
axialen Aufnahmenuten 32 dieselbe axiale
Abmessung d wie der herkömmliche Fußabschnitt 18.
In einem Ausführungsbeispiel der Laufschaufel 10 nach
der Erfindung steht jedoch, wie oben erwähnt, die hintere Konsole
20 axial in Richtung nach hinten um eine Strecke D über
die Aufnahmenuten 32 vor. Aus der Schnittansicht in
Fig. 4 in Verbindung mit der Darstellung in Fig. 2 ist zu erkennen,
daß die Aufnahmenuten 32 Schwalbenschwanzstützen
32A bilden, die einstückig mit der Fanscheibe 30 ausgebildet
sind. Die Schwalbenschwanzstützen 32A bilden tragende
Flächen 33 zur Schaffung von Haltekräften gegen Laufschaufel-
Ausziehkräfte
(vgl. den Pfeil in Fig. 4), die durch die seitlichen
Druckflächen 24L und 24R des Fußabschnittes 18
ausgeübt werden. Eine Aufnahmenutfläche 34 in der Fanscheibe 30
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 und 22R berühren können. Die
vorstehend in Verbindung mit Fig. 4 erläuterte Kraftverteilung
ist für herkömmliche Schwalbenschwanzgebilde ziemlich typisch.
Ein Ausführungsbeispiel der Laufschaufel 10 nach der Erfindung
weist, wie oben dargelegt, die hintere Konsole 20 auf, die
den Fußabschnitt 18 verstärkt. Zum besseren Verständnis
der Art und Weise, wie die hintere Konsole 20 den Fußabschnitt
18 verstärkt, wird auf Fig. 5 Bezug genommen,
wonach die hintere Konsole 20 über die hintere Fläche
30B der Fanscheibe 30 vorsteht.
Durch das Hinzufügen der hinteren Konsole 20 wird die Belastbarkeit
barkeit des in dem Fußabschnitt 18 enthaltenen
Materials vergrößert. Die hintere Konsole 20 stellt
nämlich zusätzliches Material hinter demjenigen Teil des
Fußabschnitts 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 Fußabschnitts 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 Fußabschnitts
18 vergrößert wird.
Zusätzlich zu der Vergrößerung der Belastbarkeit des Fußabschnitts
18, der die tragenden Flächen 33 der Fanscheibe 30
berührt, kann die hintere Konsole 20 vorteilhafterweise benutzt
werden, um die Laufschaufel-Ausziehfestigkeit über einen zu sätzlichen
redundanten Belastungsweg weiter zu vergrößern. In
diesem Zusammenhang wird wieder auf Fig. 3 Bezug genommen, in
der die Laufschaufel 10 in Verbindung mit einer typischen Fanzusatztrommel
(Fanboosterwelle) 40 gezeigt ist. Die Fanzusatztrommel 40 hat einen
sich in Umfangsrichtung erstreckenden vorderen Flansch 42,
der an der hinteren Fläche 30B der Fanscheibe 30 befestigt ist.
In dem dargestellten Beispiel dienen Schrauben 37 dazu, den
vorderen Flansch 42 und einen Stütztansatz
38 aneinander zu befestigen. Die Fanzusatztrommel 40
selbst kann mehrere Schwalbenschwanzaufnahmenuten 44 aufweisen,
die schwalbenschwanzförmige Fußabschnitte von Fanzusatzlaufschaufeln
(nicht dargestellt) mit Paßeingriff aufnehmen. Das Befestigen
des vorderen Flansches 42 der Fanzusatztrommel 40 an dem
Stützansicht 38 ergibt eine Umfangsabstützung, die dem
Aufspreizen der in Fig. 3 nicht gezeigten tragenden Flächen
33 der Fanscheibe 30 entgegenwirkt. Der vordere Flansch 42 der Fanzusatztrommel 40
hat außerdem eine Umfangsfläche 46,
z. B. eine innere Fläche, welche die sich axial erstreckende
tragende Fläche 21 der hinteren Konsole 20 aufnehmen kann.
Eine Berührung zwischen der Umfangsfläche 46 des Flansches 42 und der tragenden
Fläche 21 der hinteren Konsole 20 ist während des normalen
Betriebes der Fan-Laufschaufel 10 insgesamt unwichtig.
Zum Entkoppeln der im Betrieb auftretenden Radialkräfte von
Laufschaufel-Ausziehkräften und zum Ausschließen von Verschleiß und
Fressen des vorderen Flansches 42 ist es jedoch
vorzuziehen, einen Arbeitsspalt S zwischen der tragenden
Fläche 21 der hinteren Konsole 20 und der Umfangsfläche 46
vorzusehen. Dieser Arbeitsspalt S wird typischerweise so
gewählt, daß während des normalen Triebwerksbetriebes keine
Berührung erfolgt, während der Arbeitsspalt S während einer
Laufschaufel-Ausziehstoßbelastung beseitigt wird. Diese Beseitigung
des Arbeitsspalts S erfolgt während dieser Laufschaufel-
Ausziehstoßbelastung, weil die Haltemittel, d. h.
die tragenden Flächen 33 der Fanscheibe 30 und die seitlichen
Flächen 22 und 24 des Fußabschnittes 18, sich elastisch
und/oder plastisch verformen, um sich der Stoßbelastung zu
widersetzen. Es ist außerdem klar, daß, wenn der Arbeitsspalt S
relativ groß gemacht wird, während einer solchen Laufschaufel-
Ausziehstoßbelastung der Flansch 42 der Fanzusatztrommel 40
vermutlich mit einer beträchtlichen Anfangsbelastungskraft
getroffen wird, während, wenn der Arbeitsspalt S relativ
klein ist, die auf den vorderen Flansch 42 einwirkenden Kräfte
bis zu einem Maximum allmählich zunehmen werden.
Das Vorsehen eines relativ kleinen Arbeitsspalts
S, z. B. typischerweise von etwa 0,15 mm bis etwa
1,52 mm, gestattet demgemäß die Verwendung eines
Flansches 42 und einer Zusatztrommel 40, die relativ
weniger schwer ausgebildet sind. Der zusätzliche redundante
Belastungsweg, der durch das Vorhandensein des vorderen Flansches
42 der Fanzusatztrommel 40 zur Verfügung steht, kann
durch ein anderes Gebilde in einem Gasturbinenwerke 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 Fan-Laufschaufel 10
eine hintere Konsole 20, die einen Teil mit im
wesentlichen demselben Querschnitt wie der Fußabschnitt
18 bildet, es sind jedoch Abänderungen möglich. Mehrere
Abänderungen sind in den Fig. 6-8 gezeigt.
Ein derartiges Ausführungsbeispiel ist in Fig. 6 gezeigt, in der eine
hintere Konsole bzw. ein Anguß 120 in 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 an dem
Fußabschnitt 18, das die Umwandlung des Spannungs-
Dehnungszustands aus einem Zustand ebener Spannung in einen
Zustand ebener Verformung unterstützt, obgleich in geringerem
Ausmaß als bei dem Ausführungsbeispiel 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 Ausführungsbeispiele
der hinteren Konsole nach der Erfindung umfassen
die Konsole 220 in Fig. 7, die einen Blockteil 222 aufweist,
der mit dem Schaltteil 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 Fußabschnitt 18
und der hinteren Konsole 220 vorgesehen werden. Die Stufe 224
ist relativ niedrig, z. B. etwa 0,1 mm bis etwa 1 mm,
und hat eine passende Bearbeitungsausrundung,
so daß der Fußabschnitt 18 verstärkt wird, wie es
oben beschrieben worden ist. Die in Fig. 8 gezeigte hintere
Konsole 320 hat seitliche Flächen 322L und 332R, die über die
entsprechenden Flächen 22 und 24 des Fußabschnittes 18
überstehen. Diese Ausbildung ergibt zusätzliche vordere Anschlagflächen
324, die die axiale Laufschaufelbefestigung verbessern.
Die Konsole nach den beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung ist
nicht auf die Verwendung an der hinteren Seite des
schwalbenschwanzförmigen Fußabschnitts 18 der Fan-Laufschaufel 10 begrenzt. Tatsächlich ist
die Konsole auch zum Verstärken
des vorderen Teils eines Fußabschnitts
für diejenigen Verwendungszwecke geeignet, wo beträchtliche
Laufschaufel-Ausziehkräfte an der Vorderseite des Fußabschnitts
zu erwarten sind. Für solche
Verwendungszwecke kann die Konsole mit der vorderen Seite des
Fußabschnitts körperlich verbunden werden und von diesem
aus in Richtung nach vorn axial vorstehen. Eine solche
vordere Konsole kann bei Bedarf in Verbindung
mit dem axialen Halterungssystem verwendet werden, das
in der eingangs erwähnten US-PS 42 65 595 beschrieben ist.
In einer solchen Kombination ist die vordere Konsole zwischen
dem vorderen Teil des radial belasteten Fußabschnitts und
den radialen Nuten in dem Schwalbenschwanzfortsatz angeordnet.
Claims (8)
1. Fan-Laufschaufel für ein Gasturbinentriebwerk, mit
einem Flügelprofilteil (12), mit einem Schaftteil (16) und
mit einem schwalbenschwanzförmigen Fußabschnitt (18)
vorbestimmter axialer Abmessung (d), der mit einer
schwalbenschwanzförmigen Aufnahmenut (32) von im
wesentlichen gleicher axialer Abmessung in einer Fanscheibe
(30) in Eingriff bringbar ist, wobei der
schwalbenschwanzförmige Fußabschnitt (18) eine Konsole
aufweist, die über die Aufnahmenut axial hinausragt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Konsole (20; 120; 220; 320)
eine axiale tragende Konsolenfläche (21) aufweist und an
der Fanscheibe (30) ein Flansch (42) zum Ausbilden eines
redudanten Belastungsweges befestigt ist, der eine
Umfangsfläche (46) aufweist, die zur Aufnahme der
Konsolenfläche (21) und mit einem derart bemessenen
Arbeitsspalt (S) von dieser angeordnet ist, daß ein Kontakt
zwischen der Konsolenfläche (21) und der Umfangsfläche (46)
im normalen Betrieb verhindert ist, aber bei einer
Laufschaufel-Ausziehstoßbelastung ein derartigen Eingriff
der Konsolenfläche (21) und der Umfangsfläche (46) möglich
ist.
2. Fan-Laufschaufel nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Größe des Arbeitsspaltes (S) in dem
Bereich von etwa 0,15 bis etwa 1,5 mm liegt.
3. Fan-Laufschaufel nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Konsole (20; 120; 220; 320) im
wesentlichen axial nach hinten von der hinteren Fläche des
schwalbenschwanzförmigen Fußabschnittes (18) vorsteht und
der Flansch (42) zum Ausbilden eines redundanten
Belastungsweges mit einer hinteren Fläche des
Fußabschnittes (18) in Verbindung steht.
4. Fan-Laufschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (42) durch
Schrauben (37) an der hinteren Fläche (30B) der Fanscheibe
(30) befestigt ist.
5. Fan-Laufschaufel nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Konsole (20; 120; 220; 320) im
wesentlichen die gleiche Querschnittsform wie der schwalbenschwanzförmige
Fußabschnitt (18) aufweist.
6. Fan-Laufschaufel nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Konsole (320 in Fig. 8)
Seitenflächen (322L, R) aufweist, die sich über die
Seitenflächen (22, 24) des schwalbenschwanzförmigen Fußabschnittes (18) hinaus
erstrecken und dadurch vordere Anschlagflächen (324) bilden
für eine Anlage an der Fanscheibe (30).
7. Fan-Laufschaufel nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Konsole (20; 120; 220; 320) eine
kleinere Querschnittsform hat als der schwalbenschwanzförmige Fußabschnitt (18) und
von diesem mit einem flachen stufenförmigen Übergang (224
in Fig. 7) vorsteht.
8. Fan-Laufschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Konsole (20; 120; 220; 320)
einstückig mit dem schwalbenschwanzförmigen Fußabschnitt (18) ausgebildet ist.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/274,927 US4453890A (en) | 1981-06-18 | 1981-06-18 | Blading system for a gas turbine engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3221925A1 DE3221925A1 (de) | 1983-01-20 |
| DE3221925C2 true DE3221925C2 (de) | 1993-04-01 |
Family
ID=23050186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19823221925 Granted DE3221925A1 (de) | 1981-06-18 | 1982-06-11 | Laufschaufel und verfahren zu deren herstellung und verstaerkung |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4453890A (de) |
| JP (1) | JPS5810102A (de) |
| CA (1) | CA1187812A (de) |
| DE (1) | DE3221925A1 (de) |
| FR (1) | FR2508097B1 (de) |
| GB (1) | GB2100808B (de) |
| IT (1) | IT1151592B (de) |
Families Citing this family (35)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2566061B1 (fr) * | 1984-06-14 | 1988-09-02 | Snecma | Dispositif de verrouillage axial d'une aube de turbomachine |
| US5067877A (en) * | 1990-09-11 | 1991-11-26 | United Technologies Corporation | Fan blade axial retention device |
| US5141401A (en) * | 1990-09-27 | 1992-08-25 | General Electric Company | Stress-relieved rotor blade attachment slot |
| FR2681374B1 (fr) * | 1991-09-18 | 1993-11-19 | Snecma | Fixation d'aube de souflante de turboreacteur. |
| DE4323705A1 (de) * | 1993-07-15 | 1995-01-19 | Abb Management Ag | Turbine |
| US5443365A (en) * | 1993-12-02 | 1995-08-22 | General Electric Company | Fan blade for blade-out protection |
| FR2715975B1 (fr) * | 1994-02-10 | 1996-03-29 | Snecma | Rotor de turbomachine à rainures d'aube débouchantes axiales ou inclinées. |
| US5501575A (en) * | 1995-03-01 | 1996-03-26 | United Technologies Corporation | Fan blade attachment for gas turbine engine |
| US5836744A (en) * | 1997-04-24 | 1998-11-17 | United Technologies Corporation | Frangible fan blade |
| US6019580A (en) * | 1998-02-23 | 2000-02-01 | Alliedsignal Inc. | Turbine blade attachment stress reduction rings |
| FR2803623B1 (fr) * | 2000-01-06 | 2002-03-01 | Snecma Moteurs | Agencement de retenue axiale d'aubes dans un disque |
| US6439772B1 (en) | 2000-12-01 | 2002-08-27 | General Electric Company | Method and apparatus for supporting rotor assembly bearings |
| US6413046B1 (en) | 2001-01-26 | 2002-07-02 | General Electric Company | Method and apparatus for centering rotor assembly damper bearings |
| US6443698B1 (en) | 2001-01-26 | 2002-09-03 | General Electric Company | Method and apparatus for centering rotor assembly damper bearings |
| US6783319B2 (en) | 2001-09-07 | 2004-08-31 | General Electric Co. | Method and apparatus for supporting rotor assemblies during unbalances |
| US6619924B2 (en) | 2001-09-13 | 2003-09-16 | General Electric Company | Method and system for replacing a compressor blade |
| US6846159B2 (en) | 2002-04-16 | 2005-01-25 | United Technologies Corporation | Chamfered attachment for a bladed rotor |
| US6964557B2 (en) * | 2003-02-03 | 2005-11-15 | General Electric Company | Methods and apparatus for coupling a component to a turbine engine blade |
| US7252481B2 (en) * | 2004-05-14 | 2007-08-07 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Natural frequency tuning of gas turbine engine blades |
| US20050265846A1 (en) * | 2004-06-01 | 2005-12-01 | Przytulski James C | Balance assembly for rotary turbine component and method for installing and/or adjusting balance weight |
| US7384199B2 (en) * | 2004-08-27 | 2008-06-10 | General Electric Company | Apparatus for centering rotor assembly bearings |
| FR2905139B1 (fr) * | 2006-08-25 | 2012-09-28 | Snecma | Aube de rotor d'une turbomachine |
| US20090053064A1 (en) * | 2006-09-01 | 2009-02-26 | Ress Jr Robert A | Fan blade retention system |
| FR2911632B1 (fr) | 2007-01-18 | 2009-08-21 | Snecma Sa | Disque de rotor de soufflante de turbomachine |
| DE102007051838A1 (de) * | 2007-10-30 | 2009-05-07 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Gasturbinenschaufelfuß |
| US8221083B2 (en) * | 2008-04-15 | 2012-07-17 | United Technologies Corporation | Asymmetrical rotor blade fir-tree attachment |
| FR2963383B1 (fr) | 2010-07-27 | 2016-09-09 | Snecma | Aube de turbomachine, rotor, turbine basse pression et turbomachine equipes d'une telle aube |
| US9810077B2 (en) * | 2012-01-31 | 2017-11-07 | United Technologies Corporation | Fan blade attachment of gas turbine engine |
| US10072507B2 (en) | 2012-10-25 | 2018-09-11 | United Technologies Corporation | Redundant airfoil attachment |
| US9617860B2 (en) * | 2012-12-20 | 2017-04-11 | United Technologies Corporation | Fan blades for gas turbine engines with reduced stress concentration at leading edge |
| FR3025553B1 (fr) | 2014-09-08 | 2019-11-29 | Safran Aircraft Engines | Aube a becquet amont |
| US20160230579A1 (en) * | 2015-02-06 | 2016-08-11 | United Technologies Corporation | Rotor disk sealing and blade attachments system |
| FR3035677B1 (fr) * | 2015-04-29 | 2017-05-12 | Snecma | Aube munie de plateformes possedant des portions d'accrochage |
| US11377969B2 (en) * | 2020-02-07 | 2022-07-05 | Raytheon Technologies Corporation | Extended root region and platform over-wrap for a blade of a gas turbine engine |
| US11834964B2 (en) | 2021-11-24 | 2023-12-05 | General Electric Company | Low radius ratio fan blade for a gas turbine engine |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3734646A (en) * | 1972-02-02 | 1973-05-22 | Gen Electric | Blade fastening means |
| FR2345605A1 (fr) * | 1976-03-25 | 1977-10-21 | Snecma | Dispositif de retenue pour aubes de soufflantes |
| DE2952023A1 (de) * | 1979-01-02 | 1980-07-17 | Gen Electric | Schaufelhaltevorrichtung |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1245518A (fr) * | 1957-04-19 | 1960-11-10 | Perfectionnements apportés aux turbines à fluide gazeux chaud | |
| GB1151937A (en) * | 1966-08-26 | 1969-05-14 | Mini Of Technology | Bladed Rotors for Fluid Flow Machines |
| US3572970A (en) * | 1969-01-23 | 1971-03-30 | Gen Electric | Turbomachinery blade spacer |
| FR2041643A5 (en) * | 1969-05-14 | 1971-01-29 | Martin Marietta Corp | Nickel base superalloy for turbine blades |
| US4006999A (en) * | 1975-07-17 | 1977-02-08 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Leading edge protection for composite blades |
| US4221542A (en) * | 1977-12-27 | 1980-09-09 | General Electric Company | Segmented blade retainer |
| CH626947A5 (de) * | 1978-03-02 | 1981-12-15 | Bbc Brown Boveri & Cie |
-
1981
- 1981-06-18 US US06/274,927 patent/US4453890A/en not_active Expired - Lifetime
-
1982
- 1982-03-25 CA CA000399429A patent/CA1187812A/en not_active Expired
- 1982-05-10 GB GB08213482A patent/GB2100808B/en not_active Expired
- 1982-06-08 IT IT21755/82A patent/IT1151592B/it active
- 1982-06-11 DE DE19823221925 patent/DE3221925A1/de active Granted
- 1982-06-15 JP JP57101958A patent/JPS5810102A/ja active Granted
- 1982-06-16 FR FR8210472A patent/FR2508097B1/fr not_active Expired
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3734646A (en) * | 1972-02-02 | 1973-05-22 | Gen Electric | Blade fastening means |
| FR2345605A1 (fr) * | 1976-03-25 | 1977-10-21 | Snecma | Dispositif de retenue pour aubes de soufflantes |
| DE2952023A1 (de) * | 1979-01-02 | 1980-07-17 | Gen Electric | Schaufelhaltevorrichtung |
| US4265595A (en) * | 1979-01-02 | 1981-05-05 | General Electric Company | Turbomachinery blade retaining assembly |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IT1151592B (it) | 1986-12-24 |
| IT8221755A0 (it) | 1982-06-08 |
| DE3221925A1 (de) | 1983-01-20 |
| FR2508097A1 (fr) | 1982-12-24 |
| CA1187812A (en) | 1985-05-28 |
| JPH0424526B2 (de) | 1992-04-27 |
| FR2508097B1 (fr) | 1988-10-28 |
| GB2100808A (en) | 1983-01-06 |
| GB2100808B (en) | 1985-03-27 |
| US4453890A (en) | 1984-06-12 |
| JPS5810102A (ja) | 1983-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE3221925C2 (de) | ||
| DE4001379C2 (de) | Pumpenlaufrad | |
| DE3045224C2 (de) | ||
| EP2399004B1 (de) | Rotorabschnitt für einen rotor einer turbomaschine, laufschaufel für eine turbomaschine und blockierelement | |
| DE69822134T2 (de) | Flugzeug-triebwerksanlage mit sicherheitseinrichtungen für das stellen und festhalten von den gebläsehauben | |
| EP0906514B1 (de) | Rotor für eine turbomaschine mit in nuten anbringbaren schaufeln sowie schaufel für einen rotor | |
| DE3527122A1 (de) | Schaufel und beschaufelte scheibenbaugruppe fuer ein gasturbinentriebwerk | |
| DE2952023A1 (de) | Schaufelhaltevorrichtung | |
| DE2558048A1 (de) | Einrichtung zum verschleissfesten abdecken der oberflaeche von schraubenfoermigen metallenen foerderschaufeln | |
| EP1092081B1 (de) | Rotor für eine turbomaschine | |
| DE3040129A1 (de) | Als einheit aufgebaute schaufen/naben-baugruppe | |
| EP1484475A2 (de) | Verdichterschaufelfuss für Triebwerksschaufeln von Flugzeugtriebwerken | |
| DE1675236A1 (de) | Reibscheibe fuer Kupplung mit Daempfungsnabe | |
| DE2002465A1 (de) | Abstandshalter fuer Turbinenschaufeln | |
| CH700001A1 (de) | Laufschaufelanordnung, insbesondere für eine gasturbine. | |
| EP1617075A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Getriebetausch bei einer Windkraftanlage | |
| DE3008889A1 (de) | Beschaufelter rotor fuer ein gasturbinentriebwerk | |
| DE4108085A1 (de) | Laufschaufel fuer ein gasturbinentriebwerk | |
| EP2129871A1 (de) | Anordnung zur axialsicherung an laufschaufeln in einem rotor sowie gasturbine mit einer solchen anordnung | |
| DE102008037554A1 (de) | Schwalbenschwanzbefestigung zur Verwendung mit Turbinenanordnungen und Verfahren zur Montage von Turbinenanordnungen | |
| DE2441249C3 (de) | Axiallaufrad für hochtourige Turbomaschinen | |
| DE1576955A1 (de) | Schnellaufender Laeufer fuer Axial-Turbomaschinen | |
| DE2514050C2 (de) | Verriegelung von am Rotorkörper von Turbomaschinen angebrachten Schaufeln | |
| DE69919459T2 (de) | Befestigung eines Schaufelblattes an einem Rotor | |
| DE102011055942B4 (de) | Dampfturbinensingulettverbindung für Leitapparate einer Grenzstufe mit verstiftetem oder verschraubtem innerem Ring |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: VOIGT, R., DIPL.-ING., PAT.-ANW., 6232 BAD SODEN |
|
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) |