DE3844191A1 - SHOVEL FOOT FASTENING FOR A FIBER TECHNICAL ROTOR SHOVEL - Google Patents
SHOVEL FOOT FASTENING FOR A FIBER TECHNICAL ROTOR SHOVELInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Schaufelfußbefestigung für eine fasertech nische Rotorschaufel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a blade root attachment for a fiber tech African rotor blade according to the preamble of claim 1.
Es sind vielfältige Lösungen bekannt geworden um das Problem der Be festigung einer fasertechnischen Rotorschaufel an einer metallischen Rotorscheibe zu lösen. Beispielsweise aus der US-PS 37 37 250 ist eine gattungsgemäße Anordnung bekannt geworden, bei der der Schaufelfuß schwalbenschwanzartig ausgebildet ist, und in einem Schaufelträger fixiert ist, welcher wiederum über Wälzlager im Rotor gelagert ist. Diese Anordnung ermöglicht eine einfache Entfernung der Pfropfanschau fel in triebwerksaxialer Richtung, was sich insbesondere bei Triebwer ken mit einer Pfropfanummantelung positiv auswirkt. Nachteilig bei dieser Anordnung ist der erhebliche Platzbedarf der Schaufelfußbe festigung im Rotor.Various solutions have become known for the problem of loading attachment of a fiber-technical rotor blade to a metallic one Loosen rotor disc. For example, from US-PS 37 37 250 is one Generic arrangement has become known in which the blade root is dovetail-shaped, and in a blade carrier is fixed, which in turn is mounted on roller bearings in the rotor. This arrangement enables easy removal of the graft view fel in the engine axial direction, which is particularly the case with engines with a graft coating. A disadvantage of this arrangement is the considerable space requirement of the blade root fixation in the rotor.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine baulich einfache und wenig platzbeanspruchende Schaufelfußbefestigung anzugeben, die zudem fasergünstig ausgebildet ist. Weiterhin soll das Schaufelblatt auf einfache Weise ein- und ausbaubar sein. Proceeding from this, it is an object of the invention to be structurally simple and to specify a little space-consuming blade root attachment, the is also designed to be low-fiber. Furthermore, the blade should be easy to install and remove.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angege benen Merkmale gelöst.According to the invention the object is indicated by the claim 1 characteristics resolved.
Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Rotorschaufel auf einfache Weise ein- und ausgebaut werden kann. Dies geschieht dadurch, daß der Schaufelfuß in den Schaufelfußträger gesteckt wird und in Umfangsrich tung soweit verdreht wird, daß die Zahnsegmente mit den Innenflansch segmenten des Schaufelfußträgers im Eingriff stehen. Die Ausbildung des fasertechnischen Schaftes ermöglicht eine günstige Einleitung der im Betrieb auftretenden Fliehkräfte vom Schaufelblatt in den Schaufel fuß. Zur Ermöglichung eines möglichst geringen Gewichtes ist der Schaufelfuß vorteilhafterweise aus einer Titan-Basislegierung gefer tigt.This arrangement has the advantage that the rotor blade is simple Way can be installed and removed. This happens because the Blade root is inserted into the blade root carrier and in circumferential direction tion is rotated so far that the toothed segments with the inner flange segments of the blade root carrier are engaged. Training of the fiber-technical shaft enables a favorable introduction of the centrifugal forces occurring during operation from the airfoil into the blade foot. To enable the lowest possible weight, the Blade base advantageously made of a titanium base alloy does.
Der Schaft ist in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung mit dem Schaufelfuß verklebt, wodurch eine hohe Kraftübertragung bei günstiger Faserbeanspruchung erzielbar ist.The shaft is in an advantageous development of the invention with the Blade base glued, resulting in a high power transmission at less expensive Fiber stress can be achieved.
Alternativ dazu oder zusätzlich kann der fasertechnische Schaft über Durchbruch quer zur Schaftachse mit dem Schaufelfuß vernietet oder verschraubt sein.Alternatively or additionally, the fiber shaft can Breakthrough riveted to the shaft axis with the blade root or be screwed.
Die Zahnsegmente sind vorzugsweise 1/8 des Schaufelumfanges lang und es sind vorzugsweise drei Reihen von Zahnsegmenten hintereinander angeordnet. Hierdurch läßt sich eine günstige Krafteinleitung der im Betrieb auftretenden Kräfte, insbesondere der Fliehkräfte vom Schau felfuß in den Rotor erzielen. Die Zahnsegmente sind vorteilhafterweise im Querschnitt tannenbaumartig geformt, wodurch eine werkstoffgünstige Belastung der Zahnsegmente erzielt wird. Die Zahnsegmente können ohne Steigung ausgeführt sein oder mit einer Steigung ungleich Null ange ordnet sein. Letzterer Fall ist besonders günstig, um eine gleich zeitige Verspannung des Schaufelfußes mit dem Schaufelträger zu be wirken und so im Betrieb Schwingungen zu vermeiden. The tooth segments are preferably long and 1/8 of the blade circumference there are preferably three rows of tooth segments in a row arranged. This allows a favorable introduction of force in the Operating forces, especially centrifugal forces from the show Get the foot into the rotor. The tooth segments are advantageous shaped like a fir tree in cross-section, making it a material-friendly Loading of the tooth segments is achieved. The tooth segments can be without Incline be carried out or with a slope not equal to zero to be in order. The latter case is particularly favorable to an equal early bracing of the blade root with the blade carrier act and avoid vibrations during operation.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß der fasertechnische Stoff im Endbereich glockenartig ausgebildet ist. Dies verhindert einerseits ein Herausrutschen des Schaftes aus dem Schau felfuß und bewirkt andererseits eine Gewichtsreduzierung, da der Werkstoffanteil des Schaufelfußes, der aus Metall besteht, auf Kosten des Schaftanteiles vermindert ist. Alternativ kann der rechteckige fasertechnische Schaft in der Umgebung des Endbereiches glockenartig von einer Kurzfaserpreßmasse umgeben sein. Hierdurch wird ebenfalls eine Gewichtsreduzierung erreicht.Another advantageous embodiment of the invention provides that the fiber-technical material is bell-shaped in the end region. This on the one hand prevents the shaft from slipping out of the show foot and on the other hand causes a reduction in weight, because of the Material part of the blade root, which consists of metal, at the expense of the shaft portion is reduced. Alternatively, the rectangular one fiber-technical shaft in the vicinity of the end area bell-like be surrounded by a short fiber molding compound. This will also achieved a weight reduction.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der fasertech nische Schaft des Schaufelblattes im Bereich der Querschnittsebene eines an den Schaufelfuß angeformten Schaufelfußtellers endet. Der Schaft ist dabei am Schaufelfuß verklebt und/oder mittels eines Nietes oder einer Schraube befestigt. Diese einfachere Ausführung ist jedoch nur dann möglich, wenn die zulässigen Werkstoffspannungen im Schau felfußhals und Schaufelschaft nicht überschritten werden.Another embodiment of the invention provides that the fiber tech African shaft of the airfoil in the area of the cross-sectional plane one of the blade root plate integrally formed on the blade root ends. The The shaft is glued to the blade root and / or by means of a rivet or a screw attached. However, this simpler version is only possible if the permissible material stresses are on display foot neck and shovel shaft must not be exceeded.
Vorzugsweise ist zwischen dem mittig angeordneten Durchbruch und den am Umfang verteilten Zahnsegmenten eine Anzahl regelmäßig beabstande ter Bohrungen angeordnet, die radial mit Bezug auf die Rotorachse ausgerichtet sind. Diese Lösung ermöglicht ebenfalls eine Gewichts einsparung.Is preferably between the centrally arranged opening and the tooth segments distributed around the circumference a number of regularly spaced ter bores arranged radially with respect to the rotor axis are aligned. This solution also enables weight saving.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.Further advantageous embodiments of the invention result from the further subclaims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. Dabei zeigt:The invention will now be described with reference to the accompanying drawings explained further. It shows:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Schaufel fußausführung, Fig. 1 foot mounted a longitudinal section through an inventive blade,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Weiterbildung der Ausführung gemäß Fig. 1, Fig. 2 is a longitudinal section through a further development of the embodiment according to Fig. 1,
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, Fig. 3 shows a further embodiment of the invention,
Fig. 4 einen Querschnitt durch die Ausführungsform gemäß Fig. 3, Fig. 4 shows a cross section through the embodiment according to FIG. 3,
Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung, Fig. 5 shows a longitudinal section through a further embodiment of the invention,
Fig. 6 einen Längenschnitt durch eine Ausführungsform mit kurzem Schaft. Fig. 6 shows a longitudinal section through an embodiment with a short shaft.
In Fig. 1 ist ein Schaufelfuß 1 gezeigt, der ein fasertechnisches Schaufelblatts 5, vorzugsweise ein Pfropfanschaufelblatt mit einem zum Rotor gehörigen Schaufelfußträger 9 verbindet. Das Schaufelblatt 5 weist einen radial verlaufenden Schaft 4 auf, der in einem ent sprechenden Durchbruch 2 eingeformt ist. Die Verbindung zwischen dem Schaft 4 und der Wandung des Durchbruches 2 erfolgt dabei durch Kle bung. Der Schaufelfuß 1 weist eine Anzahl an seinem inneren Umfang verteilter Zahnsegmente 6 auf, die in zwei übereinanderliegenden Rei hen vorgesehen sind. Die Zahnsegmente 6 stehen über ihre radial äußeren Flanken 17 mit entsprechend angepaßten Flanken 18 von im Schaufelfußträger angebrachten Innenflanschsegmenten 8 im Eingriff. Ferner weist der Schaufelfuß 1 einen Schaufelfußteller 15 auf, der zur Abstützung von Biegekräften mit einem entsprechend ausgebildeten Flansch 16 des Schaufelträgers 9 zusammenwirkt. Ein Niet 22 fixiert ferner den Schaft 4 am Schaufelfuß.In Fig. 1 a blade 1 is shown a fiber technical blade 5 is preferably a Pfropfanschaufelblatt connects with a rotor belonging to Schaufelfußträger. 9 The airfoil 5 has a radially extending shaft 4 which is formed in a corresponding opening 2 . The connection between the shaft 4 and the wall of the opening 2 is made by adhesive. The blade root 1 has a number of tooth segments 6 distributed on its inner circumference, which are provided in two rows one above the other. The toothed segments 6 are in engagement via their radially outer flanks 17 with correspondingly adapted flanks 18 of inner flange segments 8 mounted in the blade root carrier. Furthermore, the blade root 1 has a blade root plate 15 which cooperates with a correspondingly designed flange 16 of the blade carrier 9 to support bending forces. A rivet 22 also fixes the shaft 4 on the blade root.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 weist im radial inneren Endbereich 3 des Schaftes 4 eine schwalbenschwanzartige Aufweitung auf, mittels der ein Herausrutschen des Schaftes 4 aus dem Durchbruch 2 verhindert werden kann. Ferner sind eine Anzahl radialer Bohrungen 14 vorgesehen, die durch formangepaßte Stopfen 20 verschlossen sind. Die Bohrungen reduzieren das Gewicht des Schaufelfußes 1.The embodiment according to FIG. 2 has a dovetail-like widening in the radially inner end region 3 of the shaft 4 , by means of which the shaft 4 can be prevented from slipping out of the opening 2 . Furthermore, a number of radial bores 14 are provided which are closed by shape-matched plugs 20 . The holes reduce the weight of the blade root 1 .
Die Ausführungsform von Fig. 3 weist einen glockenförmigen Durchbruch 2 auf. Der Zwischenraum zwischen Schaft 4 und äußerer Wandung des Durchbruches 2 ist von Kurzfaserpreßmasse 12 aufgefüllt. Dabei sind die Verbindungsflächen zwischen Schaft 4 und Kurzfaserpreßmasse 12 zum Schaufelfuß 1 verklebt.The embodiment of Fig. 3 has a bell-shaped opening. 2 The space between the shaft 4 and the outer wall of the opening 2 is filled with short fiber molding compound 12 . The connection surfaces between the shaft 4 and short fiber molding compound 12 are glued to the blade root 1 .
In Fig. 4 ist ein Querschnitt gemäß der Linie A-B aus Fig. 3 darge stellt. Der Schaufelfuß 1 besteht aus zwei Halbschalen 10 a, 10 b, die entlang der Stoßflächen 19 miteinander verbunden sind. Der Schaft 4 ist im Querschnitt rechteckig ausgeführt, während der Durchbruch 2 im Querschnitt rund ist. Der Zwischenraum zwischen Schaft 4 und Schau felfuß 1 ist durch Kurzfaserpreßmasse 12 ausgefüllt. Über dem äußeren Umfang des Schaufelfußes 1 sind die Zahnsegmente 6 verteilt, die sich über etwa 1/8 des Umfanges erstrecken. Die Zahnsegmente 6 stehen mit Innenflanschsegmenten 8 des Schaufelfußträgers 9 im Eingriff. Zwischen den Innenflanschsegmenten 8 sind etwa gleich lange Spaltabschnitte 7 vorgesehen, die zur Einführung bzw. Entfernung des Schaufelfußes dienen. Zu diesem Zweck wird der Schaufelfuß 1 in Umfangsrichtung um etwa 1/8 Umdrehung verschoben, bis sich die Zahnsegmente 6 vollständig innerhalb der Spaltabschnitte befinden. Sodann erfolgt ein radiales Herausziehen des Schaufelfußes 1 aus dem Schaufelfußträger 9. In Fig. 4 is a cross section along the line AB from Fig. 3 Darge provides. The blade root 1 consists of two half-shells 10 a , 10 b , which are connected to one another along the abutting surfaces 19 . The shaft 4 is rectangular in cross section, while the opening 2 is round in cross section. The space between the shaft 4 and the display foot 1 is filled with short fiber molding compound 12 . The toothed segments 6 , which extend over approximately 1/8 of the circumference, are distributed over the outer circumference of the blade root 1 . The toothed segments 6 are in engagement with inner flange segments 8 of the blade root carrier 9 . Between the inner flange segments 8 , gap sections 7 of approximately the same length are provided, which are used to insert or remove the blade root. For this purpose, the blade root 1 is shifted in the circumferential direction by about 1/8 turn until the toothed segments 6 are completely within the gap sections. The blade root 1 is then pulled radially out of the blade root carrier 9 .
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt, bei der der Schaft 4 der glockenförmigen Ausbildung des Durchbruches 2 angepaßt ist.A further embodiment of the invention is shown in FIG. 5, in which the shaft 4 is adapted to the bell-shaped design of the opening 2 .
Noch eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist in Fig. 6 dargestellt. Bei dieser Ausbildung ist der fahrertechnische Schaft 4 am Schaufelfuß 1 festgeklebt, sowie im Bereich des Schaufelfußhalses 21 über ein Niet oder mehrere Nieten 22 befestigt. Das Ende 23 des Schaftes 4 befindet sich etwa in einer Querschnittsebene mit dem Schaufelfußteller 15 des Schaufelfußes 1. Durch diese Ausführungsform läßt sich zwar eine geringere Kraftübertragung erzielen als mit dem oben dargestellten Ausführungen, jedoch zeichnet sich diese Ausführung durch eine Gewichtersparnis aus. Außerdem läßt sich das Schaufelblatt auswechseln ohne das der Schaufelfuß teilbar sein muß, was zu einer vorteilhaften Vereinfachung führt.Another advantageous development of the invention is shown in FIG. 6. In this embodiment, the driver's technical shaft 4 is glued to the blade root 1 and fastened in the area of the blade root neck 21 by means of a rivet or a plurality of rivets 22 . The end 23 of the shaft 4 is located approximately in a cross-sectional plane with the blade root plate 15 of the blade root 1 . With this embodiment, a lower power transmission can be achieved than with the designs shown above, but this design is characterized by a weight saving. In addition, the blade can be replaced without the blade root must be divisible, which leads to an advantageous simplification.
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