DE3940981A1 - Ausgewuchteter rotor eines gasturbinentriebwerkes und dafuer vorgesehenes auswuchtgewicht - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Auswuchten von Turbinenrotoren in Gasturbinentriebwerken und betrifft ins­ besondere ein schraubenloses Auswuchtgewicht, das in dem Schwalbenschwanzschlitz der Rotorscheibe unterhalb des Schaufelfußes der Laufschaufeln angeordnet ist.

Die Turbine von Gasturbinentriebwerken, wie sie in einem Düsenflugzeug benutzt werden, liefert die Energie, die not­ wendig ist, um den Verdichter und Zubehör anzutreiben, und bei Triebwerken, bei denen nicht allein von einem Schub­ strahl zum Antrieb Gebrauch gemacht wird, liefert die Tur­ bine die Energie zum Antreiben der Welle eines Flugzeugpro­ pellers oder eines Hubschrauberrotors. Energie, die aus dem kontinuierlichen Strom von heißen Gasen erzeugt wird, wel­ che durch das Verbrennungssystem des Triebwerks freigesetzt werden, wird durch die Turbine entnommen, welche die Gase auf einen niedrigeren Druck und eine niedrigere Temperatur entspannt. Zum Erzeugen des Antriebsdrehmoments, das in dem Gasturbinentriebwerk erforderlich ist, bestehen die Turbi­ nen normalerweise aus einer oder mehreren Stufen. Jede Stufe der Turbine weist normalerweise einen Kranz von sta­ tionären Leitschaufeln eines als Düse dienenden Leitappa­ rats auf, die an dem Turbinengehäuse starr befestigt sind, und einen Rotor, der einen Kranz von Laufschaufeln auf­ weist, die umfangsmäßig an der Rotorscheibe befestigt sind. Ein Wellenflansch, der mit der Welle der Turbine ver­ schraubt ist, ist entweder an der Rotorscheibe angeformt oder daran befestigt.

Die Laufschaufeln des Rotors der Turbine haben jeweils einen Schaufelfuß, z.B. einen Schwalbenschwanzfuß, über den sie in zusammenpassenden, in gegenseitigem Umfangsabstand angeordneten Schlitzen befestigt werden, die an dem Rand der Rotorscheibe gebildet sind. Die Laufschaufeln weisen außerdem ein Schaufelblatt mit Flügelprofil auf, das sich von dem Schaufelfuß radial nach außen erstreckt und in ei­ ner Schaufelspitze endigt. Angesichts der hohen Drehge­ schwindigkeiten der Turbinenlaufschaufeln und der Masse der Materialien, welche die Laufschaufeln bilden, ist das rich­ tige Auswuchten der Rotoren der Turbine extrem wichtig. Jede Unwucht kann die Rotorlager und den Triebwerksbetrieb ernsthaft beeinträchtigen.

Ein bekanntes Verfahren zum Auswuchten des Rotors in der Turbine von Gasturbinentriebwerken besteht darin, Gewichte zu benutzen, welche mit dem Wellenflansch der Rotorscheibe an einer oder mehreren Stellen um deren Umfang verschraubt werden. Jedes Gewicht erzeugt ein Moment um den Drehungs­ mittelpunkt der Rotorscheibe, welches das Produkt aus der Masse des Gewichts und des Abstands desselben von dem Dre­ hungsmittelpunkt ist. Die Anzahl, die Position und die Masse der erforderlichen Gewichte werden bestimmt, indem zuerst jede einzelne Laufschaufel gewogen und kategorisiert wird und indem dann der Turbinenrotor einem Auswuchttest­ lauf unterzogen wird. Nachdem die Unwucht des Turbinenro­ tors gefunden worden ist, werden die Ergebnisse mit dem Ge­ wicht der Laufschaufeln verglichen. Jede Laufschaufel wird in einen ausgewählten Schwalbenschwanzschlitz der Rotor­ scheibe eingebaut, und das endgültige Auswuchten des Rotors erfolgt durch Befestigen der Auswuchtgewichte an den Wel­ lenflanschen der Rotorscheibe.

Ein Problem bei diesem Auswuchtverfahren ist, daß häufig ein relativ großes Gewicht an den Wellenflanschen der Ro­ torscheibe erforderlich ist, um den Rotor auszuwuchten. Das ist deshalb der Fall, weil der Radius oder Hebelarm zwi­ schen dem Drehungsmittelpunkt der Rotorscheibe und deren hinterem Flansch klein ist. Zum Vergrößern des Moments, welches durch das Gewicht bei einem so kurzen Hebelarm er­ zeugt wird, muß die Größe des Gewichts beträchtlich sein.

Ein weiteres Problem bei dem Befestigen von Auswuchtgewich­ ten an dem hinteren Flansch der Rotorscheibe ist, daß der relativ kleine Radius zwischen dem Drehungsmittelpunkt der Rotorscheibe und deren hinterem Flansch es schwierig macht, die Gewichte an dem hinteren Flansch in der gewünschten Winkelposition relativ zu dem Drehungsmittelpunkt der Ro­ torscheibe genau zu befestigen. Das ist insbesondere bei relativ kleinen Winkelverstellungen von beispielsweise 1° oder 2° der Fall, wo die Gewichte nur um eine sehr kleine Strecke an dem Umfang des hinteren Flansches bewegt werden können, um die gewünschte Winkeleinstellung relativ zu dem Drehungsmittelpunkt der Rotorscheibe zu erzeugen.

Zum Verringern der Größe des Gewichts, das zum Auswuchten des Rotors erforderlich ist, besteht eine weitere Lösung bei dem bekannten Auswuchten von Turbinenrotoren darin, Ge­ wichte an den Schaufelhaltern zu befestigen, welche an dem Rand des Turbinenrotors angeordnet sind, um eine Vor- und Zurückbewegung der Laufschaufeln relativ zu der Rotor­ scheibe zu verhindern. Diese Schaufelhalter sind auf einem viel größeren Radius von dem Drehungsmittelpunkt der Rotor­ scheibe entfernt, weshalb der Hebelarm zwischen dem Dre­ hungsmittelpunkt der Rotorscheibe und den Gewichten viel größer ist. Infolgedessen kann die Größe des Gewichts im Vergleich zu dem bekannten Verfahren reduziert werden, bei dem die Gewichte an den einen kleinen Radius aufweisenden Wellenflanschen der Rotorscheibe befestigt werden.

Das Problem bei dem Befestigen der bekannten Auswuchtge­ wichte an den Schaufelhaltern besteht darin, daß Schrauben und Muttern erforderlich sind, um die Verbindung zwischen denselben herzustellen. Mehr und mehr werden bei heutigen Turbinenrotoren Schrauben und Muttern zum Befestigen von Schaufelhaltern oder Dichtungen an der Rotorscheibe vermie­ den und durch schraubenlose Schaufelhalter und Dichtungen ersetzt. Ein Vorteil der schraubenlosen Schaufelhalter ist, daß Spannungskonzentrationen beseitigt werden, weil Schrau­ benlöcher nicht länger in der Rotorscheibe oder den Haltern hergestellt werden. Darüber hinaus werden Probleme durch Luftwiderstandsverluste, d.h. durch Störung der Luftströ­ mung an dem Turbinenrotor, welche durch das Vorhandensein von Hindernissen wie Schrauben und Muttern verursacht wird, durch die Verwendung von schraubenlosen Schaufelhaltern und Dichtungen reduziert. Infolge dieser Verbesserungen der Verfahren zum Befestigen von Schaufelhaltern und Dichtungen ist keine Konstruktion zum Verschrauben von bekannten Aus­ wuchtgewichten mit dem Rand der Rotoscheibe vorhanden.

Dieses Problem ist in gewissem Ausmaß durch ein weiteres bekanntes Verfahren der Rotorauswuchtung überwunden worden, bei dem die Rotorscheibe mit einem Arm versehen wird, der an der Rotorscheibe an einer Stelle zwischen ihrem Dre­ hungsmittelpunkt und dem Rand befestigt ist. Dieser Arm trägt einen Ringflansch, der mit gegenseitigen Umfangsab­ stand aufweisenden Löchern versehen ist. Auswuchtgewichte werden in diese Löcher eingeführt und an dem Flansch durch Stifte oder Nieten befestigt, um den Rotor auszuwuchten.

Das Problem bei dieser Konstruktion ist, daß der Arm und der Flansch zusätzliches Gewicht und zusätzliche Kosten für den Rotor mit sich bringen. Darüber hinaus erzeugen die Lö­ cher in dem Flansch Spannungskonzentrationen, welche die Zeitstandfestigkeit des Rotors reduzieren dürften. Darüber hinaus erzeugen die vorstehenden Auswuchtgewichte, der Arm und der Ringflansch Luftwiderstandsverluste, welche Ein­ bußen an Triebwerksleistung mit sich bringen könnten.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Rotorgewicht zu schaffen, das insbesondere zur Verwendung bei Turbinen­ rotoren geeignet ist, bei denen schraubenlose Schaufelhal­ ter und -dichtungen benutzt werden, eine relativ kleine Masse hat, Luftwiderstandsverluste minimiert, die Notwen­ digkeit, jede Laufschaufel zu wiegen, beseitigt, leicht montierbar ist und ein schnelles und einfaches Austauschen der Laufschaufeln gestattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Aus­ wuchtgewicht, das in dem Hohlraum montiert wird, der zwi­ schen der Unterseite des Schwalbenschwanzfußes der Lauf­ schaufeln der Turbine und der radial innersten, konkav ge­ krümmt geformten Bodenfläche der Schwalbenschwanzschlitze in dem Rand der Rotorscheibe, in denen die Laufschaufeln befestigt werden, gebildet ist. Das Auswuchtgewicht hat eine Fläche, die mit der radial innersten Fläche des Schwalbenschwanzschlitzes zusammenpaßt, und eine Lippe, welche die hintere Fläche des Rotorscheibenrandes erfaßt. Das Auswuchtgewicht wird in den Schwalbenschwanzschlitzen in der Vorwärtsrichtung durch seine Lippe und in der Rück­ wärtsrichtung durch einen hinteren Schaufelhalter gehalten, welcher mit einer Schulter versehen ist, die das Auswucht­ gewicht erfaßt.

In der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform hat das Aus­ wuchtgewicht einen Kopfteil, der mit einer vorderen Fläche, einer hinteren Fläche, einer äußeren oberen Fläche und ei­ ner inneren unteren Fläche versehen ist. Die Lippe er­ streckt sich im wesentlichen rechtwinkelig zu dem Kopfteil und koplanar mit der hinteren Fläche desselben. Die untere Fläche des Kopfteils hat eine konvex gekrümmte Form, welche mit der konkav gekrümmten Form der innersten Fläche der Schwalbenschwanzschlitze in der Rotorscheibe zusammenpaßt. Nach der Befestigung an der Rotorscheibe ruht die untere Fläche des Kopfteils des Auswuchtgewichts auf wenigstens einem Teil der radial innersten Fläche des Schwalben­ schwanzschlitzes in der Rotorscheibe, und die Lippe des Auswuchtgewichts ruht an der hinteren Fläche des Rotor­ scheibenrandes. Eine Schulter, die an dem hinteren Schau­ felhalter gebildet ist, erfaßt das Auswuchtgewicht und hin­ dert es am Herausbewegen in Rückwärtsrichtung aus dem Schwalbenschwanzschlitz in der Rotorscheibe.

Die Masse des Auswuchtgewichts, das vorzugsweise aus Metall besteht, kann verändert werden, indem Material von dem Kopfteil desselben entfert wird. Zum Schaffen von mehreren Auswuchtgewichten unterschiedlicher Masse, um sie dem Grad der Unwucht einer besonderen Rotorscheibe anzupassen, ist das Auswuchtgewicht in weiterer Ausgestaltung der Erfindung alternativ mit einer oder mehreren Ausnehmungen oder Boh­ rungen versehen, die sich zwischen seiner oberen und seiner unteren Fläche erstrecken, und/oder mit einer oder mehreren Bohrungen oder Ausnehmungen, die sich zwischen seiner vor­ deren und seiner hinteren Fläche erstrecken.

Das Auswuchtgewicht nach der Erfindung hat eine Anzahl von Vorteilen gegenüber bekannten Rotorauswuchtverfahren und -vorrichtungen. Das Auswuchtgewicht nach der Erfindung wird auf einem relativ großen Radius in bezug auf die Drehachse der Rotorscheibe angeordnet, wodurch der Hebelarm zwischen dem Auswuchtgewicht und der Drehachse vergrößert wird. Das erlaubt, ein Auswuchtgewicht mit geringerer Masse zu ver­ wenden, um dieselbe Auswuchtwirkung wie im Stand der Tech­ nik zu erzielen, wo die Auswuchtgewichte an dem Rotorschei­ benflansch nahe bei der Drehachse des Rotors befestigt sind.

Ein weiterer Vorteil des Auswuchtgewichts nach der Erfin­ dung ist, daß keine Schrauben oder Muttern erforderlich sind, um es an dem Rotor zu befestigen. Infolgedessen sind Luftwiderstandsverluste eliminiert. Darüber hinaus wird das Auswuchtgewicht an der Rückseite der Rotorscheibe an der radial innersten Fläche des Schwalbenschwanzschlitzes angeordnet, so daß die Blockierung oder Störung der Kühl­ luftströmung aus dem Rotorscheibenrand radial nach außen zu den Laufschaufeln minimiert wird.

Noch ein weiterer Vorteil des Auswuchtgewichts nach der Er­ findung ist, daß es nicht erforderlich ist, jede Laufschau­ fel zu wiegen und Laufschaufeln unterschiedlichen Gewichtes in ausgewählten Schwalbenschwanzschlitzen anzuordnen. Der Rotor wird einem Auswuchttestlauf auf herkömmliche Weise unterzogen, und die Auswuchtgewichte nach der Erfindung werden in die geeigneten Schwalbenschwanzschlitze der Ro­ torscheibe in Abhängigkeit von der Unwucht der Rotorscheibe eingeführt. Das Einbauen von gewissen Laufschaufeln in be­ sondere Schwalbenschwanzschlitze ist zum Erzielen der rich­ tigen Auswuchtung nicht erforderlich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden un­ ter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Stirnseitenansicht des Randes einer Rotorscheibe in Blick­ richtung von vorn nach hinten, wobei die Montage der Laufschaufeln in den Schwalbenschwanzschlitzen der Rotor­ scheibe teilweise abgeschlossen ist,

Fig. 2 in Seitenansicht und teilweise im Quer­ schnitt eine einzelne Laufschaufel, die in einem Schwalbenschwanzschlitz mon­ tiert ist, wobei das Auswuchtgewicht eingebaut ist und der vordere und der hintere Schaufelhalter an der Rotor­ scheibe befestigt sind, und

Fig. 3A-3C perspektivische Ansichten von alterna­ tiven Ausführungsformen des Auswuchtge­ wichts nach der Erfindung.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Teil der Turbine einer Strö­ mungsmaschine in Form eines Hochleistungsgasturbinentrieb­ werks schematisch dargestellt. Eine Rotorscheibe 10 hat eine Nabe 12, die sich axial parallel zu der Mittellinie 14 des Gasturbinentriebwerks (nicht dargestellt) erstreckt, einen Steg 16, der sich von der Nabe 12 aus radial nach außen erstreckt, und mehrere Schwalbenschwanzansätze 18, welche an dem Steg 16 vorgesehen sind. Herkömmlicherweise sind die Rotorscheibe 10 und alle ihre Teile ringförmig und tragen einen oder mehrere sich in Umfangsrichtung erstrec­ kende Kränze von Laufschaufeln 20, von denen ein Kranz in Fig. 1 teilweise dargestellt ist. Jede Laufschaufel 20 hat ein Flügelprofil aufweisendes Schaufelblatt 22 mit einer Schaufelspitze, eine Plattform und einen Schwalbenschwanz­ fuß 28, der in einer unteren Fläche 29 endigt.

Der Schwalbenschwanzfuß 28 jeder Rotorscheibe 20 ist in den mit ihm zusammenpassenden Schwalbenschwanzschlitz 30 axial einschiebbar, der durch benachbarte Schwalbenschwanzansätze 18 der Rotorscheibe 10 gebildet ist. Der Schwalbenschwanz­ schlitz 30 hat eine konkav geformte, radial innerste Fläche 31, die sich zwischen benachbarten Schwalbenschwanzansätzen 18 erstreckt. Wenn sich die Laufschaufeln 20 in ihrer in Fig. 1 gezeigten Position befinden, ist ein Hohlraum 32 zwischen der unteren Fläche 29 des Schwalbenschwanzfußes 28 jeder Laufschaufel 20 und der innersten Fläche 31 jedes Schwalbenschwanzschlitzes 30 vorhanden. In dieser Position werden die Laufschaufeln 20 durch die Schwalbenschwanzan­ sätze 18 gegen eine Bewegung sowohl in radialer Richtung als auch in tangentialer Richtung, aber nicht in axialer Richtung festgehalten.

Gemäß der Darstellung in Fig. 2 bezieht sich der hier ver­ wendete Begriff "radial" auf eine Richtung zu der Mittelli­ nie 14 der Rotorscheibennabe 12 hin oder von derselben weg. Zum Beispiel bedeutet "radial auswärts" eine Richtung weg von der Mittellinie 14, und "radial einwärts" bedeutet eine Richtung zu der Mittellinie 14 hin. Der Begriff "axial" be­ zieht sich auf eine Richtung parallel zu der Längsachse oder Mittellinie 14 der Rotorscheibennabe 12. Gemäß der Darstellung in Fig. 2 bezieht sich der Begriff "vorn" auf die linke Seite und der Begriff "hinten" auf die rechte Seite. Der hier verwendete Begriff "tangential" bezieht sich auf eine Richtung rechtwinkelig zu der Mittellinie 14, d.h. in die Zeichenebene hinein.

In den Fig. 3A-3C sind verschiedene Ausführungsformen von Auswuchtgewichten dargestellt, die bei der Erfindung be­ nutzt werden. In Fig. 3A ist ein Auswuchtgewicht 34 darge­ stellt, welches einen Kopfteil 36 aufweist, der eine radial äußere oder obere Fläche 38 hat, eine radial innere oder untere Fläche 40, eine vordere Fläche 42 und eine hintere Fläche 44. In der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform hat die untere Fläche 40 des Kopfteils 36 eine konvex ge­ krümmte Form und paßt mit der eine konkav gekrümmte Form aufweisenden innersten Fläche 31 jedes in der Rotorscheibe 10 gebildeten Schwalbenschwanzschlitzes 30 zusammen.

Eine sich radial einwärts erstreckende Lippe 46 ist mit dem Kopfteil 36 verbunden, die mit einer hinteren Fläche 47 im wesentlichen koplanar zu der hinteren Fläche 44 des Kopf­ teils 36 und mit einer vorderen Fläche 49, die Abstand von der vorderen Fläche 42 des Kopfteils 36 aufweist, versehen ist. Gemäß der Darstellung in den Fig. 1 und 2 kommt die Lippe 46 an der hinteren Fläche 17 des Randes des Steges 16 der Rotorscheibe 10 zu liegen, um eine Bewegung des Aus­ wuchtgewichts 34 in Richtung nach vorn zu verhindern. In dieser position erstreckt sich der Kopfteil 36 des Aus­ wuchtgewichts 34 wenigstens teilweise innerhalb des Hohl­ raums 32, der zwischen der innersten Fläche 29 des Schwal­ benschwanzfußes 28 der Laufschaufel 20 und der innersten Fläche 31 des Schwalbenschwanzschlitzes 30 gebildet ist.

In der in Fig. 3A gezeigten Ausführungsform des Auswuchtge­ wichts 34 ist eine Ausnehmung 48 in dem Kopfteil 36 gebil­ det, die sich zwischen dessen oberer Fläche 38 und dessen unterer Fläche 40 erstreckt. Die Ausnehmung 48 umfaßt einen Bereich, wo Material von dem Kopfteil 36 abgetragen worden ist, um Kühlluft zu gestatten, unbehindert in das hintere von Schaufelkühlluftversorgungslöchern 24 zu strömen.

Auswuchtgewichte 50 und 52, die in den Fig. 3B bzw. 3C dar­ gestellt sind, sind mit dem in Fig. 3A dargestellten Aus­ wuchtgewicht 34 identisch, mit Ausnahme der unterschiedli­ chen Mengen an Material, welche von ihren Kopfteilen 36 ab­ getragen worden sind, um deren Gewicht zu verändern. Bei­ spielshalber sind in dem Auswuchtgewicht 50 nach Fig. 3B eine erste Durchgangsbohrung 54 und eine zweite Druchgangs­ bohrung 56 auf entgegengesetzten Seiten des Kopfteils 36 gebildet und erstrecken sich zwischen dessen vorderer Flä­ che 42 und dessen hinterer Fläche 44. Der Kopfteil 36 und ein Teil der Lippe 46 sind außerdem mit einer zentralen Durchgangsbohrung 58 versehen, die sich zwischen der vorde­ ren Fläche 42 des Kopfteils 36 und den hinteren Flächen 44 und 47 des Kopfteils 36 bzw. der Lippe 46 erstreckt. Eine Ausnehmung 60 erstreckt sich von der oberen Fläche 38 des Kopfteils 36 zu der zentralen Durchgangsbohrung 58.

Das Auswuchtgewicht 52 hat eine Ausnehmung 48 wie das Aus­ wuchtgewicht 34 nach Fig. 3A und weist ebenfalls eine erste und eine zweite Durchgangsbohrung 54 bzw. 56 wie in der Ausführungsform nach Fig. 3B auf. Diese drei Auswuchtge­ wichte 34, 50, 52 haben daher unterschiedliche Gewichte, d.h. reichen von dem schwersten Gewicht 34 bis zu dem leichtesten Gewicht 50, um unterschiedliche Ausmaße an Un­ wucht bei einem besonderen Turbinenrotor der in Fig. 2 ge­ zeigten Art zu kompensieren.

In den Fig. 1 und 2 sind Haltevorrichtungen zum Verhindern einer Bewegung der Laufschaufeln 20 in axialer Richtung nach vorn und hinten dargestellt. Diese Schaufelhalter sind ausführlich in einer gleichzeitig eingereichten weiteren deutschen Patentanmeldung der Anmelderin erläutert, für welche die Priorität der US-Patentanmeldung, Serial No. 2 92 084, vom 30. Dezember 1988 in Anspruch genommen worden ist. Die Schaufelhalter werden daher hier nur kurz be­ schrieben, und bezüglich weiterer Einzelheiten wird auf die genannte weitere deutsche Patentanmeldung der Anmelderin verwiesen.

Die Schwalbenschwanzansätze 18 der Rotorscheibe 10 sind je­ weils mit einem sich radial einwärts erstreckenden Haken 62 versehen, der eine hintere Fläche 64 hat. Die Haken 62 ha­ ben Abstand von dem Hauptteil der Schwalbenschwanzansätze 18, so daß zwischen ihnen ein Hohlraum 66 gebildet ist. Die Schwalbenschwanzansätze 18 und die Laufschaufel 20 werden durch ein einstückiges, ringförmiges Laufrad 68, das an der Rotorscheibe 10 befestigt ist, luftgekühlt. Das Laufrad 68 hat ein inneres Ende 70, welches an einem Vorsprung 72 be­ festigt ist, der an dem Steg 16 der Rotorscheibe 10 gebil­ det ist, und ein oberes Ende 74, welches den Schwalben­ schwanzschlitz 30 überspannt, der zwischen benachbarten Schwalbenschwanzansätzen 18 gebildet ist.

Das Laufrad 68 ist mit mehreren Rippen 76 versehen, von denen eine in Fig. 2 gezeigt ist und die vorgesehen sind, um einen Strom von Kühlluft radial auswärts zu den Schwal­ benschwanzansätzen 18 und den Laufschaufeln 20 zu leiten, um dieselben zu kühlen. Die Kühlluft wird durch die Kühl­ luftversorgungslöcher 24 geleitet, welche in dem Schwalben­ schwanzfuß 28 gebildet sind, bevor sie in nicht darge­ stellte Kühlluftkanäle in dem Schaufelblatt 22 gelangt. Die Auswuchtgewichte 34, 50 oder 52 sind in bezug auf diese Kühlluftversorgungslöcher 24 auf der hinteren Seite des Schwalbenschwanzschlitzes 30 angeordnet, um jede Blockie­ rung der hindurchströmenden Kühlluft zu vermeiden.

Das Laufrad 68 ist außerdem mit einem sich radial nach außen erstreckenden Flansch 78 versehen, der eine vordere Fläche 79 hat, und mit einer Anzahl von Lappen 80, die mit gegenseitigem Abstand am Umfang des Laufrades 68 angeordnet sind und von denen einer in Fig. 2 gezeigt ist. Wenn sich das Laufrad 68 relativ zu der Rotorscheibe 10 in Position befindet, ist die vordere Fläche 79 des Flansches 78 der hinteren Fläche 64 des Hakens 62 zugewandt, und die Lappen 80 berühren die Haken 62 der Schwalbenschwanzansätze 18, um eine Drehung des Laufrads 68 relativ zu der Rotorscheibe 10 zu verhindern.

Eine kreisringförmige geteilte Ringdichtung 82 ist in einer Nut 84 angeordnet, die in dem äußeren Ende 74 des Laufrads 68 gebildet ist, das an den Schwalbenschwanzansätzen 18 an­ liegt. Diese geteilte Ringdichtung 82 verhindert eine Leckage von Kühlluft, die sich längs des Laufrads 68 radial nach außen zu den Kühlluftversorgungslöchern 24 der Lauf­ schaufeln 20 bewegt.

Das äußere Ende 74 des Laufrads 68 ist in einer axial fe­ sten Position relativ zu der Rotorscheibe 10 durch einen U- förmigen Haltering 86 befestigt. Der Haltering 86 hat einen in der Darstellung in Fig. 2 vorderen Schenkel 88 und einen in dieser Darstellung hinteren Schenkel 90, wobei der hin­ tere Schenkel 90 etwas kürzer ist als der vordere Schenkel 88. In der zusammengebauten Position ist der Haltering 86 in eine verriegelte Sitzposition bewegbar, in welcher der vordere Schenkel 88 zwischen der hinteren Fläche 64 des Ha­ kens 62 und der vorderen Fläche 79 des Flansches 78 ange­ ordnet ist, und der hintere Schenkel 90 des Halteringes 86 ruht oben auf dem Flansch 78 des Laufrads 68.

In dieser verriegelten Sitzposition des Halteringes 86 wird eine axiale Bewegung des Laufrads 68 in Richtung nach vorn durch die Berührung des Halteringes 86 mit einem Haken 62 der Schwalbenschwanzansätze 18 verhindert. Eine axiale Be­ wegung des Laufrads in Richtung nach hinten wird verhin­ dert, weil in eine in dem Laufrad 68 gebildete Nut 92 eine an dem Steg 16 der Rotorscheibe 10 gebildete Schulter 94 einfaßt und weil die Konstruktion vorgesehen ist, durch welche das innere Ende 70 des Laufrads 68 an dem Steg 16 befestigt ist, was im folgenden beschrieben ist. Weiter wird eine axiale Bewegung der Laufschaufeln 20 innerhalb der Schwalbenschwanzschlitze 30, welche durch benachbarte Schwalbenschwanzansätze 18 gebildet sind, in axialer Rich­ tung nach vorn durch das äußere Ende 74 des Laufrads 6 S verhindert.

Gemäß der Darstellung in Fig. 2 ist eine Haltekonstruktion außerdem an der hinteren Seite der Rotorscheibe 10 vorgese­ hen, um eine axiale Bewegung der Laufschaufeln 20 und der Auswuchtgewichte 34, 50 oder 52 in Richtung nach hinten zu verhindern. Diese Konstruktion ist in der US-PS 43 04 523 beschrieben, auf die bezüglich weiterer Einzelheiten verwiesen wird. Außerdem wird dieselbe Kon­ struktion benutzt, um das innere Ende 70 des Laufrads 68 an dem Vorsprung 72 des Rotorscheibenstegs 16 zu befestigen.

Die hintere Seite des Rotorscheibenstegs 16 ist mit einem L-förmigen Arm 122 versehen, so daß ein Hohlraum 124 gebil­ det ist. Ein hinterer Schaufelhalter 126 ist relativ zu dem Steg 16 und den Schwalbenschwanzansätzen 18 so positio­ niert, daß sein äußeres Ende 128 die Schwalbenschwanz­ schlitze 30 überspannt und daß sein inneres Ende 130 sich radial einwärts zu dem Hohlraum 124 erstreckt, der durch den L-förmigen Arm 122 gebildet ist. Ein hinterer Haltering 132 ist in dem Hohlraum 124 gehaltert.

Gemäß der ausführlicheren Beschreibung in der US-PS 43 04 23 werden der hintere Schaufelhalter 126 und der hintere Haltering 132 so manipuliert, daß sich der hin­ tere Haltering 132 zwischen das innere Ende 130 des hinte­ ren Schaufelhalters 126 und den L-förmigen Arm 122 des Ro­ torscheibensteges 16 schiebt. In dieser Position hält der hintere Haltering 132 den hinteren Schaufelhalter 126 in fester axialer Position in bezug auf die Schwalbenschwan­ zansätze 18. Das äußere Ende 128 des hinteren Schaufelhal­ ters 126 verhindert eine Axialbewegung der Laufschaufeln 20 in Richtung nach hinten.

In der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform ist der hin­ tere Schaufelhalter 126 mit einer Schulter 133 versehen, die in der Zusammenbaustellung die Auswuchtgewichte 34, 50 oder 52 erfaßt, um deren Bewegung in Richtung nach hinten zu verhindern. Die Auswuchtgewichte 34, 50, 52 werden so innerhalb der Schwalbenschwanzschlitze 30 in Richtung nach vorn durch die Lippe 46 und in Richtung nach hinten durch den hinteren Schaufelhalter 126 in Position gehalten.

Wie oben erläutert wird die Schaufelhalterkonstruktion, welche auf der hinteren Seite der Laufschaufeln 20 in der Ausführungsform nach Fig. 2 benutzt wird, auch benutzt, um das innere Ende 70 des Laufrads 68 an dem Steg 16 der Ro­ torscheibe 10 zu befestigen. In Fig. 2 ist ein Schaufelhal­ ter 126 an dem L-förmigen Arm 122 auf der hinteren Seite des Stegs 16 durch einen hinteren Haltering 132 desselben Typs befestigt, wie er in der US-PS 43 04 523 gezeigt ist. Ebenso ist das untere Ende 70 an dem Vorsprung 72 an dem Steg 16 durch einen Haltering 134 auf die oben beschriebene Weise befestigt.

Die Erfindung ist zwar unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben worden, es ist jedoch klar, daß im Rahmen der Erfindung Änderungsmöglichkeiten gegeben sind.

Beispielsweise könnten die Anzahl und die Lage der Bereiche jedes Auswuchtgewichts 34, 50 oder 52, an denen Material abgetragen worden ist, z.B. bei den Bohrungen 54, 56 und 58, nach Bedarf geändert werden, um mehr oder weniger Mate­ rial abzutragen und das Gewicht derselben zu ändern, um einen besonderen Grad an Unwucht einer bestimmten Rotor­ scheibe 10 zu kompensieren.

Claims (12)

1. Ausgewuchteter Rotor eines Gasturbinentriebwerks, ge­ kennzeichnet durch:
eine Rotorscheibe (10), die mit gegenseitigen Umfangsab­ stand aufweisenden Schlitzen (30) versehen ist, welche je­ weils eine radial innerste Fläche (31) haben;
einen Kranz von Turbinenlaufschaufeln (20), die sich von dem Umfang der Rotorscheibe (10) aus radial nach außen er­ strecken, wobei jede Laufschaufel (20) mit einem Schaufel­ fuß (2 S) versehen ist, der eine untere Fläche (29) hat, und wobei die Laufschaufeln (20) in die Schwalbenschwanz­ schlitze (30) der Rotorscheibe (10) einführbar sind, so daß ein Hohlraum (32) zwischen der unteren Fläche (29) des Schaufelfußes (28) und der radial innersten Fläche (29) der Schlitze (30) gebildet ist; und
eine Auswuchteinrichtung (34, 50, 52), die zum Auswuchten des Rotors in den Hohlraum (32) einführbar sind.

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorscheibe (10) eine hintere Fläche (17) und eine vordere Fläche hat und daß die Auswuchteinrichtung ein Auswuchtge­ wicht (34, 50, 52) aufweist, das eine untere Fläche (40) hat, die an der radial innersten Fläche (31) der Schlitze (30) in der Rotorscheibe (10) in Anlage bringbar ist, und eine Lippe (46), die an der hinteren Fläche (17) der Rotor­ scheibe (10) in Anlage bringbar ist.

3. Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswuchtgewicht (34, 50, 52) einen Kopfteil (36) hat, der mit der Lippe (46) verbunden ist, wobei der Kopfteil (36) eine gekrümmte untere Fläche (40) hat, die mit der radial innersten Fläche (31) der Schwalbenschwanzschlitze (30) zu­ sammenpaßt.

4. Ausgewuchteter Rotor eines Gasturbinentriebwerks, ge­ kennzeichnet durch:
eine Rotorscheibe (10), die eine vordere Fläche und eine hintere Fläche (17) hat, wobei die Rotorscheibe (10) mit gegenseitigen Umfangsabstand aufweisenden Schlitzen (30) versehen ist, die jeweils eine radial innerste Fläche (31) haben, welche sich zwischen der vorderen Fläche und der hinteren Fläche (17) der Rotorscheibe (10) erstreckt,
einen Kranz von Turbinenlaufschaufeln (20), die sich von dem Umfang der Rotorscheibe (10) aus radial nach außen er­ strecken, wobei jede Rotorscheibe (20) mit einem Schaufel­ fuß (28) versehen ist, der eine untere Fläche (29) hat, und wobei die Laufschaufeln (20) in die Schwalbenschwanz­ schlitze (30) der Rotorscheibe (10) einführbar sind, so daß ein Hohlraum (32) zwischen der unteren Fläche (29) des Schaufelfußes (28) und der radial innersten Fläche (29) der Schlitze (30) gebildet wird;
eine Auswuchteinrichtung (34, 50, 52), die zum Auswuchten des Rotors in den Hohlraum (32) einführbar ist;
einen vorderen Schaufelhalter (68), der an der vorderen Fläche der Rotorscheibe (10) befestigbar ist, und einen hinteren Schaufelhalter (126), der an der hinteren Fläche (17) der Rotorscheibe (10) befestigbar ist, wobei der vor­ dere und der hintere Schaufelhalter (68, 126) eine Bewegung der Laufschaufeln (20) in axialer Richtung nach vorn und nach hinten relativ zu den Schlitzen (30) der Rotorscheibe (10) verhindern; und
eine Einrichtung (133) die an dem vorderen Schaufelhalter (68) oder an dem hinteren Schaufelhalter (126) vorgesehen ist, um die Auswuchteinrichtung (34, 50, 52) in dem Hohl­ raum (32) zu halten.

5. Rotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswuchteinrichtung ein Auswuchtgewicht (34, 50, 52) auf­ weist, das eine untere Fläche (40) hat, die mit der radial innersten Fläche (31) der Schlitze (30) in der Rotorscheibe (10) in Berührung bringbar ist, und eine Lippe (46), die mit der hinteren Fläche (17) der Rotorscheibe (10) in Be­ rührung bringbar ist.

6. Rotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswuchtgewicht (34, 50, 52) einen Kopfteil (36) hat, der mit der Lippe (46) verbunden ist, wobei der Kopfteil (36) eine gekrümmte untere Fläche (40) hat, die mit der radial innersten Fläche (31) der Schwalbenschwanzschlitze (30) zu­ sammenpaßt.

7. Rotor nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtung zum Halten der Auswuchtein­ richtung (34, 50, 52) in dem Hohlraum (32) eine Schulter (133) aufweist, die an dem hinteren Schaufelhalter (126) gebildet ist, wobei die Schulter (133) an der Auswuchtein­ richtung (34, 50, 52) in Anlage bringbar ist, um eine Axi­ albewegung der Auswuchteinrichtung zu verhindern.

8. Auswuchtgewicht zum Auswuchten des Rotors eines Gastur­ binentriebwerks, wobei der Rotor eine Rotorscheibe (10) aufweist, die eine vordere Fläche und eine hintere Fläche (17) hat und mit gegenseitigen Umfangsabstand aufweisenden Schlitzen (30) versehen ist, welche jeweils eine radial in­ nerste Fläche (31) haben, und mit einem Kranz von Turbinen­ laufschaufeln (20), die jeweils einen Schaufelfuß (28) ha­ ben, der in die Schlitze (30) der Rotorscheibe (10) ein­ führbar ist, gekennzeichnet durch:
einen Kopfteil (36) mit einer vorderen Fläche (42), einer hinteren Fläche (44), einer oberen Fläche (38) und einer unteren Fläche (40), wobei die untere Fläche (40) des Kopf­ teils (36) mit der radial innersten Fläche (31) der Schlitze (30) in der Rotorscheibe (10) zusammenpaßt; und eine Lippe (46), die mit dem Kopfteil (36) verbunden ist, wobei die Lippe (46) an der vorderen oder hinteren Fläche (42, 44) der Rotorscheibe (10) in Anlage bringbar ist, nachdem die untere Fläche (40) des Kopfteils (36) mit der radial innersten Fläche (31) der Schlitze (30) in Kontakt ist.

9. Auswuchtgewicht nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die radial innerste Fläche (31) der Schlitze (30) in der Rotorscheibe (10) eine insgesamt konkav gekrümmte Form hat und daß die untere Fläche (40) des Kopfteils (36) des Auswuchtgewichts (34, 50, 52) eine insgesamt konvex ge­ krümmte Form hat, so daß sie mit der radial innersten Flä­ che (31) der Schlitze (30) zusammenpaßt.

10. Auswuchtgewicht nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kopfteil (36) mit einer Ausnehmung verse­ hen ist, die sich zwischen der oberen Fläche (38) und der unteren Fläche (40) des Kopfteils (36) erstreckt, um den Durchtritt von Kühlluft zu gestatten.

11. Auswuchtgewicht nach einem der Ansprüche 8 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß der Kopfteil (36) mit wenigstens einem Bereich (48) versehen ist, wo Material von ihm abge­ tragen worden ist, wobei sich der Bereich wenigstens teil­ weise zwischen der vorderen Fläche (42) und der hinteren Fläche (44) des Kopfteils (36) erstreckt.

12. Auswuchtgewicht nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß in zwei Bereichen (48, 54, 56, 60) Material abge­ tragen worden ist, wobei sich einer dieser Bereiche wenig­ stens teilweise durch die Lippe (46) und der andere Bereich wenigstens teilweise zwischen der vorderen Fläche (42) und der hinteren Fläche (44) des Kopfteils (36) erstreckt.