DE4108930A1

DE4108930A1 - Laufschaufel und beschaufelte scheibenvorrichtung fuer ein gasturbinentriebwerk

Info

Publication number: DE4108930A1
Application number: DE4108930A
Authority: DE
Inventors: Iii Otis Samford Moreman
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1990-03-29
Filing date: 1991-03-19
Publication date: 1991-10-02
Also published as: GB2243413A; CA2034478A1; US5067876A; GB9106275D0; ITMI910831A0; JPH04224203A; ITMI910831A1; GB2243413B; IT1245264B; FR2660361A1; FR2660361B1

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Gasturbinentrieb werkslaufschaufeln und betrifft insbesondere Laufschaufeln und beschaufelte Scheibenvorrichtungen von Fan- und Ver dichterabschnitten von Gasturbinentriebwerken.

Beschaufelte Scheibenvorrichtungen, d. h. - diskrete Lauf schaufeln mit Schwalbenschwänzen, die in komplementär ge formten Schlitzen in einer Rotorscheibe befestigt sind, ge hören zum Stand der Technik. Scheibenvorrichtungen mit an den Scheiben angeformten Laufschaufeln, sogenannte "Blisks" (bl(ade)+integral (d)isk="blisk") gehören ebenfalls zum Stand der Technik, vgl. zum Beispiel die US-PS 43 63 602 und die US-PS 45 95 340.

Die Verwendung einer Blisk- oder Scheibenvorrichtung mit an der Scheibe angeformten Schaufeln bietet gegenüber einer beschaufelten Scheibenvorrichtung viele Vorteile, zu denen eine erhöhte bauliche Festigkeit und eine verbesserte aero dynamische Leistung gehören. Insbesondere kann eine Blisk- oder Scheibenvorrichtung mit an der Scheibe angeformten Schaufeln so ausgelegt werden, daß ein relativ niedriges Radiusverhältnis erzielt wird, welches als der Einlaßfußra dius dividiert durch den Schaufelspitzenradius definiert ist und Werte von weniger als etwa 0,5 hat, und ein relativ hoher Schaufelfußausfüllgrad, der als die Fußsehnenlänge dividiert durch den Abstand zwischen benachbarten Schaufeln definiert ist und Werte von mehr als etwa 2,3 hat, um be trächtliche Verbesserungen in der aerodynamischen Leistung zu erzielen. Blisk- oder Scheibenvorrichtungen mit an den Scheiben angeformten Schaufeln weisen üblicherweise auch relativ große Fußsteigungswinkel von mehr als etwa 10° auf, da die Blisk-Stufe bewirkt, daß die Luftströmung auf einer relativ kurzen axialen Strecke wirksam verdichtet wird.

Obgleich Bliskvorrichtungen beträchtliche aerodynamische Leistungsvorteile bieten, wird es als erwünscht angesehen, austauschbare Laufschaufeln zu haben, damit Beschädigungen derselben durch Fremdobjekte leichter repariert werden kön nen. Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß herkömmliche be schaufelte Scheibenvorrichtungen auf Radiusverhältnisse von mehr als etwa 0,35-0,5 und auf einen Ausfüllgrad von weni ger als etwa 2,2 beschränkt sind, und zwar aufgrund von Le bensdauer- und Festigkeitsüberlegungen, zu denen Ermüdung bei niedriger Lastspielzahl (low cycle fatigue (LCF)) und Ermüdung bei hoher Lastspielzahl (high cycle fatigue (HCF)) gehören. Es dürfte klar sein, daß für jede bestimmte Ver dichterstufe die Anzahl und die Größe der Laufschaufeln, die benötigt werden, um die erforderliche Arbeit zu lei sten, im allgemeinen ein festes Erfordernis sind. Bei die ser gegebenen Anzahl von Schaufeln ist klar, daß zum Erzie len von reduzierten Radiusverhältnissen, um die aerodynami sche Leistung zu verbessern, der äußere Umfang der Scheibe entsprechend reduziert werden muß, wodurch weniger Umfangs raum verfügbar ist, um die Schaufeln daran zu befestigen und dadurch den Ausfüllgrad zu vergrößern.

Demgemäß sind kleinere Schaft- und Schwalbenschwanzteile der Laufschaufel aufgrund der physikalischen Beschränkungen des kleineren Umfangs in Fällen kleinen Radiusverhältnisses erforderlich. Da sich jedoch die Größe des Blatteils der Schaufel nicht grundsätzlich ändert, sind der erforderliche Schwalbenschwanz und Schaft baulich unzureichend, um die Laufschaufel an der Scheibe geeignet zu befestigen. Bei spielsweise wären ein solcher herkömmlicher Schaft und Schwalbenschwanz relativ flexibler und hätten weniger Lastübertragungsfläche und würden somit zu unzulänglicher LCF- und HCF-Lebensdauer der Schwalbenschwanz- und Schei benvorrichtungen führen. Insbesondere würde die erhöhte Biegsamkeit einer herkömmlichen Schaufel niedrigen Radius verhältnisses den 2/Umin^-1-Spielraum in einem Gasturbinen triebwerk verringern. Die 2/Umin^-1-Erregerfrequenz ist ty pisch, und um eine akzeptable HCF-Lebensdauer der Schaufel zu haben, ist eine relativ steife beschaufelte Scheibenvor richtung erwünscht, die einen angemessenen 2/Umin^-1-Spiel raum hat.

Da ein Gasturbinenturbinenrotor üblicherweise mit beträcht lichen Drehzahlen läuft, ist die Zentrifugalkraft, die durch die Masse der umlaufenden Laufschaufeln erzielt wird, beträchtlich. Die Einrichtung zum Befestigen der Laufschau feln an der Rotorscheibe muß deshalb in der Lage sein, die beträchtlichen Zentrifugalkräfte aufzunehmen, während gleichzeitig eine akzeptable LCF-Lebensdauer und akzeptabel niedrige Axialkomponenten dieser Zentrifugalkraft erzielt werden, die bestrebt sein würden, die Laufschaufel axial aus der Scheibe hinauszuschieben.

Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, eine neue und ver besserte beschaufelte Scheibenvorrichtung zu schaffen.

Weiter soll durch die Erfindung eine neue und verbesserte Laufschaufel für eine beschaufelte Scheibenvorrichtung ge schaffen werden.

Ferner soll durch die Erfindung eine beschaufelte Scheiben vorrichtung geschaffen werden, die gegen eine Blisk- oder Scheibenvorrichtung mit an der Scheibe angeformten Schau feln austauschbar ist und ein relativ niedriges Radiusver hältnis, einen relativ großen Ausfüllgrad und einen relativ großen Fußsteigungswinkel hat.

Weiter soll durch die Erfindung eine verbesserte Laufschau fel geschaffen werden, die einen verbesserten Schwalben schwanz hat.

Ferner soll durch die Erfindung eine verbesserte Laufschau fel geschaffen werden, die einen Schwalbenschwanz hat, der relativ leichter ist als herkömmliche Schwalbenschwänze, während akzeptable Biegesteifigkeit und akzeptables Last tragvermögen aufrechterhalten werden.

Schließlich soll durch die Erfindung eine verbesserte Lauf schaufel für ein niedriges Radiusverhältnis geschaffen wer den, die keine oder eine relativ kleine Axialkomponente der in einem Schwalbenschwanz derselben erzeugten Zentrifugal kraft hat.

Die Erfindung umfaßt eine neue und verbesserte Laufschaufel und eine beschaufelte Scheibenvorrichtung mit einer solchen Laufschaufel. Die Laufschaufel weist einen Schwalbenschwanz auf, der sich von einem Blatt aus erstreckt, und der Schwalbenschwanz weist eine Längsachse sowie ein Vorder und Hinterprofil auf, die rechtwinkelig dazu angeordnet sind. Das Vorder- und Hinterprofil sind relativ zueinander gedreht, damit der Schwalbenschwanz in einer Rotorscheibe bei niedrigem Radiusverhältnis eingebaut werden kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden un ter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Teilschnittansicht eines Verdichters eines Gasturbinentriebwerks gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine hintere Endansicht eines beschaufelten Ro tors gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 in einer perspektivischen Ansicht einen Teil ei ner beschaufelten Scheibe gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach der Linie 3-3 in Fig. 1,

Fig. 4 in Draufsicht eine beschaufelte Scheibe gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach der Linie 4-4 in Fig. 1,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Schwalben schwanzes für eine Schaufel einer beschaufelten Scheibe gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Helix oder Schraubenlinie,

Fig. 7 eine perspektivische Vorderansicht des Schnittes einer beschaufelten Scheibe gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 8 eine Seitenansicht der beschaufelten Scheibe, die in Fig. 7 dargestellt ist,

Fig. 9 eine perspektivische Vorderansicht der beschau felten Scheibe, die in Fig. 7 dargestellt ist, welche eine Schaufel in einer Zwischenposition zeigt, und

Fig. 10 eine perspektivische Vorderansicht der beschau felten Scheibe, die in Fig. 7 dargestellt ist, welche eine Schaufel in einer eingebauten Posi tion zeigt.

Dargestellt ist in Fig. 1 ein Teil eines Verdichters 10 ei nes Gasturbinentriebwerks. Der Verdichter 10 hat eine er ste, beschaufelte Einlaßstufenscheibenvorrichtung 12 gemäß einer bevorzugten exemplarischen Ausführungsform der Erfin dung, die stromaufwärts von und koaxial mit mehreren gegen seitigen Umfangsabstand aufweisenden, herkömmlichen Leit schaufeln 14 um eine axiale Mittelachse 16 angeordnet ist. Die beschaufelte Scheibenvorrichtung 12 weist mehrere ge genseitigen Umfangsabstand aufweisende Laufschaufeln 18 auf, die an einer Rotorscheibe 20 gemäß der Erfindung befe stigt sind.

Die Schaufeln 18 haben jeweils ein relativ dünnes, massives Blatt 22, das eine radial äußere Spitze 24, einen radial inneren Fuß 26 und eine Vorderkante 28 sowie eine Hinter kante 30 hat, welche sich zwischen der Spitze 24 und dem Fuß 26 erstrecken. Laufschaufeln weisen üblicherweise ins gesamt rechteckige Plattformen an ihren Füßen auf, um eine innere Strömungwegbegrenzung zu bilden. In der bevorzugten Ausführungsform der bevorzugten Erfindung wird bei der Schaufel 18 keine derartige Plattform benutzt, obgleich in einigen Ausführungsformen eine herkömmliche Plattform be nutzt werden kann. Statt einer Plattform wird bei der Er findung in einer bevorzugten Ausführungsform ein äußerer Umfang 32 der Rotorscheibe 20 als radial innerer Strömungs weg der beschaufelten Scheibe 12 benutzt. Der äußere Umfang 32 ist relativ stark geneigt, unter einem Winkel S gegen die Mittelachse 16 in einem Bereich von etwa 20 bis etwa 35 Grad, aufwärts zu der Schaufelspitze 24 hin, von der Vor derkante 28 zu der Hinterkante 30, um die innere Luftströ mungsbegrenzung in dem Verdichter 10 zu bilden.

Die Laufschaufel 18 weist weiter einen Schwalbenschwanz 34 gemäß einer bevorzugten, exemplarischen Ausführungsform der Erfindung auf, der sich von dem Blattfuß 26 aus radial ein wärts erstreckt. Gemäß der Darstellung in Fig. 2 ist der Schwalbenschwanz 34 symmetrisch und weist einen Schaft 36 auf, der sich von dem Blattfuß 26 auf radial einwärts er streckt und ein paar Buckel oder Lappen 38, die sich von dem Schaft 36 radial einwärts und von einer Schwalben schwanzradialachse 40 aus entgegengesetzt nach außen er strecken, bei welch letzterer es sich in der dargestellten Ausführungsform um eine vertikale Mittelachse des Schwal benschwanzes 40 handelt. Die Schwalbenschwanzradialachse 40 kann, muß aber nicht parallel zu einer radialen Achse 42 der Rotorscheibe 20 angeordnet sein.

Außerdem ist in Fig. 1 eine herkömmliche beschaufelte Scheibenvorrichtung 44 der zweiten Stufe dargestellt, die stromaufwärts der beschaufelten Scheibe 12 angeordnet und auf herkömmliche Weise mit der Rotorscheibe derselben ver bunden ist. Luft 46 wird in den Verdichter 10 geleitet und strömt durch die beschaufelte Scheibe 12, die Leitschaufeln 14 und die zweite Stufe 44 und wird darin verdichtet. Die zweite Stufe 44 weist herkömmliche, insgesamt rechteckige Plattformen 48 an den radial inneren Enden ihrer Laufschau feln auf, um eine innere Begrenzung für die Luft 46 zu schaffen, die durch die zweite Stufe 44 hindurchgeleitet wird. Gemäß der Darstellung in den Fig. 2 und 3 weist die Scheibe 20 mehrere sich insgesamt axial erstreckende, um fangsmäßig beabstandete Schwalbenschwanzschlitze 50 in dem äußeren Umfang 32 auf, die in ihrer Form zu den Schau felschwalbenschwänzen 34 komplementär sind und die Schwal benschwänze 34 zum Befestigen der Laufschaufeln 18 an der Scheibe 20 aufnehmen.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 haben die Laufschaufeln 18 ein relativ niedriges Einlaßfußradiusverhältnis R₁/R₂, das in bezug auf die Mittellinie 16 definiert ist, welche sich durch die Mitte der Rotorscheibe 20 erstreckt, und gleich dem Fußradius R₁ der Laufschaufel 18 an der Vorderkante 28 dividiert durch den Spitzenradius R₂ der Schaufelspitze 24 an der Vorderkante 28 ist.

Gemäß der Darstellung in Fig. 4, welche eine Draufsicht auf die Laufschaufeln 18 nach Fig. 1 zeigt, haben die Lauf schaufeln 18 einen gegenseitigen Umfangsabstand D zwischen benachbarten Vorderkanten 28 an dem Fuß 26, der in Fig. 4 teilweise strichpunktiert dargestellt ist. Jede Laufschau fel 18 hat eine Sehne der Länge C₁, die sich von der Vor derkante 28 zu der Hinterkante 30 an dem Fuß 26 erstreckt, und eine Mittellinie M₁, die sich ebenfalls zwischen den selben erstreckt, wobei die Mittellinie M₁ aber keine ge rade Linie ist, sondern eine Linie darstellt, die äquidi stant zwischen einer konkaven Oberfläche 54 und einer kon vexen Oberfläche 56 der Laufschaufeln 18 angeordnet ist, welche sich zwischen der Vorderkante 28 und der Hinterkante 30 von dem Fuß 26 zur Spitze 24 erstrecken. Der Schaufel fußausfüllgrad ist definiert als das Verhältnis C₁/D und ist eine dimensionslose Größe und direkt proportional zu in Zentrifugalbelastungen, die durch die Scheibenschlitze 50 geeignet aufgenommen werden müssen. Relativ große Werte des Ausfüllgrades zeigen an, daß die Scheibenschlitze 50 rela tiv große Zentrifugalbelastungen von den Laufschaufeln 18 her über die Schwalbenschwänze 34 empfangen werden. Die Er fahrung hat gezeigt, daß zum Aufrechterhalten von ausrei chenden LCF- und HCF-Lebensdauergrenzwerten in dem Schwal benschwanz 34 einschließlich des Schafts 36 und der Buckel paare 38 sowie der Schlitze 50 die Verwendung von herkömm lichen beschaufelten Scheibenvorrichtungen auf Ausfüllgrad werte von bis zu etwa 2,2 beschränkt ist.

Die beschaufelte Scheibenvorrichtung 12 gemäß einer Ausfüh rungsform der Erfindung weist neue und verbesserte Merkmale auf, die reduzierte Einlaßradiusverhältnisse und einen ver größerten Ausfüllgrad im Vergleich zu herkömmlichen be schaufelten Scheibenvorrichtungen gestatten, um eine aero dynamische Leistung zu erzielen und gleichzeitig für akzep table Lebensdauer- und Beanspruchungswerte der Vorrichtung zu sorgen. Ein bedeutsames Merkmal der Erfindung beinhaltet den Schwalbensschwanz 34, wie er zum Beispiel in den Fig. 3 und 5 gezeigt ist. Fig. 3 zeigt zwei Laufschaufeln 18, die in einer Einbauposition in der Rotorscheibe 20 montiert sind, sowie eine dritte, mittlere Laufschaufel 18, die teilweise in die Rotorscheibe 20 eingeführt ist und den Schwalbenschwanzschlitz 50 deutlicher zeigt. Fig. 5 zeigt nur den Schwalbenschwanz 34, während das Blatt 22 der Über sichtlichkeit halber entfernt worden ist.

Der Schwalbenschwanz 34 weist ein ebenes Vorderprofil 58 auf (in Fig. 5 teilweise strichpunktiert gezeigt), das an der Blattvorderkante 28 angeordnet ist (wie in Fig. 3 ge zeigt), und ein ebenes Hinterprofil 60, das dem Vorderpro fil 58 insgesamt gleicht und in der bevorzugten Ausfüh rungsform mit diesem übereinstimmt und an der Blattvorder kante 30 angeordnet ist (wie in Fig. 2 gezeigt). Der Schwalbenschwanz 34 weist weiter eine Längsmittelachse 62 auf, die sich von dem Vorderprofil 58 zu dem Hinterprofil 60 und rechtwinkelig dazu erstreckt. Das Vorder- und Hin terprofil 58, 60 und sämtliche Profile dazwischen werden beschrieben als die äußere Oberfläche des Schwalbenschwan zes 34, die jeweils in einer einzelnen Ebene definiert ist, welche zu der Längsachse 62 rechtwinkelig ist, und sind in der bevorzugten Ausführungsform identische, symmetrische Profile.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die in den Fig. 2 und 5 gezeigt ist, ist das Hinterprofil 60 ko planar zu einer ringförmigen Hinterfläche 64 der Rotor scheibe 20. Da die Längsachse 62 des Schwalbenschwanzes 34 gekrümmt ist, was im folgenden noch näher beschrieben ist, repräsentiert das Vorderprofil 58 das letzte vollständige Profil des Schwalbenschwanzes 34 rechtwinkelig zu der Längsachse 62 an einer ringförmigen Vorderfläche 66 der Ro torscheibe 20 gemäß der Darstellung in Fig. 3. Die Schei benhinterfläche 64 und -vorderfläche 66 sind parallel zu einander und rechtwinkelig zu der axialen Scheibenachse 16, wobei der äußere Umfang 32 der Scheibe 20 die Hinter- und Vorderfläche 64, 66 verbindet. Da die Schwalbenschwanz längsachse 62 gekrümmt und in der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform schräg zu der axialen Scheibenachse 16 angeordnet ist, wird das Vorderprofil 58 des Schwalben schwanzes 34 zu der Scheibenvorderfläche 66 nicht koplanar sein. Da die Scheibenvorderfläche 66 nicht rechtwinkelig zu der Schwalbenschwanzlängsachse 62 angeordnet ist, stellt ein vorderstes Endprofil 68 des Schwalbenschwanzes 64 ein geneigtes ebenes Profil des Schwalbenschwanzes 34 relativ zu der Schwalbenschwanzlängsachse 62 dar, welches gemäß der Darstellung in den Fig. 3 und 5 ein verwundenes, nichtsymmetrisches Profil im Vergleich zu dem symmetrischen Vorderprofil 58 repräsentiert. Das vorderste Endprofil 68 schneidet in dieser exemplarischen Ausführungsform das Vorderprofil 58 unter einem Winkel α von etwa 45 Grad.

Gemäß der Darstellung in Fig. 5 weisen die Schwalben schwanzbuckelpaare 38 jeweils einen Scheitel 70 auf, und das Schwalbenschwanzpaar 38 hat eine Sehne, die sich zwi schen den Buckelscheiteln 70 erstreckt. Die Sehne in dem Schwalbenschwanzhinterprofil 60 ist eine Hintersehne 72 der Länge C₂ und die Sehne in dem Schwalbenschwanzvorderprofil 58 ist eine Vordersehne 74 der Länge C₂. Gemäß der Darstel lung in Fig. 5 ist die Schwalbenschwanzlängsachse 62 ge krümmt, und der Schwalbenschwanz 34 ist relativ zu der Schwalbenschwanzlängsachse 62 verdreht. Eine Art und Weise des Beschreibens der Verdrehung des Schwalbenschwanzes 34 kann anhand der Winkelausrichtung des Vorderprofils 58 re lativ zu dem Hinterprofil 60 erfolgen. Mit anderen Worten, die Vordersehne 74, die sich durch die Buckelpaare 38 er streckt, ist in einer Winkelposition angeordnet, welche re lativ zu der Winkelposition der Hintersehne 72 gedreht ist. Wenn das Hinterprofil 60 als Bezugsprofil benutzt wird, welches die Schwalbenschwanzradialachse 40 in dem Hinter profil 60 umfaßt, kann eine Querachse 76 rechtwinkelig zu der Radialachse 40 und koplanar zu dieser definiert werden. Die Hintersehne 72 ist insgesamt parallel zu der Querachse 76 in dem Hinterprofil 60 und rechtwinkelig zu Radialachse 40 in dem Hinterprofil 60 angeordnet. Im Gegensatz dazu ist die Vordersehne 74 relativ zu der Querachse 76 und der Hin tersehne 72 des Hinterprofils 6o unter einem Winkel β von etwa 60 Grad in dem Vorderprofil 58 angeordnet. Alle Schwalbenschwanzprofile, die rechtwinkelig zu der Längs achse 62 angeordnet sind, sind identisch und relativ zu ihren Radialachsen 40 symmetrisch. Alle diese Profile sind jedoch, mit Ausnahme des Hinterprofils 60, relativ zu der Rotorradialachse 42 unsymmetrisch, da sie relativ zu dieser verdreht sind.

Die Bedeutung des verdrehten und gekrümmten Schwalben schwanzes 34 wird anhand der Fig. 2 und 3 vollständiger deutlich. Das Schwalbenschwanzhinterprofil 60 befindet sich an der Scheibenhinterfläche 64 und ist zu dieser koplanar, und das Vorderprofil 58 befindet sich an der Scheibenvor derfläche 66 und berührt die Scheibenvorderfläche 66 längs eines Teils des Vorderprofils 58, dem linken Teil in der Darstellung in Fig. 3, wobei das Vorderendprofil 68 zu der Scheibenvorderfläche 66 koplanar ist. Ein Vergleich der Fig. 2 und 3 zeigt, daß benachbarte Schwalbenschwanzvorder profile 58 von benachbarten Laufschaufeln 18 näher beiein ander angeordnet sind als die Schwalbenschwanzhinterprofile 60 beieinander angeordnet sind. Darüber hinaus ist das Schwalbenschwanzhinterprofil 60 radial näher bei dem Blatt 22 angeordnet als das Schwalbenschwanzvorderprofil 58, und zwar wegen der Verdrehung der Profile um die Schwalben schwanzlängsachse 62.

Da die Rotorscheibe 20 (gemäß der Darstellung in Fig. 1) eine relativ große Steigung S und ein relativ niedriges Einlaßfußradiusverhältnis R₁/R₂ hat, ist der Außenumfang 32 der Scheibe 20 an der Schaufelvorderfläche 66 kleiner als an der Schaufelhinterfläche 64. Demgemäß ist ein relativ kleinerer Umfang zum Aufnehmen eines Schwalbenschwanzes in der Scheibe 20 vorhanden. Durch Verdrehen und Krümmen des Schwalbenschwanzes 34, zum Beispiel gemäß der Darstellung in Fig. 5, kann der Schwalbenschwanz 34 so ausgebildet wer den, daß er in den äußeren Umfang 32 an der Hinterfläche 64 der Scheibe sowie in den relativ kleineren äußeren Umfang 32 an der Vorderfläche 66 der Scheibe 20 paßt. Die Querpro file des Schwalbenschwanzes 34, die rechtwinkelig zu der Schwalbenschwanzlängsachse 62 angeordnet sind, können sich kontinuierlich um die gekrümmte Längsachse 62 von der Hin terfläche 64 bis zu der Vorderfläche 66 drehen, um an der Vorderfläche 66 der Scheibe 20 so ausgerichtet zu sein, daß sie eine akzeptable Kraftübertragung zwischen dem Schwal benschwanz 34 und der Scheibe 20 an der Vorderfläche 66 ge statten. Wenn der Schwalbenschwanz 34 nicht wie in Fig. 5 dargestellt verdreht wäre, so ist ohne weiteres zu erken nen, daß die komplementären Schwalbenschwanzschlitze 50 ge maß der Darstellung in Fig. 3 entweder einander in der Vor derfläche 66 schneiden würden oder so nahe beieinander wä ren, daß sich eine unakzeptable Übertragung der Belastungen von den Laufschaufeln 68 über den Schwalbenschwanz 34 auf die Scheibe 20 ergeben würde, da kein ausreichendes Mate rial an der Vorderfläche 66 und einwärts derselben zu der Hinterfläche 64 hin vorhanden sein würde.

Gemäß der Darstellung in den Fig. 1, 3 und 5 ist der Schwalbenschwanz 34 relativ nahe bei dem Scheibenaußenum fang 32 angeordnet, was deshalb einen insgesamt "schaftlosen" Schwalbenschwanz 34 ergibt. Da der äußere Um fang 32 der Scheibe 20 radial außen unter dem Winkel S von der Vorderfläche 66 zu der Hinterfläche 64 geneigt ist, um eine geneigte innere Strömungswegoberfläche für die Luft 46 zu schaffen und das zunehmende Radiusverhältnis der Scheibe 20 von der Vorderfläche 66 zu der Hinterfläche 64 zuzulas sen, kann der Schwalbenschwanz 34 unmittelbar unter der Oberfläche des äußeren Umfangs 32 und insgesamt parallel zu derselben angeordnet werden. Die Schwalbenschwanzlängsachse 62 wird deshalb insgesamt parallel zu dem äußeren Schei benumfang 32 sein, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, und eine Steigung haben, die insgesamt gleich der Steigung S relativ zu der Scheibenmittelachse 16 ist. Alternativ hat die Schwalbenschwanzlängsachse 62 eine Steigung, die durch 90° - S (zum Beispiel 55°-70°) relativ zu der Schwalbenschwanz radialachse 40 dargestellt wird, in einer Ebene, die sich zwischen dem Vorder- und Hinterprofil 58, 60 erstreckt, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Diese Anordnung reduziert das Ge samtgewicht des Schwalbenschwanzes 34, um die Größe der Zentrifugalbelastungen zu reduzieren, welche durch den Schwalbenschwanz 34 aufgenommen werden müssen.

Gemäß der Darstellung in den Fig. 2 und 5 hat der Schwal benschwanz 36 eine Dicke in der radialen Richtung t₁, und das Schwalbenschwanzbuckelpaar 38 hat eine Dicke in der ra dialen Richtung t₂. Der Schwalbenschwanz 34 wird als im we sentlichen schaftlos betrachtet, da die Schaftdicke t₁ ins gesamt nicht großer als etwa die Dicke t₂ des Buckelpaares 38 ist. Selbstverständlich können die Dicken t₁ und t₂ in anderen Ausführungsformen variieren. Der Schwalbenschwanz 34 wird jedoch trotzdem als schaftlos betrachtet, da die radiale Dicke des Schaftes 36 insgesamt nicht größer als die radiale Dicke des Schwalbenschwanzbuckelpaares 38 ist, so daß der Schwalbenschwanz 34 so nahe wie möglich an dem äußeren Umfang 32 der Rotorscheibe 20 von der Vorderfläche 66 bis zu der Hinterfläche 64 angeordnet werden und trotz dem für eine akzeptable Lastübertragung von dem Schwalben schwanz 34 aus in die Scheibe 20 sorgen kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bil det der Schwalbenschwanz 34, wie er durch die Längsachse 62 repräsentiert wird, einen Abschnitt einer Helix. Fig. 6 zeigt eine Helix 78, die eine Kurve eines Schraubengewindes auf einem Zylinder mit dem Radius r ab einer Helixmittel achse 80 ist. Die Helix 78 kreuzt den Zylinder unter einem konstanten Winkel R. Die Helix 78 hat eine Steigung oder Ganghöhe h, welche die Länge einer Windung der Helix rela tiv zu der Mittelachse 80 ist. Der Schwalbenschwanz 34 bil det gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung einen Abschnitt der Helix 78, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, wobei die Schwalbenschwanzlängsachse 62 den Abschnitt der Helix 78 bildet, der unter einem Radius r ab der Helixmit telachse 80 angeordnet ist. Eine solche schraubenlinienför mige Schwalbenschwanzmittelachse 62 wird bevorzugt, um axiale Komponenten der Zentrifugalkraft der rotierenden Laufschaufeln 18 zu reduzieren oder zu eliminieren, die sonst bestrebt sein würden, herkömmliche Schwalbenschwänze axial aus der Scheibe 20 hinauszuschieben.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 repräsentiert F_c die radial nach außen gerichtete Zentrifugalkraft, die auf die Lauf schaufeln 18 einwirkt, wenn diese im Betrieb mit der Scheibe 20 rotieren. Da der Schwalbenschwanz 34 einschließ lich der Schwalbenschwanzlängsachse 62 insgesamt parallel zu dem äußeren Umfang 32 der Rotorscheibe 20 und deshalb unter dem Steigungswinkel S angeordnet ist, wird eine Axi alkomponente der Zentrifugalkraft F_c auf den Schwalben schwanz 34 einwirken, die bestrebt sein wird, den Schwal benschwanz 34 aus dem Schlitz 50 hinauszuschieben. Die Axi alkomponente der Zentrifugalkraft F_c kann durch F_c sin S dargestellt werden, was ein beträchtlicher Wert für Stei gungswinkel von mehr als etwa 10° ist. In der dargestellten besonderen Ausführungsform beträgt der Steigungswinkel S etwa 30 Grad und die Axialkomponente der Zentrifugalkraft etwa F_c/2. Wenn ein herkömmlicher Schwalbenschwanz in der Scheibe 20 benutzt würde, würde die Zentrifugalkraftaxial komponente F_c/2 so beträchtlich sein, daß entweder die Schaufel 18 nicht zum Festhalten in der Scheibe 20 ausge legt werden könnte oder daß beträchtliche herkömmliche Schaufelhalter erforderlich wären, wodurch die Komplexität und das Gewicht der Rotorbaugruppe vergrößert würden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die schraubenlinienförmige Längsachse 62 des Schwalbenschwanzes 34 so ausgebildet und ausgerichtet werden, daß die Axial komponente der Zentrifugalkraft aufgrund der Steigung S, die bestrebt sein würde, den Schwalbenschwanz 34 aus dem Halteschlitz 50 hinauszuschieben, reduziert oder eliminiert wird.

Die schraubenlinienförmige Längsachse 62 des Schwalben schwanzes 34 kann so ausgebildet und ausgerichtet werden, daß die Schraubenlinienachse 80, welche die Schraubenlini enlängsachse 62 bei einem Radius r definiert, nicht mit der Scheibenaxialmittelachse 16 zusammenfällt. Wenn die Schrau benlinienachse 80 mit der Scheibenaxialmittelachse 16 zu sammenfallen würde, würde die Schwalbenschwanzlängsachse 62 einfach insgesamt diagonal über den äußeren Umfang 32 der Scheibe 20 angeordnet sein, und Axialkräften, die auf die Laufschaufel 18 einwirken, würde sich der Schwalbenschwanz 34 nicht widersetzen, so daß herkömmliche axiale Schaufelhalter erforderlich wären.

Der Radius r der Schwalbenschwanzlängsachse 62 und die Ori entierung der Schraubenlinienachse 80 können jedoch so ge wählt werden, daß der Schwalbenschwanz 34 so nahe wie mög lich bei und insgesamt parallel zu dem äußeren Umfang 32 der Scheibe 20 angeordnet und die Axialkomponente der Zen trifugalbelastung F_c, die auf den Schwalbenschwanz 34 ein wirkt, reduziert oder eliminiert wird.

Zum besseren Veranschaulichen dieses besonderen Merkmals gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird nun auf die Fig. 1, 3 und 7-10 Bezug genommen. Begonnen wird mit Fig. 7, in der eine der Laufschaufeln 18 gezeigt ist, die teilweise in den Schlitz 50 an der Scheibenvorder fläche 66 eingeführt ist. Jede Laufschaufel 18 hat einen Schwerpunkt 82. Fig. 10 zeigt die Laufschaufel 18 in einer eingebauten Position, in welcher der Schwalbenschwanz 34 sowohl mit der Scheibenvorderfläche 66 als auch mit Scheibenhinterfläche 64 bündig ist und als Referenzposition dient. Der Schwerpunkt 82a ist in einer eingebauten Radial position R₃, gemessen ab der Scheibenaxialmittelachse 16, angeordnet. Die Position des Schwerpunkts 82a in der einge bauten Position der Laufschaufel 18 ist ebenfalls in Fig. 1 dargestellt. Wenn die Laufschaufel 18 teilweise in die Scheibe 20 von der Vorderfläche 66 aus eingeführt worden ist, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, ist die Laufschaufel 18 relativ im Uhrzeigersinn in bezug auf die Laufschaufel 18 in der in Fig. 10 gezeigten Einbauposition angeordnet. Das ist wegen des gekrümmten und verdrehten Schwalbenschwanzes 34 der Fall. In dieser Teileinführposition der Laufschaufel 18 ist der Schwerpunkt 82 in einer ersten Radialposition angeordnet, die mit 82b bezeichnet ist, und zwar auf einem Radius R₄, gemessen ab der Scheibenaxialmittelachse 16 und außerdem gemäß der Darstellung in Fig. 1. Fig. 8 zeigt eine Seitenansicht der Laufschaufel 18 in der Teileinführposi tion und außerdem deutlicher, wie die Laufschaufel 18 im wesentlichen im Uhrzeigersinn, geneigt gegen die Laufschau fel 18 in der Einbauposition, die in Fig. 10 gezeigt ist, angeordnet ist. Fig. 8 zeigt außerdem deutlich, daß der Schwerpunkt 82b zur rechten Seite der Rotorradialachse 42 verlagert ist.

Fig. 9 zeigt die Laufschaufel 18 in einer Zwischenposition zwischen den in den Fig. 7 und 10 gezeigten Positionen, wo bei der Schwerpunkt 82c auf einem Radius R₅ relativ zu der Scheibenaxialmittelachse 16 gezeigt ist, was auch in Fig. 1 dargestellt ist. Es sei beachtet, daß die Neigung der Lauf schaufel 18 in Uhrzeigerrichtung in Fig. 9 kleiner ist als in Fig. 7, da der Schwalbenschwanz 34 grundsätzlich in Ge genuhrzeigerrichtung in den Schlitz 50 geschraubt wird.

In Fig. 3 ist die Laufschaufel 18 in einer weiteren Posi tion dargestellt, in welcher sie in den Schlitz 50 relativ zu der Scheibenhinterfläche 64 teilweise eingeführt ist oder sich, mit anderen Worten, in einer Positon befindet, in welcher die Laufschaufel 18 teilweise aus dem Schlitz 50 an der Scheibenhinterfläche 64 herausgezogen ist. Die Lauf schaufel 18 hat einen Schwerpunkt 82d in einer zweiten Ra dialposition R₆ relativ zu der Scheibenaxialmittelachse 16. Es sei beachtet, daß die Laufschaufel 18 in Fig. 3 relativ zu der Laufschaufel 18 in der Einbauposition in Fig. 10 im Gegenuhrzeigersinn dazu gedreht ist, und zwar weil der Schwalbenschwanz 34 im Gegenuhrzeigersinn in den Schwalben schwanzschlitz 50 geschraubt wird. Der Schwerpunkt 82d ist nun auf der linken Seite der Radialachse 42 angeordnet, da die Laufschaufel 18 nun im Gegenuhrzeigersinn relativ zu der Einbauposition der Laufschaufel 18 in Fig. 10 und rela tiv zu der Radialachse 42 geneigt ist. Die Position des Schwerpunkts 82d ist in Fig. 1 ebenfalls gezeigt.

Durch diese Konstruktion bilden die Schwerpunkte 82 eine Bahn 84, wie sie in Fig. 1 strichpunktiert gezeigt ist, welche die Relativposition der Schwerpunkte 82 bei dem Ein führen der Laufschaufel 18 in den Schwalbenschwanzschlitz 50 zeigt, um die Laufschaufel 18 in die Einbauposition zu bringen, wie sie in Fig. 10 gezeigt ist, und dann durch eine herausgezogene oder teilweise eingeführte Position der Laufschaufel 18 relativ zu der Hinterfläche 64 der Scheibe, die in Fig. 3 gezeigt ist. Die Laufschaufel 18 muß wegen des gekrümmten und verdrehten Schwalbenschwanzes 34 in den Schlitz 50 geschraubt werden, wodurch die Laufschaufel 18 im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird und so die Schwerpunkte 82 aus relativen Minimalpositionen 82b und 82d relativ zu der Scheibenaxialmittelachse 16 in eine Maximalposition 82a gebracht werden. Der Helixradius r und die Orientierung der Helixachse 80 werden in Abhängigkeit von der besonderen Geometrie der beschaufelten Scheibe 12 gewählt, um die bevorzugte Schwerpunktbahn 84 zu schaffen, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist.

Der Schwerpunkt 82a in der Einbauposition der Laufschaufel 18 kann somit exakt auf einem Maximalradius R₃ angeordnet werden, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Wenn der Schwerpunkt 82a so angeordnet ist, wird die Laufschaufel 18 keine Kom ponente der Zentrifugalkraft F_c haben, die in axialer Rich tung wirksam ist und bestrebt sein würde, den Schwalben schwanz 34 aus dem Schlitz 50 hinauszuschieben. Das ist deshalb der Fall, weil, damit sich der Schwalbenschwanz aus seiner in Fig. 10 gezeigten Einbauposition verschieben kann, der Schwerpunkt 82 notwendigerweise in der radialen Höhe ab dem bei dem Schwerpunkt 82a dargestellten Maximum abnehmen muß, wobei dem die Zentrifugalkraft entgegenwirken würde, die in dem Schwerpunkt 82a wirksam ist. Wenn der Schwerpunkt 82a dazu tendiert, auf einem kleineren Radius als dem Maximalradius R₃ positioniert zu werden, wird die Zentrifugalkraft F_c bestrebt sein, die Laufschaufel 18 in eine aufrechte Position zurückzubringen, in der der Schwer punkt 82a auf dem Maximalradius R₃ angeordnet ist. Demgemäß hält sich die Laufschaufel 18 gemäß dieser bevorzugten Aus führungsform der Erfindung in dem Schwalbenschwanzschlitz 50 von selbst.

Selbstverständlich können besondere Konstruktionen eine Ma ximalradialposition R₃ des Schwerpunkts 82a ergeben, die nicht in der Einbauposition der Laufschaufel 18 gemäß der Darstellung in Fig. 10 angeordnet ist, sondern seitlich von dieser Position. Die Axialkomponente der Zentrifugalkraft, die dieser Position zugeordnet ist, wird jedoch relativ klein sein und kann durch herkömmliche axiale Schaufelhal ter aufgenommen werden.

In Fig. 4 sind die Relativpositionen der Scheibenaxialmit telachse 16, der Helixachse 80 und der Schwalbenschwanz längsachse 62 gezeigt. In dieser bevorzugten Ausführungs form der Erfindung ist, wie dargestellt, die Helixachse 80 schräg gegen die Scheibenmittelachse 16 angeordnet, wie es oben beschrieben worden ist, damit sich der Schwalben schwanz 34 nahe bei dem äußeren Umfang 32 der Scheibe 20 befindet. Fig. 3 zeigt auch, daß die Fußmittellinie M₁ ins gesamt parallel zu der schraubenlinienförmigen Schwalben schwanzlängsachse 62 angeordnet ist. Die Laufschaufel 18 weist weiter eine Sehne C₃ auf, die sich von der Vorder kante 28 zu der Hinterkante 30 an der Schaufelspitze 24 er streckt, und das Schaufelblatt 22 ist relativ stark ver dreht, wobei die Spitzensehne C₃ unter einem spitzen Winkel gegen die Fußsehne C₁ angeordnet ist. Fig. 4 zeigt in Ver bindung mit den Fig. 2 und 3 außerdem eine bevorzugte Ori entierung der Vorderkante 28, die insgesamt radial außer halb des Schwalbenschwanzvorderprofils 58 ausgerichtet ist, um einen direkten radialen Weg für Zentrifugalbelastungen zu dem Schwalbenschwanz 34 zu schaffen und das Verbiegen der Laufschaufel 18 zu minimieren. Die Hinterkante 30 ist ebenso und vorzugsweise insgesamt radial außen von dem Schwalbenschwanzprofil 60 ausgerichtet, um einen direkten radialen Weg für Zentrifugalkräfte von der Laufschaufel 18 zum dem Schwalbenschwanz 34 zu schaffen und die Verbiegung der Laufschaufel 18 zu minimieren.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Schwalbenschwanzlängsachse 72 ein Abschnitt der Helix mit einer Ganghöhe von etwa 0,03 Windungen/25,4 mm (0.03 threads per inch), einem Helixradius r von etwa 127 mm (5.0 Zoll) und einem Helixwinkel R von etwa 45 Grad. Selbstver ständlich müssen die besonderen Abmessungen der Helix, die Orientierung des Schwalbenschwanzes 34 und der Rotorscheibe 20 sowie die relative Verdrehung der Schwalbenschwanzpro file einschließlich des Vorderprofils 58 und des Hinterpro fils 60 in Abhängigkeit von besonderen Entwurfszwecken ge mäß der Erfindung bestimmt werden.

Die Erfindung schafft eine verbesserte Schaufel- und Rotor scheibenbaugruppe unter Verwendung einer Laufschaufel, die relativ kleine Einlaßradiusverhältnisse und eine relativ große Steigung des inneren Strömungsweges der Laufschaufel an dem äußeren Umfang 32 der Scheibe gestattet. Zum Bei spiel zeigen die Analyse und Modelltests, daß Einlaßfußra diusverhältnisse R₁/R₂ von weniger als etwa 0,35 und bis herunter auf etwa 0,3 bei der Laufschaufel 18 benutzt wer den können und daß trotzdem akzeptable HCF und LCF-Lebens dauergrenzwerte vorhanden sind. Ein insgesamt schaftloser Schwalbenschwanz 34, wie er oben beschrieben worden ist, kann relativ nahe bei und insgesamt parallel zu dem geneig ten äußeren Umfang 32 der Scheibe 20 angeordnet werden, um für eine ausreichende Schaufelfesthaltung zu sorgen und gleichzeitig das Schaufelgewicht zu reduzieren und eine ausreichende bauliche Schaufelfestigkeit zum Aufrechterhal ten eines ausreichenden 2/Umin^-1-Spielraums aufrechtzuerhalten. Der Schwalbenschwanz 34 ist vorzugs weise gekrümmt und gedreht, um eine ausreichende Lastauf nahme in dem komplementären Schwalbenschwanzschlitz sowohl an der Hinterfläche 64 der Scheibe 20 als auch an der Vor derfläche 66 der Scheibe 20, die einen relativ kleinen Um fang hat, zu gestatten.

Die Laufschaufeln 18 können in die komplementären Schwal benschwanzschlitze 50 eingeführt werden, indem die Lauf schaufeln entweder von der Scheibenhinterfläche 64 oder von der Scheibenvorderfläche 66 aus in die Schlitze verdreht werden. Das Verdrehen von der Hinterfläche 64 aus ergibt insgesamt mehr Spielraum zwischen benachbarten Laufschau feln, da der Umfang des äußeren Umfangs 32 an der Scheiben hinterfläche 64 größer ist als der Umfang des äußeren Um fangs 32 an der Scheibenvorderfläche 66. Die Verwendung ei nes schraubenlinienförmigen Schwalbenschwanzes 34 und einer schraubenlinienförmigen Schwalbenschwanzlängsachse 62, wie sie oben beschrieben worden sind, gestattet die axiale Selbstfesthaltung der Laufschaufel 18 in den Schwalben schwanzschlitzen 50 oder führt alternativ zu relativ klei nen Axialkomponenten der Zentrifugalbelastung, die bestrebt sein würden, die Schwalbenschwänze 34 aus den Schlitzen 50 hinauszuschieben.

Im Rahmen der Erfindung bieten sich dem Fachmann Abwand lungsmöglichkeiten. So ist zwar beispielsweise ein insge samt symmetrischer Schwalbenschwanz 34 mit zwei Buckeln für die bevorzugte Ausführungsform beschrieben worden, der Schwalbenschwanz 34 kann jedoch irgendein Profil ein schließlich Tannenbaumprofilen in Abhängigkeit von besonde ren Verwendungszwecken haben.

Claims

1. Gasturbinentriebwerkslaufschaufel, gekennzeichnet durch:
ein Blatt (22) mit einer Spitze (24) und einem Fuß (26) so wie einer Vorderkante (28) und einer Hinterkante (30), die sich von dem Fuß (26) bis zur Spitze (24) erstrecken;
einen Schwalbenschwanz (34), der sich von dem Blattfuß (26) aus erstreckt, wobei der Schwalbenschwanz (34) aufweist:
ein Vorderprofil (58), das an der Blattvorderkante (28) angeordnet ist;
ein Hinterprofil (60), das dem Vorderprofil (58) insge samt gleicht und an der Blatthinterkante (30) angeord net ist;
eine Längsachse (62), die sich von dem Vorderprofil (58) zu dem Hinterprofil (60) erstreckt;
eine Radialachse (40), die sich rechtwinkelig von der Längsachse (62) aus radial nach außen in das Blatt (22) in einer Ebene des Vorderprofils (58) erstreckt;
wobei das Vorderprofil (58) in einer Winkelposition an geordnet ist, die um die Schwalbenschwanzlängsachse (62) relativ zu der Schwalbenschwanzradialachse (40) und dem Hinterprofil (60) gedreht ist.

2. Laufschaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwalbenschwanzlängsachse (62) ein Abschnitt einer Helix (78) ist.

3. Laufschaufel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Blattfuß (26) eine Mittellinie (M₁) hat, die sich von der Vorderkante (28) zu der Hinterkante (30) erstreckt, und daß die Schwalbenschwanzlängsachse (62) ins gesamt parallel dazu angeordnet ist.

4. Laufschaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwalbenschwanz (34) aufweist:
einen Schaft (36); und
ein Paar Buckel (38), die sich von dem Schaft (36) aus ra dial einwärts und von der Schwalbenschwanzradialachse (40) aus entgegengesetzt auswärts erstrecken.

5. Laufschaufel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Buckel (38) einen Scheitel (70) hat und daß das Buckelpaar (38) eine Sehne aufweist, die sich zwischen den Buckelscheiteln (70) erstreckt, wobei die Sehne in dem Schwalbenschwanzhinterprofil (60) eine Hintersehne (72) und die Sehne in dem Schwalbenschwanzvorderprofil (58) eine Vordersehne (74) ist und wobei die Vordersehne (74) relativ zu der Hintersehne (72) gedreht ist.

6. Laufschaufel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vordersehne (74) um 60 Grad gegen die Hintersehne (72) gedreht ist.

7. Laufschaufel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse (62) ein Abschnitt einer Helix (78) ist.

8. Laufschaufel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Helix (78) eine Ganghöhe von etwa 0,03 Gewinde gänge/25,4 mm (0,03 threads per inch), einen Helixradius von etwa 127 mm (5,0 Zoll) und einen Helixwinkel von etwa 45 Grad hat.

9. Laufschaufel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwalbenschwanzlängsachse (62) eine Steigung von weniger als etwa 70 Grad relativ zu der Schwalbenschwanzra dialachse (40) in einer Ebene hat, die sich zwischen dem Vorder- und dem Hinterprofil (58, 60) erstreckt.

10. Laufschaufel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwalbenschwanzhinterprofil (60) radial näher bei dem Blatt (22) angeordnet ist als das Schwalbenschwanzvor derprofil (58) und daß das Schwalbenschwanzhinterprofil (60) um die Radialachse (40) symmetrisch ist.

11. Laufschaufel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Blatthinterkante (30) insgesamt radial außerhalb des Schwalbenschwanzhinterprofils (60) ausgerichtet ist und daß die Blattvorderkante (58) insgesamt radial außerhalb des Schwalbenschwanzvorderprofils (58) ausgerichtet ist.

12. Laufschaufel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattspitze (24) eine Spitzensehne (C₃) hat und daß der Blattfuß (26) eine Fußsehne (C₁) hat und daß das Blatt (22) so verdreht ist, daß die Spitzensehne (C₃) unter einem spitzen Winkel relativ zu der Fußsehne (C₁) angeordnet ist.

13. Laufschaufel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Profile des Schwalbenschwanzes (34), die zu der Schwalbenschwanzlängsachse (62) rechtwinkelig sind, einschließlich des Vorder- und Hinterprofils (58, 60) iden tisch sind.

14. Laufschaufel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwalbenschwanzlängsachse (62) ein Abschnitt einer Helix (78) ist und daß die Schwalbenschwanzprofile (58, 60) relativ zu benachbarten Profilen jeweils gedreht sind.

15. Laufschaufel nach einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (36) eine radiale Dicke hat, daß das Buckelpaar (38) eine radiale Dicke hat und daß der Schwalbenschwanz (34) im wesentlichen schaftlos ist, wobei die Schaftdicke nicht größer als etwa die Dicke des Buckel paares (38) ist.

16. Laufschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Profil (58, 60) des Schwalben schwanzes (34), das rechtwinkelig zu der Schwalbenschwanz längsachse (62) angeordnet ist, symmetrisch ist.

17. Beschaufelte Scheibenvorrichtung für ein Gasturbinen triebwerk, gekennzeichnet durch:
mehrere Laufschaufeln (18) nach Anspruch 1;
eine Rotorscheibe (20), die eine Vorderfläche (66), eine Hinterfläche (64), einen äußeren Umfang (32), welcher die Vorder- und die Hinterfläche (66, 64) miteinander verbin det, eine Axialmittelachse (16) und mehrere umfangsbeab standete Schlitze (50), welche in dem äußeren Umfang (32) angeordnet sind und sich von der Vorderfläche (66) zu der Hinterfläche (64) erstrecken, aufweist, wobei die Schlitze (50) komplementär zu den Schaufelschwalbenschwänzen (34) geformt sind und wobei die Schaufelschwalbenschänze (34) der Laufschaufeln (18) in den Schaufelschlitzen (50) ange ordnet sind.

18. Beschaufelte Scheibenvorrichtung nach Anspruch 17, da durch gekennzeichnet, daß die Schwalbenschwanzlängsachse (62) ein Abschnitt einer Helix (78) ist.

19. Beschaufelte Scheibenvorrichtung nach Anspruch 18, da durch gekennzeichnet, daß die Helix (78) eine Längsmittel helixachse hat, die schräg zu der Scheibenaxialmittelachse (16) angeordnet ist.

20. Beschaufelte Scheibenvorrichtung nach einem der Ansprü che 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Blattfuß (26) eine Mittellinie (M₁) hat, die sich von der Vorder kante (28) zu der Hinterkante (30) erstreckt, und daß die Schwalbenschwanzlängsachse (62) insgesamt parallel dazu an geordnet ist.

21. Beschaufelte Scheibenvorrichtung nach einem der Ansprü che 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwalben schwanz (34) aufweist:
einen Schaft (36); und
ein Paar Buckel (38), die sich von dem Schaft (36) aus ra dial einwärts und von der Schwalbenschwanzradialachse (40) aus entgegengesetzt auswärts erstrecken.

22. Beschaufelte Scheibenvorrichtung nach Anspruch 21, da durch gekennzeichnet, daß jeder Buckel (38) einen Scheitel (70) hat und daß das Buckelpaar (38) eine Sehne aufweist, die sich zwischen den Buckelscheiteln (70) erstreckt, wobei die Sehne in dem Schwalbenschwanzhinterprofil (60) eine Hintersehne (72) und die Sehne in dem Schwalbenschwanzvor derprofil (58) eine Vordersehne (74) ist und wobei die Vor dersehne (74) relativ zu der Hintersehne (72) gedreht ist.

23. Beschaufelte Scheibenvorrichtung nach Anspruch 22, da durch gekennzeichnet, daß sich das Schwalbenschwanzvorder profil (58) an der Scheibenvorderfläche (66) und das Schwalbenschwanzhinterprofil (60) an der Scheibenhinterflä che (64) befindet und daß benachbarte Schwalbenschwanzvor derprofile (58) näher beieinander angeordnet sind als be nachbarte Schwalbenschwanzhinterprofile (60) beieinander angeordnet sind.

24. Beschaufelte Scheibenvorrichtung nach Anspruch 23, da durch gekennzeichnet, daß die Vordersehne (74) um etwa 60 Grad gegen die Hintersehne (72) gedreht ist.

25. Beschaufelte Scheibenvorrichtung nach Anspruch 24, da durch gekennzeichnet, daß die Helix (78) eine Ganghöhe von etwa 0,03 Gewindegänge/25,4 mm (0,03 threads per inch), einen Helixradius von etwa 127 mm (5,0 Zoll) und einen Helixwinkel von etwa 45 Grad hat.

26. Beschaufelte Scheibenvorrichtung nach Anspruch 17, da durch gekennzeichnet, daß die Schwalbenschwanzlängsachse (62) eine Steigung von mehr als etwa 20 Grad relativ zu der Scheibenaxialmittelachse (16) hat.

27. Beschaufelte Scheibenvorrichtung nach Anspruch 26, da durch gekennzeichnet, daß der äußere Scheibenumfang (32) eine Steigung von der Vorderfläche (66) zu der Hinterfläche (64) relativ zu der Scheibenaxialmittelachse (16) hat.

28. Beschaufelte Scheibenvorrichtung nach Anspruch 27, da durch gekennzeichnet, daß die Steigung des äußeren Schei benumfangs (32) insgesamt gleich der Schwalbenschwanz längsachsensteigung ist.

29. Beschaufelte Scheibenvorrichtung nach Anspruch 28, da durch gekennzeichnet, daß der Schwalbenschwanz (34) auf weist:
einen Schaft (36) mit einer radialen Dicke; und
ein Paar Buckel (38), die sich von dem Schaft (36) aus ra dial einwärts und von der Schwalbenschwanzradialachse (40) aus entgegengesetzt auswärts erstrecken, wobei das Buckel paar eine radiale Dicke hat;
wobei der Schwalbenschwanz (34) im wesentlichen schaftlos ist und wobei die Schaftdicke nicht größer als etwa die Dicke des Buckelpaares (38) ist.

30. Beschaufelte Scheibenvorrichtung nach Anspruch 29, da durch gekennzeichnet, daß die Blatthinterkante (30) insge samt radial außerhalb des Schwalbenschwanzhinterprofils (60) ausgerichtet ist und daß die Blattvorderkante (58) insgesamt radial außerhalb des Schwalbenschwanzvorderpro fils (58) ausgerichtet ist.

31. Beschaufelte Scheibenvorrichtung nach Anspruch 30, da durch gekennzeichnet, daß die Blattspitze (24) eine Spit zensehne (C₃) hat und daß der Blattfuß (26) eine Fußsehne (C₁) hat und daß das Blatt (22) so verdreht ist, daß die Spitzensehne (C₃) unter einem spitzen Winkel relativ zu der Fußsehne (C₁) angeordnet ist.

32. Beschaufelte Scheibenvorrichtung nach Anspruch 17, da durch gekennzeichnet, daß sämtliche Profile des Schwalben schwanzes (34) , die zu der Schwalbenschwanzlängsachse (62) rechtwinkelig sind, einschließlich des Vorder- und Hinter profils (58, 60) identisch sind.

33. Beschaufelte Scheibenvorrichtung nach Anspruch 32, da durch gekennzeichnet, daß die Schwalbenschwanzlängsachse (62) ein Abschnitt einer Helix (78) ist und daß die Schwalbenschwanzprofile (58, 60) relativ zu benachbarten Profilen jeweils gedreht sind.

34. Beschaufelte Scheibenvorrichtung nach Anspruch 17, da durch gekennzeichnet, daß jedes Profil des Schwalbenschwan zes (34), das rechtwinkelig zu der Schwalbenschwanz längsachse (62) angeordnet ist, symmetrisch ist.

35. Beschaufelte Scheibenvorrichtung nach Anspruch 17, da durch gekennzeichnet, daß die Laufschaufeln (18) ein Ein laßfußradiusverhältnis an ihren Vorderkanten (28) und ein Auslaßfußradiusverhältnis an ihren Hinterkanten (30), das größer als das Einlaßfußradiusverhältnis ist, haben.

36. Beschaufelte Scheibenvorrichtung nach Anspruch 35, da durch gekennzeichnet, daß das Einlaßfußradiusverhältnis kleiner als etwa 0,35 ist.

37. Beschaufelte Scheibenvorrichtung nach Anspruch 17, da durch gekennzeichnet, daß die Schwalbenschwanzlängsachse (62) ein Abschnitt einer Helix (78) ist, daß jede Lauf schaufel (18) einen Schwerpunkt (82) aufweist und daß der Schaufelschwalbenschwanz (34) in der Scheibe (20) so ange ordnet ist, daß der Schwerpunkt (82) der Laufschaufel (18) in einer eingebauten Radialposition ist, die größer ist als eine erste Radialposition des Schwerpunkts (82) bei teil weiser Einführung der Laufschaufel (18) in den Schlitz (50).

38. Beschaufelte Scheibenvorrichtung nach Anspruch 37, da durch gekennzeichnet, daß sich die erste Radialposition bei teilweiser Einführung der Laufschaufel (18) in den Schlitz (50) an der Scheibenvorderfläche (66) ergibt.

39. Beschaufelte Scheibenvorrichtung nach Anspruch 38, da durch gekennzeichnet, daß der Schwerpunkt (82) der Lauf schaufel (18) in der eingebauten Radialposition größer ist als eine zweite Radialposition des Schwerpunkts bei teil weiser Einführung der Laufschaufel (18) in den Schlitz (50) an der Hinterfläche (64).

40. Beschaufelte Scheibenvorrichtung nach Anspruch 39, da durch gekennzeichnet, daß der Schwerpunkt (82) der Lauf schaufel (18) in der eingebauten Position ein Maximum ist.