DE4132332A1 - Anordnung zum befestigen von schaufeln an der scheibe eines rotors - Google Patents
Anordnung zum befestigen von schaufeln an der scheibe eines rotorsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Befestigen von
Schaufeln an der Scheibe eines Rotors entsprechend dem Ober
begriff des Patentanspruchs 1.
Aus dem Deutschen Gebrauchsmuster 17 39 025 ist eine Schaufel
befestigung für axial durchströmte Kreiselradmaschinen be
kannt, bei der die Schaufeln durch am Radumfang und an den
Schaufelfüßen angebrachte, spiralförmig verlaufende Rillen
formschlüssig gehalten sind. Jeder Schaufelfuß weist dabei
ein Gewindesegment auf, das sich mit dem Gewindesegment des
benachbarten Schaufelfußes zu einem durchgehenden Gewinde er
gänzt, welches mit dem am Radumfang ausgebildeten Gewinde
korrespondiert. Die Steigung der Spirale ist so gewählt, daß
in der Verbindung Selbsthemmung vorhanden ist.
Die bekannte Verbindung ist für niedrig beanspruchte Rotoren
ausreichend. Bei hoch belasteten Rotoren von Turbinen oder
Verdichtern mit Umfangsgeschwindigkeiten bis zu 500 m/sec
können jedoch in einer Schaufel Zugkräfte bis zu 2 t auftre
ten, zu denen noch thermische Belastungen kommen. Anderer
seits stehen bei Scheibendurchmessern von ca. 15 cm nur
kleine Kraftübertragungsflächen zur Verfügung, d. h. bei An
wendung der bekannten Rillenverbindung müssen mindestens drei
Gewindegänge in Eingriff sein, was mit einem eingängigen Ge
winde kaum zu erreichen ist. Bei mehrgängigen Gewinden ist
aber wegen der höheren Steigung die Grenze der Selbsthemmung
schneller erreicht.
Bei der bekannten Verbindung ist ferner nicht berücksichtigt,
daß durch die Unsymmetrie des Spiralgewindes eine Unwucht in
dem unbeschaufelten Rotor auftreten kann, die ein Auswuchten
eines Rotors bzw. eines Rotorverbandes unmöglich macht, da
ein Auswuchten nur im beschaufelten Zustand sinnvoll ist. Un
wuchten sind bei den genannten hohen Beanspruchungen auf je
den Fall zu vermeiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Befestigungs
anordnung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß
ein Lösen der Schaufeln im Betrieb sicher vermieden wird und
keine konstruktionsbedingte Unwucht vorhanden ist.
Zur Lösung der Aufgabe ist entsprechend dem kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs 1 vorgesehen, daß die Gewinde an der
Scheibe eingängig ausgebildet sind, daß der Anfang des einen
Gewindes an der Scheibe gegenüber dem Anfang des anderen Ge
windes um 180° in Umfangsrichtung versetzt ist, und daß die
Gewindesegmente der Schaufelfüße unter Vorspannung mit den
Gewinden an der Scheibe in Eingriff sind. Die Exzentrizität
des einen Spiralgewindes wird somit durch das gegenüberlie
gende Gewinde ausgeglichen. Die Vorspannung zwischen den
Schaufelfüßen und der Scheibe gewährleistet ferner einen si
cheren Sitz der Schaufeln bei allen vorkommenden Belastungen.
Die beiden Gewinde an der Scheibe können am Außenrand auf den
beiden gegenüberliegenden Seite als Außengewinde ausgebildet
sein. Hierdurch wird die Masse der Scheibe gering gehalten,
und es ist eine einfache Herstellung möglich, die ggfs. auch
spanlos, z. B. durch Rollformen, erfolgen kann, wodurch die
zulässige Belastung wesentlich erhöht wird. Die entsprechen
den Innengewinde sind an den Schaufelfüßen in einer Nut vor
gesehen, die sich in dem den Fuß bildenden Steg radial von
innen nach außen erstreckt.
Da jeder Schaufelfuß nur ein kurzes Segment des Gesamtgewin
des trägt, ist die Herstellung der beiden gegenüberliegenden
Gewinde verhältnismäßig einfach.
Es ist jedoch in gleicher Weise möglich, den Außenrand der
Scheibe mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden, sich ra
dial nach innen erstreckenden Nut zu versehen, die an den ge
genüberliegenden Innenflanken je ein Innengewinde aufweist,
während die Außengewinde auf den beiden Seiten des den Schau
felfuß bildenden Steges vorgesehen sind.
Die Fixierung der eingeschraubten Schaufeln unter Vorspannung
erfolgt vorzugsweise mittels Anschlagflächen, die am unteren
Rand der Schaufelfüße oder an Flanschen am Übergang zum
Schaufelprofil ausgebildet sein können. Die Vorspannung wird
bevorzugt thermisch erzeugt, indem die Schaufeln abgekühlt
und in kaltem Zustand mit minimalem Kraftaufwand und nahezu
reibungsfrei in Umfangsrichtung auf die Scheibe gedreht wer
den, bis die erste und die letzte Schaufel spielfrei aneinan
derliegen. Die nachfolgende Wiedererwärmung auf Umgebungstem
peratur bewirkt dann die gewünschte Vorspannung. Alternativ
oder auch zusätzlich kann die Scheibe vor dem Aufbringen der
Schaufeln erhitzt werden.
Die erfindungsgemäße Schaufelbefestigung ermöglicht es auch,
bei mit einem Deckband bzw. mit sog. Clappern verbundenen
Schaufeln die gegenseitige Fixierung durch das Deckband bzw.
durch die Clapper zu bewirken, wobei die einzelnen Deckband-
bzw. Clapperelemente zu diesem Zweck mit ihren angrenzenden
Kanten eng aneinanderliegen. Dabei kann auch in dem Deckband
eine Vorspannung erzeugt werden, welche den im Betrieb auf
tretenden Spannungen entgegenwirkt. Beispielsweise wird durch
ein Abkühlen des Deckbandes an den Schaufelenden ein weiteres
spannungsloses Einschrauben der Schaufeln ermöglicht, so daß
beim Erwärmen der Schaufelenden auf die Umgebungstemperatur
im Deckband eine Druckspannung erzeugt wird. Hierdurch resul
tieren in der Schaufel eine Zugspannung und in der Scheibe
eine tangentiale Zugspannung. Als vorteilhafte Folge kann da
durch ein verkleinerter Dichtungsspalt vorgesehen werden, so
daß der Wirkungsgrad der einzelnen Laufschaufeln z. B. eines
Triebwerks merklich erhöht werden kann.
Um höhere Tangentialspannungen in der Scheibe aufnehmen zu
können, kann die Scheibe an ihrem Umfang mit einer Wicklung
aus Faserstoffen versehen sein, welche in idealer Weise in
ihrer Zugrichtung belastet sind. Diese Wicklung kann dabei in
einer umlaufenden Nut aufgenommen sein, welche von dem Schau
felfuß verschlossen wird. Hierdurch ergibt sich der gleich
zeitige Vorteil, daß die Wicklung gegen äußere Einflüsse ge
schützt ist. Die Nut ist vorteilhaft durch ein Paßstück ver
schlossen, welches gleichzeitig ein Einbiegen der Nutenflan
sche bei Belastung verhindert. Zweckmäßig ist das Paßstück
von einem Teil des Schaufelfußes gebildet.
Als Fasern können beispielsweise Glasfasern, Kohlenstoffa
sern, Siliciumcarbidfasern oder metallische Fasern oder Kom
binationen daraus verwendet werden. Wesentlich ist, daß die
Fasern eine hohe Zugfestigkeit und eine geringe Dichte auf
weisen. Bei gleicher Belastung kann die Scheibe wesentlich
leichter gebaut werden. Zur Erzielung einer Vorspannung in
der Wicklung kann der Scheibenkörper vor und bei dem Aufbrin
gen der Wicklung abgekühlt werden. Nach nahezu spannungslosem
Aufbringen der Wicklung und anschließendem Erwärmen der
Scheibe auf die Umgebungstemperatur entsteht in der Wicklung
eine tangentiale Zugvorspannung und im restlichen Scheiben
körper eine tangentiale Druckvorspannung. Die Wicklung kann
ohne einbettende Matrix aufgebracht werden, so daß die Werk
stoffeigenschaften insbesondere bei hoher Temperatur der Fa
sern voll genutzt werden können.
Durch geeignete Faserwahl kann die Lebensdauer einer Scheibe
wesentlich erhöht werden. Die mit den Faserstoffen gefüllte
Scheibe kann im Ruhezustand auf eine Druckvorbelastung ge
bracht werden, während im Betriebszustand Druckvorspannung
zunehmend abgebaut und in eine Zugspannung übergeführt wird,
d. h., daß zwar die Spannungsamplitude erhalten bleibt, je
doch der Mittelwert der Spannung auf ein tieferes Niveau ge
senkt wird.
Bei Anwendung einer Wicklung aus Zugkraft aufnehmenden Fasern
kann die die Wicklung einschließende Nut im Querschnitt am
Außenumfang der Scheibe mit nach innen weisenden Flanschen
versehen sein, die den Schaufelfuß von außen her übergreifen.
Der Schaufelfuß kann dann als sog. Hammerfuß ausgebildet
sein, wobei ggfs. auch auf ein Gewinde verzichtet werden
kann.
Eine weitere Verbesserung der durch die Wicklung erzielten
Wirkung ist möglich, wenn die Wicklung aus unterschiedlichen
Fasern zusammengesetzt ist. So können im radial inneren Be
reich der Wicklung Fasern mit einem großen Elastizitätsmodul,
d. h. weiche Fasern vorgesehen werden, die eine günstige
Krafteinleitung in die darüberliegenden harten Fasern ermög
lichen.
Eine zusätzliche Sicherung der Schaufeln in der Scheibe wird
erzielt, wenn die Gewindeflanken an den Schaufelfüßen in Ra
dialrichtung schräg nach außen geneigt sind. Unter der Ein
wirkung der Zentrifugalkraft werden die Schaufeln dann form-
und kraftschlüssig an die Scheibe gedrückt.
Ferner können zwischen den Schaufelfüßen noch Distanzstücke
angeordnet werden, durch die der Abstand zwischen einzelnen
Schaufeln etwas vergrößert wird, womit gleichzeitig eine Ver
größerung des Radius verbunden ist, so daß der Dichtungsspalt
im Bereich des Deckbandes verringert bzw. eingestellt werden
kann. Auf diese Weise läßt sich bei Reparaturen oder bei ei
nem Verschleiß des Deckbandes der Dichtungsspalt exakt wieder
einstellen. Die Distanzstücke müssen nicht zwischen allen
Schaufelfüßen vorgesehen werden, sondern können in der Zahl
den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden. Wichtig ist
nur, daß sie gleichmäßig über den Scheibenumfang verteilt
sind, so daß keine Unwucht entsteht. Sie können als selbst
tragende Klemmringe ausgebildet sein, die aufgebogen und zwi
schen zwei Schaufelfüße eingeführt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher er
läutert. In der Zeichnung zeigen in schematischer Darstel
lung:
Fig. 1 eine Rotorscheibe mit daran angebrachten
Schaufeln;
Fig. 2 und 3 das aufeinanderfolgende Anbringen der Schau
feln an der Scheibe;
Fig. 4 bis 8 verschiedene Ausführungsmöglichkeiten der Ge
winde und der Faserwicklung im Querschnitt;
Fig. 9 drei am Scheibenumfang befestigte Schaufeln
mit Deckbandelementen und Distanzstücken;
Fig. 10 eine schematische Schnittansicht durch einen
Rotorverbund.
Fig. 1 zeigt die Scheibe 1 eines Rotors. Die Scheibe ist an
ihrem Außenrandbereich mit einem eingängigen Gewinde 2
versehen, das spiralförmig von außen nach innen verläuft. Das
Gewinde beginnt an der mit 3 bezeichneten Stelle am Außenrand
der Scheibe und endet bei 4. Auf der gegenüberliegenden Seite
der Scheibe ist ein gleichartiges Gewinde ausgebildet, bei
dem jedoch Anfang und Ende um 180° versetzt sind, d. h. Beginn
und Ende liegen diametral gegenüber den Ziffern 3 und 4.
An ihrem Außenrandbereich trägt die Scheibe 1 Schaufeln 5,
von denen in Fig. 1 drei dargestellt sind. Die Schaufeln be
stehen aus dem Schaufelprofil 6 und dem Schaufelfuß 7. Im
Schaufelfuß 7 ist ein dem Gewinde 2 entsprechendes Gegenge
winde ausgebildet, mit dem jede Schaufel an dem Rand der
Scheibe befestigt ist. Jede Schaufel trägt somit einen Gewin
deabschnitt bzw. ein Gewindesegment, wobei die Füße aller
Schaufeln nicht identisch ausgebildet sind, sondern der Ge
windeabschnitt jeder Schaufel mit seiner Steigung an den Ge
windeabschnitt der beiden benachbarten Schaufeln anschließt.
Bei der fertig montierten Rotorscheibe ergänzen sich die Ge
windeabschnitte aller aneinandergereihten Schaufeln zu einem
Gesamtgewinde, das mit dem auf der Scheibe ausgebildeten Ge
winde korrespondiert.
Fig. 2 und 3 verdeutlichen den Vorgang des Aufbringens der
Schaufeln auf die Scheibe 1. Die erste Schaufel 5.1 wird am
Anfang 3 des Gewindes in dieses eingeführt. Es folgen die
weiteren Schaufeln 5.2, 5.3 usw. In Fig. 3 sind auf etwa ei
nem Viertel des Scheibenumfangs die Schaufeln in den ersten
Gewindegang eingeführt. Die Stirnflächen 8 der die Schau
felfüße bildenden Stege verlaufen nicht parallel, sondern
entsprechend ihrer radialen Ausrichtung nach innen aufeinan
der zu. Wenn alle Schaufeln eingesetzt sind, schließt die
letzte Schaufel 5.n an die erste Schaufel 5.1 an, und der
äußere Gewindegang ist vollständig besetzt. Zwischen den
Schaufeln bzw. Stirnflächen der Schaufelfüße sind jedoch noch
Abstände vorhanden. Beim weiteren Eindrehen nähern sich die
Schaufeln dann zunehmend aneinander an, bis sie in der in
Fig. 1 dargestellten Endposition eng aneinanderliegen und die
Gewinde paßgenau übereinstimmen.
Zwischen den Schaufelfüßen und der Rotorscheibe wird eine
Vorspannung erzeugt, indem die Schaufeln vor dem Einsetzen
z. B. durch Eintauchen in flüssigen Stickstoff abgekühlt wer
den und in kaltem Zustand auf die Scheibe gebracht werden.
Beim Erwärmen auf Umgebungstemperatur baut sich eine Vorspan
nung auf, die auch unter Betriebsbedingungen erhalten bleibt.
Die Vorspannung läßt sich durch geeignete Temperaturführungß
zu der ggfs. auch eine Erwärmung der Scheibe gehören kann,
den jeweils gegebenen Verhältnissen anpassen.
Für die Ausbildung der Gewinde an der Scheibe und an den
Schaufelfüßen gibt es unterschiedliche Möglichkeiten, von
denen vier in den Fig. 4 bis 7 dargestellt sind. Gemäß Fig. 4
sind am Rand der Scheibe zwei umlaufende Flansche 9 ausgebil
det, auf deren jeweiliger Außenseite ein Außengewinde einge
arbeitet ist. Die entsprechenden Gegengewinde befinden sich
in einer Längsnut des Schaufelfußes an deren Innenseiten. Da
mit sich die Flansche im Betrieb nicht nach innen biegen,
kann zwischen ihnen ein Distanzstück vorgesehen sein.
In der Fig. 5 ist ebenfalls das Außengewinde an der Scheibe
und das Innengewinde am Schaufelfuß vorgesehen, jedoch weist
die Scheibe nur einen Flansch 10 auf, der an seinen beiden
Außenflächen mit einem Außengewinde versehen ist. Diese Art
des Scheibenrandes ist leichter zu fertigen, während die Aus
bildung nach Fig. 4 zur besseren Aufnahme des in Axialrich
tung wirkenden Kippmomentes geeignet ist. Als weitere Vari
ante kann gemäß Fig. 6 an den beiden Flanschen 9 des Schei
benrandes ein Innengewinde vorgesehen sein, wobei das Außen
gewinde am Schaufelfuß 7 ausgebildet ist.
Die Gewinde, die in den Fig. 4 bis 6 nur schematisch als
Rechteckgewinde dargestellt sind, können den auftretenden Be
lastungen entsprechend gestaltet und profiliert werden. Be
sonders günstig ist die Gewindeform nach Fig. 7, wonach die
Gewindeflanken an den Schaufelfüßen in Radialrichtung schräg
nach außen geneigt sind und in entsprechend gestaltete Gegen
gewinde an den Flanschen 9 der Scheibe eingreifen. Ein Loc
kern bzw. Aushaken der Gewinde unter der Wirkung der Flieh
kraft ist, dadurch nicht möglich.
Die Fixierung der Schaufeln in der eingeschraubten Endstel
lung erfolgt weiterhin durch Klemmkräfte, wobei die Ein
schraubbegrenzung durch Anschlagflächen entweder am inneren
Rand des Schaufelfußes oder an dem zwischen dem Schaufelfuß 7
und dem Schaufelprofil 6 vorgesehenen Flansch 11 vorgesehen
sein kann. Das Gewinde ist selbsthemmend ausgebildet, außer
dem verläuft es in der in den Fig. 1 und 2 angedeuteten Dreh
richtung des Rotors von außen nach innen, so daß die Schau
feln während des Anlaufvorgangs von den Tangentialkräften in
Einschraubrichtung beaufschlagt werden.
Wie ersichtlich, ist die Scheibe bis zu ihrem äußeren Umfang
durch keinerlei Bohrungen, Ausnehmungen o. dgl. geschwächt, so
daß sie nicht nur Radialspannungen, sondern auch Axial- und
Tangentialspannungen problemlos aufnehmen kann. Hierdurch läßt
sich gegenüber herkömmlichen Befestigungen eine Materialer
sparnis und damit eine Reduzierung der Masse erreichen.
Es ist bei Rotorschaufeln bekannt, am äußersten Umfang der
Schaufeln ein Deckband vorzusehen, um Schwingungen oder ein
Verdrehen der Schaufeln zu verhindern bzw. um eine Dichtung
zwischen dem Gehäuse und den Laufschaufeln zu erreichen. Das
Deckband besteht dabei aus einzelnen Deckbandelementen in
Form von Metallplättchen, von denen je eines am äußeren
Schaufelende befestigt ist. Die in Laufrichtung vorderen und
hinteren Kanten der Deckbandelemente weisen eine sich ergän
zende Figuration auf, so daß sie sich zu einem Umfangsband
ergänzen und sich nicht gegeneinander verdrehen können. Bei
herkömmlichen Schaufelbefestigungen sind zwischen den anein
andergrenzenden Kanten der Deckbandelemente geringe Abstände
vorhanden. Wenn die Schaufelenden sich um die Schaufel
längsache geringfügig verdrehen, kommen die korrespondieren
den Kanten der Deckbandelemente miteinander in Berührung und
verhindern damit ein weiteres Verdrehen.
Die erfindungsgemäße Schaufelbefestigung erlaubt es, die
Deckbandelemente bereits im Ruhezustand form- und kraft
schlüssig aneinanderzulegen und in dem Schaufelverbund eine
den auftretenden Belastungen entgegenwirkende Vorspannung zu
erzeugen. Fig. 9 zeigt in perspektivischer Ansicht einen Aus
schnitt aus dem Randbereich der Scheibe 1 mit darin einge
setzten Schaufeln 5. Jede Schaufel weist ein Deckbandelement
12 auf. Bei dieser Ausführung wird die Grenze des Einschraub
vorgangs nicht mehr durch Anschlagflächen im Bereich des
Schaufelfußes festgelegt, sondern durch die gegenseitige An
lage der Deckbandelemente mit ihren in Laufrichtung vorderen
und hinteren, korrespondierend gestalteten Kanten 13. Beim
Einschrauben werden die Schaufelenden im Bereich der Deckban
delemente abgekühlt, so daß sie schrumpfen und sich ein ins
gesamt verkürztes Deckbandelement ergibt. Werden die Schau
feln nun so weit eingeschraubt, daß die Deckbandelemente an
einanderliegen, so entsteht bei der anschließenden Wiederer
wärmung in dem Deckband eine Spannung in tangentialer Rich
tung und in den Schaufeln in Längsrichtung bzw. in Radial
richtung der Scheibe. Diese Spannung ist den im Betrieb auf
tretenden Fliehkraftbelastungen entgegengesetzt und trägt so
mit zur Reduzierung der radialen Aufweitung der Schaufeln
bei.
Durch geeignete Bemessung der Vorspannung läßt sich eine op
timale Spannungsverteilung in dem Verbund von Scheibe, Schau
feln und Deckband erreichen.
Anstelle der Abkühlung der Schaufeln oder als Ergänzung dazu
können natürlich auch die Scheibe und ggfs. die Schaufelfüße
erwärmt werden.
In Fig. 7 und 8 ist im Querschnitt der Anordnung zu erkennen,
daß die am äußeren Schaufelrand angeordnete Nut 14 mit einer
Wicklung 15 aus Fasern gefüllt ist, welche in idealer Weise
in tangentialer Richtung belastet werden. In Fig. 7 ist die
Nut durch ein von dem Schaufelfuß gebildetes Paßstück 16 ver
schlossen, so daß die Fasern geschützt aufgenommen sind. Das
Paßstück dient gleichzeitig dazu, die äußeren Scheibenflan
sche entgegen der Belastung im Betrieb abzustützen. Es können
auch Einzelelemente zur Abstützung verwendet werden, was den
Vorteil hat, daß die Scheibe schon bei der Herstellung mit
einer Vorspannung versehen werden kann, ohne daß sich die
Flansche nach innen verformen können.
In Fig. 8 weist die Nut 14 an den Außenrändern nach innen
weisende Flansche 17 auf, die den hammerkopfartig ausgebilde
ten Schaufelfuß 7 übergreifen, so daß dieser formschlüssig
gegen ein Lösen in Radialrichtung gesichert ist. Die in die
Nut 14 mit Vorspannung eingebrachte Wicklung 15 besteht aus
zwei Lagen von Fasern mit unterschiedlichen Materialeigen
schaften. Die Fasern der inneren Lage besitzen einen höheren
Elastizitätsmodul bzw. unterschiedliche Wärmeausdehnungskoef
fizienten als die Fasern der äußeren Lage. Damit wird eine
besonders günstige Krafteinleitung in dem auf Querkraft emp
findlichen Faserwerkstoff erreicht.
In Fig. 9 ist ein Distanzstück 18 dargestellt, das zwischen
zwei benachbarte Schaufelfüße eingebracht ist. Mit solchen
Distanzstücken läßt sich, ggfs. auch nachträglich, der Ab
stand zwischen zwei Schaufeln einstellen. Da durch die Einfü
gung eines Distanzstückes der Umfang des von den Schaufel
füßen gebildeten Kreises vergrößert wird, nimmt auch der Ra
dius entsprechend zu. Der Dichtungsspalt zwischen den Schau
feln bzw. dem Deckband und dem Gehäuse läßt sich auf diese
Weise exakt einstellen.
Die Distanzstücke 18 sind z. B. als Klemmringe ausgebildet,
die aufgebogen und zwischen zwei Schaufelfüße eingeführt
werden. Sie müssen in der Zahl und der Anordnung so über den
Scheibenumfang verteilt werden, daß keine Unwucht auftreten
kann.
Die erfindungsgemäße Schaufelbefestigung läßt sich auch
vorteilhaft bei der gegenseitigen Fixierung mehrerer Rotoren
in mehrstufigen Turbinen oder Verdichtern anwenden. Fig. 10
zeigt schematisch zwei Rotorscheiben 1, 1a mit Rotorschaufeln
5, 5a zwischen die eine Statorschaufel 19 ragt. Das zwischen
den Rotorschaufeln befindliche Distanzstück (Spacer) 20 ist
bei 21 und 21a mit den Rotorschaufeln 1, 1a verschweißt, so
daß zur Welle hin druckdichte Kammern 22, 22a gebildet
werden. Damit erübrigt es sich, an der Schaufelbasis
Dichtlippen anzuordnen, die schwierig kleine Passung zu
erreichen. Bei der Anordnung nach Fig. 10 ist dagegen nur
zwischen dem Distanzstück 20 und den Statorschaufeln 19 die
Dichtung 23 erforderlich, die konstruktiv gut beherrschbar
ist.
Die Fig. 10 zeigt im übrigen auch zwei Lagen 24, 25 von
unterschiedlichen Fasern in den Umfangsnuten der beiden
Rotorscheiben 1, 1a.
Claims (27)
1. Anordnung zum Befestigen von Schaufeln (5) an der
Scheibe (1) eines Rotors, mit zwei an der Scheibe aus
gebildeten, sich gegenüberliegenden Gewinden (2), die
vom Außenrand spiralförmig nach innen verlaufen, und
mit an dem Fuß (7) jeder Schaufel ausgebildeten Gewin
desegmenten, die mit den Gewinden an der Scheibe korre
spondieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde an
der Scheibe eingängig ausgebildet sind, daß der Anfang
des einen Gewindes (2) an der Scheibe (1) gegenüber dem
Anfang des anderen Gewindes um 180° in Umfangsrichtung
versetzt ist, und daß die Gewindesegmente der Schau
felfüße (7) unter Vorspannung mit den Gewinden (2) an
der Scheibe in Eingriff sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Gewinde (2) an der Scheibe (1) als Außengewinde auf
jeder Seite ausgebildet sind, und daß jeder Schaufelfuß
(7) eine in Drehrichtung verlaufende Nut aufweist, de
ren Innenflanken als Segmente von mit den Außengewinden
korrespondierenden Innengewinden ausgebildet sind.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
am Außenrand der Scheibe (1) zwei durch eine Nut ge
trennte, umlaufende Flansche (9) vorgesehen sind, und
daß sich die Außengewinde (2) auf den Außenseiten der
Flansche befinden.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Scheibe (1) an ihrem Außenrand mit einer in Um
fangsrichtung verlaufenden, sich radial nach innen er
streckenden Nut versehen ist, an deren Innenflanken ra
dial nach innen verlaufende Innengewinde (2) ausgebil
det sind, und daß jeder Schaufelfuß (7) als in Dreh
richtung verlaufender Steg gestaltet ist, dessen Sei
tenflächen als Segmente von korrespondierenden Außenge
winden ausgebildet sind.
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Gewinderichtung von außen
nach innen in Laufrichtung der Scheibe (1) verläuft.
6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die inneren Längsränder der
Schaufelfüße (7) Anschlagflächen zur Fixierung der
Schaufeln (5) in der eingeschraubten Stellung bilden.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein am Übergang vom Schaufelfuß (7)
zum Schaufelprofil (6) vorgesehener Flansch (11) eine
Anschlagfläche zur Fixierung jeder Schaufel (5) in der
eingeschraubten Stellung bildet.
8. Anordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung
zwischen den Gewindesegmenten der Schaufelfüße (7) und
den Gewinden an der Scheibe (1) durch Temperaturbeein
flussung vor und/oder während dem Anbringen der Schau
feln an der Scheibe erzeugt ist.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vorspannung durch Kühlen der Schaufelfüße erzeugt
ist.
10. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich
net, daß die Vorspannung durch Erwärmen der Scheibe (1)
erzeugt ist.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit einem
aus Deckbandelementen gebildeten Deckband am Außenum
fang der Schaufeln, dadurch gekennzeichnet, daß die
Deckbandelemente (12) mit ihren in Laufrichtung vorde
ren und hinteren Kanten (13) spielfrei aneinander
liegen.
12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
die Deckbandelemente (12) unter Vorspannung aneinander
liegen.
13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vorspannung durch Temperaturbeeinflussung vor
und/oder während dem Anbringen der Schaufeln (5) an der
Scheibe (1) erzeugt ist.
14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vorspannung durch Kühlen der Schaufelenden erzeugt
ist.
15. Anordnung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Vorspannung durch Erwärmen der
Scheibe erzeugt ist.
16. Anordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (1)
zur Tangentialspannungsaufnahme mit einer Wicklung (15)
von Zugkraft aufnehmenden Fasern versehen ist.
17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß
die Wicklung unter Vorspannung an der Scheibe anliegt.
18. Anordnung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Wicklung (15) in einer am Schei
benaußenrand umlaufenden Nut (14) aufgenommen ist.
19. Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß
die Nut (14) durch ein korrespondierendes, die Axial
kräfte der Flansche (9) aufnehmendes Paßstück (16) ver
schlossen ist.
20. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß
das Paßstück (16) ein Teil des Schaufelfußes (7) ist.
21. Anordnung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Nut (14) am Außenumfang der Scheibe
(1) im Querschnitt nach innen weisende Flansche auf
weist, die den Schaufelfuß (7) übergreifen.
22. Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch
gekennzeichnet, daß die Wicklung (15) aus metallischen
oder nichtmetallischen, insbesondere Glasfasern, Koh
lenstoffasern, Siliciumcarbidfasern oder Kombinationen
daraus besteht.
23. Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch
gekennzeichnet, daß die Wicklung (15) aus mehreren La
gen von Fasern besteht, von denen die Lagen unter
schiedliche Werkstoffeigenschaften aufweisen können.
24. Anordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindeflanken
an den Schaufelfüßen (7) in Radialrichtung schräg nach
außen geneigt sind.
25. Anordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen aneinan
der benachbarten Schaufelfüßen (7) Distanzstücke (18)
angeordnet sind.
26. Anordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß
nur zwischen einigen Schaufelfüßen (7) Distanzstücke
(18) angeordnet und über den Scheibenumfang gleichmäßig
verteilt sind.
27. Anordnung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Distanzstücke (18) als Klemmstücke
ausgebildet sind.
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