DE60023979T2

DE60023979T2 - Bläserplattform

Info

Publication number: DE60023979T2
Application number: DE60023979T
Authority: DE
Inventors: John Andrew Ravenhall; Brian Michael Davis; Thomas Carl Mesing
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1999-04-20
Filing date: 2000-04-19
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2020-04-20
Also published as: US6217283B1; JP4572411B2; JP2000320491A; EP1046785B1; DE60023979D1; EP1046785A2; EP1046785A3

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Gasturbinentriebwerke und spezieller auf separate Luftstromplattformen, die zwischen benachbarten Bläserschaufeln in solchen Triebwerken angeordnet sind.
Ein zum Antrieb eines Flugzeugs beim Flug verwendetes Mantelstrom-Gasturbinentriebwerk enthält typischerweise in Strömungsbeziehung bzw. -richtung in Reihe eine Bläseranordnung, einen Niederdruckkompressor oder Booster, einen Hochdruckkompressor, eine Brennkammer, eine Hochdruckturbine und eine Niederdruckturbine. Die Brennkammer erzeugt Verbrennungsgase, die in der Folge zu der Hochdruckturbine, wo sie sich ausdehnen, um die Hochdruckturbine anzutreiben, und danach zu der Niederdruckturbine geleitet werden, wo sie sich weiter ausdehnen, um die Niederdruckturbine anzutreiben. Die Hochdruckturbine ist über eine erste Rotorwelle antreibend mit dem Hochdruckkompressor verbunden, und die Niederdruckturbine ist über eine zweite Rotorwelle antreibend sowohl mit der Bläseranordnung als auch mit dem Booster verbunden.
Die Bläseranordnung enthält eine Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandet angeordneten Bläserschaufeln, die sich von einer Rotorscheibe aus radial auswärts erstrecken. Die Bläserschaufeln weisen allgemein einen Flügelabschnitt und einen einstückigen Schwalbenschwanz-Wurzelabschnitt auf. Der Schwalbenschwanzabschnitt ist gleitend in einem komplementär ausgebildeten Schwalbenschwanzschlitz aufgenommen, der in der Rotorscheibe ausgebildet ist, um die Schaufel an der Rotorscheibe zu befestigen. Bläserschaufeln sind typischerweise entweder aus Metall, wie z.B. Titan, oder einem Verbundmaterial hergestellt.
Während die bekannten Bläseranordnungen unter normalen Betriebsbedingungen hocheffizient sind, können sie manchmal gegen Schäden durch angesaugte Fremdkörper (Foreign Object Damage) empfindlich sein, d.h. Schäden, die durch das Eindringen von Fremdkörpern, wie z.B. Vögeln oder Hagelkörnern, entstehen. Wenn ein großer Fremdkörper auf eine Bläserschaufel auftrifft, könnte die Bläserschaufel oder ein Teil derselben von der Rotorscheibe abbrechen. Eine losgelöste Bläserschaufel könnte benachbarte Bläserschaufeln beschädigen und eine große Unwucht in der Bläseranordnung erzeugen. Wenn eine losgelöste Bläserschaufel nicht von dem Bläsergehäuse festgehalten wird, könnte sie darüber hinaus erheblichen Schaden an dem Flugzeug hervorrufen, das von dem Triebwerk angetrieben wird. Um die Menge des Schaufelmaterials zu verringern, das während eines Einschlagereignisses verloren geht, ist es bekannt, die Bläseranordnungen so auszuführen, dass sie als Reaktion auf eine auf die Schaufel einwirkende extreme Kraft eine begrenzte Drehung des Blattwurzelabschnitts innerhalb der Schwalbenschwanzschlitze zulassen. Diese Drehung wird häufig einen Bruch der Schaufel an ihrer Basis verhindern.
Während des Triebwerkbetriebs wird ein Umgebungsluftstrom zwischen die rotierenden Schaufelblätter geleitet und unter Druck gesetzt, um dadurch Schub zum Antrieb des Flugzeugs beim Flug zu erzeugen. Eine radial innere Strömungspfadbegrenzung für den Luftstrom, der zwischen die Schaufeln geleitet wird, wird durch Bläserplattformen geschaffen, die nahe bei der Rotorscheibe zwischen benachbarten Bläserschaufeln angeordnet sind. Es ist bekannt, Bläserschaufeln herzustellen, die einstückig ausgebildete Plattformen aufweisen. Dies bedeutet jedoch, dass die Zentrifugalkräfte sowohl von den Bläserschaufelflügeln als auch von den Plattformen von den Bläserschaufelschwalbenschwänzen getragen werden müssen, was es erforderlich macht, dass die Schwalbenschwänze genügend groß sind, was wiederum eine genügend große Rotorscheibe erfordert, um alle Zentrifugalkräfte innerhalb akzeptabler Belastungsgrenzen aufzunehmen. Darüber hinaus wird ein Schaden an einer solchen einstückig ausgebildeten Plattform häufig einen Austausch der gesamten Schaufel erforderlich machen. Und vom Standpunkt der Herstellung aus ist es nicht praktikabel, in dem Fall von Bläserschaufeln aus Verbundwerkstoff die Plattformen mit den Schaufeln einstückig auszuführen.
Demgemäß sind Bläseranordnungen unter Verwendung diskreter Plattformen entwickelt worden, die zwischen benachbarten Bläserschaufeln unabhängig mit der Rotorscheibe verbunden sind. Diese separaten Plattformen müssen während des Betriebs eine geeignete Festigkeit zur Aufnahme sowohl von Zentrifugalkräften als auch von Stoßbelastungen, wie z.B. solchen in Folge von Vogelschlag aufweisen. Eine solche Anordnung ist eine Hybridkonstruktion, die einen bearbeiteten tragenden Körper aus geschmiedetem Aluminium aufweist, der eine damit verbundene Verbundstoff-Strömungspfadoberfläche aufweist. Der tragende Körperabschnitt ist zur einfachen Bearbeitung mit einer Kastenform mit geraden Wänden ausgebildet. Weil die benachbarten Bläserschaufeln eine gekrümmte Kontur aufweisen, führt diese Konstruktion mit geraden Wänden zu harten Körperquetschkanten bzw. -auflagepunkten zwischen der Bläserschaufel, der Bläserplattform und der Rotorscheibe bei einem Fremdkörpereintritt. Solche Quetschkanten begrenzen die Fähigkeit der Bläserschaufel zur Drehung als Reaktion darauf, dass eine Schaufel von einem Fremdkörper getroffen wird.
Darüber hinaus muss die Verbundstoff-Strömungspfadoberfläche nebenbei in einem zusätzlichen Vorgang befestigt werden und erfordert die Verwendung von reduntanten Bolzenbefestigungsmitteln durch die tragenden Seitenwände hindurch, um das Festhalten des Strömungspfades sicherzustellen. Und der tragende Aluminiumkörper muss vor dem Anbringen des Verbundstoffs durch Verdichtungsstrahlen bzw. Shot Peening bearbeitet und grundiert werden. Dies führt zu einer relativ schweren Plattform und ist in der Herstellung teuer.
US 5 281 096 offenbart eine Bläseranordnung, die eine Vielzahl von separaten Plattformen enthält, die einen tragenden Körperabschnitt und einen Strömungspfadoberflächenabschnitt aufweisen und die zwischen benachbarten Rotorschaufeln angeordnet sind, die sich von einer Rotorscheibe aus radial auswärts erstrecken.
US 5 049 035 offenbart eine mit Schaufeln bestückte Scheibe eines Turbomaschinenrotors, der eine Reihe von gleichmäßig um den Rand der Scheibe herum angeordneten Schaufeln und separate Plattformen aufweist, die zwischen den Schaufeln an der Scheibe befestigt sind.
Demnach besteht Bedarf an einer leichtgewichtigen, einfach herzustellenden Bläserplattform, die die Fähigkeit der benachbarten Bläserschaufeln zur Drehung nicht einschränkt.
Die oben genannten Erfordernisse werden durch die vorliegende Erfindung erfüllt, die eine Plattform zur Verwendung zwischen benachbarten, an einer Rotorscheibe angebrachten Bläserschaufeln schafft, um eine innere Strömungspfadbegrenzung herzustellen. Die Plattform enthält einen tragenden Körperabschnitt und einen einstückig ausgebildeten Strömungspfadoberflächenabschnitt. Der tragende Körperabschnitt weist eine Kontur auf, die zu derjenigen der benachbarten Bläserschaufeln passt. Der Strömungspfadoberflächenabschnitt bildet ein Paar von Flügeln, die sich seitlich über den tragenden Körperabschnitt hinaus erstrecken. Die Flügel sind zerbrechlich, damit sie abbrechen, wenn sich eine benachbarte Bläserschaufel in Folge eines Einschlagereignisses dreht. Die Plattform ist unter Verwendung eines Harzinjektionsverfahrens (RTM) aus einem Verbundmaterial hergestellt.
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung und der beigefügten Ansprüche unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen deutlich.
Der Gegenstand der als die Erfindung angesehen wird, ist speziell hervorgehoben und wird im Schlussteil der Anmeldung getrennt beansprucht. Die Erfindung kann jedoch am besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, in denen:
1 zeigt eine partielle Querschnittsansicht eines beispielhaften Mantelstromgasturbinentriebwerks, das die separaten Bläserplattformen gemäß der vorliegenden Erfindung enthält.
2 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht einer der Bläserplattformen gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine Unteransicht der Bläserplattform aus 2.
4 zeigt eine axiale Querschnittsansicht der Bläserplattform aus 2.
5 zeigt eine Endansicht einer Bläserplattform, die zwischen zwei benachbarten Bläserschaufeln angeordnet ist, in einem normalen Betriebszustand.
6 zeigt eine Endansicht einer Bläserplattform, die zwischen zwei benachbarten Bläserschaufeln angeordnet ist, nach einem Einschlagereignis.
Mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen die gleichen Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten die gleichen Elemente bezeichnen: 1 zeigt ein beispielhaftes Mantelstromgasturbinentriebwerk 10, das zum Antrieb eines Flugzeugs beim Flug (nicht gezeigt) verwendet wird. Das Triebwerk 10 enthält eine Fan- oder Bläseranordnung 12, die durch eine konventionelle Bläserwelle 14 gedreht wird, die von einer konventionellen Niederdruckturbine (nicht gezeigt) angetrieben wird. Die Bläseranordnung 12 enthält eine Rotorscheibe 16, von der sich eine Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandet angeordneten Bläser- oder Rotorschaufeln 18 (von denen in 1 nur eine gezeigt ist) radial auswärts erstrecken. Die Rotorscheibe enthält jeweils axial beabstandete Vorder- und Rückseiten 20 und 22 und eine radial äußere Oberfläche 24, die sich zwischen diesen erstreckt.
Von der Bläseranordnung 12 stromabwärts ist ein konventioneller Boosterkompressor 26 angeordnet, der axial mit Abstand angeordnete Leitschaufel- und Schaufelblattreihen aufweist, wobei die Schaufelblätter desselben an einer Boosterscheibe oder -welle 28 angebracht sind. Die Boosterwelle 28 ist durch eine Vielzahl von Bolzen 30 ausreichend fest an der Rückseite 22 der Rotorscheibe angebracht. Ein konischer Spinner 32 ist an der Vorderseite 20 der Rotorscheibe befestigt, um einen aerodynamischen Strömungspfad für Luft 38 zu schaffen, die in die Bläseranordnung 12 eintritt.
Die vorliegende Erfindung enthält eine Vielzahl von separaten Plattformen 34 (von denen in 1 nur eine gezeigt ist), die zwischen den Bläserschaufeln 18 angeordnet sind, wobei jede Plattform 34 zwischen jeweils benachbarten Bläserschaufeln 18 und radial außerhalb der Rotorscheibe 16 angeordnet ist. Jede der Plattformen 34 weist eine radial äußere Oberfläche 36 auf, die sich zwischen den jeweils benachbarten Bläserschaufeln 18 erstreckt, um gemeinsam eine innere Strömungspfadbegrenzung zum Leiten von Luft 38 zwischen den Bläserschaufeln 18 zu bilden. Dadurch wirken die Plattformen 34 zur Erhaltung der Festlegung des Triebwerksströmungspfades zwischen dem Spinner 32 und dem Booster 26.
Mit Bezug auf die 2 bis 4: eine einzelne Bläserplattform 34 ist in größerer Genauigkeit gezeigt. Die Plattform 34 enthält ein einheitliches einstückig ausgebildetes Element 35, das einen tragenden Körperabschnitt 40 und einen Strömungspfadoberflächenabschnitt 42 aufweist, die in einer im Querschnitt im Wesentlichen T-förmigen Anordnung (siehe 4) verbunden sind. Wie am besten in 2 zu sehen ist, weist die Plattform 34 ein vorderes Ende 44, das nahe bei der Scheibenvorderseite 20 angeordnet ist, und ein axial gegenüberliegendes hinteres Ende 46 auf, das nahe bei der Scheibenrückseite 22 angeordnet ist. Der Körperabschnitt 40 trägt den größten Teil zur Plattformmasse bei und verleiht der Plattform 34 die notwendige Festigkeit zum Tragen ihrer zentrifugalen Belastung.
Um das Gesamtgewicht der Plattform 34 zu verringern und dabei eine ausreichende Festigkeit derselben zu erhalten, ist das einstückige Element 35 vorzugsweise aus einem nichtmetallischen Verbundmaterial hergestellt. Ein geeignetes Verbundmaterial wären z.B. in ein Epoxidharz eingebettete Graphitfasern. Weiterhin ist der tragende Körperabschnitt 40 ein Hohlkörper, der eine erste Seitenwand 50, eine zweite Seitenwand 52 und eine radial innere Oberfläche 54 aufweist, die sich zwischen den Seitenwänden 50, 52 erstreckt. Der tragende Körperabschnitt 40 ist sowohl an dem vorderen Ende 44 als auch an dem hinteren Ende 46 offen. Die offenen Enden verhindern eine Ansammlung von Fluiden, wie z.B. Regenwasser oder geschmolzenem Eis, innerhalb des hohlen Körperabschnitts 40, indem sie während des Triebwerkbetriebs einen zentrifugalen Drainagepfad bereitstellen. Um das Gewicht weiter zu verringern sind eine Anzahl von Gewichtsverringerungslöchern 48, die in 2 in der ersten Seitenwand 50 gezeigt sind, in jeder Seitenwand 50, 52 des tragenden Körperabschnitts 40 ausgebildet.
Mit Bezug auf 3: es wird erkannt, dass der tragende Körperabschnitt 40 eine gekrümmte Kontur, die sich von dem vorderen Ende 44 zu dem hinteren Ende 46 erstreckt, im Gegensatz zu einer geraden Wandanordnung aufweist. Diese Kontur ist so gewählt, dass sie im Wesentlichen zu der Kontur der benachbarten Bläserschaufeln 18 passt, zwischen denen die Plattform 34 angeordnet wird. Das bedeutet, dass die erste Seitenwand 50 des Körperabschnitts 40 eine konvexe Krümmung aufweist, die der konkaven Krümmung der Druckseite ihrer benachbarten Schaufel eng folgt, und die zweite Seitenwand 52 des Körperabschnitts 40 eine konkave Krümmung aufweist, die der konvexen Krümmung der Saugseite der zu ihr benachbarten Schaufel eng folgt.
Der tragende Körperabschnitt 40 weist auch ein vorderes Positionierungsanlageelement 56, das an der radial inneren Oberfläche 54 in der Nachbarschaft des vorderen Endes 44 befestigt ist, und ein hinteres Positionierungsanlageelement 58 auf, das an der radial inneren Oberfläche 54 in der Nachbarschaft des hinteren Endes 46 befestigt ist. Sowohl das vordere als auch das hintere Positionierungsanlagelement 56, 58 ist aus einem beliebigen geeigneten elastischen Material, wie z.B. Gummi, hergestellt und wirkt zur radialen Anordnung der Plattform 34 in Bezug auf die Rotorscheibe 16, wie unten ausführlicher beschrieben wird. Die Positionierungsanlageelemente 56, 58 sind weiterhin mit der radial inneren Oberfläche 54 des Körperabschnitts 40 in einer beliebigen geeigneten Weise, wie z.B. durch ein Klebemittel, verbunden.
Der Strömungspfadoberflächenabschnitt 42 ist einstückig an dem radial äußersten Ende des tragenden Körperabschnitts 40 ausgebildet, um die radial äußere Oberfläche 36 der Plattform 34 zu bilden, die die innere Strömungspfadbegrenzung festlegt. Wie am besten in 4 zu sehen ist erstreckt sich der Strömungspfadoberflächenabschnitt 42 seitlich (d.h. in Umfangsrichtung) über die jeweilige Seitenwand 50, 52 des tragenden Körperabschnitts 40 hinaus, um ein Paar von dünnen Flügeln 60 zu bilden. Die Flügel 60 erstrecken sich von Schaufel zu Schaufel, um den Raum zwischen benachbarten Schaufeln 18 vollständig auszufüllen, wodurch die innere Strömungspfadbegrenzung zwischen dem Spinner 32 und dem Booster 26 aufrechterhalten wird. Wie die Seitenwände 50, 52 des Körperabschnitts 40 sind die äußeren seitlichen Ränder der Flügel 60 mit einer gekrümmten Kontur versehen, die zu der Kontur der zugehörigen benachbarten Bläserschaufel 18 passt. Darüber hinaus ist der äußere seitliche Rand jedes Flügels 60 mit einem elastischen Dichtungselement 62 versehen, um eine Abdichtung gegen einen Luftleckfluss an der Bläserschaufel während des Triebwerkbetriebs zu schaffen. Die Randdichtungen 62 sind weiterhin vorzugsweise durch ein Filmklebemittel mit den Flügeln 60 verbunden und sind aus einem geeigneten Material, wie z.B. Silikon hergestellt.
Der Strömungspfadoberflächenabschnitt 42 schafft die notwendige Festigkeit, um die Anforderungen bzgl. einer Überdrehzahl des Bläsers, Ermüdungsbruch mit Kurzzyklus und des Ansaugens zu erfüllen, aber die Flügel 60 sind ausreichend dünn, damit sie im Falle hart einwirkender Druckbelastungen zwischen einer Bläserschaufel 18 und der Plattform 34, die während eines Einschlagereignisses auftreten können, zerbrechlich sind. Wie in 4 gezeigt weisen die Flügel 60 eine Dicke t und einen Flügelüberhang oder eine Breit L auf. Das Verhältnis der Flügelbreite L zu der Dicke t ändert sich im Verlauf der Flügel 60 wegen ihrer gekrümmten Kontur. Vorzugsweise weist der hintere Abschnitt des Flügels 60, der sich auf der konkaven Seite der Plattform 34 befindet, ein Breite/Dicke-Verhältnis auf, das größer oder gleich 40 ist, um eine ausreichende Zerbrechlichkeit sicherzustellen. Das Breite/Dicke-Verhältnis variiert für die anderen Bereiche der Flügel 60 zwischen 20 und 40.
Weiterhin ist auf der radial äußersten Oberfläche des Strömungspfadoberflächenabschnitts 42 eine dünne Glasgewebeschicht 43 zum Erosionsschutz angeordnet. Die Glasgewebeschicht 43 weist eine gute Erosionsbeständigkeit auf und hat im Falle einer Fremdkörpereinwirkung auch eine Opferfunktion. Speziell ist eine Reparatur der Plattform typischerweise eine einfache Maßnahme, solange das Verbundmaterial der Plattform nicht in Folge eines Fremdkörpereinschlags durchdrungen worden ist (d.h. solange nur die Glasgewebeschicht beschädigt worden ist). Eine Durchdringung des Verbundmaterials erfordert eine schwierigere Reparatur oder einen Austausch der Plattform. Das einstückige Element 35 ist für zusätzlichen Erosionsschutz mit einer oder mehreren Schichten einer Hochglanz-Polyurethanfarbe versehen.
Wieder mit Bezug auf 2: Es kann erkannt werden, dass die Plattform 34 einen vorderen Anbauflansch 64, der sich von dem vorderen Ende 44 axial auswärts erstreckt, und einen hinteren Anbauflansch 66 aufweist, der sich von dem hinteren Ende 46 axial auswärts erstreckt. Die vorderen und hinteren Anbauflansche 64, 66 sind so eingerichtet, dass sie jeweils vordere und hintere radial auswärts gerichtete Anschlagoberflächen 68 und 70 und jeweils vordere und hintere axial ausgerichtete Anschlagoberflächen 72 und 74 bilden. Jede Anschlagoberfläche 68, 70 weist einen mit ihr verbundenen Verschleißstreifen auf, der aus einem verschleißbeständigen Material, wie z.B. einer Aramidfaser, kombiniert mit in ein geeignetes Gewebe eingewobenen Polytetrafluoroethylenfasern besteht.
Die Plattform 34 wird von einem vorderen Trägerring 76 und einem hinteren Trägerring 78 festgehalten. Der vordere Trägerring 76 ist ein ringförmiges Element, das im Querschnitt im Wesentlichen C-förmig ist und ein radial inneres Segment 80, ein radial äußeres Segment 82 und einen Mittelabschnitt 84 enthält, der die beiden Segmente 80, 82 verbindet. Das innere Segment 80 ist an seinem distalen Ende z.B. durch eine Vielzahl von Bolzen mit der Vorderseite 20 der Rotorscheibe 16 fest verbunden. Das radial äußere Segment 82 überlappt den vorderen Anbauflansch 64 und liegt an der vorderen radialen Anschlagoberfläche 68 an, wodurch es das vordere Ende 44 der Plattform 34 gegen eine radial auswärts gerichtete Bewegung in Folge der Zentrifugalkraft durch die Rotation der Rotor scheibe 16 während des Triebwerksbetriebs sichert. Weiterhin liegt das distale Ende des äußeren Segments 82 an der vorderen axial gerichteten Anschlagoberfläche 72 an, um die Plattform 34 gegen eine axiale Vorwärtsbewegung festzuhalten. Der Mittelabschnitt 84 des vorderen Trägerrings 76 liegt an dem hinteren Ende des Spinners 32 an. Wahlweise kann der vordere Trägerring 76 ein integraler Bestandteil des anderenfalls konventionellen Spinners 32 sein.
Der hintere Trägerring 78 ist ein ringförmiges Element, das im Querschnitt im Wesentlichen V-förmig ist und ein radial inneres Segment 86 und ein radial äußeres Segment 88 enthält, die an einem Schnittbereich, der einen Anschlag 90 bildet, miteinander verbunden sind. Das innere Segment 86 ist an seinem distalen Ende fest mit einem Anbauflansch 92 verbunden, der an der Boosterwelle 28 ausgebildet ist. Der Anschlag 90 überlappt den hinteren Anbauflansch 66 und liegt an der hinteren radialen Anschlagoberfläche 70 an, wodurch das hintere Ende 46 der Plattform 34 gegen radial auswärts gerichtete Bewegung in Folge der Zentrifugalkraft durch Drehung der Rotorscheibe 16 während des Triebwerksbetriebs festgehalten wird. Der Anschlag 90 liegt auch an der hinteren axial gerichteten Anschlagoberfläche 74 so an, dass die Plattform 34 gegen eine axiale Bewegung nach hinten festgehalten wird.
Während des Einbaus der Plattform 34 positionieren das vordere und hintere Positionierungsanlageelement 56, 58 die Plattform 34 bezogen auf die Rotorscheibe 16 radial, um den gewünschten Abstand zwischen der Plattform 34 und der radial äußeren Oberfläche 24 der Rotorscheibe 16 einzuhalten. Das vordere Positionierungsanlageelement 56 berührt das innere Segment 80 des vorderen Trägerrings 76, und das hintere Positionierungsanlageelement 58 berührt die Boosterwelle 28. Das vordere und hintere Positionierungsanlageelement 56, 58 hindern die Plattform 34 auch an einem Anschlagen gegen die Rotorscheibe 16, die Boosterwelle 28 oder die vorderen und hinteren Trägerringe 76, 78.
Mit Bezug auf die 5 und 6: die Rotorscheibe 16 enthält eine Vielzahl von in Umfangsrichtung mit Abstand angeordneten axialen Schwalbenschwanzschlitzen 94, die sich von der äußeren Oberfläche 24 der Scheibe radial einwärts erstrecken, wobei die Scheibenabschnitte zwischen den Schwalbenschwanzschlitzen 94 auch als Schwalbenschwanzstege bekannt sind. Jede der Bläserschaufeln 18 enthält einen einstückigen Wurzelbereich 96, der in der Form eines komplementären Schwalbenschwanzes zum axialen Einsatz ausgebildet ist. Die Schwalbenschwanzwurzelbereiche 96 sind in entsprechenden der Schwalbenschwanzschlitze 94 angeordnet, um die Bläserschaufeln 18 an der Rotorscheibe 16 zu befestigen. Wie in der Fachwelt bekannt ist, sind die Schwalbenschwanzschlitze 94 und die Wurzelbereiche 96 so ausgebildet, dass sie eine begrenzte Drehung des Wurzelbereiches 96 innerhalb des Schwalbenschwanzschlitzes 94 als Reaktion auf eine extreme Kraft zulassen, die auf die Schaufel 18 ausgeübt wird. Diese Fähigkeit der Schaufel zur Drehung verringert die Empfindlichkeit der Schaufel gegen Schäden durch Fremdkörper (Foreign Object Damage) wesentlich.
Wie oben erörtert weist der Körperbereich 40 eine gekrümmte Kontur auf, die der Kontur der benachbarten Bläserschaufeln 18 folgt. Der geformte Körperbereich 40 erlaubt eine stärkere Schaufeldrehung bezogen auf die Schaufeldrehung, die bei konventionellen, eine gerade Wandanordnung aufweisenden Bläserplattformen möglich ist, indem harte Körperquetschkanten bzw. -auflagepunkte zwischen der Plattform 34, den Bläser schaufeln 18 und der Rotorscheibe 16 bei Einschlagereignissen vermieden werden. Die gekrümmte Anordnung vereinfacht auch den Einbau der Plattform 34. Wie in 5 gezeigt, die die Bläseranordnung 12 unter normalen Betriebsbedingungen darstellt, ist der tragende Körperabschnitt 40 dazu bemessen und eingerichtet, einen angemessenen Abstand zu der Rotorscheibe 16 und den benachbarten Schaufeln 18 einzuhalten, so dass die Fähigkeit der Schaufel zur Drehung nicht durch eine Verbindung zwischen der Plattform 34 und den Schaufeln 18 oder der Rotorscheibe 16 übermäßig behindert wird. Wie in 6 gezeigt wird sich folglich, wenn eine der Bläserschaufeln 18 (die linke Schaufel in der Figur) von einem Fremdkörper getroffen wird, die Schaufel 18 innerhalb ihres Schwalbenschwanzschlitzes 94 als Reaktion auf den Einschlag drehen. Wenn sich die Schaufel 18 dreht, werden die zerbrechlichen Flügel 60 abbrechen und es der Schaufel 18 ermöglichen, sich im Rahmen ihres Drehvermögens, das typischerweise etwa 18° umfasst, zu drehen. Obwohl die Flügel 60 während eines Einschlagereignisses zerdrückt werden, bleibt der tragende Körperabschnitt 40, der den größten Teil der Plattformmasse enthält, weitgehend intakt. Folglich geht nur sehr wenig von der Plattformmasse verloren, so dass der größte Teil der Funktion der Bildung einer inneren Strömungspfadbegrenzung erhalten bleibt.
Die Plattform 34 wird vorzugsweise unter Verwendung eines Harzinjektionsverfahrens (RTM) hergestellt, bei dem Fasern eines geeigneten Materials, wie z.B. Graphit, in einer gewünschten Ausrichtung auf einem Dorn so angeordnet werden, dass die gewünschte Form des fertigen Teils angenähert wird. Diese Vorform wird dann in einer Form angeordnet, die einen Hohlraum aufweist, der zu der Form des einstückigen Elementes 35 passt. Der Form wird neben der Oberfläche der Vorform eine dünne Glasgewebematte hinzugefügt, die zu dem Strömungspfad oberflächenabschnitt 42 des einstückigen Elementes 35 wird. Der nächste Schritt besteht in der Injektion eines Harzes, wie z.B. eines Epoxids, in die Form unter einem moderaten Druck, um die Fasern zu imprägnieren. Die durch Harz imprägnierte Vorform wird danach ausgehärtet, wobei die Glasgewebematte zur Bildung der Glasgewebeschicht 43 gleichzeitig ausgehärtet wird. Nach dem Aushärten wird der Dorn entfernt, und das einstückige Element 35 wird mit einer oder mehreren Schichten einer Hochglanz-Polyurethanfarbe versehen.
Nachdem das einstückige Element 35 fertiggestellt worden ist, werden die vorderen und hinteren Positionierungsanlageelemente 56, 58 mit der radial inneren Oberfläche 54 des Körperabschnitts 40 verbunden. Die Dichtungselemente 62 werden mit dem äußeren seitlichen Rand jedes Flügels 60 verbunden, und ein Verschleißstreifen wird jeweils mit den vorderen und hinteren radial auswärts gerichteten Anschlagoberflächen 68, 70 der vorderen und hinteren Anbauflansche 64, 66 verbunden. Demnach ist dies ein relativ einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung einer leichtgewichtigen Bläserplattform gemäß der vorliegenden Erfindung.
Im Vorangegangenen sind eine separate Bläserplattform aus Verbundstoff, die die Drehbarkeit der benachbarten Bläserschaufeln nicht beschränkt, und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Plattform beschrieben worden.

Claims

Plattform (34) zur Verwendung zwischen benachbarten Bläserschaufeln (18), die mit einer Rotorscheibe (16) verbunden sind, zur Schaffung einer inneren Strömungspfadbegrenzung, wobei die Plattform aufweist: einen tragenden Körperabschnitt (40), der einen Hohlkörper enthält, der eine erste Seitenwand (50), eine zweite Seitenwand (52), eine sich zwischen der ersten und der zweiten Seitenwand erstreckende, radial innere Oberfläche (54) und offene Enden aufweist, wobei der tragende Körperabschnitt (40) eine Kontur aufweist, die zu derjenigen der benachbarten Bläserschaufeln (18) passt, und einen Strömungspfadoberflächenabschnitt (42), der mit dem tragenden Körperabschnitt (40) verbunden ist, wobei der Strömungspfadoberflächenabschnitt (42) ein Paar zerbrechlicher Flügel (60) bildet, die sich seitlich über den tragenden Körperabschnitt hinaus erstrecken.
Plattform nach Anspruch 1, bei der der tragende Körperabschnitt (40) und der Strömungspfadoberflächenabschnitt (42) ein einstückiges Element bilden.
Plattform nach Anspruch 2, bei der das einstückige Element aus einem Verbundmaterial hergestellt ist.
Plattform nach Anspruch 3, bei der das Verbundmaterial Graphitfasern in einem Epoxidharz enthält.
Plattform nach Anspruch 1, bei der jede der ersten (50) und zweiten (52) Seitenwand wenigstens ein darin ausge bildetes Gewichtsverringerungsloch aufweist.
Plattform nach Anspruch 1, bei der die erste Seitenwand (50) eine konkave Krümmung und die zweite Seitenwand (52) eine konvexe Krümmung aufweist.
Plattform nach Anspruch 1, die weiterhin ein vorderes Positionierungsanlageelement, das an der radial inneren Oberfläche (54) befestigt ist, und ein hinteres Positionierungsanlageelement aufweist, das an der radial inneren Oberfläche (54) befestigt ist.
Plattform nach Anspruch 1, bei der die Flügel (60) eine Breite und eine Dicke aufweisen und das Verhältnis der Breite zu der Dicke in wenigstens einem Abschnitt des Flügels größer oder gleich 40 ist.
Plattform nach Anspruch 1, die weiterhin ein Dichtungselement aufweist, das an jedem der Flügel (60) befestigt ist.
Plattform nach Anspruch 1, die weiterhin eine auf dem Strömungspfadoberflächenabschnitt (42) angeordnete Glasgewebeschicht aufweist.
Plattform nach Anspruch 2, bei der das einstückige Element mit wenigstens einer Beschichtung aus Polyurethanfarbe versehen ist.
Plattform nach Anspruch 1, die weiterhin ein vorderes Anbauflansch, das sich von dem vorderen Ende der Plattform axial auswärts erstreckt, und ein hinteres Anbauflansch aufweist, das sich von dem hinteren Ende der Plattform axial auswärts erstreckt.
Plattform nach Anspruch 1, die ein einstückiges Element (35) enthält, das aus einem Verbundmaterial hergestellt ist und einen Strömungspfadoberflächenabschnitt (42) enthält, der einstückig auf dem tragenden Körperabschnitt (40) ausgebildet ist, um eine im Wesentlichen T-förmige Anordnung zu bilden, wobei der Strömungspfadoberflächenabschnitt ein Paar zerbrechlicher Flügel (60) bildet, die sich seitlich über den tragenden Körperabschnitt (40) hinaus erstrecken.