DE60118315T2

DE60118315T2 - Abstandshalter für Schaufel und Rotorscheibenanordnung mit solchem Abstandshalter

Info

Publication number: DE60118315T2
Application number: DE60118315T
Authority: DE
Inventors: James Michael Springboro Forrester
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2000-11-27
Filing date: 2001-11-26
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2021-11-27
Also published as: EP1209322A3; EP1209322B1; JP2002195103A; PL350897A1; DE60118315D1; EP1209322A2; PL200997B1; RU2281403C2; US6481971B1; JP4052375B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Gasturbinenschaufelblattabstandshalter, die unterhalb der Schwalbenschwanzfüße der Schaufelblätter innerhalb der Schwalbenschwanzschlitze in Gasturbinentriebwerksanordnungen angeordnet sind, und insbesondere auf solche Abstandshalter für Bläseranordnungen, die Bläserschaufeln mit kreisbogenförmigen Schwalbenschwanzfüßen aufweisen, die in Kreisbogenschwalbenschwanzschlitze in einer Scheibe eines Bläserrotors passen.
Ein Mantelstromgasturbinentriebwerk, das zum Antrieb eines Flugzeugs beim Flug verwendet wird, enthält eine Bläseranordnung, die eine Vielzahl in Umfangsrichtung voneinander beabstandeter Bläserlaufschaufeln aufweist, die sich von einer Rotorscheibe radial auswärts erstrecken. Eine Umgebungsluftströmung wird zwischen die Bläserschaufeln geleitet und verdichtet, wodurch Schub zum Antrieb des Flugzeugs beim Flug erzeugt wird. Die Bläseranordnung enthält typischerweise eine Vielzahl von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Bläserschaufeln, von denen jede einen Schwalbenschwanzfuß aufweist, der in einer komplementären, sich axial erstreckenden Schwalbenschwanznut oder -schlitz auf einem Umfang oder Kranz einer Rotorscheibe angeordnet ist. Die Schwalbenschwanzschlitze werden durch Schwalbenschwanzpfosten gebildet und sind in ihrem Aufbau zu den Schwalbenschwanzfüßen der Schaufeln komplementär, um die Schaufeln radial an der Rotorscheibe festzuhalten. Die Schaufeln werden auch axial in der Rotorscheibe festgehalten, um eine axiale Bewegung der Schaufeln in der stromauf wärtigen und stromabwärtigen Richtung zu verhindern. Ein Abstandshalter füllt den restlichen Raum unterhalb des Schaufelfußes innerhalb des Schlitzes.
Bei einem Schaufelausfall- bzw. Bladeout-Ereignis löst sich eine Schaufel oder ein Teil einer Schaufel ab und trifft auf die erste dahinterliegende folgende Schaufel, die der beschädigten Schaufel benachbart ist, wodurch die erste folgende Schaufel zu einer Drehung in Umfangsrichtung veranlasst wird. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere für Bläseranordnungen mit kreisbogenförmigen Schwalbenschwanzfüßen und -schlitzen nützlich. Diese bewirken einen Anstieg der Schwalbenschwanzlast an punktuellen Orten, die die Unversehrtheit des Schwalbenschwanzes gefährden. Die Schaufel muss daran gehindert werden, sich zu stark zu drehen und die Ecken zu belasten. Wenn die Schaufel zur Drehung neigt, wird der Abstandshalter zwischen der Unterseite des Schaufelfußes und der Bodenfläche des Schlitzes in der Scheibe eingeklemmt, wodurch eine Drehung verhindert wird. Das Drehmoment wird auf einen Großteil der Druckfläche anstelle der Eckpunkte des Schwalbenschwanzfußes verteilt.
US 5 820 347 offenbart ein Packungselement zum Zurückhalten des Fußes einer Bläserschaufel in einer Nut einer Rotorscheibe, das die Form einer gekrümmten Platte annimmt, die eine metallische Unterstruktur aufweist, die vertiefte Abschnitte und ein halbsteifes, elastomeres Material enthält, das in die vertieften Abschnitte gegossen ist und diese füllt.
Eine Bläserscheibenanordnung für eine Nabenausführung mit kleinem Radius, die einen Kreisbogenschwalbenschwanzfuß und -schlitz enthält, um einen geeigneten Fußabdruck und Lastpfad in die Scheibe hinein sicherzustellen, ist entwickelt worden. Diese Konstruktion wird verwendet, um die Luftströmung durch die Bläserschaufeln zu erhöhen, um den Schub zu verstärken, ohne ihn zu einer Grenze einer Spitze der Bläserschaufel zu erhöhen oder zu halten. Eine innere Strömungspfadbegrenzung, die häufig als die Nabe bezeichnet wird, wird von einer gegenwärtigen Triebwerksausführung aus radial einwärts verschoben, oder das Triebwerk wird ursprünglich so ausgelegt, dass es das enthält, was als eine Nabe mit geringem Radius bezeichnet wird. Konventionell ist ein radialer Übergangsabschnitt ein Übergang von einem gekrümmten Schaufelabschnitt an dem Strömungspfad zu einem geraden Schaft an der Oberseite des Schwalbenschwanzes. Infolge des kleinen Innendurchmessers des Strömungspfades ist der radiale Übergangsabschnitt der Bläserschaufel von dem aerodynamischen oder gekrümmten Abschnitt der Schaufel zu dem Schwalbenschwanzfuß signifikant verkürzt. Es ist in hohem Maße wünschenswert, einen verbesserten Abstandshalter für eine Nabenkonstruktion mit kleinem Radius zu haben, der eine Kreisbogenschwalbenschwanzwurzel und einen Kreisbogenschwalbenschwanzschlitz enthält, um für die erste nachfolgende Schaufel, die bei einem Blattausfallereignis der beschädigten Schaufel benachbart ist, eine geeignete Schaufelhalterung sicherzustellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Gasturbinentriebwerkslaufschaufelabstandshalter ein sich axial erstreckendes Rückgrat, jeweils beabstandete vordere, mittige und hintere Schwalbenschwanzstege, die jeweils entlang des Rückgrates angeordnet sind, wobei das Rückgrat und der vordere, mittige und hintere Schwalbenschwanzsteg untere gekrümmte Rückgratoberflächen aufweisen. Jeder von dem vorderen, mittigen und hinteren Schwalbenschwanzsteg weist ei nen Sockel auf, der sich über dem Rückgrat erstreckt und eine flache Sockeloberseite aufweist. Eine Abstandshalterzunge erstreckt sich im Wesentlichen axial aus dem vorderen Steg nach vorne und weist sich axial und radial erstreckende, sich überschneidende Zungenöffnungen auf. In der hierin offenbarten, beispielhaften Ausführungsform erstreckt sich ein leerer Raum um das Rückgrat herum und zwischen dem vorderen und dem hinteren Schwalbenschwanzsteg, und der Leerraum ist mit einem elastomerischen Material gefüllt. Der Abstandshalter weist zwischen dem vorderen und dem hinteren Schwalbenschwanzsteg einen Querschnitt konstanter Form und Größe auf.
Die Erfindung findet insbesondere Anwendung mit Kreisbogenschwalbenschwanzschlitzen und -füßen, für die der Abstandshalter ein kreisbogenförmiger Abstandshalter ist und das Rückgrat und der vordere, mittige und hintere Schwalbenschwanzsteg entlang einem Kreisbogen gekrümmt sind, der zu einer radialen Achse normal und um diese herum verläuft. Die Abstandshalterzunge weist einen rechteckigen Querschnitt auf, erstreckt sich axial aus einer Vorderseite des vorderen Steges heraus und weist eine ebene Zungenoberseite auf, die mit den ebenen Sockeloberseiten der Sockel in einer Ebene liegt.
In einer speziellen Ausführungsform betrifft die Erfindung einen Abstandshalter in einer Rotorscheibenanordnung eines Gasturbinentriebwerks, die eine Anzahl von ringförmigen Naben, die um eine Mittellinie herum angeordnet sind, wobei jede der Naben über eine Rippe mit einem Scheibenkranz verbunden ist, und eine Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten Schwalbenschwanzschlitzen aufweist, die in dem Kranz bzw. durch diesen hindurch angeordnet sind. Die Schwalbenschwanzschlitze erstrecken sich in Umfangsrichtung zwischen Scheibenpfosten, in Axialrichtung von einem vorderen Ende zu einem hinteren Ende des Kranzes und in Radialrichtung von der Scheibenaußenoberfläche des Kranzes nach innen. Eine Vielzahl von Bläserschaufeln weisen Schwalbenschwanzfüße, die in den Schwalbenschwanzschlitzen angeordnet sind, und die zugehörigen der Schaufelabstandshalter auf, die in den Schwalbenschwanzschlitzen zwischen einer Schwalbenschwanzschlitzbodenwand und einer sich axial erstreckenden, unteren Fußoberfläche jedes der Schwalbenschwanzfüße angeordnet sind. Sich in Umfangsrichtung erstreckende, ringförmige Berstschlitze erstrecken sich radial durch den Kranz hindurch zwischen jedem benachbarten Paar von Rippen in die Schwalbenschwanzschlitze hinein. Der vordere, mittige und hintere Schwalbenschwanzsteg sind jeweils so entlang des Rückgrates angeordnet, dass die Berstschlitze zwischen dem vorderen, mittigen und hinteren Schwalbenschwanzsteg angeordnet sind.
In noch einer spezielleren Ausführungsform der Erfindung, erstrecken sich Paare von in Umfangsrichtung gegenüberliegend aufeinander ausgerichteten Halteschlitzen durch Überhänge von in Umfangsrichtung benachbarten Paaren von Scheibenpfosten hindurch an einem axialen Ort, wo die Überhänge beginnen, sich von dem Kranz aus axial nach vorne zu erstrecken. In den Paaren von Halteschlitzen sind Halter angeordnet, und sie erstrecken sich quer zu dem Schwalbenschwanzschlitz, so dass sie die Schwalbenschwanzfüße in den Schwalbenschwanzschlitzen axial festhalten. Jeder der Halter wird radial durch einen zugehörigen der Abstandshalter gestützt, und jeder der Halter weist einen rechteckigen Schlitz auf, durch den hindurch eine zugehörige der Abstandshalterzungen angeordnet ist. Jeder Halter weist radi al unterhalb des Schlitzes eine vorspringende Kante auf, auf der die Abstandshalterzunge aufliegt. Eine sich radial erstreckende Kantenöffnung ist durch die vorspringende Kante hindurch ausgebildet und mit der sich radial erstreckenden Zungenöffnung ausgerichtet. Eine Abstandshalterschraube, der einen Abstandshalterschraubenkopf und einen mit Gewinde versehenen Abstandshalterschraubenschaft aufweist, ist durch die Kantenöffnung und die sich radial erstreckende Zungenöffnung hindurch so angeordnet, dass der Abstandshalterschraubenkopf die vorspringende Kante erfasst. Eine Abstandshaltermutter ist an dem Abstandshalterschraubenschaft geschraubt befestigt, so dass die Abstandshaltermutter die Abstandshalterzunge erfasst.
Die neuartigen Merkmale, die als kennzeichnend für die vorliegende Erfindung angesehen werden, werden in den Ansprüchen dargelegt und unterschieden. Die Erfindung wird in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen konkreter beschrieben:
1 zeigt teilweise im Schnitt eine Querschnittsansicht des Vorderabschnitts eines Mantelstromgasturbinentriebwerks, das eine beispielhafte Bläseranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht des Bläserrotors in der in 1 dargestellten Bläseranordnung.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Bläserscheibe in 1.
4 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht der Bläserscheibe in 3.
5 zeigt eine Querschnittsansicht des in 2 dargestellten Bläserscheibenrotors, der an einem Boosterrotorabschnitt des Vorderabschnitts des in 1 dargestellten Mantelstromgasturbinentriebwerks angebracht ist.
6 zeigt eine nach hinten gerichtete, perspektivische Vorderseitenansicht eines Spinners des in 1 dargestellten Bläserrotors.
7 zeigt eine nach vorne gerichtete, perspektivische Rückseitenansicht des Spinners des in 1 dargestellten Bläsermotors.
8 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht des Spinners des in 1 dargestellten Bläserrotors.
9 zeigt eine Querschnittsansicht eines Schwalbenschwanzschlitzes in der Bläserscheibe aus 3.
10 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Abschnitts der Bläserscheibe aus 3.
11 zeigt eine Querschnittsansicht eines unteren Bereiches der Bläserlaufschaufel mit Bläserlaufschaufelerleichterungslöchern, die in dem Schwalbenschwanzschlitz in der Bläserscheibe in 1 angebracht ist.
12 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Vorderabschnitts der Bläserscheibe aus 10.
13 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Abstandshalters in dem Schwalbenschwanzschlitz der Bläserscheibe aus 10.
14 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Vorderabschnitts des Abstandshalters aus 13, der in der Bläserscheibe aus 1 mit einem Halter im Eingriff steht.
15 zeigt eine nach hinten gerichtete, perspektivische Vorderseitenansicht des Halters aus 14.
16 zeigt eine nach vorne gerichtete, perspektivische Rückseienansicht des Halters aus 14.
17 zeigt eine Querschnittsansicht der Vorderdichtung und der Hinterdichtung in der Bläserscheibe aus 1.
18 zeigt eine radial einwärts gerichtete Schnittansicht der Vorderdichtung aus 17.
19 zeigt eine nach hinten gerichtete, perspektivische Vorderseitenansicht einer Bläserplattform des in 1 dargestellten Bläserrotors.
20 zeigt eine radial einwärts gerichtete Schnittansicht der Bläserplattformen, die an dem in 1 dargestellten Bläserrotor montiert sind.
21 zeigt eine radial nach außen gerichtete, perspektivische Ansicht der in 19 dargestellten Bläserplattform.
22 zeigt eine Querschnittsansicht des Abstandshalters entlang der Linie 22-22 in 13.
23 zeigt eine Querschnittsansicht des Abstandshalters entlang der Linie 23-23 in 13.
24 zeigt eine Querschnittsansicht des Abstandshalters entlang der Linie 24-24 in 13.
25 zeigt eine Vergrößerung des Bereiches der Bläserscheibe innerhalb der gestrichelten Kreislinie in 5.
26 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht der Dichtungen an der in 20 dargestellten Bläserplattform.
27 zeigt eine Querschnittsansicht der Plattform entlang der Linie 27-27 in 26.
28 zeigt eine Vergrößerung des Bereiches der Bläserscheibe innerhalb der gestrichelten Linie 28 in 4.
29 zeigt eine Vergrößerung der Schraubenplattenanordnung, die die Schraube 37 in 1 enthält.
In 1 ist der vordere Bereich eines Mantelstromgasturbinenflugzeugtriebwerks 10 schematisch dargestellt, das eine beispielhafte Ausführungsform einer Rotoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung in der Form einer Bläseranordnung 12 enthält, die um eine Bläserantriebswelle 14 rotiert, die von einer (nicht gezeigten) Niederdruckturbine angetrieben wird. Die Bläseranordnung 12 enthält eine Bläserrotorscheibe 16, von der aus sich eine einzige, axial angeordnete Reihe 18 von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Bläserlaufschaufeln 20 radial nach außen erstreckt. Stromabwärts von der Bläseranordnung 12 ist ein konventioneller Boosterkompressor 26 angeordnet, der axial voneinander beabstandete Reihen von Boosterleitschaufeln 22 und Reihen von Boosterlaufschaufeln 24 aufweist, die an einer drehbaren Boostertrommel 28 angebracht sind. Eine ringförmige Befestigungsplatte 29 weist ringförmige Gruppen von radial inneren Öffnungen 174, radial äußeren Öffnungen 208 und radial mittigen Öffnungen 23 auf, die radial zwischen den radial inneren Öffnungen und den radial äußeren Öffnungen angeordnet sind. Die ringförmige Befestigungsplatte 29 ist mit der Boostertrommel 28 durch eine Vielzahl von Plattenschraubenanordnungen 25 verschraubt oder auf andere Weise fest verbunden. Jede der Plattenschraubenanordnungen 25 (29) weist eine Senkkopfschraube 37 auf, die durch eine der mittleren Öffnungen 23 und eine aus einer Vielzahl von Trommelöffnungen 19 in der Boostertrommel 28 hindurch angeordnet ist. Jede der Schrauben 37 weist einen Schraubenkopf 21 auf, der in die Befestigungsplatte 29 eingreift und mit einem Schaft 476 an einem mit Gewinde versehenem freien Ende 478 und einem glatten Abschnitt 480 zwischen dem Schraubenkopf 21 und dem freien Ende 478 befestigt ist. Der glatte Abschnitt erstreckt sich durch die mittlere Öffnung 23 und die Trommelöffnung 19 hindurch. Die Schraube 37 ist durch eine Senkmutter 33 befestigt, die auf das freie Ende 278 geschraubt ist, um die Boostertrommel 28 mit der Platte 29 zu verbinden. Presssitze zwischen den Senkmuttern 33 und der Befestigungsplatte 29 halten die Muttern am Ort, wenn die Schraubenköpfe 21 zum Festziehen der Platten schraubenanordnungen 25 mit einem Drehmoment beaufschlagt werden.
Die Befestigungsplatte 29 ist mit der Rotorscheibe 16 durch eine Mehrzahl von inneren Schraubenanordnungen 30 fest verbunden, wie es genauer in den 5 und 17 gezeigt ist. Demnach ist die Boostertrommel 28 mit der Rotorscheibe 16 über eine Befestigungsplatte 29 verbunden, und die Befestigungsplatte wird als Teil der Boostertrommel angesehen. Die Boostertrommel und die Bläserscheibe werden über die Bläserantriebswelle 14 von einer (nicht gezeigten) Turbine gedreht. Die Bläserantriebswelle 14 ist in dem feststehenden Aufbau oder Rahmen 38 des Triebwerks durch ein Axialdrucklager 43 drehbar gelagert.
Weiter mit Bezug auf die 2 und 3: Jede der Bläserschaufeln 20 weist einen gekrümmten Flügelabschnitt 56 mit jeweils einer Druck- und einer Saugseite 55 und 57 auf, die sich jeweils zwischen einer Flügelvorderkante LE und einer Flügelhinterkante TE erstrecken. Der Flügelabschnitt 56 ist an einem kreisbogenförmigen Schwalbenschwanzfuß 58 befestigt, und ein Übergangsabschnitt 60 der Bläserschaufel 20 erstreckt sich zwischen dem Flügelabschnitt und dem Fuß. Weiter mit Bezug auf 4: Die Bläserrotorscheibe 16 ist eine Scheibe mit vielen Bohrungen, die einen Rand bzw. Kranz 62 aufweist, der mit einer Anzahl von Scheibennaben 64 mit Bohrungen 66 durch eine entsprechende Anzahl von Rippen 68 verbunden ist, die um die Zentralachse bzw. Mittellinie 11 herum angeordnet bzw. dieser umschrieben sind. Rippenkanäle 61 erstrecken sich axial zwischen den Rippen 68 und radial zwischen dem Kranz 62 und den Naben 64.
In der hierin dargestellten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung werden drei identische Naben verwendet, wobei auch eine andere Anzahl von Naben, wie z.B. zwei, vier oder mehr verwendet werden könnten. Die Scheibe gemäß der Erfindung ist nicht auf identische Naben, Rippen und Bohrungen beschränkt. Die Naben, Rippen und Bohrungen können verschiedene radiale und axiale Abmessungen aufweisen. Weil die Bläserschaufel 20 bezogen auf den Außendurchmesser der Scheibe 16 eine lange axiale Länge L, aufweist, der mit einem radialen Abstand R1 von einer Scheibenaußenoberfläche 63 zu der Triebwerksmittellinie 11 bezeichnet ist, ist eine Scheibe mit vielen Bohrungen aufgrund ihres geringeren Gewichtes effizienter als die traditionelle Scheibe mit einer einzigen Bohrung. Die Scheibe mit vielen Bohrungen gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch in anderen Teilen des Triebwerks, wie z.B. in einem Kompressor oder einer Turbine verwendet werden.
Mit Bezug auf 4 und 28: Man beachte, dass der Kranz 62 radial sehr nah in geringem Abstand von den Naben 64 angeordnet ist. Die Rippenkanäle 61 sind verglichen mit denjenigen in konventionellen Scheiben breit und kurz. Die Rippenkanäle weisen eine relativ große maximale Kanalbreite W1 auf, die sich axial zwischen den Rippen 68 erstreckt, verglichen mit den relativ kurzen Kanallängen LC, die sich zwischen dem Kranz 62 und den Naben 64 radial erstrecken. Die maximale Kanalbreite W1 ist von derselben Größenordnung wie die Kanallänge LC. Die Rippenkanäle 61 sind im Wesentlichen abgerundet, und die Rippen 68 weisen jeweils relativ große radial innere und äußere Ausrundungen 71 und 73 auf, und die innere Ausrundung 71 erstreckt sich über einen Bereich von etwa 30–70% der Kanallänge LC und ist in der beispielhaften Ausführungsform so dargestellt, dass sie etwa 50% der Kanallänge LC entspricht. Die Rippenkanäle sind kurz und breit, und in der beispielhaften Ausführungsform werden die Rippen 68 im Wesentlichen durch die inneren und äußeren Ausrundungen 71 und 73 gebildet, die jeweils einen großen inneren und äußeren Krümmungsradius 75 und 77 aufweisen. Allgemein bilden die inneren und äußeren Ausrundungen 71 und 73 einen wesentlichen Abschnitt der Rippe 68. Die inneren Ausrundungen 71 sind groß und haben einen großen inneren Krümmungsradius 75, um starke Beanspruchungskonzentrationen zu vermeiden, die sich zwischen den Naben 64 und den Rippen 68 aufbauen können.
Weiter unter Bezug auf die 2, 3 und 4: Eine Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten, kreisbogenförmigen Schwalbenschwanzschlitzen 52 ist durch den Kranz 62 hindurch bzw. in diesem angeordnet und erstreckt sich in Umfangsrichtung zwischen Scheibenpfosten 50, in der Axialrichtung von einem vorderen Ende 65 zu einem hinteren Ende 67 des Kranzes und in Radialrichtung von der Scheibenaußenoberfläche 63 des Kranzes nach innen. Die Kreisbogenschwalbenschlitze 52 werden zur Aufnahme und radialen Halterung der Kreisbogenschwalbenschwanzfüße 58 verwendet.
Der Kreisbogenschwalbenschwanzfuß 58, die Kreisbogenschwalbenschwanzschlitze 52 und die Scheibenpfosten 50 sind bogenförmig und senkrecht zu einer radialen Achse RA und um diese herum gekrümmt. Dies wird an einem Beispiel durch einen Bogen AR durch den Scheibenpfosten 50 hindurch verdeutlicht, der in einem Radius der Krümmung R um die radiale Achse RA herum angeordnet ist. Jeder der Kreisbogenschwalbenschwanzfüße 58 ist dazu ausgelegt, entlang des Bogens axial nach hinten in einen zugehörigen aus einer Vielzahl kreisbogenförmiger Schwalbenschwanzschlitze 52 zu gleiten und radial und in Umfangsrichtung durch den Scheibenkranz 62 und insbesondere durch die Pfosten 50 festgehalten zu werden. Jeder der Pfosten 50 weist einen Überhang 69 auf, der sich von dem Scheibenkranz 62 aus axial nach vorne erstreckt, und ist radial außerhalb der Pfosten angeordnet. In der beispielhaften Ausführungsform grenzt die Scheibenaußenoberfläche 63 des Kranzes 62 an die Scheibenpfosten 50 und die Überhänge 69 an. Obwohl die Gleitbewegung kreisförmig entlang eines Bogens erfolgt, wird sie hierin auch als eine axiale Gleitbewegung bezeichnet.
Mit Bezug auf 9: In den Scheibenpfosten 50 sind konische Hinterschnitte 74 innerhalb der Kreisbogenschwalbenschwanzschlitze 52 entlang derselben ausgebildet. Die Hinterschnitte 74 erstrecken sich zwischen einer konischen Schwalbenschwanzschlitzdruckfläche 76 an dem Scheibenpfosten 50 und dem Bereich mit abgerundetem Querschnitt oder Toroidbereich innerhalb und entlang des Kreisbogenschwalbenschwanzschlitzes 52. Die konische Schwalbenschwanzschlitzdruckfläche 76 ist dazu ausgelegt, eine konische Schwalbenschwanzfußdruckfläche 78 an dem Kreisbogenschwalbenschwanzfuß 58 zu berühren. Die Hinterschnitte 74 sind konisch und in der beispielhaften Ausführungsform so dargestellt, dass sie bezogen auf die Schwalbenschwanzschlitzdruckfläche 76 an den Scheibenpfosten 50 einen Hinterschnittwinkel 81 von etwa 30 Grad aufweisen. Die Kontaktbeanspruchungen entlang des Fußes in dem Berührungsbogens sind während der Rotation der Bläserschaufeln 20 mit hoher Drehzahl hoch, wie z.B. bei einer Beschleunigung des Triebwerks und Abheben des Flugzeugs. Die Hinterschnitte an den Pfosten 50 helfen dabei, die Beanspruchungen an den Berührungskanten zu vermindern.
Mit Bezug auf die 1, 4 und 5: Der Kranz 62 weist sich in Umfangsrichtung erstreckende, ringförmige Berstschlitze 70 zwischen jedem aneinandergrenzenden Paar 72 von Rippen 68 auf. Die Berstschlitze 70 erstrecken sich radial durch den Kranz 62 hindurch in die Schwalbenschwanzschlitze 52 hinein und bewirken eine Risseinschnürung. Die Berstschlitze 70 schaffen exakte Ringlastpfade zwischen den Kranzbereichen 82 des Kranzes 62, an denen die Rippen 68 an dem Kranz 62 hängen, wobei sie einer Rissausbreitung von einem Kranzbereich 82 der Scheibe 16 zu einem anderen widerstehen. In der beispielhaften Ausführungsform weisen die Berstschlitze 70 einen Querschnitt in der Form eines Spitzbogens bzw. Ogivals 85 mit einem radial äußeren Ogivalradius 83 und einem radial inneren Ogivalradius 84 auf, wobei der radial innere Ogivalradius wesentlich größer ist.
Weiter mit Bezug auf die 3 und 4: Eine ringförmige vordere Verlängerung 86 (eine zylindrische ringförmige vordere Verlängerung, die hierin als Beispiel verdeutlicht ist) weist einen ringförmigen Vorderflansch 90 und einen ringförmigen hinteren Verlängerungsflansch 87 auf. Der hintere Verlängerungsflansch 87 ist mit einem ringförmigen Vorderarm 89 verschraubt, der sich von der vordersten 88 der Rippen 68 der Scheibe 16 ausgehend nach vorne erstreckt. Alternative Ausführungsbeispiele enthalten eine vordere Verlängerung 86, die mit der vordersten 88 der Rippen 68 der Scheibe 16 einstückig ausgebildet oder gegossen ist und sich von dieser ausgehend nach vorne erstreckt. Ein ringförmiger Hinterarm 96 (wobei hierin ein konischer ringförmiger Hinterarm ist als Beispiel verdeutlicht ist) erstreckt sich von der hintersten 98 der Rippen 68 der Scheibe 16 axial nach hinten und ist mit dieser einstückig ausgebildet oder gegossen und weist einen ringförmigen Hinter flansch 94 auf. Der ringförmige Hinterflansch 94 ist mit der Bläserantriebswelle 14 verschraubt, wie es in 1 dargestellt ist, und verbindet demnach die Bläserscheibe mit der Bläserantriebswelle. Der Vorderflansch 90 ist am Rand mit Aussparungen versehen und weist eine Vielzahl von in Umfangsrichtung verteilten Schraubenlöchern 100 durch die Vorsprünge 101 zwischen den ausgesparten Abschnitten des Vorderflansches hindurch auf. Eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilten Verlängerungserleichterungslöchern 102 sind in der vorderen Verlängerung 86 angeordnet, um das Gewicht der Scheibe 16 und der Bläseranordnung 12 zu verringern. Die vordere Verlängerung 86 ist mit einer ausreichenden Flexibilität und Länge ausgelegt, um eine unterschiedliche radiale Ausdehnung zwischen der Scheibe 16 und einem Spinner 104 abzuschwächen oder aufzunehmen.
In den 2, 3, 4, 5, 19 und 20 sind nicht einstückige (von den Bläserschaufeln 20 getrennte) Plattformen 32 dargestellt, die in Umfangsrichtung zwischen den Bläserschaufeln 20 angeordnet sind. von den Pfosten 50 erstrecken sich entlang der Scheibenaußenoberfläche 63 des Kranzes 62 der Scheibe 16 jeweils eine vordere und eine hintere Scheibenöse 34 und 35 radial nach außen. Jede der Plattformen 32 weist eine aerodynamisch geformte Plattformwand 27 mit einer radial äußeren Oberfläche 36 auf, die radial nach außen gerichtet ist und einen inneren Bläserströmungspfad bildet und aufrechterhält, der sich zwischen den Bläserschaufeln 20 axial erstreckt. Eine radial innere Oberfläche 236 der Plattformwand 27 weist radial nach innen. Die Plattformwände 27 sind bezogen auf die Mittellinie 11 geneigt, um einen sich in der Axialrichtung nach hinten vergrößernden Radius der äußeren Oberfläche 36 (der inneren Bläserströmungspfadoberfläche entlang der Plattform) zu schaffen.
Eine radial äußere Ecke 45 des Scheibenpfostens 50 weist eine flache schräge Kante bzw. Fase 39 auf, die einen Abschnitt des Überhangs 69 des Scheibenpfostens einschließt. Die Plattformwände 27 sind parallel zu der Fase 39 angewinkelt oder geneigt. In der hierin dargestellten beispielhaften Ausführungsform sind die Plattformwände 27 zu der Fase 39 entlang der radial äußeren Ecke 45 des Überhangs 69 der Scheibenpfosten 50, wie es in 5 dargestellt ist, parallel und von dieser um einen ersten Abstand C1 von etwa 0,76 mm (0,03 Zoll) beabstandet. Weiter unter Bezug auf 21: Ein keilförmiges Plattformanschlagelement 238 hängt radial einwärts an der inneren Oberfläche 236 der Plattformwand 27. Das Plattformanschlagelement 238 weist in der beispielhaften Ausführungsform eine flache untere Oberfläche 240 auf, und es besteht wie in 5 dargestellt ein zweiter Abstand C2 von etwa 1,27 mm (0,05 Zoll) zwischen der unteren Oberfläche und der inneren Oberfläche sowie Scheibenaußenoberfläche 63 entlang des Pfostens 50. In einer alternativen Ausführungsform kann das Plattformanschlagelement 238 eine in Umfangsrichtung gekrümmte untere Oberfläche aufweisen, die so geformt ist, dass sie zu der in Umfangsrichtung gekrümmten Scheibenaußenoberfläche 63 passt.
Mit Bezug auf die 19, 20 und 21: Die Plattformwände 27 weisen einen rechteckig geformten Vorderabschnitt 252 und einen in Umfangsrichtung gekrümmten Hinterabschnitt 244 auf. Der in Umfangsrichtung gekrümmte Hinterabschnitt 244 ist so geformt, dass er jeweils um den gekrümmten Flügelabschnitt 56 zwischen der Flügelvorderkante LE und der Flügelhinterkante TE des Flügels passt. Der in Umfangsrichtung gekrümmte Hinterabschnitt 244 weist jeweils eine Druck- und eine Saugseitenkante 262 und 264 auf, die jeweils so geformt sind, dass sie mit der Druck- und Saugseite 55 und 57 des Flügelabschnitts 56 übereinstimmen.
Mit Bezug auf die 5 und 17–21: Jede der Plattformen 32 weist jeweils eine vordere, eine mittlere und eine hintere Montageöse 40, 42 und 44 auf, die radial einwärts an Plattformwand 27 hängen. Die vordere bzw. hintere Montageöse 40 und 44 sind jeweils an dem vorderen bzw. hinteren Ende 46 und 48 der Plattformwand 27 angeordnet, und die mittlere Montageöse 42 ist axial dazwischen, wenn auch nicht notwendigerweise in der Mitte angeordnet. Die mittlere und hintere Montageöse 42 und 44 weisen jeweils ein sich axial erstreckendes mittleres und hinteres Loch 47 bzw. 49 durch sie hindurch und in dem mittleren und hinteren Loch angeordnete Buchsen 41 auf. Das Plattformmaterial ist typischerweise eine Aluminiumlegierung, wie z.B. 7075-T73 Aluminium, das keine starke, durch Stifte aufgebrachte Lagerbeanspruchung aufnehmen kann, die zur radialen Befestigung oder Halterung der Plattformen 32 an der Scheibe 16 verwendet werden, wenn der Bläser bei hohen Drehzahlen läuft. Die Innenseite der Löcher in den Plattformösen würde unter der Lagerlast der Stifte brechen oder zerquetscht werden. Daher enthält die beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Presssitzbuchsen 41 in dem mittleren und hinteren Loch 47 und 49 der Plattform 32. Die Buchsen 41 sind aus einem härteren Material mit der notwendigen Lagerlasttragfähigkeit, wie z.B. Inconel 718, hergestellt. Die Buchsen 41 werden mit einem Übermaß in der Größenordnung von 38 bis 64 μm (1,5–2,5 Millizoll) im Durchmesser in die Löcher hineingepresst. Dementsprechend wird die von den Stiften aufgebrachte Lagerbeanspruchung durch die Buchsen abge schwächt und beeinträchtigt die Aluminiumplattform nicht in nachteiliger Weise.
Der rechteckige geformte Vorderabschnitt 252 der Plattformwand 27 weist eine Plattformvorderkante 140, die sich axial nach vorne knapp über den Kranz 62 erstreckt, und die vordere Montageöse 40 auf, die an dem Vorderabschnitt 252 an der Plattformvorderkante über eine nach vorne gerichtete kreisförmige Kranzoberfläche 142 hinaus angeordnet ist und mit dieser planeben verläuft, wie es in den 5 und 25 dargestellt ist. An der Vorderseite des Kranzes 62 erstreckt sich eine Vielzahl von Pfostenlöchern 214 axial nach hinten in die kreisförmige Kranzoberfläche 142 hinein. Jedes Pfostenloch 214 erstreckt sich in einen zugehörigen der Scheibenpfosten 50 hinein.
Jede der vorderen Montageösen 40 weist eine vordere Ösenöffnung 51 auf, um einen zugehörigen aus der Vielzahl von sich nach hinten erstreckenden Plattformstiften 220 zu halten. Jeder Plattformstift 220 weist einen glatten zylindrischen Körper 222 auf, der an einem schmaleren Schaft 224 befestigt ist. Der Schaft 224 weist ein mit einem Gewinde versehenes, freies Ende 226 und einen glatten Abschnitt 228 zwischen dem glatten zylindrischen Körper 222 und dem freien Ende 226 auf. Der glatte Abschnitt 228 ist durch die vordere Ösenöffnung 51 hindurch angeordnet, um eine gute glatte zylindrische Lastauflagerfläche im Kontakt mit der vorderen Befestigungsöse 40 zu schaffen. Der glatte Abschnitt 228 ist so lang wie die Breite oder Dicke der vorderen Ösenöffnung 51. Eine mit Innengewinde versehene Senkmutter 230 ist auf das freie Ende 226 aufgeschraubt, um den Plattformstift 220 an den vorderen Montageösen 40 zu befestigen. Die Senkmutter 230 weist einen kleinen gewindelosen Abschnitt 232 mit einer Senkung vor den Gewinden in der Mutter auf.
Mit Bezug auf die 5 und 25: Eine tiefe erste Senkbohrung 152 erstreckt sich axial in jeder der vorderen Scheibenösen 34 bis zu einer Rückwand 144 der Senkbohrung an dem hinteren Ende 156 der vorderen Scheibenöse. Ein erstes Schraubenloch 154, das mit der ersten Senkbohrung 152 koaxial ist, erstreckt sich axial durch die Rückwand 144 hindurch. Ein vorderer Stift bzw. eine vordere Schraube 150 weist auch einen glatten zylindrischen Körper 159 auf, der mit einem schmaleren Schaft 161 verbunden ist, wie es oben erörtert worden ist. Der Schaft 161 weist ein mit einem Gewinde versehenes, freies Ende 226 und einen glatten Abschnitt 228 zwischen dem glatten zylindrischen Körper 159 und dem freien Ende 226 auf. Der glatte zylindrische Körper 159 des vorderen Stiftes 150 ist fest in der ersten Senkbohrung 152 angeordnet. Der schmalere glatte Abschnitt 228 des vorderen Stiftes 150 ist durch das erste Schraubenloch 154 hindurch angeordnet, das sich axial durch die Rückwand 144 der vorderen Scheibenöse 34 hindurch erstreckt. Der glatte zylindrische Körper 159 und die erste Senkbohrung 152 haben im Wesentlichen den gleichen ersten Durchmesser 160, wobei das erste Schraubenloch 154 einen zweiten Durchmesser 162 aufweist und der erste Durchmesser größer als der zweite Durchmesser ist. Eine mit Innengewinde versehene Senkmutter 230 ist auf das freie Ende 226 des Schaftes 161 geschraubt, um den vorderen Stift 150 an der vorderen Scheibenöse 34 zu befestigen.
Eine hintere Öffnung 170 erstreckt sich axial durch jede der hinteren Scheibenösen 35 und ist an einer entsprechenden der inneren Öffnungen 174 in der ringförmigen Be festigungsplatte 29 ausgerichtet. Jede der inneren Schraubenanordnungen 30 enthält eine Schraube 180, die durch die hintere Öffnung 170 und die innere Öffnung 174 hindurch angeordnet ist. Jede der Schrauben 180 weist einen Schraubenkopf 182 auf, der die hintere Scheibenösen 35 erfasst und an einem Schaft 176 mit einem mit einem Gewinde versehenen freien Ende 178 und einem glatten Abschnitt 188 zwischen dem Schraubenkopf und dem freien Ende 178 befestigt ist. Der glatte Abschnitt erstreckt sich durch die hintere Öffnung 170 und die inneren Öffnungen 174 hindurch. Die Schraube 180 ist durch eine Senkmutter 190 gesichert, die auf das freie Ende 178 aufgeschraubt ist, um die Scheibenösen mit der Platte 29 zu verbinden. Presssitze zwischen den Senkmuttern 190 und der Befestigungsplatte 29 halten die Muttern an ihrem Ort, wenn die Schraubköpfe 182 mit Drehmoment beaufschlagt werden, um die inneren Schraubenanordnungen festzuziehen.
Eine Vielzahl von sich nach vorne erstreckenden, hinteren Stiften 200 sind an der ringförmigen Befestigungsplatte 29 angebracht. Jeder der hinteren Stifte 200 weist einen glatten zylindrischen Körper 202 auf, der an einem schmaleren Schaft 204 befestigt ist. Der Schaft 204 weist ein mit einem Gewinde versehenes, freies Ende 206 und einen glatten Abschnitt 207 zwischen dem glatten zylindrischen Körper 202 und dem freien Ende 206 auf. Der glatte zylindrische Körper 202 erstreckt sich von der Platte axial nach vorne. Der glatte Abschnitt 207 ist durch eine zugehörige der radial äußeren Öffnungen 208 in der ringförmigen Befestigungsplatte 29 hindurch angeordnet. Eine mit einem Innengewinde versehene Senkmutter 210 ist auf das freie Ende 206 aufgeschraubt, um den hinteren Stift 200 an der ringförmigen Befestigungsplatte 29 zu befestigen. Die Senkmutter 210 weist einen kleinen gewindelosen Abschnitt 232 mit einer Senkung vor den Gewinden in der Mutter auf. Jeder der hinteren Stifte 200 ist in einem zugehörigen der hinteren Löcher 49 in den hinteren Montageösen 44 angeordnet.
Wieder mit Bezug auf die 19, 20 und 21: In Umfangsrichtung gekrümmte, hintere Versteifungsrippen 270 erstrecken sich zwischen den mittleren und hinteren Montageösen 42 und 44. Die hinteren Versteifungsrippen 270 erstrecken sich im Wesentlichen jeweils parallel zu der Druck- und Saugseitenkante 262 und 264 und um einen ersten Abstand 272 einwärts derselben. In Umfangsrichtung gekrümmte, vordere Versteifungsrippen 271 erstrecken sich axial von der mittleren Montageöse 42 zu einer Vorderkante 274 des Plattformanschlagelementes 238, wo etwa das keilförmige Plattformanschlagelement 238 beginnt, von der Innenoberfläche 236 der Plattformwand 27 radial nach innen vorzustehen. Die vorderen Versteifungsrippen 271 sind abgeschrägt oder zu der inneren Oberfläche 236 der Plattform 32 hinunter geneigt, so dass die Höhe der vorderen Versteifungsrippen in jeder axialen Stellung entlang einer sich axial erstreckenden Anschlagelementlänge 239 kleiner als die Höhe des Plattformanschlagelementes 238 ist. Das Plattformanschlagelement 238 schafft eine zusätzliche Steifigkeit zur Beherrschung der Beanspruchung und Biegung der Plattform 32 und der Plattformwand 27 bei Eis- oder Vogelschlag in diesem Bereich. Das Plattformanschlagelement 238 erzeugt einen Lastpfad von der dünnen Plattformwand 27 in die Oberseite des Scheibenpfostens 50 hinein und begrenzt die Biegungen (und dementsprechend die Beanspruchungen) im Falle eines solchen Einschlagereignisses.
Jede der Plattformen 32 ist zwischen zwei benachbarten der Bläserschaufeln 20 an der Scheibe 16 angebracht. Zunächst werden zwei benachbarte Bläserschaufeln an der Scheibe 16 befestigt, indem man die Schwalbenschwanzfüße 58 kreisförmig in die zugehörigen Schwalbenschwanzschlitze 52 hineingleiten lässt, bis eine Kerbe 59 (siehe 5 und 17) in dem Übergangsabschnitt 60 der Bläserschaufel 20 die ringförmige Befestigungsplatte 29 berührt. Folglich gibt die ringförmige Befestigungsplatte 29, die als Teil der drehbaren Boostertrommel 28 angesehen wird, der Bläserschaufel 20 einen axialen Halt nach hinten. Danach wird eine Plattform 32 zwischen zwei benachbarten montieren Bläserschaufeln 20 an der Scheibe befestigt, indem der Plattformstift 220, der vordere Stift 150 und der hintere Stift 200 jeweils mit den zugehörigen Pfostenlöchern 214 und den Buchsen 41 in dem mittleren und hinteren Loch 47 und 49 in Umfangsrichtung ausgerichtet werden und die Plattform axial nach hinten gleitet, so dass die Stifte in ihre zugehörigen Löcher und Buchsen eingefügt werden. Dies bildet im Wesentlichen die Mittel eines Stiftes und Gabelkopfes bzw. Pin and Clevis, um die Plattform 32 radial und in Umfangsrichtung an der Scheibe 16, der Platte 29 und der Boostertrommel 28 festzuhalten.
Mit Bezug auf die 9, 12 und 13: Ein kreisbogenförmiger Abstandshalter 290 ist innerhalb jedes der Schwalbenschwanzschlitze 52 zwischen einer Schwalbenschwanzschlitzbodenwand 292 zwischen den Scheibenpfosten 50 und einer sich axial erstreckenden Fußbodenfläche 296 des Bläserschaufelschwalbenschwanzfußes 58 zum Ausüben einer radial nach außen gerichteten Kraft oder Vorspannung auf den Schwalbenschwanzfuß der Schaufel angeordnet, um eine relative Bewegung zwischen der Rotorlaufschaufel und der Rotorscheibe zu begrenzen. Der Abstandshalter 290 enthält ein Rückgrat 300 mit jeweils einem vorderen, mittigeren und hinteren Schwalbenschwanzsteg 302, 304 und 308, die entlang des Rückgrates angeordnet sind. Das Rückgrat 300 und der vordere, mittige und hintere Schwalbenschwanzsteg 302, 304 und 308 weisen jeweils untere gekrümmte Rückgratoberflächen 310 auf, die kontinuierlich sind und sich gemeinsam mit der Schwalbenschwanzschlitzbodenwand 292 erstrecken. Jeder der vorderen, mittigen und hinteren Schwalbenschwanzstege 302, 304 und 308 weist einen Sockel 312 auf, der sich radial oberhalb des Rückgrates 300 erstreckt und eine flache Oberseite 314 aufweist. Eine Abstandshalterzunge 320 erstreckt sich von dem vorderen Steg 302 im Wesentlichen axial nach vorne und weist jeweils eine sich axial und radial erstreckende Zungenöffnung 316 und 318 auf, die sich schneiden. Die Abstandshalterzunge 320 weist einen rechteckigen Querschnitt 321 auf und erstreckt sich aus der vorderen Fläche 322 des vorderen Steges 302 heraus. Die Abstandshalterzunge 320 weist auch eine flache Oberseite 324 auf, die mit den flachen Oberseiten 314 der Sockel 312 jedes der Stege in einer Ebene liegt. Das Rückgrat 300 des Abstandshalters und der vordere, mittige und hintere Schwalbenschwanzsteg 302, 304 und 308 und die Abstandshalterzunge 320 sind entlang eines Kreisbogens gekrümmt, der senkrecht zu der radialen Achse RA und um diese herum verläuft, die sich radial von der Triebwerksmittellinie 11 erstreckt. In der beispielhaften Ausführungsform ist die Abstandshalterzunge 320 wie oben beschrieben entlang einer Kreisbogennormalen gekrümmt, wobei sie in alternativen Ausführungsformen in einem Winkel oder gerade angeordnet sein kann, wenn sie sich aus der Vorderfläche 322 des vorderen Steges 302 heraus erstreckt. Der mittige Schwalbenschwanzsteg 304 weist einen Abstandshalterhinterschnitt 340 auf, wobei in der hierin darge stellten, beispielhaften Ausführungsform etwa 6 Grad verwendet werden, während auch andere Winkel verwendet werden könnten, um der Laufschaufel eine kontrollierte Drehung um bis zu 6 Grad zu ermöglichen. Sobald der mittige Schwalbenschwanzsteg 304 des Abstandshalters die Schwalbenschwanzschlitzbodenwand 292 berührt, ist die Schaufel in einer Drehung in Umfangsrichtung beschränkt. Der mittlere Abstandshalter ist dazu ausgelegt, in Verbindung mit einem Schaufelausfallanschlagelement 400 auf dem Scheibenkranz zusammenzuwirken, das ebenfalls eine Drehung von bis zu 6 Grad von dem Schaufelschaft weg zulässt. Das Schaufelausfallanschlagelement 400 und der Abstandshalterhinterschnitt 340 sind dazu ausgelegt, zur selben Zeit in Berührung zu stehen und parallel zu wirken, um die Drehung der Schaufel auf 6 Grad zu begrenzen.
In einer Ausführungsform ist ein Leerraum 330 um das Abstandshalterrückgrat 300 herum zwischen dem vorderen und dem hinteren Schwalbenschwanzsteg 302 und 308 mit einem elastomerischen Material 332 gefüllt, um eine weiche Wechselwirkung mit der Scheibe durch ein Umgeben des Ursprungsmetalls des Rückgratabstandshalters 290 mit dem elastomerischen Material herzustellen, wie es in den 13, 22, 23 und 24 dargestellt ist. Mit dem aufgefüllten Leerraum weist der Abstandshalter durchgehende, sich axial erstreckende, gekrümmte Kanten 319 auf, die als die gekrümmte Normale zu der radialen Achse RA und um diese herum einen glatten Kreisbogen schlagen. Der gefüllte Leerraum verschafft dem Abstandshalter auch eine Querschnittsfläche A von konstanter Form und Größe zwischen dem vorderen und dem hinteren Schwalbenschwanzsteg 302 und 308. Diese weiche Wechselwirkung bietet der Schaufel eine gewisse Wirksamkeit gegen Drehung, indem die Druckflächen in vollem Kontakt gehalten werden. Der vordere, mittige und hintere Schwalbenschwanzsteg 302, 304 und 308 sind jeweils so entlang des Rückgrates 300 angeordnet, dass die Berstschlitze 70 zwischen dem vorderen, mittigen und hinteren Schwalbenschwanzsteg 302, 304 und 308 angeordnet sind, so dass die Schwalbenschwanzstege vollständig das Metall der Scheibe berühren, wie es in 10 dargestellt ist.
Der Abstandshalter ist dazu vorgesehen, die Schaufeln radial auswärts zu halten und eine unerwünschte Drehung und einen Ausfall von nachfolgenden Schaufeln während eines Schaufelausfallereignisses zu verhindern, wenn eine losgelöste Bläserschaufel auf die erste nachfolgende Bläserschaufel auftrifft. Die erste folgende Bläserschaufel dreht sich in Umfangsrichtung und veranlasst im Falle eines Kreisbogenschwalbenschwanzes einen Schwalbenschwanzlastanstieg an punktuellen Orten, der die Unversehrtheit des Schwalbenschwanzes der ersten folgenden Schaufel gefährdet. Die Schaufel muss daran gehindert werden, sich zu viel zu drehen und die Ecken zu überlasten.
Den Abstandshalter 290 lässt man in den Schwalbenschwanzschlitz 52 zwischen der Schwalbenschwanzschlitzbodenwand 292 und der Wurzelbodenoberfläche 296 der Bläserschaufelschwalbenschwanzwurzel 58 gleiten, nachdem die Bläserschaufel 20 und die beiden benachbarten Plattformen auf dem Kranz 62 der Scheibe 16 angeordnet worden sind. Paare von in Umfangsrichtung einander gegenüberliegenden Halteschlitzen 352 sind in den Überhang 69 von in Umfangsrichtung benachbarten Scheibenpfosten 50 an einer axialen Position an dem am weitesten hinten liegenden Ende des Überhangs 69 eingeschnitten, wo der Überhang 69 des Scheibenpfostens 50 beginnt, sich von dem Kranz 62 aus axial nach vorne zu erstrecken. Der Abstandshalter 290 wird nach hinten gleitend eingesetzt, bis die Zunge 320 die Halteschlitze 352 freigibt. Anschließend wird mit Bezug zu 12 ein Halter 350 verwendet, um die Bläserschaufel 20 am Ort axial zu arretieren.
Man beachte dass der Abstandshalter zur Verwendung in einem geraden Schwalbenschwanzschlitz auch gerade sein kann. In einer solchen Ausführungsform ist das Rückgrat gerade, und der vordere, mittige und hintere Schwalbenschwanzsteg wären in Axialrichtung gerade und axial entlang des Rückgrates angeordnet.
Mit Bezug auf die 14, 15 und 16: Der Halter 350 ist allgemein ein monolitischer Block 360, der eine Blockdicke D1 mit einer Halterwand 362 aufweist, die radial einwärts von dem Block angebracht ist und eine geringere Halterwanddicke D2 aufweist. Eine rechteckige vorspringende Kante 364, die senkrecht zu der Halterwand 362 steht und sich von dieser ausgehend axial nach vorne erstreckt, ist entlang einer radial inneren Kante 366 der Halterwand angeordnet. In der beispielhaften Ausführungsform ist der Halterschlitz 368 rechteckig und durch die Halterwand 362 hindurch entlang der rechteckigen vorstehenden Kante 364 angeordnet. Der Halterschlitz 368 weist eine Form und Größe auf, um es der Abstandshalterzunge 320 zu ermöglichen, gleitend durch den Schlitz eingesetzt zu werden. In der hierin dargestellten, beispielhaften Ausführungsform ist der Halterschlitz 368 in Bogenform ausgeführt oder seitwärts gekrümmt und in einer alternativen Ausführungsform bezogen auf eine Zentrallinie 365 der vorspringenden Kante, die sich axial entlang der Mitte der vorspringenden Kante 364 erstreckt, schräg angeordnet. Die Abstandshalterzunge 320 ist auch gekrümmt und in einer alternativen Ausführungsform bezogen auf die Zentrallinie 365 der vorspringenden Kante schräg angeordnet, wie es in 10 zu sehen ist. Eine sich radial erstreckende Kantenöffnung 370 ist durch die rechteckige vorstehende Kante 364 hindurch ausgebildet und zur Ausrichtung an der sich radial erstreckenden Zungenöffnung 318 angeordnet. Eine erhabene Halterfläche 371 erstreckt sich von der Halterrückseite 374 des Halters 350 aus nach hinten. Die Halterfläche 372 hat eine Form, die dazu ausgelegt ist, eine axial nach vorne weisende ebene Fläche 414 entlang des Schwalbenschwanzfußes 58 wirksam zu berühren, wie es in den 17 und 18 dargestellt ist. Bevor der Halter 350 eingebaut wird, wird eine vordere Dichtung 410 zwischen der Schaufel 20, der vorderen Versteifungsrippe 271 und der Plattform eingebaut und durch den Halter 50 an dem Ort festgehalten. Die vordere Dichtung 410 schließt mögliche Leckpfade an der Vorderkante der Schaufel ohne Komplikationen für die Plattformseitendichtungen zu erzeugen, die jeweils mit der Druck- und Saugseitenkante 262 und 264 der Plattform 32 verbunden sind.
Nachdem der Abstandshalter 290 gleitend in den Schwalbenschwanzschlitz 52 eingesetzt worden ist, wird der Halter von unterhalb des Überhangs 69 des Scheibenpfostens 50 in die in Umfangsrichtung einander gegenüberliegenden Halteschlitze 352 eingesetzt. Wenn der Halter 350 sich an seinem Platz in den Halteschlitzen 352 befindet, erstreckt er sich durch den Schwalbenschwanzschlitz 52 hindurch und hält den Bläserschaufelschwalbenschwanzfuß 58 in dem Schwalbenschwanzschlitz 52 axial fest. Der Abstandshalter 290 wird gleitend nach vorne bewegt, und die rechteckige Abstandshalterzunge 320 gleitet in den Halterschlitz 368. Dies kann unter Verwendung eines Werkzeuges erreicht werden, das die Abstandshalterzunge 320 durch die sich in Axialrichtung erstreckende Zungenöffnung 316 ergreift und loslässt. Die Abstandshalterzunge 320 und der Abstandshalter 290 sind so angeordnet, dass die Kantenöffnung 370 mit der sich radial erstreckenden Zungenöffnung 318 ausgerichtet ist. Anschließend wird eine Abstandshalterschraube 373, die einen Abstandshalterschraubenkopf 379 und einen mit einem Gewinde versehenen Abstandshalterschraubenschaft 376 aufweist, von der Unterseite der Vorsprungsöffnung 370 durch die radial sich erstreckende Zungenöffnung 318 hindurch aufwärts eingesetzt. Eine Abstandshaltermutter 378 wird dann auf den Abstandshalterschraubenschaft 376 aufgeschraubt und festgezogen, so dass die Abstandshaltermutter die Abstandshalterzunge 320 ergreift und der Abstandshalterschraubenkopf 379 an der rechteckigen vorstehenden Kante 364 anliegt.
Mit Bezug auf die 26 und 27: Die Plattformseitendichtungen, die hierin jeweils als Druck- und Saugseitenwinkeldichtungen 403 und 401 bezeichnet werden, weisen ebene Dichtungsgrundelemente 402 auf, die z.B. mit einem Epoxid an der inneren Oberfläche 236 der Plattform 32 befestigt oder mit dieser -verbunden sind und sich entlang derselben erstrecken. Die Druck- und die Saugseitenwinkeldichtung 403 und 401 sind jeweils zwischen der hinteren und vorderen Versteifungsrippe 270 und 271 und der Druck- und Saugseitenkante 262 und 264 angeordnet. Angewinkelte Dichtungsschenkel 404 sind von den Dichtungsgrundelementen 402 aus radial einwärts angeordnet. Die Druck- und Saugseitenwinkeldichtung 403 und 401 weisen einen Querschnitt auf, der sich entlang der axialen Länge der Winkeldichtung ändert, um mit der Form der Bläserschaufel 20 überein zu stimmen, gegen die sie abdichten.
Mit Bezug auf die 17 und 18: Bevor der Halter 350 eingebaut wird, wird eine Vorderdichtung 410 in einen zwischen der Schaufel 20, den vorderen Versteifungsrippen 271 der benachbarten Plattformen und der inneren Oberfläche 236 der benachbarten Plattformen, der axial nach vorne weisenden, ebenen Fläche 414 entlang des Schwalbenschwanzfußes 58 und einer Nut 416 zwischen der nach vorne weisenden, ebenen Fläche 414 und der Vorderkante LE des Flügelabschnitts 56 gebildeten Ringraum 412 eingesetzt. Die Vorderdichtungen 410 sind in der beispielhaften Ausführungsform von zylindrischer Form. Jede der Vorderdichtungen 410 wird durch die Halteschlitze 352 nach oben eingesetzt, um zwischen der Schaufel 20, den vorderen Versteifungsrippen 271 der Druck- und Saugseitenkante 262 und 264 der angrenzenden Plattformen 32 und den inneren Oberflächen 236 der angrenzenden Plattformen 32 zu bleiben und gegen diese eine Abdichtung herzustellen. Anschließend wird der Halter 350 installiert. Die Vorderdichtungen 410 und die Druck- und Saugseitenwinkeldichtung 403 und 404 sind aus Silikon oder einem anderen elastomerischen Material hergestellt.
Eine ringförmige Hinterdichtung 430 ist z.B. mit einem Epoxid an der ringförmigen Befestigungsplatte 29 befestigt oder mit dieser verbunden. Die Hinterdichtung 430 weist in der beispielhaften Ausführungsform eine kreisförmige Querschnittsform auf, so dass die Hinterdichtung als ein Ring oder Reifen beschrieben werden kann. Die Hinterdichtung 430 ist entlang der ringförmigen Befestigungsplatte 29 und radial einwärts von den Plattformen 32 angeordnet, um einen durch die Befestigungsplatte, die Hinterkante TE der Schaufel 20 und angrenzende Plattformen um die Schaufel herum gebildeten Spalt abzudichten.
Mit Bezug auf die 2, 3, 9 und 10: Das weiche Bläserscheibenanschlagelement 400 für Schaufelausfall ist an der vorderen Scheibenöse 34 angeordnet, um eine bei einem Schaufelausfallereignis losgelöste Bläserschaufel 20 daran zu hindern, auf eine benachbarte nachfolgende Bläserschaufel aufzutreffen. Das Schaufelausfallanschlagelement 400 enthält einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Anhang 440 an der vorderen Scheibenöse 34 und erstreckt sich zu der Saugseite 57 des Flügelabschnitts 56 der Bläserschaufel 20 hin, wie es in 10 in gestrichelten Linien dargestellt ist. Die angrenzende nachfolgende Bläserschaufel dreht sich in Umfangsrichtung, und bei einer Bläserschaufel mit einem Kreisbogenschwalbenschwanzfuß verursacht die Drehung des Schwalbenschwanzfußes eine Abgabe der Last an punktuelle Orte, die die Unversehrtheit des Schwalbenschwanzfußes gefährden. Die Schaufel muss daran gehindert werden, sich zu stark zu drehen und die Ecken zu überlasten.
Das Schaufelausfallanschlagelement 400 ist dazu ausgelegt, mit einer Bläserschaufel 20 zusammenzuwirken, die Bläserschaufelerleichterungslöcher 432 aufweist, wie sie z.B. in 11 dargestellt sind. Das Bläserschaufelanschlagelement 400 ist axial so angeordnet, dass sichergestellt ist, dass die Berührung an einer axialen Kontaktstelle 434 zwischen den Bläserschaufelerleichterungslöchern 432 anstatt an dem Bläserschaufelerleichterungsloch vorgenommen wird. Um weiterhin eine minimale Belastung sicherzustellen, ist das Schaufelausfallanschlagelement 400 breiter als frühere ähnliche Anschlagelemente und reicht axial von der Lochzentrallinie 435 eines Bläserschaufelerleichterungsloches 432 zu der Lochzentrallinie eines benachbarten Bläserschaufelerleichterungsloches. Der sich in Umfangs richtung erstreckende Anhang 440 enthält eine in Umfangsrichtung weisende Anschlagelementoberfläche 442, die auf die Saugseite 57 weist und eine aus einem metallischen Material, wie z.B. einem metallischen, thermischen Sprühmaterial, hergestellte weiche Beschichtung 436 aufweist. Die weiche Beschichtung 436 ist dazu ausgelegt, die Bläserschaufel 20 zu berühren, und die Beschichtung ist aus einem Material hergestellt, das weicher als das Material der Bläserschaufel ist, wodurch Schäden an der Schaufel begrenzt werden. In der beispielhaften Ausführungsform ist die Anschlagelementoberfläche 442 in der Form der Schaufel 20 am Ort der axialen Kontaktstelle 434 geformt.
Mit Bezug auf die 6, 7 und 8: Ein Spinner 104 ist an dem Vorderflansch 90 der vorderen Verlängerung 86 befestigt und demnach mit der Scheibe 16 verbunden. Wie es hierin in der beispielhaften Ausführungsform dargestellt ist, weist der Spinner 104 einen hohlen Körper mit einer im Wesentlichen konischen Form auf, und er ist ein einstückiger Spinner. Der Spinner 104 weist eine Spitze 106 auf, von der aus sich ein vorderer konischer Abschnitt 107 zu dem Übergangsabschnitt 108 nach hinten erstreckt. Ein hinterer konischer Abschnitt 109 erstreckt sich von dem Übergangsabschnitt 108 aus nach hinten. Der vordere und der hintere konische Abschnitt 107 und 109 weisen unterschiedliche Konuswinkel auf. Eine Vielzahl von Vorsprüngen 110 sind in Umfangsrichtung um eine innere Oberfläche 112 des Spinners 104 herum verteilt, die hierin an einem axialen Ort dargestellt sind, der allgemein einem Ort innerhalb des Übergangsabschnittes 108 zwischen dem vorderen und dem hinteren Konusabschnitt 107 und 109 des Spinners entspricht. Eine Vielzahl von Vorsprungssenkbohrungen 117 grenzen axial an Vorsprungsschraubenlöcher 118 in dem Spinner 104 an und liegen axial vor denselben und sind koaxial mit diesen. Jede der Vorsprungssenkbohrungen 117 und die zugehörigen der Vorsprungsschraubenlöcher 118 erstrecken sich axial parallel zu der Mittellinie 111 durch den Spinner 104 und jeden der Vorsprünge 110 hindurch. Spinnerschrauben 120 sind durch das Schraubenloch 118 hindurch angeordnet und in Spinnermuttern 122 hineingeschraubt, die in die vorderen Schraubenlöcher 100 in dem ringförmigen Vorderflansch 90 eingezogen sind, und befestigen den Spinner 104 an dem ringförmigen Vorderflansch 90 und der Scheibe 16. Die Spinnermuttern 122 sind Schaftmuttern, die eine Drehblockierung der Muttern ermöglichen, wenn sie in die vorderen Schraubenlöcher eingezogen werden.
Ein hinterer Spinnerflansch 126 ist an dem axial hinteren Spinnerende 128 des hinteren konischen Abschnitts 109 des Spinners 104 befestigt. Eine Vielzahl von Flanscherleichterungslöchern 134, die in Axialrichtung in dem hinteren Spinnerflansch 126 angeordnet sind, sind in Umfangsrichtung um den hinteren Spinnerflansch herum verteilt. Die Flanscherleichterungslöcher 134 sind groß genug mit einem großen Spiel bemessen, um den geschraubten vorderen Schaftabschnitten der Plattformstifte 220 einen leichten Durchtritt durch die Flanscherleichterungslöcher zu ermöglichen, wenn der Spinner zusammengesetzt und an dem Vorderflansch 90 der vorderen Verlängerung 86 befestigt wird. Die beispielhafte Ausführungsform weist mehr Flanscherleichterungslöcher 134 als Plattformschrauben 220 auf. Der Spinner 104 ist hierin mit einer Doppelkonusform dargestellt, bei der der vordere Konusabschnitt 107 und der hintere Konusabschnitt 109 durch den Übergangsabschnitt 108 verbunden sind. Andere Formen werden von der vorliegenden Erfindung aber auch in Betracht gezogen.
Die Plattformstifte 220 in den Pfostenlöchern 214 schaffen für den vorderen Abschnitt der Plattform radialen Halt. Die vorderen Montageösen 40 der Plattform 32 sind zwischen der nach vorne weisenden, kreisförmigen Kranzoberfläche 142 des Kranzes 62 und dem hinteren Spinnerflansch 126 eingeschlossen, wodurch der Plattform als Ganzes axialer Halt gegeben wird.

Claims

Laufschaufel-Abstandshalter (290) für Gasturbinentriebwerke, aufweisend: ein sich axial erstreckendes Rückgrat (300), beabstandete vordere, mittige und hintere Schwalbenschwanzstege (302, 304 und 308), die jeweils an dem Rückgrat entlang angeordnet sind, wobei das Rückgrat (300) und die vorderen, mittigen und hinteren Schwalbenschwanzstege (302, 304 und 308) untere gekrümmte Rückgratoberflächen (310) aufweisen, und jeder von den vorderen, mittigen und hinteren Schwalbenschwanzstegen einen Sockel (312) aufweist, der sich über dem Rückgrat (300) erstreckt, und eine flache Sockeloberseite (314) aufweist; gekennzeichnet durch eine Abstandshalterzunge (320), die sich im Wesentlichen axial aus dem vorderen Steg (302) nach vorne erstreckt, und sich axial und radial erstreckende überschneidende Zungenöffnungen (316 und 318) enthält.
Abstandshalter nach Anspruch 1, wobei die Abstandshalterzunge (320) einen rechteckigen Querschnitt (321) aufweist, sich axial aus einer Vorderseite (322) des vorderen Stegs (302) erstreckt, und eine ebene Zungenoberseite (324) aufweist, die in einer Ebene mit den ebenen Sockeloberseiten (314) der Sockel (312) liegt.
Abstandshalter nach Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend: einen sich um das Rückgrat (300) herum und zwischen den vorderen und hinteren Schwalbenschwanzstegen (302 und 308) erstreckenden leeren Raum (330), den mit einem elastomerischen Material (332) gefüllten leeren Raum, und einen Querschnitt konstanter Form und Größe zwischen den vorderen und hinteren Schwalbenschwanzstegen.
Abstandshalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Abstandshalter (290) ein kreisbogenförmiger Abstandshalter (290) ist und das Rückgrat (300) und die vorderen, mittigen und hinteren Schwalbenschwanzstege (302, 304 und 308) entlang einem Kreisbogen senkrecht zu und um eine radiale Achse (RA) gekrümmt sind.
Gasturbinentriebwerks-Rotorscheibenanordnung, aufweisend: eine Anzahl einer Mittellinie (11) umschriebener ringförmiger Naben (64), wobei jede von den Naben über eine Rippe (68) mit einem Scheibenkranz verbunden ist, mehrere in Umfangsrichtung beabstandet durch den Kranz (62) hindurch angeordnete Schwalbenschwanzschlitze (52), die sich in Umfangsrichtung zwischen Scheibenpfosten (50) erstrecken, sich axial von einem vorderen Ende (65) zu einem hinteren Ende (67) des Kranzes erstrecken, und sich von einer Scheibenaußenoberfläche (63) des Kranzes aus radial nach innen erstrecken, mehrere Bläser-Laufschaufeln (20) mit Schwalbenschwanzfüßen (58), die in den Schwalbenschwanzschlitzen (52) angeordnet sind, mehrere Laufschaufel-Abstandshalter (290), wovon jeder in jeden von den Schwalbenschwanzschlitzen (52) zwischen einer Schwalbenschwanzschlitz-Bodenwand (292) und einer sich axial erstreckenden Bodenfläche (296) des Schwalbenschwanzfußes (58) angeordnet ist, wobei jeder von den Laufschaufel-Abstandshaltern (290) einem von denen der Ansprüche 1 bis 4 entspricht.
Anordnung nach Anspruch 5, wobei: die Schwalbenschwanzschlitze Kreisbogen-Schwalbenschwanzschlitze (52) sind, die durch den Kranz (62) hindurch angeordnet sind, wobei die Schwalbenschwanzfüße Kreisbogen-Schwalbenschwanzfüße (58) sind, der Abstandshalter ein kreisbogenförmiger Abstandshalter (290) ist, und das Rückgrat (300) und die vorderen, mittigen und hinteren Schwalbenschwanzstege (302, 304 und 308) entlang eines Kreisbogens senkrecht zu und um eine radiale Achse herum (RA) gekrümmt sind.
Anordnung nach Anspruch 5, die ferner sich in Umfangsrichtung erstreckende ringförmige Berstschlitze (70) aufweist, die sich radial durch den Kranz (62) hindurch in die Schwalbenschwanzschlitze (52) zwischen jedem benachbarten Paar (72) der Rippen (68) erstrecken.
Anordnung nach Anspruch 7, wobei die vorderen, mittigen und hinteren Schwalbenschwanzstege (302, 304 und 308) jeweils entlang dem Rückgrat (300) so lokalisiert sind, dass die Berstschlitze (70) zwischen den vorderen, mittigen und hinteren Schwalbenschwanzstegen (302, 304 und 308) lokalisiert sind.
Anordnung nach Anspruch 6, ferner aufweisend: Paare von in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Halteschlitzen (352), die sich durch Überhänge (69) von in Umfangsrichtung benachbarten Paaren der Scheibenpfosten (50) an einer axialen Stelle erstrecken, wo die Überhänge (69) beginnen, sich axial aus dem Kranz (62) zu erstrecken, in den Paaren der Halteschlitze (352) angeordnete Halter (350), Halter (350), die sich quer zu den Schwalbenschwanzschlitzen (52) so erstrecken, dass sie die Schwalbenschwanzfüße (58) in den Schwalbenschwanzschlitzen axial festhalten, und wobei jeder Halter (350) radial durch einen entsprechenden Abstandshalter unterstützt wird und jeder Halter einen rechteckigen Schlitz (368) enthält, durch welchen eine entsprechende Abstandshalterzunge (230) hindurch angeordnet ist.