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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Berstschutzaufbau für die Rotorlaufschaufeln eines
Gasturbinentriebwerks, und insbesondere bezieht sich die Erfindung
auf einen Berstschutzaufbau für
die Fanlaufschaufeln oder die Turbinenlaufschaufeln eines Gasturbinentriebwerks.
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Turbofan-Gasturbinentriebwerke
zum Antrieb von Flugzeugen weisen im Allgemeinen ein Kerntriebwerk
auf, das einen Fan antreibt. Der Fan besteht aus einer Anzahl von
in Umfangsrichtung beabstandeten radial nach außen vorstehenden Fanlaufschaufeln,
die an einem Fanrotor festgelegt und von einem allgemein zylindrischen
oder kegelstumpfförmigen
Fangehäuse
umschlossen sind. Das Kerntriebwerk umfasst eine Turbine oder mehrere
Turbinen, von denen jede eine Anzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten
radial nach außen
vorstehenden Turbinenlaufschaufeln aufweist, die von einem zylindrischen
oder kegelstumpfförmigen
Gehäuse
umschlossen sind.
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Es
ist bei derartigen Triebwerken höchst
unwahrscheinlich, dass ein Teil einer Fanlaufschaufel oder alle
Fanlaufschaufeln oder eine Turbinenlaufschaufel von dem Fan oder
der Turbine abgeschleudert wird. Falls sich jedoch eine Fanlaufschaufel
löst, so
kann dies eine Folge davon sein, dass das Turbofan-Gasturbinentriebwerk
beispielsweise einen Vogel oder einen anderen Fremdkörper angesaugt
hat.
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Es
ist bekannt, Berstschutzringe für
Turbofan-Gasturbinentriebwerksgehäuse vorzusehen. Es ist auch
bekannt, allgemein zylindrische oder kegelstumpfförmige relativ
dicke metallische Berstschutzringe vorzusehen. Es ist ferner bekannt,
allgemein zylindrische oder kegelstumpfförmige örtlich verdickte Metallgitter-Berstschutzringe
vorzusehen. Weiter ist es bekannt, festes Faserstoffmaterial um ein
relativ dünnes
Metallgehäuse
oder um die oben erwähnten
Berstschutzgehäuse
herum zu wickeln. Falls sich eine Laufschaufel löst, durchschlägt sie das
Gehäuse
und wird durch das Faserstoffmaterial aufgefangen.
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Das
Fangehäuse
ist axial stromauf der Schaufelspitzen der Fanlaufschaufeln mit
einem Hakenaufbau versehen, um zu verhindern, dass sich eine abgeschleuderte
Fanlaufschaufel stromauf bewegt.
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Innerhalb
des Fangehäuses
ist um die Spitzen der Fanlaufschaufeln herum eine Laufbahn-Auskleidung
für die
Fanlaufschaufeln vorgesehen.
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Üblicherweise
ist die Laufbahn-Auskleidung für
die Fanlaufschaufeln innerhalb des Fangehäuses durch Verklebung festgelegt.
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Unsere
britische Patentanmeldung
GB 2407344 ,
die am 22. Oktober 2003 angemeldet wurde, beschreibt eine Anordnung,
bei der eine oder mehrere Fanlaufschaufel-Laufbahn-Auskleidungsplatten
in einer Kassette angeordnet sind, und die Kassette besitzt ein
axial verlaufendes Glied, das auf dem Haken angeordnet werden kann.
Die Kassette umfasst beispielsweise ein Verbundmaterial. Die Kassette
hält allein
die Fanlaufschaufel-Laufbahn-Auskleidungsplatten auf dem Fangehäuse und benachbart
zu diesem. Wenn sich eine Fanlaufschaufel löst, durchschlägt sie die
Kassette und wird vom Gehäuse
aufgenommen.
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Die
US-A-6468026 beschreibt
ein zylindrisches Gehäuse
für die
Niederdruckturbine, das vordere und hintere Haken aufweist, die
radial vorstehende Abschnitte und axial stromab verlaufende Abschnitte
aufweisen. Die Deckbänder
der Niederdruckturbine sind im Turbinengehäuse derart montiert, dass sie
die Laufschaufeln der Niederdruckturbine umschließen, um
als Berstschutz für
die Laufschaufeln zu wirken. Die Turbinendeckbänder umfassen mehrere Segmente,
die ein rückwärtiges Blech umfassen,
das vordere und hintere Lagerschienen und eine dickere zwischen
den Schienen liegende Berstschutzabschirmung aufweisen. An der inneren Oberfläche des
rückwärtigen Bleches
sind Reibungsstreifen festgelegt. Ein ringförmiger Isolator ist in dem Raum
zwischen Turbinengehäuse
und der Berstschutzabschirmung angeordnet. Die vordere Schiene wird
an dem vorderen Haken durch einen U-förmigen Metallblechclip gehalten,
der durch Verlötung
mit der vorderen Schiene verbunden ist, um am Spitzenende des vorderen
Hakens anzugreifen. Die hintere Schiene wird am hinteren Haken durch
einen U-förmigen
Clip am vorderen Ende des radial äußeren Bandes der Turbinenleitschaufeln
gehalten.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen
Berstschutzaufbau für die
Fanlaufschaufeln eines Gasturbinentriebwerks zu schaffen.
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Demgemäß betrifft
die vorliegende Erfindung einen Berstschutzaufbau für die Fanlaufschaufeln
eines Gasturbinentriebwerks, umfassend ein allgemein zylindrisches
oder kegelstumpfförmiges
Fangehäuse,
das wenigstens ein Bauelement aufweist, welches einen ersten radial
vom Fangehäuse
vorstehenden Abschnitt und einen zweiten axial vom ersten Abschnitt
des wenigstens einen Bauelementes vorstehenden Abschnitt aufweist,
wobei wenigstens eine Kassette vorgesehen ist, die ein stromaufwärtiges Ende,
einen Basisteil und ein stromabwärtiges
Ende aufweist und wobei eine oder mehrere Fanlaufschaufel-Laufbahn-Auskleidungsplatten
in der wenigstens einen Kassette angeordnet sind und das stromaufwärtige Ende
der wenigstens einen Kassette an dem zweiten Abschnitt des wenigstens
einen Bauelementes angeordnet ist und das stromabwärtige Ende
der wenigstens einen Kassette wenigstens ein axial verlaufendes
Bauelement aufweist, das lösbar
am Fangehäuse
festgelegt ist, wobei das stromaufwärtige Ende der wenigstens einen
Kassette derart angeordnet ist, dass es sich radial nach innen vom
Basisteil und in einer Richtung axial stromab erstreckt, wobei der
Basissteil der wenigstens einen Kassette um die innere Oberfläche des
Fangehäuses
herum anstoßend
angeordnet ist und das stromaufwärtige
Ende der wenigstens einen Kassette so gestaltet ist, dass es der Form
der ersten und zweiten Abschnitte des wenigstens einen Bauelementes
entspricht, um die ersten und zweiten Abschnitte des wenigstens
einen Bauelementes zu schützen.
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Vorzugsweise
sind mehrere Kassetten vorgesehen.
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Vorzugsweise
ist eine Auskleidungsplatte oder es sind mehrere Auskleidungsplatten
in jeder Kassette vorgesehen, und das stromaufwärtige Ende jeder Kassette ist
am zweiten Abschnitt des Bauelementes ansetzbar, wobei das stromaufwärtige Ende jeder
Kassette so gestaltet ist, dass es der Form des ersten und zweiten
Abschnitts des wenigstens einen Bauelementes entspricht, um die
ersten und zweiten Abschnitte des wenigstens einen Bauelementes
zu schützen,
und wobei das stromabwärtige
Ende jeder Kassette wenigstens ein axial verlaufendes Glied aufweist,
das lösbar
am Fangehäuse
festgelegt ist.
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Vorzugsweise
sind die Kassetten in Umfangsrichtung um das Fangehäuse herum
und innerhalb desselben angeordnet.
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Vorzugsweise
besitzen die Kassetten axial verlaufende Ränder, und die axial verlaufenden
Ränder
benachbarter Kassetten überlappen
einander.
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Der
axial verlaufende Rand einer der benachbarten Kassetten kann eine
Zunge aufweisen, und der axial verlaufende Rand der anderen benachbarten
Kassette kann eine Nut aufweisen.
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Vorzugsweise
ist das stromaufwärtige
Ende der wenigstens einen Kassette U-förmig
oder C-förmig
im Querschnitt.
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Vorzugsweise
ist das wenigstens eine Bauelement ringförmig.
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Vorzugsweise
besteht das Fangehäuse
aus Metall, und zwar vorzugsweise aus Titan, Aluminium, einer Aluminiumlegierung,
einer Titanlegierung, aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung.
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Vorzugsweise
besteht die wenigstens eine Kassette aus einem Metall, und vorzugsweise
aus Stahl, Titan oder einer Titanlegierung.
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Vorzugsweise
ist das wenigstens eine axial verlaufende Bauelement der wenigstens
einen Kassette lösbar
am Fangehäuse
durch wenigstens ein Befestigungsglied festlegbar, und das wenigstens eine
Befestigungsglied ist lösbar
am Fangehäuse festgelegt.
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Nachstehend
werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung beschrieben. In der
Zeichnung zeigen:
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1 ist
eine teilweise aufgebrochene Ansicht eines Gasturbinentriebwerks
mit einem erfindungsgemäßen Berstschutzaufbau
für die
Fanlaufschaufeln;
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2 ist
in größerem Maßstab gezeichnet eine
Ansicht des Berstschutzaufbaus für
die Fanlaufschaufeln gemäß der Darstellung
nach 1;
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3 ist
wiederum in größerem Maßstab eine
Schnittansicht eines Teils des Fanlaufschaufel-Berstschutzaufbaus
gemäß 2;
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4 ist
ein Schnitt längs
der Linie A-A durch den Berstschutzaufbau für die Fanlaufschaufeln gemäß 2;
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5 ist
eine abgewandelte Querschnittsansicht, geschnitten längs der
Linie A-A durch den Fanlaufschaufel-Berstschutzaufbau gemäß 2;
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6 ist
eine weiter vergrößerte perspektivische
Darstellung eines abgewandelten Teils des Fanschaufel-Berstschutzaufbaus
gemäß 2;
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7 zeigt
ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel
des Fanlaufschaufel-Berstschutzaufbaus
gemäß 1 in
einer Schnittansicht in größerem Maßstab;
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8 zeigt
ein weiteres abgewandeltes Ausführungsbeispiel
des Fanlaufschaufel-Berstschutzaufbaus gemäß 1 in einer
Schnittansicht in größerem Maßstab;
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9 zeigt
ein weiteres abgewandeltes Ausführungsbeispiel
des Fanlaufschaufel-Berstschutzaufbaus gemäß 1 in einer
Schnittansicht in größerem Maßstab.
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Ein
Turbofan-Gasturbinentriebwerk 10 gemäß 1 umfasst
in axialer Strömungsrichtung
hintereinander einen Einlass 12, einen Fanabschnitt 14, einen
Kompressorabschnitt 16, einen Verbrennungsabschnitt 18,
einen Turbinenabschnitt 20 und einen Auslass 22.
Der Turbinenabschnitt 20 umfasst eine oder mehrere nicht
dargestellte Turbinen, die einen oder mehrere nicht dargestellte
Kompressoren im Kompressorabschnitt 16 über nicht dargestellte Wellen
antreiben. Der Turbinenabschnitt 20 umfasst außerdem eine
oder mehrere nicht dargestellte Turbinen, die den Fanabschnitt 14 über eine
Welle antreiben. Der Fanabschnitt 14 umfasst einen Fankanal 24,
der teilweise durch ein Fangehäuse 26 definiert ist.
Der Fankanal 24 besitzt an seinem stromabwärtigen Ende
einen Auslass 28. Das Fangehäuse 26 ist an einem
Kerntriebwerksgehäuse 36 über mehrere
in Umfangsrichtung beabstandete radial verlaufende Fanauslass-Leitschaufeln 30 festgelegt.
Das Fangehäuse 26 umschließt einen
Fanrotor 32, der mehrere in Umfangsrichtung beabstandete
radial nach außen verlaufende
Fanlaufschaufeln 34 aufweist. Der Fanrotor 32 und
die Fanlaufschaufeln 34 drehen sich um eine Achse X des
Gasturbinentriebwerks 10 im Wesentlichen in einer Ebene
Y, die senkrecht zur Achse X verläuft. Das Fangehäuse 26 umfasst
einen Fanlaufschaufel-Berstschutzaufbau 38,
der im Wesentlichen in der Ebene Y der Fanlaufschaufeln 34 liegt. Die
Fanlaufschaufeln 34 haben eine Vorderkante 33, eine
Hinterkante 35 und eine Schaufelspitze 37.
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Das
Fangehäuse 26 und
der Fanlaufschaufel-Berstschutzaufbau 38 ist deutlicher
aus den 2, 3, 4 und 5 ersichtlich.
Der Fanlaufschaufel-Berstschutzaufbau 38 umfasst ein metallisches
zylindrisches oder kegelstumpfförmiges Gehäuse 40.
Das Metallgehäuse 40 umfasst
einen stromaufwärtigen
Flansch 42, über
den der Fanlaufschaufel-Berstschutzaufbau 38 mit einem
Flansch 48 am Einlassaufbau 46 des Fangehäuses 26 verbunden
ist. Das Metallgehäuse 40 weist
außerdem
einen stromabwärtigen
Flansch 44 auf, über
den der Fanlaufschaufel-Berstschutzaufbau 38 mit einem Flansch 52 am
hinteren Abschnitt 50 des Fangehäuses 26 verbunden
ist. Das Metallgehäuse 40 weist
einen Ringkörper
oder einen Haken 54 auf, der axial stromauf der Vorderkante 33 der
Spitze 37 der Fanlaufschaufeln 34 angeordnet ist.
Der Ringkörper 54 ist
im Querschnitt in Ebenen, die die Achse X des Gasturbinentriebwerks 10 und
auch die Achse des Metallgehäuses 40 umfassen,
L-förmig ausgebildet, und
der Ringkörper 54 umfasst
einen ersten Abschnitt 53, der sich in Richtung radial
nach innen vom Metallgehäuse 40 erstreckt,
und er weist einen zweiten Abschnitt 55 auf, der sich in
einer Richtung axial stromab vom radial inneren Ende 53A des
ersten Abschnitts 53 des Ringkörpers 54 nach der
Spitze 37 der Fanlaufschaufel 34 erstreckt. Der
Ringkörper 54 liegt
im Wesentlichen in einer Ebene W senkrecht zur Achse X des Gasturbinentriebwerks 10 stromauf
des am weitesten stromauf liegenden Punktes der Vorderkante 33 der
Fanlaufschaufel 34.
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Radial
innerhalb des Metallgehäuses 40 ist eine
Auskleidung 60 vorgesehen. Es gibt zwei Typen von Auskleidungen 60,
nämlich
eine akustische Auskleidung 62, die den Lärm reduziert
und eine Fanlaufschaufel-Laufbahn-Auskleidung 64, die eine
abschleifbare Dichtung bildet.
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Die
akustische Auskleidung 62 umfasst im Allgemeinen eine Mehrzahl
akustischer Platten 66, die in Umfangsrichtung axial verlaufend
längs der
inneren Oberfläche 40A des
Metallgehäuses 40 angeordnet
sind. Jede akustische Platte 66 weist eine perforierte
Haut 68 und eine Struktur 70 auf, um eine akustische
Verarbeitungsstruktur zu schaffen. Die perforierte Haut 68 besitzt
mehrere Perforationen 72. Die perforierte Haut 68 definiert
den Strömungspfad durch
den Fankanal 24.
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Die
perforierte Haut 68 einer jeden akustischen Platte 66 besteht
aus Aluminium, Titan oder einem Verbundmaterial, beispielsweise
einem faserverstärkten
Plastikmaterial, z.B. durch Glasfasern verstärktem Epoxydharz. Die Struktur 70 besteht
aus einem Honigwabenaufbau, beispielsweise aus Aluminium, aus Titan,
aus einem Verbundmaterial, aus einem mit Kunstharz imprägnierten
Papier oder einem anderen geeigneten Material. Das Verbundmaterial
des Honigwabenaufbaus kann faserverstärktes Plastikmaterial umfassen,
beispielsweise durch Glasfasern verstärktes Epoxydharz.
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Die
Fanlaufschaufel-Laufbahn-Auskleidung 64 besteht allgemein
aus mehreren Fanlaufschaufel-Laufbahn-Auskleidungsplatten 74,
die in Umfangsrichtung verlaufend und axial längs der inneren Oberfläche 40A des
Metallgehäuses 40 angeordnet sind.
Jede Fanlaufschaufel-Laufbahn-Auskleidungsplatte 74 weist
eine Haut 76 und eine Struktur 78 in Form einer
abschleifbaren Struktur auf. Die Haut 76 definiert den
Strömungspfad
durch den Fankanal 24.
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Die
Haut 76 einer jeden Fanlaufschaufel-Laufbahnplatte 64 besteht
beispielsweise aus einem Aufbau aus einer Nomex®-Aramid-Faserpapierstruktur
in Honigwabenaufbau, gefüllt
mit einem abschleifbaren Füllstoff.
Der abschleifbare Füllstoff
umfasst beispielsweise hohle Mikrokügelchen in einer Epoxydpaste.
Jedoch können
auch andere geeignete Honigwabenaufbauten und abschleifbare Füllstoffe
benutzt werden. Die Struktur 78 umfasst eine Honigwabenstruktur,
beispielsweise aus Aluminium, aus Titan, aus einem Verbundmaterial,
aus einem mit Kunstharz imprägnierten
Papier oder aus anderen geeigneten Materialien. Der Honigwabenaufbau
aus Verbundmaterial kann faserverstärkte Plastikmaterialien umfassen,
beispielsweise ein durch Glasfasern verstärktes Epoxydharz.
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Die
akustischen Platten 66 sind am Metallgehäuse 40 durch
geeignete bekannte Mittel, beispielsweise durch Verklebung, durch
Befestigungsglieder usw. festgelegt.
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Die
Fanlaufschaufel-Laufbahn-Auskleidungsplatten 74 sind an
den Kassetten 80 durch Klebeverbindung festgelegt, beispielsweise
besitzt jede Kassette 80 eine oder mehrere Fanlaufschaufel-Laufbahn-Auskleidungsplatten 74.
Jede Kassette 80 weist ein offenes Ende und eine offene
seitliche Kastenstruktur 82 auf, und insbesondere umfasst
die Kastenstruktur einen Basisteil 88, ein stromaufwärtiges Ende 84 und
ein stromabwärtiges
Ende 86. Der Basisteil 8 besitzt Ränder 90 und 92,
die sich axial zwischen dem stromaufwärtigen Ende 84 und
dem stromabwärtigen
Ende 86 der Kassette 80 erstrecken. Die Kassetten 80 sind
in Umfangsrichtung innerhalb des Metallgehäuses 40 um die Fanlaufschaufeln 34 im
Wesentlichen in der Ebene Y angeordnet. Der Basisteil 88 ist
so gestaltet, dass es der Form der inneren Oberfläche 40A des
Metallgehäuses 40 angepasst
ist.
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Jede
Kassette 80 besteht aus Metall, beispielsweise aus Stahl,
und ist vorzugsweise aus einem Stahl gefertigt, der eine hohe Zugfestigkeit
besitzt. Es können
jedoch auch andere geeignete Metalle, beispielsweise Titan oder
eine Titanlegierung, benutzt werden. Stattdessen kann jede Kassette 80 aus
einem Keramikmaterial bestehen.
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Das
stromaufwärtige
Ende 84 einer jeden Kassette 80 ist derart ausgebildet,
dass es sich radial vom Basisteil 88 nach innen erstreckt
und dann in Richtung axial stromab derart verläuft, dass es L-förmig und
hakenförmig
in Schnittebenen ausgebildet ist, die die X-Achse des Gasturbinentriebwerks 10 und
des Metallgehäuses 40 einschließen, um
einen kontinuierlich verlaufenden Kanal 94 mit dem Basisteil 88 zu
schaffen. Der Kanal 94 ist an seinem stromabwärtigen Ende
offen und ist auf das stromabwärtige
Ende 86 der Kassette 80 gerichtet. Außerdem ist jede
Kassette 80 so angeordnet, dass das L-förmige oder hakenförmige stromaufwärtige Ende 84 so
dimensioniert und gestaltet ist, dass es an den ersten Abschnitt 53 und
den zweiten Abschnitt 55 des L-förmig gestalteten Ringkörpers 54 angepasst
ist. Das radial innere Ende des stromaufwärtigen Endes 84 einer
jeden Kassette 80 verläuft
radial von dem axial verlaufenden zweiten Abschnitt 55 des
Ringkörpers 54 nach
außen
und sichert so das stromaufwärtige Ende 84 einer
jeden Kassette 80 am Metallgehäuse 40. Das stromaufwärtige Ende 84 einer
jeden Kassette 80 liegt am zweiten Abschnitt 55 des
L-förmig
gestalteten Ringkörpers 54.
Im Falle des Abschleuderns einer Fanlaufschaufel schützt das
stromaufwärtige
Ende 84 einer jeden Kassette 80 den L-förmigen Ringkörper 54,
wenn die Spitze einer abgeschleuderten Fanlaufschaufel 34 sich
in Richtung stromauf axial entlang des Metallgehäuses 40 bewegt, und
es wird der L-förmige
Ringkörper 54 gegen ein
Anschneiden des Metallgehäuses 40 durch
die abgeschleuderte Fanlaufschaufel 34 geschützt.
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Die
benachbarten Ränder 90 und 92 der Kassetten 80 sind
so angeordnet, dass sie einander überlappen, und zwar entweder,
wie in 4 dargestellt, in Form eines Überlappungsabschnitts oder
als Zunge, die in eine Nut eingreift, wie in 5 dargestellt.
Die Überlappung
der benachbarten Ränder 90 und 92 des
Basisteils 88 der Kassetten 80 ist derart angeordnet,
dass beim Abschleudern einer Fanlaufschaufel die Spitze 37 einer
rotierenden Fanlaufschaufel 34 entlang der Überlappung
gleitet, statt an den Enden 90 und 92 anzugreifen.
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Eine
nachgiebige Schicht, beispielsweise aus Polysulfid, kann zwischen
der Kassette 80 und dem Metallgehäuse 40 angeordnet
werden, um eine Reibkorrosion zwischen den Kassetten 80 und
dem Metallgehäuse 40 zu
vermindern.
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Das
Metallgehäuse 40 weist
einen zweiten Ringkörper
oder Haken 100 auf, wie deutlich aus 3 ersichtlich
ist. Der zweite Ringkörper 100 ist
im Schnitt L-förmig,
wobei die Schnittebenen die Achse X des Gasturbinentriebwerks 10 und
auch des Metallgehäuses 40 enthalten
und einen ersten Abschnitt 101 aufweisen, der sich in einer
radial nach innen verlaufenden Richtung vom Metallgehäuse 40 und einem
zweiten Abschnitt 103 erstreckt, der seinerseits in Axialrichtung
stromab vom radial inneren Ende 101A des ersten Abschnitts 101 des
zweiten Ringkörpers 100 verläuft. Eine
Zahl von bogenförmigen
Haltegliedern 104, beispielsweise zwei halbkreisförmige Glieder,
sind vorgesehen, um die stromabwärtigen
Enden 86 der Kassetten 80 am Metallgehäuse 40 zu
sichern. Beispielsweise wird jedes Halteglied 104 aus Metall,
beispielsweise Stahl, gebildet und ist vorzugsweise aus einem Stahl
mit einer hohen Festigkeitscharakteristik gefertigt. Es sind jedoch auch
andere geeignete Metalle, beispielsweise Titan oder Titanlegierungen,
anwendbar. Das stromaufwärtige
Ende 106 eines jeden Haltegliedes 104 hat einen
Haken 108, der so angeordnet ist, dass er radial außerhalb
des zweiten Abschnitts 103 des zweiten Ringkörpers 100 am
Metallgehäuse 40 angeordnet ist.
Der Haken 108 ist vorzugsweise U-förmig oder C-förmig im
Querschnitt in Ebenen, die die X-Achse des Gasturbinentriebwerks 10 und
auch des Metallgehäuses 40 enthalten,
gestaltet. Die axial verlaufenden Ränder der benachbarten Halteglieder 104 sind außerdem so
angeordnet, dass sie in Form einer Überlappung übereinander liegen, ähnlich wie
dies in 4 gezeigt ist und die Ränder benachbarter
Halteglieder 104 sind miteinander durch Befestigungsglieder,
beispielsweise Bolzen oder Schrauben mit Muttern oder durch Nieten,
verbunden.
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Das
stromabwärtige
Ende 86 einer jeden Kassette 80 besitzt ein axial
verlaufendes Glied 96, um die Kassetten 80 am
Metallgehäuse 40 festzulegen.
Das axial verlaufende Glied 96 am stromabwärtigen Ende 86 einer
jeden Kassette 80 ist an einem der Halteglieder 104 durch
Befestigungsmittel 110, beispielsweise eine oder mehrere
radial verlaufende Schrauben 112 und Verankerungsmuttern 114,
gesichert, die durch versenkte Löcher 116 in
dem axial verlaufenden Glied 96 der Kassetten 80 und Öffnungen 118 in
den Haltegliedern 104 gesichert sind. Außerdem stößt die radial äußere Oberfläche des
axial verlaufenden Teils 96 einer jeden Kassette 80 an
den zweiten Teil 103 des zweiten Ringkörpers 100 an.
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Die
Fanlaufschaufel-Laufbahn-Auskleidungsplatten 74 der Fanlaufschaufeln
werden installiert, indem zunächst
die Fanlaufschaufel-Laufbahn-Auskleidungsplatten 74 an
den Kassetten 80 verklebt werden. Die Halteglieder 104 werden
dadurch installiert, dass sie in einer axialen stromauf verlaufenden
Richtung bewegt werden, so dass die stromaufwärtigen Enden 106 der
Halteglieder 104 auf der radial äußeren Oberfläche des
zweiten Abschnitts 103 des zweiten Ringkörpers 100 zu
liegen kommen. Die Ränder
der Halteglieder 104 sind so angeordnet, dass sie einander überlappen,
und die Ränder
werden dann miteinander, beispielsweise durch Befestigungsglieder,
wie Bolzen oder Schrauben mit Muttern oder durch Nieten, verbunden.
Die Kassetten 80 werden dadurch installiert, dass sie in Richtung
axial stromauf bewegt werden, so dass die stromaufwärtigen Enden 84 der
Kassetten 80 an der radial äußeren Oberfläche des
zweiten Teils 55 des Ringkörpers 54 zu liegen
kommen. Die Kassetten 80 werden dann radial nach außen so bewegt,
dass sie an der radial inneren Oberfläche 40A des Metallgehäuses 40 anstoßen und
derart, dass die axial verlaufenden Teile 96 an dem zweiten
Abschnitt 103 des Ringkörpers 100 und
den Haltegliedern 104 anstoßen. Dann werden die Schrauben
oder Bolzen 112 durch die Löcher 116 und 118 in
den axial verlaufenden Teilen 96 und den Haltegliedern 104 eingesteckt und
in die Verankerungsmuttern 114 eingeschraubt. Die Löcher 118 sind
vorzugsweise als Schlitze ausgebildet, d.h. sie sind axial in einer
Axialrichtung verlängert,
um die Befestigungsglieder gegen Abscherung zu schützen, wenn
eine Fanlaufschaufel 34 abgeschleudert wurde.
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Die
Fanlaufschaufel-Laufbahn-Auskleidungsplatten 74 werden
durch Lösen
der Schrauben oder Bolzen 112 aus den Verankerungsmuttern 114 abgenommen,
und dann werden die Schrauben 112 entfernt. Die Kassetten 80 werden
dadurch entfernt, dass sie in Richtung axial stromab bewegt werden, so
dass die stromaufwärtigen
Enden 84 nicht mehr an den radial äußeren Oberflächen des
zweiten Abschnitts 55 des Ringkörpers 54 anstoßen. Wenn
eine oder mehrere Fanlaufschaufel-Laufbahn-Auskleidungsplatten 74 beschädigt sind,
kann eine neue Kassette 80 mit Fanlaufschaufel-Laufbahn-Auskleidungsplatten 74,
an der Kassette 80 verklebt, installiert werden.
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Das
stromabwärtige
Ende der Haut 76 kann einen Füllstoff hoher Dichte zum Schutz
gegen Eisaufschlag aufweisen.
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Der
Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Kassette
aus Metall besteht, und die Kassette unterstützt das Auffangen einer Fanlaufschaufel,
wenn diese abgeschleudert wird. Insbesondere sind die stromaufwärtigen Enden
der Kassetten so ausgebildet, dass sie an den Ringkörper des
Metallgehäuses
angepasst sind, und die stromaufwärtigen Enden der Kassetten
bilden einen Ring und schützen
so den Ringkörper
des Metallgehäuses, falls
eine Fanlaufschaufel abgeschleudert wird. Die Benutzung einer Kassette
schafft die Möglichkeit, dass
der Ringkörper
am Metallgehäuse
dünner
ausgebildet sein kann, und es wird außerdem möglich, das Metallgehäuse dünner zu
gestalten. Außerdem kann
das Metallgehäuse
aus Materialien geringerer Festigkeit, beispielsweise aus Aluminium,
gefertigt werden. Die Halteglieder schützen das Metallgehäuse während des
Schaufelfußaufschlags
der Fanlaufschaufel. Die stromaufwärtigen Enden der Halteglieder
können
den zweiten Ringkörper
am Metallgehäuse
schützen.
Die Verminderung der Dicke des Metallgehäuses und/oder die geringere
Festigkeit des Metalls ermöglicht
es, dass das Gewicht des Metallgehäuses vermindert werden kann.
Stattdessen können
die Kassetten in Verbindung mit einem Metallgehäuse benutzt werden, um eine
verbesserte Fanlaufschaufel-Fangfunktion zu schaffen. Demgemäß bestehen
die Kassetten aus einem Material relativ hoher Festigkeit, z.B.
Metallen hoher Festigkeit, und sie werden benutzt, um Materialien
relativ geringer Festigkeit zu schützen, beispielsweise Metalle
niedriger Festigkeit oder Gehäuse
oder Ringkörper,
damit das Gewicht vermindert werden kann. Stattdessen können Kassetten
aus Materialien relativ hoher Festigkeit, z.B. Metallen hoher Festigkeit,
benutzt werden, um Material relativ hoher Festigkeit, z.B. Metalle
hoher Festigkeit, Gehäuse
und Ringkörper
zu schützen und
dadurch die Fanschaufel-Fangfunktion zu verbessern.
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6 zeigt
eine abgewandelte Ausführungsform
für das
stromaufwärtige
Ende 106 eines Haltegliedes 104. Bei dieser Anordnung
umfasst das stromaufwärtige
Ende 106 wenigstens einen axial verlaufenden Vorsprung 107 und
eine Anzahl von abgebogenen Laschen 109. Die abgebogenen
Laschen 109 werden zunächst
radial nach außen
gebogen und dann radial nach innen verformt. Diese Vorsprünge 107 und
Laschen 109 halten die Halteglieder 104 am zweiten
Ringkörper 100.
Bei dieser Anordnung braucht das stromaufwärtige Ende 106 der
Halteglieder 104 keinen so guten Schutz für den zweiten
Ringkörper 100 zu
bilden.
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7 zeigt
ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel
eines Fanlaufschaufel-Fangaufbaus 38B, der ähnlich dem
Aufbau gemäß 2 bis 5 ausgebildet
ist, und deshalb sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Dieses Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich dadurch, dass wenigstens eine Eisaufschlagplatte 120 in
jeder Kassette 80 axial stromab der Fanlaufschaufel-Laufbahn-Auskleidungsplatte 74 vorgesehen
ist. Jede Eisaufschlagplatte 120 ist am Basisteil 88 einer
jeweiligen Kassette 80 durch Befestigungsmittel 120,
beispielsweise eine oder mehrere radial verlaufende Schrauben 122,
festgelegt, die durch Versenklöcher 124 im
Basisteil 88 der Kassetten 80 angeordnet sind,
und dann sind sie in Gewindelöcher 126 in
der Eisaufschlagplatte eingeschraubt. Stattdessen kann jede Eisaufschlagplatte 120 am
Basisteil 88 der jeweiligen Kassette 80 durch
Verklebung befestigt sein, oder jede Eisaufschlagplatte 120 kann
am Basisteil der jeweiligen Kassette 80 durch eine Kombination
von Schrauben und Klebemitteln festgelegt werden. Die Eisaufschlagplatte 120 bestehen
aus einer durch Graphit verstärkten
Plastikbox, die mit einem Füllstoff hoher
Dichte, beispielsweise einem Epoxydpastenfüller, angefüllt ist.
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8 zeigt
ein anderes Ausführungsbeispiel eines
Fanlaufschaufel-Berstschutzaufbaus 38C,
der ähnlich
ausgebildet ist wie in 2 bis 5 dargestellt,
und daher sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet
sich dadurch, dass wenigstens eine Eisaufschlagplatte 130 in
jeder Kassette 80 axial stromab der Fanlaufschaufel-Laufbahn-Auskleidungsplatte 74 vorgesehen
ist. Jede Eisaufschlagplatte 130 ist am Basisteil 88 der
jeweiligen Kassette 80 durch Verklebung befestigt. Die
Eisaufschlagplatten 130 bestehen aus einer abschleifbaren
Auskleidung, die mit einem Füllstoff
hoher Dichte, beispielsweise einem Epoxydpastenfüller, angefüllt sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel
hat der Basisteil 88 einer jeden Kassette 80 einen
gestuften Abschnitt 132 axial stromauf des stromabwärtigen Endes 86 der Kassette 80,
und die Eisaufschlagplatte 130 ist an dem gestuften Abschnitt 132 des
Basisteils 88 der Kassette 80 festgelegt. Der
gestufte Abschnitt 132 ist radial innerhalb des Basisteils 88 und
radial außerhalb
des axial verlaufenden Körpers 96 angeordnet.
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9 zeigt
ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel
eines Fanlaufschaufel-Berstschutzaufbaus 38D,
der jener gemäß 2 bis 5 ähnlich ist,
so dass gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen wurden.
Dieses Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich dadurch, dass ein einziger zylindrischer Ringhaltekörper 140 vorgesehen
ist anstelle von mehreren teilbogenförmigen Gliedern. Das axial stromabwärtige Ende
des Ringhaltekörpers 140 weist
einen radial verlaufenden Flansch 142 auf, der zwischen
dem stromabwärtigen
Flansch 44 am stromabwärtigen
Ende des Metallgehäuses 40 und dem
Flansch 52 am stromaufwärtigen
Ende des hinteren Teils 50 des Fangehäuses 26 durch Befestigungsmittel 146 festgelegt
werden kann. Die Befestigungsmittel 146 bestehen aus einer
Anzahl von Bolzen 148, die durch aufeinander ausgerichtete
Löcher 152, 154 und 156 im
stromabwärtigen
Flansch 44, dem Flansch 42 und dem Flansch 142 geführt sind und
aus aufgeschraubten Muttern 150. Der Ringhaltekörper 140 liegt
an der inneren zylindrischen Oberfläche 158 und 160 auf
der inneren Oberfläche 40A des
Metallgehäuses 40 an.
Das axial verlaufende Glied 96 an den stromabwärtigen Enden
der Kassetten 80 sind an dem stromaufwärtigen Ende des Ringhaltekörpers 140 in
der gleichen Weise wie oben erwähnt
festgelegt, d.h. unter Benutzung von Schrauben und Verankerungsmuttern.
Der zweite Ringkörper 100 weist
nur einen ersten Abschnitt 101 auf, der sich vom Metallgehäuse 40 in
Richtung radial nach innen ersteckt.
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Vorzugsweise
besteht das Gehäuse
aus einem Metall, und zweckmäßigerweise
besteht das Gehäuse
dabei aus Titan, aus Aluminium, aus einer Aluminiumlegierung, aus
einer Titanlegierung, aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung.
Stattdessen kann das Gehäuse
aus einem Verbundmaterial bestehen, das Verstärkungsfasern in einem Matrixmaterial
aufweist. Das Verbundmaterial kann beispielsweise aus einer organischen
Matrix oder einer metallischen Verbundmatrix bestehen. Beispielsweise
können
Kohlenstofffasern oder Glasfasern in einer Kunststoffmatrix, beispielsweise
einem Epoxydharz, angeordnet werden, oder es können Siliziumkarbidfasern oder
Siliziumnitridfasern in einer Aluminiummatrix angeordnet werden.
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Es
ist möglich,
ein festes Faserstoffmaterial um das Metallgehäuse herum aufzuwickeln.
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Die
vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf ein Fangehäuse und
Fanlaufschaufeln beschrieben, jedoch ist die Erfindung auch anwendbar
auf ein Kompressorgehäuse
und die Kompressorlaufschaufeln oder auf ein Turbinengehäuse und
die Turbinenlaufschaufeln.