DE60300418T2

DE60300418T2 - Scheibe eines Axialverdichters einer Turbomachine mit zentripetaler Abblasvorrichtung

Info

Publication number: DE60300418T2
Application number: DE60300418T
Authority: DE
Inventors: Philippe Avignon; Antoine Robert Alain Brunet; Patrick Claude Pasquis
Original assignee: SNECMA Moteurs SA
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2002-01-17
Filing date: 2003-01-10
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2023-01-11
Also published as: FR2834753B1; US20030133788A1; US6857851B2; CA2416158C; FR2834753A1; RU2302559C2; DE60300418D1; EP1329591B1; CA2416158A1; EP1329591A1

Description

Die Erfindung betrifft eine einstückig ausgebildete Scheibe eines Axialverdichters einer Turbomaschine mit zentripetaler Abblasvorrichtung von Luft in der Ader des Verdichters, die zum Kühlen einer Turbine bestimmt ist, wobei die Abblasvorrichtung Kanäle aufweist, die außerhalb des Arbeitsabschnitts der Scheibe und parallel zu dem Abschnitt in einer Überdicke angeordnet sind, welche auf einer Seite der Scheibe über den Arbeitsabschnitt hinausragt, wobei die Kanäle in die Ader des Verdichters über einen Flansch münden, der zum Verbinden der Scheibe mit einer benachbarten Scheibe bestimmt ist.
Um den Widerstand des Arbeitsabschnitts der Scheibe nicht zu verringern, hat FR 2 614 654 vorgeschlagen, Kanäle in Überdicken, die aus dem Arbeitsabschnitt der Scheibe hinausragen, zu bohren, wobei die Kanäle den Flansch zur Verbindung mit einer benachbarten Scheibe des Verdichters durchqueren.
Diese Kanäle sind durch Elektroerosion hergestellt, was eine schwierige und kostspielige Vorgehensweise ist. Außerdem ist die Kontrolle der Wände der Kanäle schwierig durchzuführen.
Der Stand der Technik ist auch in der US 4 919 590 und DE 196 17 539 dargestellt. In diesen beiden Dokumenten weist das Kühlsystem Öffnungen, die im Flansch zur Verbindung der Scheibe mit einer benachbarten Scheibe angebracht sind, und Rippen oder Stege auf, die auf einer Seite der Scheibe gebildet sind. Das Bohren dieser Öffnungen ist auch arbeitsintensiv.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Scheibe eines Verdichters wie in der Einleitung erwähnt zu offenbaren, bei der die Fertigung der Wände und die Kontrolle der gefertigten Wände vereinfacht sind, wobei im Wesentlichen dieselben Abblaskapazitäten, was den Druck, den Ausstoß und die Temperaturen betrifft, erhalten bleiben.
Die Erfindung erreicht ihr Ziel durch die Tatsache, das die Abblaskanäle axial über ihre gesamte radiale Erstreckung offen sind, wobei der Verbindungsflansch abwechselnd Aussparungen, welche die Kanäle teilweise begrenzen, und vollwandige Anteile aufweist, die zum Verbinden der Scheibe mit einer benachbarten Scheibe bestimmt sind.
Von Vorteil ist, wenn jeder Abblaskanal durch zwei im Wesentlichen radiale Rippen begrenzt ist, die sich axial auf einer Seite der Scheibe erstrecken.
Vorzugsweise sind die Abblaskanäle auf der stromabwärts liegenden Seite der Scheibe angeordnet und werden mit Abblasluft durch Lunulas versorgt, welche durch die Aussparungen und den stromaufwärts liegenden, zirkulären Bereich der Verbindung der folgenden Scheibe des Verdichters gebildet werden.
Die Erfindung betrifft auch einen Verdichter einer Turbomaschine, der eine Scheibe eines Verdichters wie oben beschrieben aufweist.
Vorteilhafterweise weist die folgende Scheibe dieses Verdichters in ihrem radial innen liegenden Bereich einen ringförmigen Dichtungsstutzen auf, der sich axial in Richtung auf die Rippen erstreckt.
Andere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich beim Lesen der folgenden Beschreibung, die als Beispiel dient und sich auf die folgenden Zeichnungen bezieht, in denen:
1 ein axialer Halbschnitt einer Verdichtertrommel gemäß dem Stand der Technik ist, wobei dieser Halbschnitt die Achse eines Abblaskanals enthält;
2 ein axialer Halbschnitt einer Verdichtertrommel gemäß der Erfindung ist, wobei dieser Halbschnitt die Achse eines Abblaskanals enthält;
3 eine Ansicht des Rands der Scheibe ist, entlang der Linie III-III der 2; und
4 eine Frontansicht der Scheibe ist.
Die 1 zeigt die Scheiben 1, 2 und 3 von drei aufeinander folgenden Stufen eines Verdichters einer Turbomaschine gemäß dem Stand der Technik. Die Scheiben 1 bis 3 sind untereinander durch stromabwärts liegende Flansche 5 und 6 verbunden, die stromabwärts auf kreisförmige Scheibenbereiche geschweißt sind.
Die Scheibe 2 weist auf ihrer stromabwärts liegenden Seite 7 radiale Überdicken 8 auf, die durch Aussparungen getrennt sind, und außerhalb des Arbeitsabschnitts der Scheibe 2 liegen. Unter Arbeitsabschnitt versteht man den Abschnitt der Scheibe, der hinsichtlich Materialwiderstand so berechnet wurde, dass die Rotationskräfte unter Betriebsbedingungen der Turbomaschine ausgehalten werden.
Abblaskanäle 9 sind in den Überdicken 8 hergestellt. Diese Abblaskanäle 9 enden über den Flansch 6 in der Ader 10 des Heißstroms zwischen den Flügeln 11 der Scheibe 2 und den Flügeln 12 des Stators. Der durch einen Abblaskanal 9 abgeblasene Luftstrom F zirkuliert zum radial innen liegenden, massiven Teil 13 der Scheibe 2 hin, wird dann axial zu den Turbinen, die gekühlt werden sollen, durch den Turbinenarm 14 gelenkt.
Die Abblaskanäle 9 sind in der Tat Rohre, die durch Elektroerosion hergestellt sind, und die Bezugsziffer 15 der 1 bezeichnet den Wandabschnitt jedes Rohrs, der von der stromabwärts liegenden Seite 7 der Scheibe 2 entfernt ist.
Die 2 bis 4 zeigen dieselben Scheiben 1, 2 und 3 eines Verdichters einer Turbine gemäß der Erfindung, die untereinander durch stromabwärts liegende Flansche 5, 6 verbunden sind, die auf kreisförmige, stromabwärts liegende Scheibenbereiche geschweißt sind.
Der stromabwärts liegende Flansch 6 der Scheibe 2 zeigt abwechselnd Aussparungen 20 und vollwandige Anteile 21. Wenn der Flansch 6 durch Verschweißen am stromaufwärts liegenden kreisförmigen Bereich 22 der Scheibe 3 befestigt ist, bilden die Aussparrungen 20 Lunulas, die ein Abblasen von Luft in die Ader 10 des Primärstroms zwischen den Flügeln 11 der Scheibe 2 und den Flügeln 12 des Stators ermöglichen. Die abgeblasenen Luftströme F werden radial entlang der stromabwärts liegenden Seite 7 der Scheibe 2 durch radiale Rippenpaare 22a und 22b geführt, die sich axial zu der folgenden Scheibe 3, ausgehend von der stromabwärts liegenden Seite 7, erstrecken.
Diese Rippen 22a und 22b erstrecken sich axial vom radial innen liegenden, vollwandigen Teil 13 der Scheibe 2 zu den vollwandigen Abschnitten 21 des Flansches 6, beiderseits einer Aussparung 20.
Die Abblaskanäle 9 sind so an der Seite der folgenden Scheibe 3 auf ihrer gesamten radialen Erstreckung offen. Der stromaufwärts liegende, kreisförmige Bereich 22 der Scheibe 2 weist insbesondere einen Rückzug 23 auf, der zur Rotationsachse der Turbomaschine hin gerichtet ist und durch Verschweißen mit den radial außen liegenden Abschnitten der Rippen 22a und 22b verbunden ist. Wie in 2 deutlich zu sehen, wächst die axiale Erstreckung der Rippen 22a und 22b, wenn man sich dem vollwandigen Teil 13 der Scheibe 2 nähert. Die folgende Scheibe 3 weist in ihrem radial innen liegenden Bereich einen ringförmigen Stutzen 24 auf, der sich axial zum Fuß der Rippen 22a, 22b hin erstreckt und die Abdichtung in diesem Bereich gewährleistet. Am Ausgang der Abblaskanäle 9 werden die Luftströme F durch eine konische Verlängerung 25 des vollwandigen Teils 13 axial abgelenkt.

Claims

Scheibe eines Axialverdichters einer Turbomaschine mit zentripetaler Abblasvorrichtung von Luft in der Ader des Verdichters, die zum Kühlen einer Turbine bestimmt ist, wobei die Abblasvorrichtung Kanäle (9) aufweist, die außerhalb des Arbeitsabschnitts der Scheibe und parallel zu dem Abschnitt in einer Überdicke angeordnet sind, welche auf einer Seite (7) der Scheibe über den Arbeitsabschnitt hinausragt, wobei die Kanäle in die Ader des Verdichters über einen Flansch (6) münden, der zum Verbinden der Scheibe mit einer benachbarten Scheibe (3) bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abblaskanäle (9) axial über ihre ganze radiale Erstreckung geöffnet sind, wobei der Verbindungsflansch (6) abwechselnd Aussparungen (20), welche die Kanäle teilweise begrenzen, und vollwandige Anteile (21) aufweist, die zum Verbinden der Scheibe mit einer benachbarten Scheibe (3) bestimmt sind.
Scheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Abblaskanal (9) durch zwei im Wesentlichen radiale Rippen (22a, 22b) begrenzt wird, die sich axial auf einer Seite (7) der Scheibe erstrecken.
Scheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abblaskanäle (9) auf der stromabwärts liegenden Seite der Scheibe angeordnet sind und mit Abblasluft durch Lunulas (20) versorgt werden, welche durch die Aussparungen und den stromaufwärts liegenden, zirkulären Bereich (22) der Verbindung der folgenden Scheibe (3) des Verdichters gebildet werden (22).
Verdichter einer Turbomaschine, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Scheibe (2) nach Anspruch 3 aufweist.
Verdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die folgende Scheibe (3) in ihrem radial innen liegenden Bereich einen ringförmigen Dichtungsstutzen (24) aufweist, der sich axial in Richtung auf die Rippen (22a, 22b) erstreckt.
Verdichter nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Erstreckung der Rippen (22a, 22b) zunimmt, wenn man sich dem massiven, radial innen liegenden Teil (13) der Scheibe nähert.
Verdichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der massive Teil (13) der Scheibe (2) eine konische Verlängerung (25) aufweist, um den Luftstrom axial abzulenken.