DE69000121T2

DE69000121T2 - Schaufeln mit hammerkoepfen zur verbesserten winkelpositionierung.

Info

Publication number: DE69000121T2
Application number: DE9090400670T
Authority: DE
Inventors: Jacques Marie Pierre Stenneler
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1989-03-15
Filing date: 1990-03-14
Publication date: 1993-01-14
Anticipated expiration: 2010-03-15
Also published as: EP0388286A1; US5044886A; FR2644524A1; EP0388286B1; DE69000121D1

Description

Die Erfindung betrifft die Befestigung von Schaufeln an den Rotorscheiben von Turbomaschinen.
Bei Verdichterstufen mit kleinem Durchmesser besteht die zur Befestigung der Schaufeln an der Rotorscheibe verwendete Lösung darin, daß man sogenannte Hammerkopf- Schaufeln einsetzt, d.h. Schaufeln mit einem Schaufelfuß in Form eines Wulstes, der in einer umlaufenden Kehle des Scheibenkranzes aufgenommen wird, wobei der Querschnitt dieser Kehle demjenigen des Wulstes entspricht.
Modernere Motoren besitzen eine größere Anzahl von Schaufeln, was zu einer Verringerung des relativen Abstands der Schaufeln führt. Um dies zu ermöglichen, sieht man anstelle der früheren rechteckigen Plattformen rombusförmige Plattformen vor.
Bei diesen rombusförmigen Plattformen entspricht die Position des aerodynamischen Druckzentrums auf der Schaufel einem Moment, das die Tendenz hat, die Schaufel in der Kehle zu drehen. Diese Tendenz wird noch dadurch verstärkt, daß zwischen den Plattformen ein den Breitentoleranzen Rechnung tragendes Spiel in Umfangsrichtung vorhanden ist, und daß das aus dieser natürlichen Drehung der Schaufel resultierende Basisspiel vergrößert ist.
Der Wulst, dessen aktive Flanken durch die Zentrifugalkraft mit den Flanken der Kehle der Rotorscheibe in Kontakt kommen, wirkt der erwähnten Drehung entgegen. Nun sind die Zentrifugalkräfte während der Anlaufphase nicht groß genug, um jede Drehung der Schaufel zu verhindern. Dies führt zu einer nicht homogenen Auflagefläche des Wulstes in der Kehle und zu Anderungen der Schaufelanstellung.
Der Stand der Technik kennt verschiedene Lösungen, um das erwähnte Drehen der Schaufeln zu verhindern. So zeigen Fig. 1 und 2 der vorliegenden Anmeldung, in denen eine erste Lösung nach dem derzeitigen Stand der Technik dargestellt ist, Schaufeln, die auf der Innenseite ihrer Plattformen Nuten 1, 2 besitzen, die mit umlaufenden Rippen 3, 4 des Scheibenkranzes 5 so zusammenwirken, daß die Plattformen an der Rotorscheibe zum Anschlag kommen. Ein Nachteil dieser Lösung besteht in der Verdickung der Plattform und in der Verbreiterung des Scheibenkranzes.
Eine solche Lösung ist EP-A-0 081 436 bekannt.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Abhilfe gegen diese Nachteile und bietet eine Lösung, die gute Führung der Schaufel in Umfangsrichtung gewährleistet, wobei die Zuhilfenahme von Rippen an dem Scheibenkranz und korrespondierenden Nuten an der Scheibe oder von Plattformen mit kreisförmigem Rand vermieden ist.
Gegenstand der Erfindung ist also eine Montagevorrichtung mit verbesserter Winkelpositionierung von Hammerkopf-Schaufeln in einem Verdichter- oder Turbinenrotor, wobei der Rotorscheibenkranz eine über den Umfang verlaufende Kehle aufweist, die in der Umfangsfläche der Scheibe in einer Nut geringerer Breite mündet, wobei in dieser Kehle Schaufeln gehalten sind mit einem Schaufelblatt, das auf einer rechteckigen Plattform befestigt ist, die von einem Stelzenteil verlängert wird, an dessen Ende ein entsprechend der Längssymmetrieebene der Plattform angeordneter knollenförmiger Fuß mit verringerter Umfangsbreite befestigt ist, der mit der genannten Kehle zusammenwirken kann, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Stelzenteil der Schaufel sich über die gesamte Umfangsbreite der Schaufel erstreckt und mit der Nut des Scheibenkranzes zusammenwirkt, um die Führung der Schaufel zu gewährleisten.
Weitere Merkmale werden anhand der Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 zeigt das erste Beispiel für den Stand der Technik, das oben bereits beschrieben wurde und im Verlauf der weiteren Beschreibung nicht mehr erläutert wird,
Fig. 2 zeigt eine von unten gesehene perspektivische Ansicht der Schaufel nach dem Stand der Technik von Fig. 1,
Fig. 3 zeigt in einem partiellen Längsschnitt (d.h. in einen die Achse des Verdichters enthaltenden Schnitt) den Kranz einer Scheibe und die Form des Schaufelfußes gemäß der Erfindung,
Fig. 4 zeigt einen quer zur Achse der Scheibe, also in der Ebene der Scheibe geführten Schnitt,
Fig. 5 zeigt eine Fig. 2 ähnliche perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsvarianten der Erfindung,
Fig. 6 zeigt eine zweite Ausführungsvariante in einer ähnlichen Ansicht.
Aus Fig. 3, 4 und 5 erkennt man, daß die Schaufel ein Schaufelblatt 6 und eine Plattform 7 besitzt, unter der sich ein Schaufelfuß in Form eines durch spanabhebende Bearbeitung oder Gießen hergestellten Wulstes 8 befindet, der die Fixierung der Schaufel in der entsprechenden Kehle 9 der Rotorscheibe gewährleisten soll.
Der Wulst 8 steht mit der Plattform 7 über ein Stelzenteil 10 mit reduzierter Breite in Verbindung, das die Nut 11 durchdringt und zur Peripherie des Scheibenkranzes hin in der Kehle 9 mündet.
Erfindunggemäß verlängert sich das Stelzenteil 10 zu beiden Seiten des Wulstes 7 über die gesamte Umfangsbreite der Schaufel, so daß die stromaufwärtige Seite 10a und die stromabwärtige Seite 10b mit den Innenkanten der umlaufenden Nut 11 des Scheibenkranzes zusammenwirken und eine präzise Führung der Schaufel in der Scheibe gewährleisten, wobei diese Führung durch die Tatsache, daß sie über die gesamte Breite der Schaufel in Umfangsrichtung wirksam ist, noch verbessert wird.
Die Tatsache, daß diese Führung durch die Seiten 10a und 10b des Stelzenteils gewährleistet ist, ermöglicht gegenüber der Lösung von Fig. 1 und 2 einen erheblichen Massengewinn und damit eine Verringerung der Trägheitsmomente der mit ihren Schaufeln bestückten Scheiben.
Bei der Varianten von Fig. 5 hat das Stelzenteil über seine ganze Länge, d.h. über die gesamte Breite der Plattform in Umfangsrichtung, gleichbleibende radiale Höhe, und die Führung ist über diese ganze Länge wirksam.
Bei der Varianten von Fig. 6 sind in dem Stelzenteil 10 auf jeder Seite des Wulstes Ausnehmungen 12 vorgesehen, so daß lediglich Vorsprünge 110 an den beiden Enden verbleiben.
Dadurch wird, unter Beibehaltung einer guten Führung der Schaufel, eine weitere Gewichtsreduzierung der Schaufel erreicht.
Die Erfindung entwickelt ihre Vorteile in Verdichtern von Turbomaschinen, insbesondere in Hochdurckverdichtern mit geringem Durchmesser und kleinem Schaufelabstand.

Claims

1. Montagevorrichtung mit verbesserter Winkelpositionierung von Hammerkopf-Schaufeln in einem Verdichter- oder Turbinenrotor, wobei der Rotorscheibenkranz (5) eine über den Umfang verlaufende Kehle (9) aufweist, die in der Umfangsfläche der Scheibe in einer Nut (11) geringerer Breite mündet, wobei in dieser Kehle Schaufeln gehalten sind mit einem Schaufelblatt (6), das auf einer rechteckigen Plattform (7) befestigt ist, die von einein Stelzenteil (10) verlängert wird, an dessen Ende ein entsprechend der Längssymmetrieebene der Plattform angeordneter knollenförmiger Fuß (8) mit verringerter Umfangsbreite befestigt ist, der mit der genannten Kehle (9) Zusammenwirken kann, dadurch gekennzeichnet, daß das Stelzenteil (10) der Schaufel sich über die gesamte Umfangsbreite der Schaufel erstreckt und mit der Nut (11) des Scheibenkranzes zusammenwirkt, um die Führung der Schaufel zu gewährleisten

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stelzenteil (10) der Schaufel konstante radiale Höhe hat und die Führung über die gesamte Länge gewährleistet ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stelzenteil der Schaufel zwischen dem knollenförmigen Fuß (8) der Schaufel und den beiden Enden (101) des Stelzenteils Vertiefungen (12) vorgesehen sind.