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Die
vorliegende Erfindung betrifft generell Gasturbinenmaschinenrotoranordnungen
und insbesondere Rotorlaufschaufeln.
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Axialturbinenmaschinen
weisen generell einen Bläser-,
Verdichter-, Brenner- und
Turbinenabschnitt auf, die entlang einer axialen Mittellinie angeordnet
sind, die manchmal als die "Rotationsachse" der Maschine bezeichnet
wird. Der Bläser-,
Verdichter- und Brennerabschnitt führen der Luft (die auch als "Kerngas" bezeichnet wird),
welche durch die Maschine strömt,
Arbeit zu. Die Turbine entzieht der Kerngasströmung Arbeit, um den Bläser- und
Verdichterabschnitt anzutreiben. Der Bläser-, Verdichter- und Turbinenabschnitt
weisen jeweils eine Reihe von Stator- und Rotoranordnungen auf.
Die Statoranordnungen, die nicht rotieren (aber Leitschaufeln mit
variabler Anstellung haben können)
erhöhen
die Effizienz der Maschine, indem sie die Kerngasströmung in die
Rotoranordnungen hinein oder aus diesen heraus führen.
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Die
Rotoranordnungen weisen typischerweise eine Mehrzahl von Laufschaufeln
auf, die an dem Umfang einer Scheibe angebracht sind und von diesem
nach außen
ragen. Es ist bekannt, Rotorlaufschaufeln an einer Scheibe mit "Tannenbaum"-Laufschaufelwurzeln
oder ähnlichem
anzubringen, die in komplementär
geformten Ausnehmungen in der Scheibe aufgenommen sind. Ein Nachteil
eines Befestigungsschemas vom "Tannenbaum"-Typ ist, dass die
Scheibe relativ groß bemessen
sein muss, um die Belastungen aufzunehmen, die von den auf die Scheibe
wirkenden Laufschaufeln erzeugt werden. Insbesondere muss die Scheibe
einen ausreichenden Querschnitt zwischen benachbarten Ausnehmungen
haben, um die auf die Ausnehmungen durch die passenden Wurzeln der
Rotorlaufschaufeln aufgebrachte Scherbelastung aufzunehmen. Ein
anderes Verfahren zur Rotorlaufschaufelbefestigung beinhaltet die
Verwendung eines Bolzens zum Halten der Rotorlaufschaufeln an der
Scheibe. Bei einer Anwendung mit Bolzen verjüngt sich die Laufschaufelwurzel einer
jeden Laufschaufel zu einem Ansatzstück mit einer Öffnung zum
Aufnehmen eines Bolzens. Das Ansatzstück ist zwischen von der Scheibe
nach außen
ragenden Flanschen aufgenommen. Der Bolzen geht durch die Scheibenflansche
und das Laufschaufelansatzstück,
um die Laufschaufel an der Scheibe zu befestigen. Die gesamte Belastung
auf die Laufschaufel wird von dem Bolzen getragen, der wiederum
die Belastung auf die Scheibenflansche überträgt. Um unerwünschte Belastungsniveaus
zu vermeiden, muss die Querschnittsfläche des Bolzens substantiell
sein und die Scheibe muss ein adäquates
Stegmaterial zwischen benachbarten Bolzenöffnungen haben. Typischerweise
erhält
man ein adäquates
Stegmaterial, indem man die Bolzenöffnungen radial nach außen bewegt.
Der substantielle Bolzendurchmesser und die Radialposition der Bolzenöffnungen
führen
häufig
zu einer Rotorscheibe mit einem Gewicht und einem inneren Strömungswegdurchmesser,
die größer als
optimal sind.
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US 5,273,401 beschreibt
einen leichten mit Laufschaufeln versehenen Rotor für Gasturbinenmaschinen.
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US 3,597,109 beschreibt
einen mehrstufigen Axialströmungsverdichter
für eine
Gasturbinenmaschine, aufweisend Rotorlaufschaufelelemente, die an
einer Mehrzahl von Plattformelementen angebracht sind, die radial
außerhalb
von einem Rotorelement angeordnet und von diesem beabstandet sind.
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Deshalb
wird eine Gasturbinenmaschinenrotoranordnung mit minimalem Gewicht,
eine mit Rotorlaufschaufeln, welche hohe Radialbelastungen aufnehmen
können,
und eine mit einer erhöhten
Beständigkeit
gegen Fremdkörperbeschädigung benötigt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Rotorlaufschaufelpaar zur Befestigung an einer
Rotorscheibe bereitgestellt, welches eine Plattform, ein erstes
und ein zweites Strömungsprofil
und eine Wurzel mit einer ersten und einer zweiten Wand aufweist. Die
Plattform hat eine innere und eine äußere Radialoberfläche. Das
erste und das zweite Strömungsprofil
ragen von der äuße ren Radialoberfläche der Plattform
nach außen.
Die Wurzelwände
ragen von der inneren Radialoberfläche der Plattform weg, sind integral
miteinander verbunden und bilden einen Hohlraum zwischen den Wänden und
der inneren Radialoberfläche.
Die erste Wand ist im Wesentlichen mit dem ersten Strömungsprofil
ausgerichtet und die zweite Wand ist im Wesentlichen mit dem zweiten
Strömungsprofil
ausgerichtet. Bei einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind das erste und das zweite Strömungsprofil
und die ausgerichtete erste Wand und die ausgerichtete zweite Wand
der Wurzel gegen die axiale Mittellinie der Maschine schräg. Bei einer
anderen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung sind das erste und das zweite Strömungsprofil
spiralförmig
um eine zwischen der Vorderkante und der Hinterkante des Strömungsprofils
verlaufenden Achse. Die erste und die zweite Wand der Wurzel sind
spiralförmig
um eine zwischen dem vorderen Rand und dem hinteren Rand der Wurzel
verlaufenden Achse mit einem Maß,
welches im Wesentlichen gleich zu dem der Strömungsprofile ist, um so die
Ausrichtung zwischen den Strömungsprofilen
und den Wänden
der Wurzel beizubehalten.
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Eine
spezielle Ausführungsform
der Erfindung weist erste Fasern auf, die von der Spitze eines Strömungsprofils
benachbart durch das erste Strömungsprofil,
durch die erste und zweite Wurzelwand, durch das zweite Strömungsprofil
in die Nachbarschaft der Spitze des zweiten Strömungsprofils gehen. Sie weist
ferner vorzugsweise zweite Fasern den ersten Fasern benachbart und
mit einem Elastizitätsmodul
auf, welcher niedriger ist als der der ersten Fasern. Die zweiten
Fasern haben vorzugsweise einen höheren Längungsprozentsatz beim Versagen als
die ersten.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung beinhalten eine Dämpfungseinrichtung
zum Verteilen von durch Fremdkörperaufprall
verursachter Energie. Eine derartige Dämpfungseinrichtung kann einen
Zwischenlaufschaufelbereich der Plattform aufweisen, der die genannten
zweiten Fasern beinhaltet.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass ein Rotorlaufschaufelpaar
mit einer signifikanten radialen Belastbarkeit bereitgestellt wird.
Ein Faktor, der zur radialen Belastbarkeit des vorliegenden Rotorpaars
beiträgt,
ist die Ausrichtung der Strömungsprofile
mit den Wurzelwänden.
Eine Ausrichtung zwischen einem Strömungsprofil und einer Laufschaufelwurzelwand
erlaubt es, die radialen Zuglinien ("radiale Zuglinie" (radial pull line) ist ein Technikbegriff,
der verwendet wird, um die Kraftvektoren zu beschreiben, die durch
ein Strömungsprofil
gehen) des Strömungsprofils
in die Laufschaufelwurzel fortzusetzen und somit die Belastungen
sonstwo in dem Laufschaufelpaar zu minimieren. Bei der vorliegenden
Erfindung sind die Strömungsprofile
und die Wurzelwände
unabhängig
von der Orientierung der Strömungsprofile
relativ zu der Plattform ausgerichtet, d. h. Strömungsprofile, die spiralförmig von
der Plattform weggehen oder schrägt
zur axialen Mittellinie der Maschine sind, oder beides. Ein weiterer
Faktor, der zur radialen Belastbarkeit der Rotorlaufschaufelpaare
der vorliegenden Erfindung beiträgt, sind
die ersten Fasern, die über
die Wurzel von einem Strömungsprofil
zu einem anderen Strömungsprofil
gehen. Die kontinuierlichen ersten Fasern verbinden die Strömungsprofile
mit der Laufschaufelwurzel, verstärken das Laufschaufelpaar und
erhöhen
so die radiale Belastbarkeit.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist deren Fähigkeit,
Fremdkörperbeschädigung zu
widerstehen. Die Plattform der vorliegenden Erfindung ist ausgelegt,
Energie zu verteilen, die von Fremdkörpern geliefert wird, die auf
eines oder beide Strömungsprofile
des Laufschaufelpaars treffen.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass eine leichte
Rotorlaufschaufelanordnung bereitgestellt wird. Die Rotorlaufschaufelanordnung
der vorliegenden Erfindung vermeidet eine massive Rotorscheibe und
schwere Legierungs-Rotorlaufschaufel.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung wird nun nur beispielhaft und mit Bezugnahme auf die
begleitenden Zeichnungen beschrieben, für die gilt:
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1 ist
eine schematische Ansicht des Bläserabschnitts
einer Gasturbinenmaschine.
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2 ist
eine schematische Perspektivansicht eines Rotorlaufschaufelpaars,
welches die vorliegende Erfindung beinhaltet.
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3 ist
eine schematische Seitenansicht des in 2 gezeigten
Rotorlaufschaufelpaars.
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4 ist
eine schematische Ansicht radial nach innen des in 3 gezeigten
Laufschaufelpaars.
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5 ist
eine schematische Axialansicht des in 4 gezeigten
Laufschaufelpaars.
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6 ist
eine schematische Teilansicht eines Verbundmaterial-Rotorlaufschaufelpaars,
welche erste und zweite Fasern zeigt.
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7 ist
eine schematische Perspektivansicht einer Rotorscheibe zum Aufnehmen
des Laufschaufelpaars von 2.
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8 ist
eine schematische Perspektive mit Blick radial nach innen in Richtung
zu der Scheibe, die ein Paar von Stummelstreben zeigt, die von dem jeweiligen
Steg wegragen und mit einem Befestigungselement gekoppelt sind.
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9 ist
eine schematische Teilansicht eines Laufschaufelpaars, welches die
vorliegende Erfindung beinhaltet, wobei eine Scheibe daran festgemacht
ist, die zum Teil weggebrochen gezeigt ist.
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Es
wird auf die 1 Bezug genommen. Eine Axialturbinenmaschine 10 weist
einen Bläserabschnitt 12 auf,
der eine Mehrzahl von Einlassführungsleitschaufeln 16,
eine erste Rotorstufe 18, eine erste Statorstufe 20,
eine zweite Rotorstufe 22, eine zweite Statorstufe 24 und
eine dritte Rotorstufe 26 aufweist, die jeweils von vorne
nach hinten angeordnet sind. Vorne ist als strömungsaufwärts von hinten definiert. Die
Einlassführungsleitschaufeln 16 und
die Statorstufen 20, 24 führen Luft in die Rotorstufen 18, 22, 26 oder
aus diesen heraus. Die erste, zweite und dritte Rotorstufe 18, 22, 26 rotieren
um die axiale Mittellinie 28 der Maschine 10.
Eine Spule 30, die von einer strömungsabwärtigen Turbine (nicht gezeigt)
angetrieben wird, treibt die Bläserrotorstufen 18, 22, 26. Die
erste Rotorstufe 18 weist eine Rotorscheibe 32 und
eine Mehrzahl von Rotorlaufschaufelpaaren 34 auf, die um
den Umfang der Scheibe 32 verteilt sind.
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I. Die Rotorlaufschaufeln
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Es
wird auf die 2–6 Bezug
genommen. Jedes Rotorlaufschaufelpaar 34 weist ein erstes
Strömungsprofil 36,
ein zweites Strömungsprofil 38,
eine Plattform 40 und eine Wurzel 42 auf. Die Plattform 40 hat
einen vorderen Rand 44, einen hinteren Rand 46,
eine äußere Radialoberfläche 48 und eine
innere Radialoberfläche 50.
Die Strömungsprofile 36, 38 sind
voneinander beabstandet und im Wesentlichen parallel zueinander
und ragen von der äußeren Radialoberfläche 48 der
Plattform 40 weg. Die Wurzel 42 eines jeden Laufschaufelpaars 34 weist eine
erste 52 und eine zweite 54 Wurzelwand auf, die integral
aneinander angeschlossen sind und von der inneren Radialoberfläche 50 der
Plattform 40 wegragen. Der Hohlraum 56, der zwischen
Laufschaufelwurzelwänden 52, 54 gebildet
ist, hat eine Querschnittsgeometrie ähnlich zu der der Rotorscheibenstummelstreben 86, 98 (die
detaillierter nachfolgend besprochen werden).
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Es
wird auf die 4 und 5 Bezug
genommen. Aus aerodynamischen Gründen
sind die Strömungsprofile 36, 38 gegen
die axiale Mittellinie 28 um einen Winkel "α" schräg, der zwischen der Profilsehnenlinie
der Strömungsprofile 36, 38 und
der axialen Mittellinie 28 ist. Außerdem sind die Strömungsprofile 36, 38 des
Laufschaufelpaars in einer zusammengesetzten Weise zwischen der
Basis 58 und der Spitze 60 und zwischen der Vorderkante 62 und
der Hinterkante 64 eines jeden Strömungsprofils 36, 38 spiralförmig. An
der Basis 58 eines jeden Strömungsprofils 36, 38 ist
das Strömungsprofil
fast ausschließlich
spiralförmig
um eine Achse, die zwischen der Vorderkante 62 und der
Hinterkante 64 verläuft. Die
Komponente der Strömungsprofilspiralform
von der Basis 58 zur Spitze 60 nimmt mit der Radialposition
weg von der Basis 58 zu und ist deshalb an der Basis 58 weniger
signifikant. Infolge der Spiralform schneiden die Strömungsprofile 36, 38 die
Plattform 50 nicht entlang einer konstanten Ebene. Ein
Fachmann wird erkennen, dass aerodynamische Überlegungen, Herstellungsüberlegungen
und Belastungsüberlegungen
die exakte Kontur der meisten Rotorlaufschaufelströmungsprofile
beeinflussen und dass die Strömungsprofilkontur
kleine Anomalien haben kann, die von der Symmetrie des Strömungsprofils abweichen.
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Jede
Laufschaufelwurzelwand 52, 54 ist im Wesentlichen
mit einem der Strömungsprofile 36, 38 ausgerichtet
und hat entsprechend eine Spiralform in einer Art, die gleich ist
oder annähernd
gleich zu der des Strömungsprofils 36, 38.
Die Laufschaufelwurzelwände 52, 54 können wie
die Strömungsprofile 36, 38 geringe
Anomalien haben, die von der Symmetrie der Laufschaufelwurzelwände 52, 54 abweichen.
Der Winkel "β", der in der 5 gezeigt
ist, illustriert das Maß der
Spiralform in der Laufschaufelwurzel 52 zwischen dem vorderen
Rand 66 und dem hinteren Rand 68 der Laufschaufelwurzel 42.
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Es
wird auf die 2 und 6 Bezug
genommen. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die Lauschaufelpaare 34 aus
Verbundmaterialien hergestellt, die eine Mehrzahl von ersten Fasern 72 und
zweiten Fasern 73 aufweisen, die in einer Verbundmatrix
angeordnet sind. Die ersten Fasern 72 gehen von der Spitze 60 oder
annähernd
von der Spitze 60 eines Strömungsprofils 36, 38 nach
unten durch die Plattform 40 in eine Laufschaufelwurzelwand 52, 54,
nach oben durch die andere Laufschaufelwurzelwand 54, 52 zurück durch
die Plattform 40 und in das andere Strömungsprofil 38, 36 und
enden an oder in der Nähe
der Spitze 60. Die zweiten Fasern 73 sind den
ersten Fasern 72 benachbart positioniert und gehen entlang
der Strömungsprofile 36, 38 und
der Wurzel 42. Die zweiten Fasern 73 gehen auch
durch die Plattform 40. Beispielsweise können zweite
Fasern 73 von einem Abschnitt der Plattform 40 in
eine Laufschaufelwurzelwand 52, 54 oder von der
Plattform 40 in ein Strömungsprofil 36, 38 oder von
einem Strömungsprofil 36, 38 durch
den Zwischenlaufschaufelbereich 70 der Plattform und in
das andere Strömungsprofil 38, 36 gehen.
Die ersten Fasern 72 haben einen Elastizitätsmodulwert,
der höher ist
als der der zweiten Fasern 73, und sind deshalb "steifer" als die zweiten
Fasern 73. Die zweiten Fasern 73 haben jedoch
eine höhere
prozentuale Längung
beim Versagen als die ersten Fasern 72.
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Die
Verteilung der ersten Fasern 72 und der zweiten Fasern 73 in
dem Laufschaufelpaar 34 und die mechanischen Eigenschaften
der ersten Fasern 72 und der zweiten Fasern 73 geben
dem Laufschaufelpaar wünschenswerte
Leistungseigenschaften. Die Ausrichtung zwischen den Strömungsprofilen 36, 38 und
den Laufschaufelwurzelwänden 52, 54 ermöglicht es
den ersten Fasern 72 in einer kontinuierlichen Weise durch
das Laufschaufelpaar 34 hindurchzugehen. In der Folge gehen
die radialen Zuglinien linear oder annähernd linear durch jedes Strömungsprofil 36, 38 und
seine ausgerichtete Laufschaufelwurzelwand 52, 54,
was wiederum die Lastkapazität
des Laufschaufelpaars 34 optimiert. Die Verteilung der
zweiten Fasern 73 mit geringerer Festigkeit, insbesondere
in dem Zwischenlaufschaufelbereich 70 der Plattform, gibt
dem Laufschaufelpaar 34: 1) adäquate Scher- und Biegesteifigkeit,
um schwingungsbezogene Ermüdungsprobleme
zu vermeiden; und 2) die Fähigkeit
zum Verteilen von Energie, die von einem auf eines oder beide Strömungsprofile
treffenden Fremdkörper übertragen
wurde. Der Zwischenlaufschaufelbereich 70 wirkt somit als ein
Dämpfer.
Fremdkörper
niedrigerer Energie werden aufgenommen, indem es der Energie des
Aufpralls ermöglicht
wird, in die Plattform 40 übertragen und dort verteilt
zu werden, um so die Beschädigung des
Strömungsprofils
bzw. der Strömungsprofile 36, 38 und
der Wurzel 42 zu minimieren. Fremdkörper mit höherer Energie werden auch durch
das Übertragen
der Aufprallenergie in die Plattform 40 aufgenommen. Wenn
die Aufprallenergie jedoch groß genug
ist, wird sich die Plattform zum Teil oder vollständig verbeulen
und versagen und dabei die Aufprallenergie verteilen. Die Plattform 40 wird,
wenn nötig, geopfert,
um die Befestigung der Strömungsprofile 36, 38 beizubehalten,
was wiederum eine weitere Beschädigung
in der Maschine 10 minimiert. Das Material der ersten Fasern 72 und
der zweiten Fasern 73 hängt
von der vorliegenden Anwendung ab. Kohlefasern und Glasfasern sind
Beispiele von ersten bzw. zweiten Fasermaterialien.
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II. Die Rotorscheibe
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sEs
wird auf die 1 und 7–9 Bezug
genommen. Die Rotorscheibe 32 weist einen vorderen Steg 74 und
einen hinteren Steg 76 auf. Der vordere Steg 74 weist
eine innere Oberfläche 78,
ein vorderes Spulenbefestigungselement 80, einen vorderen
Flansch 82, eine Zentralnabe 84 und eine Mehrzahl
von ersten Stummelstreben 86 auf. Die innere Oberfläche 78 ist
mit einem Winkel "ϕ" relativ zu einer
Radiallinie 80 rechtwinklig zur axialen Mittellinie 28 angeordnet.
Die ersten Stummelstreben 86 sind um den Umfang des vorderen
Stegs 74 verteilt und ragen von der inneren Oberfläche 78 weg.
Jede erste Stummelstrebe 86 erstreckt sich in Längsrichtung zwischen
einem axialen Ende 88 und einem Stegende 90. Das
Stegende 90 einer jeden ersten Stummelstrebe 86 ist
vorzugsweise, beispielsweise mit einer metallurgischen Verbindung
integral an der inneren Oberfläche 78 des
vorderen Stegs 74 angeschlossen.
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Der
hintere Steg 76 weist eine innere Oberfläche 92,
ein hinteres Spulenbefestigungselement 94, eine Zentralnabe 96 und
eine Mehrzahl von zweiten Stummelstreben 98 auf. Die innere
Oberfläche 92 des
hinteren Stegs 76 ist mit einem Winkel "λ" relativ zu einer
Radiallinie 100, die rechtwinklig zur axialen Mittellinie 28 ist,
angeordnet. Die zweiten Stummelstreben 98 sind um den Umfang
des hinteren Stegs 76 verteilt und ragen von der inneren
Oberfläche 92 nach
außen.
Jede zweite Stummelstrebe 98 erstreckt sich in Längsrichtung
zwischen einem axialen Ende 102 und einem Stegende 104.
Das Stegende 104 einer jeden zweiten Stummelstrebe 98 ist
vorzugsweise beispielsweise mit einer metallurgischen Verbindung
an der inneren Oberfläche 92 des
hinteren Stegs 76 angebracht.
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Die
erste und die zweite Stummelstrebe 86, 98 sind
von gleicher Anzahl und ähnlich
um die axiale Mittellinie 28 beabstandet. Jede erste Stummelstrebe 86 ist
mit einer zweiten Stummelstrebe 98 ausgerichtet und umgekehrt.
Eine Mehrzahl von Befestigungselementen 106, beispielsweise
Schrauben-Mutternpaare, machen die erste und die zweite Stummelstrebe 86, 98 und
deshalb die Stege 74, 76 aneinander fest. In der
bevorzugten Ausführungsform
weist jede erste und jede zweite Stummelstrebe 86, 98 einen Flansch 108 dem
axia len Ende 88, 102 benachbart und von der äußeren Radialoberfläche 110 der
Stummelstrebe 86, 98 wegragend, auf. Die Flansche 108 der
ausgerichteten Stummelstreben 86, 98 sind miteinander
ausgerichtet und die Befestigungselemente 106 koppeln die
ausgerichteten Stummelstreben 86, 98 durch die
Flansche 108. Die erste und die zweite Stummelstrebe 86, 98 können auch
Passoberflächen 112 aufweisen,
die in dem axialen Ende 88, 102 einer jeden Strebe 86, 98 angeordnet
sind. Die 1 und 9 zeigen
eine Ausführungsform
der Passoberflächen 112,
wobei jede erste und jede zweite Stummelstrebe 88, 98 eine
in die andere Strebe 98, 86 ragende Zunge 114 aufweist.
Andere Passoberflächen 112 können alternativ
verwendet werden.
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Die
Stummelstreben 86, 98 erstrecken sich zwischen
dem vorderen Steg 74 und dem hinteren Steg 76 schräg zur axialen
Mittellinie 28 und spiralförmig zwischen Stegen 74, 76 in
einer Art ähnlich
zu der der Laufschaufelwurzeln 42, die vorangehend beschrieben
wurde. Das Maß an
Schrägstellung
zwischen den Stummelstreben 86, 98 und der axialen Mittellinie 28 ist
im Wesentlichen gleich zu der Schrägstellung zwischen den Profilsehnenlinien
der Strömungsprofile 36, 38 und
der axialen Mittellinie 28 und wird deshalb durch den gleichen
Winkel "α" repräsentiert.
Die Menge an Spiralform (oder "Verdrehung") entlang der Länge der
kombinierten Stummelstreben 86, 98 ist in ähnlicher
Weise als Winkel "β" gezeigt, der vorangehend
als das Maß der
Spiralform in der Laufschaufelpaarwurzel 42 beschrieben
wurde. Die Größen des
Schrägstellungswinkels "α" und des Spiralformwinkels "β" hängt
von der vorliegenden Anwendung ab. Ein Vorteil der vorliegenden
Erfindung ist, dass eine Vielzahl an Schrägstellungswinkeln und Maß an Spiralform
aufgenommen werden können
und so der vorliegenden Erfindung eine beträchtliche Flexibilität geben.
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Es
wird auf die 9 Bezug genommen. Der Bläserabschnitt 12 wird
zusammengebaut, indem die ersten Stummelstreben 86 in den
Hohlräumen 56 der Laufschaufelwurzel
einer passenden Anzahl von Rotorlaufschaufelpaaren 34 aufgenommen
werden. Als nächstes
werden die zweiten Stummelstreben 98 in die Hohlräume 56 eingesetzt
und mit den ersten Stummelstreben 86 ausgerichtet. An diesem
Punkt halten die inneren Oberflächen 78, 92 des
vorderen Stegs 74 und des hinteren Stegs 76, die
mit einem Winkel "ϕ" bzw. "λ" angeord net sind, die Laufschaufelpaare 34 in
Position und erleichtern so den Zusammenbau. Die Befestigungselemente 106 werden
anschließend
in die Flansche 108 an der äußeren Radialoberfläche 110 der
Stummelstreben 86, 98 eingesetzt und angezogen,
um die Stummelstreben 86, 98 und somit die Stege 74, 76 aneinander
anzuschließen.
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Aus
der vorangegangenen Beschreibung erkennt man, dass die vorliegende
Erfindung in ihrer bevorzugten Ausführungsform eine Axialturbinenmaschinenrotoranordnung
bereitstellt, die einen minimalen internen Strömungswegdurchmesser hat und ein
minimales Gewicht hat.
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Sie
liefert ferner eine Rotorlaufschaufel für eine Axialturbinenmaschine,
die hohe radiale Belastungen aufnehmen kann, und eine Rotoranordnung für eine Axialturbinenmaschine
mit erhöhter
Beständigkeit
gegen Fremdkörperbeschädigung.
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Obwohl
die Erfindung mit Bezugnahme auf detaillierte Ausführungsformen
davon gezeigt und beschrieben wurde, werden Fachleute verstehen, dass
verschiedene Änderungen
in deren Form und Detail vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der
Erfindung abzuweichen. Beispielsweise ist die Rotoranordnung der
vorliegenden Erfindung hier als eine Bläserrotoranordnung beschrieben.
Die Rotoranordnung der vorliegenden Erfindung kann alternativ in
Verdichter- und/oder Turbinenanwendungen verwendet werden. Als ein
zweites Beispiel sind die Laufschaufelpaare 34 vorangehend
als Verbundstrukturen beschrieben. Die Laufschaufelpaare sind jedoch
nicht auf Verbundmaterialien beschränkt. Ein Legierungslaufschaufelpaar 34 mit
einer Plattform 40, die zum Absorbieren von Energie in
der beschriebenen Weise ausgelegt ist, könnte alternativ verwendet werden.