DE69815815T2

DE69815815T2 - Leitbeschaufelung für eine Turbomaschine

Info

Publication number: DE69815815T2
Application number: DE69815815T
Authority: DE
Inventors: Hung Quac Tran
Original assignee: Techspace Aero SA
Current assignee: Safran Aero Boosters SA
Priority date: 1998-05-01
Filing date: 1998-05-01
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2018-05-02
Also published as: DE69815815D1; EP0953729B1; WO2004074639A1; US6296442B1; EP0953729A1

Description

Diese Erfindung betrüfft eine Leitbeschaufelung für eine Turbomaschine mit Befestigungsanordnungen für die feststehenden Schaufeln, aus denen sie besteht.
Insbesondere betrifft diese Erfindung eine Leitbeschaufelung für ein mehrflutiges Turbotriebwerk.
Es wurden bereits mehrere Lösungen ausgeführt, um die Befestigung der Schaufeln eines Turbotriebwerk-Leitapparats zu bewerkstelligen. Üblicherweise sind die Schaufeln zwischen einem in radialer Richtung äußeren Statorring und einem in radialer Richtung inneren Statorring angeordnet, welche das Profil der in dem Kanal zirkulierenden Strömung umgrenzen.
So wird in FR-A-2 321 616 eine Befestigung der Plattformen an den Enden der Schaufeln durch Verschrauben auf dem äußeren Statorring dargestellt.
Desgleichen ist aus FR-A-2 671 133 eine Leitbeschaufelung bekannt, bei der mittels einer Hülse erfolgt, die in Anlage auf der Außenfläche des äußeren Statorrings angeordnet und an einer auf dem Schaufelende sitzenden Stange angebördelt wird.
Es ist die Aufgabe dieser Erfindung, eine alternative Lösung zu bieten, die die Befestigung der Schaufeln einer Leitbeschaufelung erleichtert. Ferner ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, ein Blockieren der Schaufeln der Leitbeschaufelung gegen Drehen während des Einbaus und in Betrieb zu gewährleisten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der äußere Ring eine Aufnahme enthält, deren Boden eine nicht ebene, kugelförmige oder zylindrische Oberfläche mit dem Krümmungsradius R aufweist, in die die Plattformen der Schaufeln eingesetzt sind, deren zusammenwirkende Oberfläche eine entsprechende nicht ebene, kugelförmige oder zylindrische Oberfläche mit einem vor der Anbringung größeren Krümmungsradius R + delta R aufweist, der dann unter Belastung auf den Radius R reduziert wird, und zwar durch Einwirkung von Befestigungsnieten, die die Plattformen der Schaufeln und den äußeren Ring verbinden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung hervor, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erfolgt, wobei
1 eine schematische, perspektivische Teilansicht einer erfindungsgemäßen Leitbeschaufelung einer Turbomaschine während des Einbaus zeigt,
2 eine schematische Schnittansicht der Zusammenbauflächen zwischen Schaufelplattform und Aufnahme zeigt,
3 eine schematische, perspektivische Teilansicht der Leitbeschaufelung von 1 in zusammengebautem Zustand zeigt,
4 eine Schnittansicht durch eine Längsebene einer eingebauten Schaufel der in 3 dargestellten Leitbeschaufelung zeigt,
5 eine Teilansicht im Querschnitt von der in 3 dargestellten Leitbeschaufelung zeigt,
6 ein vergrößertes Detail von 5 zeigt,
7 eine Teilansicht der in 3 dargestellten Leitbeschaufelung von unten zeigt,
8 in einer analogen Ansicht zu der von 1 eine erfindungsgemäße Leitbeschaufelung zeigt, die ein Beispiel einer Sperranordnung gegen den Sturz von Schaufeln enthält,
9 in einer analogen Ansicht zu der von 8 ein weiteres Beispiel einer Sturzsperre für die Schaufeln einer Leitbeschaufelung gemäß dieser Erfindung zeigt,
10 in einer analogen Ansicht zu der von 9 ein weiteres Beispiel einer Sturzsperre für die Schaufeln einer Leitbeschaufelung gemäß dieser Erfindung zeigt.
Die 1 bis 7 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leitbeschaufelung, die eine feststehende Stufe eines mehrflutigen Turbotriebwerks bildet. In klassischer Weise besteht die Leitbeschaufelung 1 aus einem Leitschaufelkranz 2, dessen Schaufeln zwischen einem radial äußeren Statorring 3 und einem radial inneren Statorring 4 angeordnet sind. Das radial innere Ende 5 jeder Schaufel 2 ist in einem Spalt 6 mit komplementärer Form placiert; der in diesem inneren Statorring 4 ausgeführt ist. Das Blatt der Schaufel 2 trägt an seinem radial äußeren Ende eine Plattform 7, die in einer Aufnahme 8 sitzt, welche zwischen zwei Absätzen 9 an der Innenseite des äußeren Statorrings 3 ausgeführt ist. Jede Plattform 7 weist Bohrungen 10 auf, die gemäß der in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsform pro Plattform zwei an der Zahl sind und zu beiden Seiten des Schaufelblatts in ein ander auf einer Diagonalen der Plattform 7 entgegengesetzten Positionen angeordnet sind. Der äußere Statorring 3 weist sich anschließende Bohrungen 11 auf.
Bemerkenswerterweise und gemäß dieser Erfindung weist die Oberseite 12 der Plattform 7 eine nicht ebene Form auf, deren Krümmungsradius vor der Anbringung lautet: R + delta R, wie in 2 schematisch dargestellt. Die ausgeführte Form kann kugelförmig oder zylindrisch sein. Der sich anschließende Boden 13 der Aufnahme 8 des äußeren Statorrings 3 weist ebenfalls eine nicht ebene Oberfläche auf, deren Krümmungsradius R kleiner ist als der Krümmungsradius der Plattform vor der Anbringung. Die durch Bearbeitung hergestellte Form ist kugelförmig oder zylindrische, entsprechend der der Plattform.
Nach der Anbringung werden die Plattformen 7 der Schaufeln 2 an dem äußeren Statorring 3 mit Befestigungsnieten 14 befestigt, die in die aneinander anschließenden Bohrungen 10 und 11 eingeführt werden. Nach der Befestigung der Nieten 14 kommen die Oberseite 12 der Plattform 7 und der Boden 13 der Aufnahme 8 durch Verformung der Plattformen, deren Krümmungsradius R + delta R an den Radius R der Aufnahme angeglichen wird, in Kontakt, womit je nach der ausgeführten Form der kugelförmige oder zylindrische Kontakt zwischen der Plattform 7 und der Aufnahme 8 hergestellt ist.
Wie in den 5 und 6 dargestellt, können Unterlagen 19 unter den Köpfen der Nieten 14 angeordnet werden, um ein Dichtstemmen an dem äußeren Statorring 3 je nach den verwendeten Werkstoffen zu vermeiden.
Die beiderseits der Aufnahme 8 an dem äußeren Statorring 3 ausgeführten Absätze 9 ermöglichen es, den Einbau der Plattformen 7 in die Aufnahme 8 zu führen, und gewährleisten auch das Blockieren der Schaufeln gegen Drehen während des Einbaus und in Betrieb.
Um ein Abstürzen der Schaufel 2 der Leitbeschaufelung beim Einbau oder im Falle eines Verlusts von Nieten 14 zu verhindern, können ergänzende Anordnungen an der erfindungsgemäßen Leitbeschaufelung 1 vorgenommen werden. Die Ränder 15 der Plattformen 7 weisen eine Abschrägung in einer Richtung über eine halbe Länge und in der anderen Richtung über die andere halbe Länge auf, wie in 8 dargestellt.
Als Variante kann, wie in 9 dargestellt, an einem Rand 15 der Plattform 7 eine dreieckige, hohle Einkerbung 16 ausgeführt sein, während der angrenzende Rand 15 der benachbarten Plattform ein entsprechendes vorstehendes Element 17 trägt.
Als Variante kann auch eine zusätzliche Niet vorgehen sein, die überlappend auf den beiden angrenzenden Rändern von zwei benachbarten Plattformen 7 angeordnet ist, wie in 10 mit 18 dargestellt.

Claims

Leitbeschaufelung für eine Turbomaschine, bestehend aus einem Leitschaufelkranz (2), dessen Schaufeln zwischen einem in radialer Richtung äußeren Statorring (3) und einem in radialer Richtung inneren Statorring (4) angeordnet sind, wobei das innere Ende (5) jeder Schaufel (2) in einem Spalt (6) mit komplementärer Form placiert ist, der in diesem inneren Statorring (4) ausgeführt ist, und das äußere Ende jeder Schaufel (2) eine Plattform (7) trägt, die an der Innenseite des äußeren Statorrings (3) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Ring (3) eine Aufnahme (8) enthält, deren Boden (13) eine nicht ebene, kugelförmige oder zylindrische Oberfläche mit dem Krümmungsradius R aufweist, in die die Plattformen (7) der Schaufeln (2) eingesetzt sind, deren zusammenwirkende Oberfläche (12) eine entsprechende nicht ebene, kugelförmige oder zylindrische Oberfläche mit einem vor der Anbringung größeren Krümmungsradius R + delta R aufweist, der dann unter Belastung auf den Radius R reduziert wird, und zwar durch Einwirkung von Befestigungsnieten (14), die die Plattformen (7) der Schaufeln und den äußeren Ring (3) verbinden.
Leitbeschaufelung für eine Turbomaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (8) auf der Innenseite des äußeren Rings (3) durch zwei Absätze (9) begrenzt wird, die die Einbauführung der Plattformen (7) und das Blockieren der Schaufeln (2) gegen Drehen während des Einbaus und in Betrieb gewährleisten, und die Befestigungsnieten (14) sind pro Plattform (7) zwei an der Zahl , wobei sie jeweils auf jeder Seite der Schaufel (2) entsprechend einer Diagonalen der Plattform (7) in der entgegengesetzten Position angeordnet sind.
Leitbeschaufelung für eine Turbomaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ränder (15) der Plattformen (7) eine Abschrägung in einer Richtung über eine halbe Länge und in der anderen Richtung über die andere halbe Länge aufweisen, die eine komplementäre Form zu den angrenzenden Rändern (15) von zwei benachbarten Plattformen (7) haben.
Leitbeschaufelung für eine Turbomaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Rand (15) jeder Plattformen (7) eine dreieckige, hohle Einkerbung (16) ausgeführt ist, und dass der angrenzende Rand (15) der benachbarten Plattform (7) ein entsprechendes vorstehendes Element (17) trägt.
Leitbeschaufelung für eine Turbomaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Niet überlappend auf den beiden angrenzenden Rändern (15) von zwei benachbarten Plattformen (7) angeordnet ist.