EP1706589A1 - Faserverstärkter rotor für eine turbomaschine - Google Patents

Faserverstärkter rotor für eine turbomaschine

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EP1706589A1
EP1706589A1 EP04802782A EP04802782A EP1706589A1 EP 1706589 A1 EP1706589 A1 EP 1706589A1 EP 04802782 A EP04802782 A EP 04802782A EP 04802782 A EP04802782 A EP 04802782A EP 1706589 A1 EP1706589 A1 EP 1706589A1
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EP
European Patent Office
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rotor
fiber
blades
blade
rotor according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04802782A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Erwin Bayer
Bertram Kopperger
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MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MTU Aero Engines GmbH filed Critical MTU Aero Engines GmbH
Publication of EP1706589A1 publication Critical patent/EP1706589A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/028—Blade-carrying members, e.g. rotors the rotor disc being formed of sheet laminae
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C47/00—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the invention relates to a rotor for a turbomachine, in particular for a gas turbine, according to the preamble of patent claim 1.
  • the integrally bladed rotors are called BLISK (BJaded Disk) or BLING (Biaded Ring) depending on whether there is a disk-shaped or an annular rotor base body.
  • BLISK BJaded Disk
  • BLING Bit Ring
  • the blades are firmly connected to the ring-shaped or disk-shaped rotor base body and are therefore an integral part of the rotor base body.
  • the manufacture of such integrally bladed rotors is complex and can be done, for example, by milling from the solid on a 5-axis milling machine.
  • a disadvantage of integrally bladed rotors in BLING design or BLISK design is the poor possibility of repairing the same.
  • Rotors in which the blades are inserted into the basic rotor body via blade feet are easier to manufacture and easier to repair than integrally bladed rotors, but they are significantly more difficult compared to integrally bladed rotors, since the connection of the moving blades to the basic rotor body via the blade feet is strong due to centrifugal forces is claimed and must therefore be carried out constructively safely.
  • the rotor base body is designed in the form of a disk.
  • the present invention is based on the problem of proposing a novel rotor for a turbomachine, in particular for a gas turbine.
  • the rotor base body is formed by at least one ring-shaped element made of a metal matrix composite material (MMC material), the rotor blades being connected to the rotor base body by means of blade feet in such a way that the blade feet are positioned in a fiber-free area of the rotor base body.
  • MMC material metal matrix composite material
  • a rotor for a turbomachine which, on the one hand, has a preferably low weight and, on the other hand, can be easily manufactured and repaired.
  • the basic rotor body is formed from at least one ring-shaped element made of a metal matrix composite material.
  • the execution of the basic rotor body as at least one ring-shaped element and the execution of the same in MMC technology allow a significant weight reduction compared to the rotors known from the prior art.
  • individual rotor blades can be easily replaced when repairing the rotor.
  • the basic rotor body is formed from two annular elements made of a metal matrix composite material (MMC material), the rotor blades being fastened to the radially outer end between the two annular elements.
  • Blade feet of the rotor blades engage in a corresponding depression or recess in the area of the ring-shaped elements, specifically between fiber-reinforced areas of the two ring-shaped elements.
  • Each of the blades is preferably positioned with a platform between radially outer circumferential projections of the two annular elements, ends of the platforms abutting the circumferential projections.
  • the rotor base body is formed from an annular element made of a metal matrix composite (MMC material), axially outer portions of the annular element being fiber-reinforced and an intermediate portion being fiber-free, and the blade roots of the rotor blades being fiber-free Section are attached. Bores extending in the radial direction are preferably made in the fiber-free section of the ring-shaped element, each rotor blade being anchored in a bore with a blade root.
  • MMC material metal matrix composite
  • Figure 1 shows a section of a rotor according to the invention according to a first embodiment of the invention in a schematic, perspective side view.
  • FIG. 2 shows an enlarged detail of the rotor according to FIG. 1;
  • FIG. 3 shows the rotor according to FIG. 1 in an exploded view
  • Fig. 4 shows a detail of a rotor according to the invention according to a second embodiment of the invention in a schematic, perspective side view.
  • FIGS. 1 to 3 show a rotor 10 according to the invention for a turbomachine, in particular for a gas turbine, in different representations.
  • 1 shows a section from the rotor 10 in a perspective side view, FIG. 1 showing approximately a 90 ° section or a quarter circle section from the rotor 10, which is closed per se.
  • FIG. 2 shows an enlarged detail of the rotor 10 in the area of two rotor blades
  • FIG. 3 shows an exploded view of the rotor 10.
  • the rotor 10 is preferably used in a turbine or a compressor of an aircraft engine.
  • the rotor 10 according to FIGS. 1 to 3 has a rotor base body 11 and a plurality of rotor blades 12 distributed over the circumference of the rotor base body 11.
  • the rotor base body 11 consists of at least one annular element from one Metal matrix composite material is formed, and that the blades 12 are connected to the rotor base body via blade feet in such a way that the blade feet are positioned in a fiber-free region of the rotor base body 11.
  • the basic rotor body 11 is formed from two ring-shaped elements 13 and 14, both ring-shaped elements 13 and 14 being formed from a metal matrix composite material.
  • FIGS. 2 and 3 schematically show the tensile fibers 15 integrated into the metal matrix material of the annular elements 13 and 14.
  • each of the two ring-shaped elements 13 and 14 has a corresponding region 16 and 17, in which the tensile fibers 15 run, that is to say they are fiber-reinforced.
  • the blades 12 are attached to the radially outer end of the rotor base body 12 between the two annular elements 13 and 14, each of the blades 12 being positioned with a blade root 18 between the fiber-reinforced regions 16 and 17 of the two annular elements 13 and 14.
  • a depression or recess 19 is made in each of the two annular elements 13 and 14, into which the blade feet 18 engage when the rotor 10 is assembled.
  • the inner contour of the recesses 19 is accordingly adapted to the outer contour of the blade feet 18.
  • a platform 20 of the rotor blades 12 adjoins the blade root 18 of the rotor blades 12, with axially outer ends of the platforms 20 on radially outer circumferential projections 28 of the two annular elements 13 in the assembled state of the rotor 10 and 1 concern.
  • the platforms 20 of the rotor blades 12 accordingly close flush with the projections 38 of the ring-shaped elements at the radially outer end of the ring-shaped elements 13 and 14. from elements 13 and 14. Starting from the platforms 20, the blades 21 of the blades 12 extend radially outward.
  • the two annular elements 13 and 14 of the basic rotor body 11 are connected to one another at radially inner sections 22 and 23, respectively.
  • the radially inner sections 22 and 23, on which the annular elements 13 and 14 are connected to one another, are designed to be fiber-free. In these radially inner sections 22 and
  • FIG. 4 shows a second exemplary embodiment of a rotor 26 according to the invention.
  • the rotor 26 of the exemplary embodiment in FIG. 4 also has a rotor base body 27, as well as a plurality of rotor blades 28 distributed over the circumference of the rotor base body 27.
  • annular element 29 is formed, the annular element 29 being formed from a metal matrix composite material.
  • the annular element 29 of the exemplary embodiment in FIG. 4 has a fiber-reinforced region 30 and 31, respectively, on axially outer sections, FIG. 4 schematically showing the tensile fibers 32 that run within the fiber-reinforced regions 30 and 31.
  • the ring-shaped element 29 In an axially inner section, that is between the two regions 30 and 31, the ring-shaped element 29 has a fiber-free section 33.
  • the rotor blades 28 are fastened to the ring-shaped element 29 of the basic rotor body 27 with blade feet 34.
  • bores 35 running in the radial direction are made in the fiber-free section 33 of the annular element 29.
  • the rotor blades 28 can be inserted into the bores 35 from a radially inner side, wherein according to FIG. 4 a rotor blade 28 can be inserted into a bore 35 starting with the airfoil 36. The rotor blade 28 is then pushed radially outward until the blade root 34 of the rotor blade 28 comes to rest against a stop 37 integrated into the bore 35. The stop 37 accordingly limits the outward, radial displaceability of the blades 28 within the bores 35.
  • the blades 36 inserted into the bores 35 are held in this position by a retaining ring (not shown).
  • the retaining ring bears against the radially inner end of the bores 35 over the entire circumference of the annular element 29 and presses radially outward, so that the moving blades 28 are rigidly and gas-tightly connected to the annular element 29.
  • the tensile fibers 32 in the area of the bores 35 can be placed around the bores 35 in a sinusoidal or cosine shape.
  • the two exemplary embodiments have in common that at least one ring-shaped element made of a metal matrix composite material is used as the basic rotor body.
  • the or each annular element of the basic rotor body has at least one fiber-reinforced section or area and at least one fiber-free area, blade roots of rotor blades running in the fiber-free area of the or each annular element.

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Abstract

Es wird ein Rotor für eine Turbomaschine vorgeschlagen, wobei der Rotor einen Rotorgrundkörper (11) und mehrere über den Umfang des Rotorgrundkörpers (11) verteilt abgeordnete Laufschaufeln (12) aufweist. Der Rotorgrundkörper (11) wird von mindestens einem ringförmigen Element (13, 14) aus einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff gebildet, wobei die Laufschaufeln (12) derart über Schaufelfüsse (18) mit dem Rotorgrundkörper (11) verbunden sind, dass die Schaufelfüsse in einem faserfreien Bereich des Rotorgrundkörpers positioniert sind.

Description

FASERVERSTÄRKTER ROTOR FÜR EINE TURBOMASCHINE
Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine Turbomaschine, insbesondere für eine Gasturbine, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Nach dem Stand der Technik unterscheidet man prinzipiell zwei Arten von Rotoren für eine Turbomaschine, nämlich sogenannte integral beschaufelte Rotoren von solchen Rotoren, bei welchen die Laufschaufeln über Schaufelfüße in einen Rotorgrundkorper eingesetzt bzw. verankert sind.
Die integral beschaufelten Rotoren werden abhängig davon, ob ein scheibenförmiger oder ein ringförmiger Rotorgrundkorper vorliegt, entweder als BLISK (BJaded Disk) oder als BLING (Biaded Ring) bezeichnet. Bei solchen integral beschaufelten Rotoren sind die Laufschaufeln fest mit dem ringförmigen oder scheibenförmigen Rotorgrundkorper verbunden und demnach integraler Bestandteil des Rotorgrundkorpers. Die Herstellung solcher integral beschaufelten Rotoren ist aufwendig und kann zum Beispiel durch Fräsen aus dem Vollen an einer 5-Achs-Fräsmaschine erfolgen. Nachteilig bei integral beschaufelten Rotoren in BLING-Bauweise oder BLISK-Bauweise ist die schlechte Reparaturmöglichkeit derselben.
Rotoren, bei welchen die Laufschaufeln über Schaufelfüße in den Rotorgrundkorper eingesetzt sind, sind zwar gegenüber integral beschaufelten Rotoren leichter herstellbar sowie leichter reparierbar, sie sind jedoch gegenüber integral beschaufelten Rotoren deutlich schwerer, da die Verbindung der Laufschaufeln mit dem Rotorgrundkorper über die Schaufelfüße durch Fliehkräfte stark beansprucht wird und daher konstruktiv sicher ausgeführt werden muss. Nach dem Stand der Technik wird bei einer Rotorkonstruktionen, bei welcher die Laufschaufeln über die Schaufelfüße im Rotorgrundkorper verankert werden, der Rotorgrundkorper scheibenförmig ausgeführt. Die scheibenförmige Ausführung des Rotorgrundkorpers sowie die Verbindung der Laufschaufeln mit dem Rotorgrundkorper über entsprechend dimensionierte Schaufelfüße resultiert in einem hohen Gewicht des Rotors, was einen Nachteil dieses Konstruktionsprinzips darstellt. Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, einen neuartigen Rotor für eine Turbomaschine, insbesondere für eine Gasturbine, vorzuschlagen.
Dieses Problem wird dadurch gelöst, dass der eingangs genannte Rotor durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 weitergebildet ist. Erfindungsgemäß ist der Rotorgrundkorper von mindestens einem ringförmigen Element aus einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff (MMC-Werkstoff) gebildet, wobei die Laufschaufeln derart ü- ber Schaufelfüße mit dem Rotorgrundkorper verbunden sind, dass die Schaufelfüße in einem faserfreien Bereich des Rotorgrundkorpers positioniert sind.
Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird ein Rotor für eine Turbomaschine vorgeschlagen, der einerseits ein bevorzugt geringes Gewicht aufweist und der andererseits gut hergestellt sowie repariert werden kann. So ist im Sinne der hier vorliegenden Erfindung der Rotorgrundkorper aus mindestens einem ringförmigen Element aus einem Metailmat- rix-Verbundwerkstoff gebildet. Die Ausführung des Rotorgrundkorpers als mindestens ein ringförmiges Element sowie die Ausführung desselben in MMC-Technik, erlauben eine deutliche Gewichtsreduzierung gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Rotoren. Weiterhin lassen sich bei der Reparatur des Rotors einzelne Laufschaufeln leicht austauschen.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Rotorgrundkorper aus zwei ringförmigen Elementen aus einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff (MMC-Werkstoff) gebildet, wobei am radial außenliegenden Ende zwischen den beiden ringförmigen Elementen die Laufschaufeln befestigt sind. Schaufelfüße der Laufschaufeln greifen in eine entsprechende Vertiefung bzw. Ausnehmung im Bereich der ringförmigen Elemente ein, und zwar zwischen faserverstärkten Bereichen der beiden ringförmigen Elemente. Jede der Laufschaufeln ist vorzugsweise mit jeweils einer Plattform zwischen radial außenliegenden, umlaufenden Vorsprüngen der beiden ringförmigen Elemente positioniert, wobei Enden der Plattformen an den umlaufenden Vorsprüngen anliegen. Nach einer alternativen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Rotorgrundkorper aus einem ringförmigen Element aus einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff (MMC- Werkstoff) gebildet, wobei axial außenliegende Abschnitte des ringförmigen Elements faserverstärkt und ein dazwischenliegender Abschnitt faserfrei ausgebildet ist, und wobei die Schaufelfüße der Laufschaufeln im faserfreien Abschnitt befestigt sind. Vorzugsweise sind in den faserfreien Abschnitt des ringförmigen Elements in radialer Richtung verlaufende Bohrungen eingebracht, wobei jede Laufschaufel mit einem Schaufelfuß in einer Bohrung verankert ist.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Rotor nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematisierter, perspektivischer Seitenansicht;
Fig. 2 ein vergrößertes Detail des Rotors gemäß Fig. 1;
Fig. 3 den Rotor gemäß Fig. 1 in einer Explosionsdarstellung; und
Fig. 4 ein Detail eines erfindungsgemäßen Rotors nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematisierter, perspektivischer Seitenansicht.
Die hier vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Figuren 1 bis 4 in größerem Detail beschrieben.
Figuren 1 bis 3 zeigen einen erfindungsgemäßen Rotor 10 für eine Turbomaschine, insbesondere für eine Gasturbine, in unterschiedlichen Darstellungen. So zeigt Figur 1 einen Ausschnitt aus dem Rotor 10 in perspektivischer Seitenansicht, wobei Figur 1 in etwa einen 90°- Ausschnitt bzw. einen Viertelkreis-Ausschnitt aus dem an sich geschlossenen Rotor 10 zeigt. Figur 2 zeigt ein vergrößertes Detail des Rotors 10 im Bereich zweier Laufschaufeln, Figur 3 zeigt eine Explosionsdarstellung des Rotors 10. Der Rotor 10 findet bevorzugt Verwendung in einer Turbine oder einem Verdichter eines Flugtriebwerks. Der Rotor 10 gemäß Figuren 1 bis 3 verfügt über einen Rotorgrundkorper 1 1 sowie mehrere über den Umfang des Rotorgrundkorpers 1 1 verteilt angeordnete Laufschaufeln 12. Es liegt nun im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, dass der Rotorgrundkorper 1 1 von mindestens einem ringförmigen Element aus einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff gebildet ist, und dass die Laufschaufeln 12 derart über Schaufelfüße mit dem Rotorgrundkorper verbunden sind, dass die Schaufelfüße in einem faserfreien Bereich des Rotorgrundkorpers 1 1 positioniert sind.
Im Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3 ist der Rotorgrundkorper 1 1 aus zwei ringförmigen Elementen 13 und 14 gebildet, wobei beide ringförmigen Elemente 13 und 14 aus einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff gebildet sind. Dies kann insbesondere Figuren 2 und 3 entnommen werden, die schematisiert die in den Metallmatrix-Werkstoff der ringförmigen Elemente 13 und 14 integrierten, zugfesten Fasern 15 zeigen. Jedes der beiden ringförmigen Elemente 13 und 14 verfügt beim Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3 über einen entsprechenden Bereich 16 bzw. 17, in dem die zugfesten Fasern 15 verlaufen, der also faserverstärkt ausgebildet ist.
Die Laufschaufeln 12 sind am radial außenliegenden Ende des Rotorgrundkorpers 12 zwischen den beiden ringförmigen Elementen 13 und 14 befestigt, wobei jede der Laufschaufeln 12 mit einem Schaufelfuß 18 zwischen den faserverstärkten Bereichen 16 und 17 der beiden ringförmigen Elemente 13 und 14 positioniert ist. Wie insbesondere Figur 3 entnommen werden kann, ist in die beiden ringförmigen Elemente 13 und 14 jeweils eine Vertiefung bzw. Ausnehmung 19 eingebracht, in welche die Schaufelfüße 18 im zusammengebauten Zustand des Rotors 10 eingreifen. Die Innenkontur der Ausnehmungen 19 ist demnach an die Außenkontur der Schaufelfüße 18 angepasst.
Wie insbesondere Figur 2 entnommen werden kann, schließt sich an den Schaufelfuß 18 der Laufschaufeln 12 eine Plattform 20 der Laufschaufeln 12 an, wobei im montierten Zustand des Rotors 10 axial außenliegende Enden der Plattformen 20 an radial außenliegenden, umlaufenden Vorsprüngen 28 der beiden ringförmigen Elemente 13 und 1 anliegen. Die Plattformen 20 der Laufschaufeln 12 schließen demnach am radial außenliegenden Ende der ringförmigen Elemente 13 und 14 bündig mit den Vorsprüngen 38 der ringförmi- gen Elemente 13 und 14 ab. Ausgehend von den Plattformen 20 erstrecken sich Schaufelblätter 21 der Laufschaufeln 12 radial nach außen.
Die beiden ringförmigen Elemente 13 und 14 des Rotorgrundkorpers 1 1 sind an radial innenliegenden Abschnitten 22 bzw. 23 miteinander verbunden. Die radial innenliegenden Abschnitte 22 und 23, an welchen die ringförmigen Elemente 13 und 14 miteinander verbunden sind, sind faserfrei ausgeführt. In diese radial innenliegenden Abschnitte 22 und
23 sind über den Umfang verteilt mehrere Bohrungen 24 eingebracht. In diese Bohrungen
24 greifen zur lösbaren Verbindung der beiden ringförmigen Elemente 13 und 14 bolzenartige Schraubverbinder 25 ein. Über die Schraubverbinder 25 werden demnach die beiden ringförmigen Elemente 13 und 14 des Rotorgrundkorpers 1 1 sicher zusammengehalten und die Laufschaufeln 12 werden über ihre Schaufelfüße 18 in den entsprechenden Ausnehmungen 19 der ringförmigen Elemente 13 und 14 sicher fixiert. Das Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3 zeigt eine konstruktiv besonders einfache Ausführung des erfindungsgemäßen Rotors.
Figur 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotors 26. Auch der Rotor 26 des Ausführungsbeispiels der Figur 4 verfügt über einen Rotorgrundkorper 27, sowie mehrere über den Umfang des Rotorgrundkorpers 27 verteilt angeordnete Laufschaufeln 28. Im Ausführungsbeispiel der Figur 4 wird der Rotorgrundkorper 27 von einem ringförmigen Element 29 gebildet, wobei das ringförmige Element 29 aus einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff gebildet ist.
So verfügt das ringförmige Element 29 des Ausführungsbeispiels der Figur 4 an axial außenliegenden Abschnitten über jeweils einen faserverstärkten Bereich 30 bzw. 31, wobei Figur 4 schematisch die zugfesten Fasern 32 zeigt, die innerhalb der faserverstärkten Bereiche 30 und 31 verlaufen. In einem axial innenliegenden Abschnitt, also zwischen den beiden Bereichen 30 und 31, verfügt das ringförmige Element 29 über einen faserfreien Abschnitt 33. In diesem faserfreien Abschnitt 33 sind die Laufschaufeln 28 mit Schaufelfüßen 34 am ringförmigen Element 29 des Rotorgrundkorpers 27 befestigt. Wie Figur 4 entnommen werden kann, sind in den faserfreien Abschnitt 33 des ringförmigen Elements 29 in radialer Richtung verlaufende Bohrungen 35 eingebracht. Die Laufschaufeln 28 sind von einer radial innenliegenden Seite her in die Bohrungen 35 einführbar, wobei gemäß Figur 4 eine Laufschaufel 28 beginnend mit dem Schaufelblatt 36 in eine Bohrung 35 einführbar ist. Die Laufschaufel 28 wird dann soweit radial nach außen gedrückt, bis der Schaufelfuß 34 der Laufschaufel 28 an einem in die Bohrung 35 integrierten Anschlages 37 zur Anlage kommt. Der Anschlag 37 begrenzt demnach die nach außen gerichtete, radiale Verschiebbarkeit der Laufschaufeln 28 innerhalb der Bohrungen 35.
Die in die Bohrungen 35 eingeführten Laufschaufeln 36 werden in dieser Position durch einen nicht-dargestellten Sicherungsring gehalten. Der nicht-dargestellte Sicherungsring liegt am radial innenliegenden Ende der Bohrungen 35 über den gesamten Umfang des ringförmigen Elements 29 an und drückt radial nach außen, so dass die Laufschaufeln 28 starr und gasdicht mit dem ringförmigen Element 29 verbunden sind. Um die Festigkeit des ringförmigen Elements 29 zu erhöhen, können die zugfesten Fasern 32 im Bereich der Bohrungen 35 sinusförmig oder kosinusförmig um die Bohrungen 35 herumgelegt sein.
Den beiden Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass als Rotorgrundkorper mindestens ein ringförmiges Element aus einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff zum Einsatz kommt. Das oder jedes ringförmige Element des Rotorgrundkorpers verfügt über mindestens einen faserverstärkten Abschnitt bzw. Bereich sowie über mindestens einen faserfreien Bereich, wobei Schaufelfüße von Laufschaufeln in dem faserfreien Bereich des oder jeden ringförmigen Elements verlaufen. Mit einer derartigen Konstruktion kann eine deutliche Gewichtsreduzierung für Rotoren einer Turbomaschine realisiert werden. Weiterhin sind derartige Rotoren leicht herstellbar, sowie gut reparierbar.

Claims

Patentansprüche
1. Rotor für eine Turbomaschine, insbesondere für eine Gasturbine, mit einem Rotorgrundkorper (1 1; 27) und mehreren über den Umfang des Rotorgrundkorpers (1 1; 27) verteilt abgeordneten Laufschaufeln (12; 28), dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorgrundkorper von mindestens einem ringförmigen Element (13, 14; 29) aus einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff gebildet ist, und dass die Laufschaufeln (12; 28) derart über Schaufelfüße (18; 34) mit dem Rotorgrundkorper (1 1; 27) verbunden sind, dass die Schaufelfüße in einem faserfreien Bereich des Rotorgrundkorpers positioniert sind.
2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorgrundkorper (1 1) aus zwei ringförmigen Elementen (13, 14) aus einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff (MMC-Werkstoff) gebildet ist, wobei am radial außenliegenden Ende zwischen den beiden ringförmigen Elementen (13, 14) die Laufschaufeln (12) befestigt sind.
3. Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufschaufeln (12) mit jeweils einer Plattform (20) zwischen radial außenliegenden, umlaufenden Vorsprüngen (38) der beiden ringförmigen Elemente (13, 14) positioniert sind, wobei axiale Enden der Plattformen (20) an den umlaufenden Vorsprüngen (38) anliegen.
4. Rotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden ringförmigen Elemente (13; 14) jeweils mindestens einen faserverstärkten Bereich aufweisen, wobei die Schaufelfüße (18) der Laufschaufeln (12) zwischen den faserverstärkten Bereichen der beiden ringförmigen Elemente positioniert sind.
5. Rotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelfüße (18) der Laufschaufeln (12) in eine entsprechende Vertriefung bzw. Ausnehmung (19) im Bereich der ringförmigen Elemente (13, 14) eingreifen.
6. Rotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden ringförmigen Elemente (13, 14) an radial innenliegenden Abschnitten (22, 23) lösbar miteinander verbunden sind.
7. Rotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die radial innenliegenden Abschnitte (22, 23), an denen die beiden ringförmigen Elemente (13, 14) miteinander verbunden sind, faserfrei ausgeführt sind.
8. Rotor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden ringförmigen Elemente (13, 14) an radial innenliegeήden Abschnitten (22, 23) über Schraubverbindungen (25) miteinander verbunden sind.
9. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorgrundkorper (27) aus einem ringförmigen Element (29) aus einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff . (MMC-Werkstoff) gebildet ist, wobei axial außenliegende Abschnitte (30, 31) des ringförmigen Elements (29) faserverstärkt und ein dazwischenliegender Abschnitt (33) faserfrei ausgebildet ist, und wobei die Schaufelfüße (34) der Laufschaufeln (28) im faserfreien Abschnitt (33) befestigt sind.
10. Rotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in den faserfreien Abschnitt (33) des ringförmigen Elements (29) in radialer Richtung verlaufende Bohrungen (35) eingebracht sind, wobei jede Laufschaufel (28) mit einem Schaufelfuß (34) in einer Bohrung (35) verankert ist.
1 1. Rotor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass jede Laufschaufel (28) von der radial innenliegende Seite her beginnend mit einem radial außenliegenden Ende eines Schaufelblatts (36) in eine entsprechende Bohrung (35) einführbar ist, bis der Schaufelfuß (34) an einem in die Bohrung (35) integrierten Anschlag (37) zur Anlage kommt.
12. Rotor nach Anspruch 10 oder 1 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufschaufeln (28) durch einen Sicherungsring in den Bohrungen (35) fixiert werden, wobei der Si- cherungsring am radial innenliegende Ende der Bohrungen angreift und die Laufschaufeln (28) radial nach außen drückt.
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