EP2756169A1 - Securing segment for the vibration damping of turbine blades and rotor device - Google Patents

Securing segment for the vibration damping of turbine blades and rotor device

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Publication number
EP2756169A1
EP2756169A1 EP12780652.9A EP12780652A EP2756169A1 EP 2756169 A1 EP2756169 A1 EP 2756169A1 EP 12780652 A EP12780652 A EP 12780652A EP 2756169 A1 EP2756169 A1 EP 2756169A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
securing
region
segment
securing segment
rotor
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12780652.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jianmin Xu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Original Assignee
Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG filed Critical Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Publication of EP2756169A1 publication Critical patent/EP2756169A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • 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
    • F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/32—Locking, e.g. by final locking blades or keys
    • F01D5/323—Locking of axial insertion type blades by means of a key or the like parallel to the axis of the rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • 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
    • F01D5/10—Anti- vibration means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • 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
    • F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/3007—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type
    • F01D5/3015—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type with side plates
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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 securing segment for axially securing at least one blade to a disc wheel of a rotor device of a jet engine according to the type defined in more detail in claim 1 and a rotor device according to the closer defined in claim 12.
  • Rotor devices of jet engines known from practice have disk wheels and associated rotor blades arranged with blade feet in receiving rails of the disk wheel extending axially in the disk wheel and counteracting one or both sides with retaining rings formed from securing segments and extending in the circumferential direction of the disk wheel Unintentional release of the disc wheel are secured in the axial direction.
  • the securing segments are each arranged adjacent to one another in the circumferential direction of the rotor devices and abut each other with lateral end faces.
  • the blade roots are at least partially in cross-section at least approximately fir-tree-shaped or dovetailför- mig, wherein the fir-tree-shaped or the dovetailförmigen portions of the blades are arranged in the receiving rails corresponding thereto designed the disc wheel.
  • the platforms are each made wider between a blade root and a blade of a blade in the circumferential direction of the disc wheel as the blade roots.
  • BBSTXTIGUNGSKOPIE In order to reduce oscillations or vibrations occurring during operation of a jet engine in the rotor blades, it is known to provide a cross-sectionally roof-shaped damper element in each case between platforms of two rotor blades arranged adjacent to one another with respect to the rotor blades in each case below a joint region of the rotor blades place, which extends in the axial direction of the disc wheel over a certain length below the joint areas between the platforms, abuts the blades in the region of the platforms and is also referred to as a sub-platform damper.
  • the damping of the damping elements results from friction forces in the contact area between the damping elements and the platforms of the blades.
  • the damping effect of the damper elements is higher, the greater a quotient of a perpendicular in the radial direction of the disc wheel distance between a damping element and a blade end and the entire length of a rotor blade is. This results from the fact that as the blade root length increases, vibratory movements of the blades increase at the position of the damper element, thus increasing the frictional forces generated by the damper elements and counteracting the vibrations of the blades, and absorbing more kinetic energy from blade vibrations and thus vibration amplitude of the airfoil be reduced.
  • rotor blades with blade roots formed in this way each have an undesirably large mass which, at high rotational speeds of the rotor apparatus, has a high loading capacity. cause loads in particular in the disc wheel, which is why to ensure a desired life maximum permissible speeds of the rotor areas of such jet engines are to be limited. Low speeds in turn also limit the performance of the engines.
  • the object of the present invention is therefore to provide a securing segment for a rotor device of a jet engine and a rotor device by means of which jet engines can be operated at high rotational speeds in the region of a rotor device with a simultaneously desired service life.
  • this object is achieved with a securing segment having the features of patent claim 1 or a rotor device having the features of patent claim 12.
  • a securing segment for the axial securing of at least one blade to a disc wheel of a rotor device of a jet engine which can be brought into operative connection with at least one blade and with a disc wheel
  • a projection region and a receiving region is provided in a second lateral edge region facing away from the first edge region, wherein the projecting region of the securing segment in the installed state is designed for at least partial overlapping and for performing friction work with a receiving region of a structurally identical securing segment of the same construction.
  • the securing segment according to the invention is in operative position with a blade and a disc wheel in operative connection and at the same time with adjacent Si
  • vibrations and vibrations occurring in the region of a rotor blade in a rotor device can be damped in a simple manner.
  • both the protrusion region and the receiving region each have at least one contact surface which, in the installed state of the securing segment, cooperates with a contact surface of a protrusion region or a receiving region of a securing segment adjacent in the circumferential direction Normals of the contact surface of the receiving region and a normal of the contact surface of the supernatant region are directed in substantially opposite directions.
  • the normal of the contact surface of the receiving area and the normal of the contact surface of the surplus area in the installed state substantially in the axial direction of the disk wheel.
  • the standards may be performed depending on the particular application case also inclined to the axial orientation of the disc wheel or an acute angle, preferably an angle in the single-digit angular range include.
  • the contact surfaces of the protrusion area and / or the receiving area extend in the radial direction over an entire width of the securing segment.
  • both the protrusion region and the receiving region are formed as a step with a material thickness reduced in the installed state in the axial direction relative to a central region of the securing segment in the circumferential direction.
  • the shape of the steps of the projection region and the receiving region are designed to correlate with one another in such a way that they interact in the installed state in a simple and space-saving manner.
  • a material thickness of the securing segments, starting from the steps of the projection region and the lifting region, can in particular increase linearly in a direction away from the contact surfaces, so that the material thickness of the securing segment starts at a width of the joints starting from a middle region of the securing segments
  • the material thickness adapted to the disc wheel and the rotor blades decreases in the direction of the steps, in particular linearly.
  • a securing segment according to the invention holds loads particularly safe in an installed state when a material thickness of the overhang area and the receiving area in the axial direction is at least approximately half of a material thickness of the securing segment in a circumferentially central area, so that a resulting in the overlapping area in the installed state of the securing segment loading load evenly over the respective adjacent fuse segments.
  • the sum of a wall thickness of the projection region and a wall thickness of the receiving region is in particular equal to a wall thickness in a middle region of the securing segment, so that the securing segments can be securely installed in the joints of the rotor blades and the disk wheel.
  • both the protrusion region and the receiving region have a material thickness which is at least approximately comparable to a material thickness of a circumferentially central region of the securing segment.
  • the material thickness corresponds essentially to half of a width of the intended for receiving the fuse segments joints of a disc wheel or blades.
  • the securing segment is designed in particular with a material having a good bending resistance.
  • Two securing segments which are adjacent in the installed state can each be bent in an axial direction in a region adjoining the overlapping region.
  • two in the installed state in the circumferential direction adjacent securing segments can be offset in total in the axial direction to each other, wherein they cooperate in the overlapping region.
  • a further embodiment of the invention provides that a contour pointing radially outwards in the installed state of the securing segment has at least one contact area for making contact with at least one rotor blade extending in the circumferential direction essentially just one Range of the length of the hedging segment extends.
  • the contour is in particular designed such that it cooperates in the installed state of the securing segment only with at least one region of the rotor blade, which receives vibration movements during a particularly sensitive operation.
  • the contour of the securing segment facing at least one blade in the installed state has at least two contact areas, which in particular interact with different moving blades in the installed state of the securing segment.
  • a rotor device for a jet engine with a disc wheel and a plurality of blades connected to the disc wheel wherein the rotor blades are each arranged via a blade root in a substantially axial direction in recesses of the disc wheel.
  • a plurality of securing segments according to the invention are provided, which cooperate on one side with joints of the rotor blades and on the other with at least one joint of the disk wheel, wherein a projecting portion of a securing segment with a receiving region of a securing segment adjacent to one another in the circumferential direction for the purpose of performing Friction work during operation of the rotor device overlaps.
  • the rotor device according to the invention embodied with fuse segments according to the invention is advantageously smaller in size in the area of the rotor blades and also in the blade feet receiving areas of the disk wheel due to lower loads even at higher rotational speeds and therefore can be executed with lower dead weight and less costly without impairing a life span. durably known rotor devices or in comparison to the known rotor devices longer life or greater operating performance produced.
  • fuse segments are provided on both sides of the blades for securing the blades in the axial direction. If a plurality, in particular all securing segments are formed with a protrusion region and a recessed area and overlap with adjacent securing segments in the circumferential direction, a particularly large damping effect of oscillations or vibrations of the rotor blades during operation can be achieved by the securing segments , Alternatively, fuse segments may be located solely on a front or a rear side of the blades.
  • a damping device may be provided in a region between platforms of adjacent rotor blades on a side of the platforms facing in the direction of an axis of rotation of the rotor device.
  • Both the securing segment according to the invention and the rotor device according to the invention can be used for engines of various types and are used in particular for any desired stages of turbines. Furthermore, the securing segment according to the invention and also the rotor device according to the invention can be used for example also in a compressor or a fan of an engine.
  • Fig. 1 is a highly schematic longitudinal sectional view of a jet engine having a turbine with a plurality of rotor devices;
  • FIG. 2 shows a schematic detail of the sectional view of FIG. 1, wherein two stages of the rotor device can be seen in more detail, each of which has rotor blades secured in the axial direction in a disk wheel by means of securing segments;
  • FIG. 3 shows a simplified view of three inventively designed and circumferentially adjacent securing segments of a rotor device of FIG. 2 in isolation; 4 shows a simplified representation of a section of the securing segments of FIG. 3, wherein an overlapping region of two adjacent securing segments can be seen;
  • FIG. 5 shows simplified sectional views of a respective section of securing segments, corresponding in each case to FIG. 4, which are designed differently in the region of the overlapping area; and a simplified cross-sectional view of a rotor device of Fig. 2 with a sub-platform damper.
  • FIG. 1 shows a jet engine 1 in a longitudinal sectional view, wherein the jet engine 1 is formed with a secondary flow channel 2 and an inlet region 3.
  • the jet engine 1 is formed with a secondary flow channel 2 and an inlet region 3.
  • a fan 4 connects in a conventional manner.
  • the fluid flow in the jet engine 1 is divided into a secondary flow and a core flow, the secondary flow flowing through the bypass duct 2 and the core flow into an engine core 5, which in turn is provided in a manner known per se with a compressor device 6, a burner 7 and a turbine device 8 is executed.
  • the turbine device 8 has three essentially similarly constructed rotor devices 9, 10, 11, of which the rotor device 9 and the rotor device 10 can be seen in more detail in FIG.
  • the rotor device 9, which is a first stage of the turbine device 8, is provided with a centrally located disc wheel connected to an engine axle 12 13 performed on which circumferentially a plurality of blades 14 are arranged in radially outer regions.
  • the rotor blades 14 each have a blade foot 15, which is only shown schematically here and designed as a fir tree root, over which the rotor blades 14 extend in a known manner in each case in a recesses 16 of the disk wheel 13 extending in a substantially axial direction in the disk wheel 13 and correlating with the fir tree feet 15 are arranged.
  • a rotor ring 9 facing away from the flow in a jet engine 1 and a side of the rotor device 9 facing away from the flow in the jet engine 1 or on both sides of the rotor blades 9 are each a securing ring 18, 19 provided with a plurality of securing segments 17.
  • the circlips 18, 19 are substantially identical in construction, wherein the front circlip 18 arranged on the side of the rotor blades 14 facing the inlet region 3 is described below as representative of the rear circlip 19 arranged on the side of the rotor blades 14 facing away from the inlet region 3.
  • the front retaining ring 18 engages with its securing segments 17 in the region of the fir-tree feet 15 of the rotor blades 14, on the one hand, in a continuous manner in the disk wheel
  • the rear circlip 19 engages with its securing segments 17 in the area of the fir-tree feet 15 of the blades 14 on the one hand into a gap 20A running continuously in the disc wheel 13 and on the other hand below the platforms 21 of the blades 14 arranged and extending in the circumferential direction of the disc wheel joints 22 A of the blades 14 a.
  • the fuse segments 17A to 17C formed with a metallic material do not have a concentric surface on their side facing the joints 22 of the rotor blades 14 in the installed state but have a contour 23 with three contact regions 24, 25, 26 which have a greater radial extent than the one have between the contact areas 24, 25, 26 lying areas. Between each two contact areas 24, 25 and 25, 26, a radial extent of the securing segments 17A to 17C is reduced in the form of a rounding.
  • the securing segments 17A to 17C each extend over a plurality of, in the present case three, moving blades 14, wherein in each case a contact region 24, 25, 26 or a plurality of contact regions 24, 25, 26 of the securing segments 17A to 17C cooperates or interacts with a rotor blade 14.
  • the contact regions 24, 25, 26 of the securing segments 17A to 17C are arranged opposite the rotor blades 14 in such a way that they respectively interact with regions of the rotor blades 14, in each of which a variation of an oscillation amplitude varying during the operation of the jet engine varies in the circumferential direction of the rotor blades 14 1 in all directions occurring displacement components of the vibrations of the blades 14 at least approximately its maximum below the platform 21 has.
  • the vibrations of the blades 14 are then in the desired extent on the Secured segments 17A to 17C transmitted when the contact portions 24, 25, 26 are respectively disposed directly below the regions of the blades 14, in which the maximum of the oscillatory movements below the platform 21 is present.
  • FIG. 3 Contact areas between the adjacently arranged securing segments 17A to 17C are shown in greatly simplified form in FIG. 3, wherein in FIG. 4 the contact area between the securing segments 17A and 17B is shown in greater detail.
  • a circumferentially lateral first edge region of the securing segment 17A shown in FIG. 4 is designed as a receiving region 27.
  • a lateral edge region 28 facing the first edge region 27 is a projection region.
  • the projecting region 28 of the securing segment 17B engages over the receiving region 27 of the securing segment 17A, the receiving region 27 and the protruding region 28 forming an overlapping region 29.
  • the edge regions 27 and 28 of the securing segments 17A and 17B are arranged at least partially one behind the other in the axial direction.
  • the projection region 28 can be arranged in the axial direction either in front of or behind the receiving region 27.
  • the receiving region 27 of the left-hand securing segment 17A has a contact surface 30 which, in the installed state of the securing segments 17A, 17B, interacts with a contact surface 31 of the right-hand securing segment 17B.
  • the contact surfaces 30, 31 are arranged substantially parallel to one another, normal to the contact surfaces 30, 31 in opposite directions.
  • the normal to the contact surfaces 30, 31 show substantially in the axial direction, but can in particular against this direction be inclined about an axis pointing in the radial direction and / or about an axis pointing in the circumferential direction.
  • Both the contact surface 30 of the receiving region 27 and the contact surface 31 of the projection region 28 are arranged in the region of a step 32, 33 of the respective securing segment 17A or 17B, which in the axial direction in each case approximately half of a material thickness of the otherwise secure with a constant material thickness securing segment 17 have.
  • An end face 34 of the step 32 of the receiving region 27 of the left securing segment 17A forms a stop for a step 35 of the step 33 of the protrusion region 28 of the right securing segment 17B.
  • Both the receiving region 27 of the securing segment 17A and the protrusion region 28 of the securing segment 17B extend in the radial direction over the entire securing segment 17A or 17B, wherein an end face 36 of the step 33 of the protruding region 28 in the present case is bent in the radial direction and formed at least approximately semicircular is.
  • FIG. 5a shows a section through the two securing segments 17A and 17B shown in FIG. 4 and arranged adjacent to one another in the installed state.
  • Fig. 5b shows two alternatively formed securing segments 17 D, 17 E, in which a material thickness starting from a matched to a joint width of the blades 14 and the disc wheel 13 thickness in the direction of the steps 32, 33 with the contact surfaces 30, 31 present linearly up to a Thickness decreases, which corresponds to about half the maximum material thickness of the fuse segments 17D, 17E.
  • a further alternative embodiment of the securing segments 17F, 17G is shown in FIG. 5c.
  • the securing segments 17F, 17G have a thickness that is substantially equal to half the width of the rotor blades 14 and the disk wheel 13, wherein the securing segments 17F, 17G adjacent to each other in the installed state in the circumferential direction have a thickness corresponding to the width of the joint in the overlapping region 29. In a region adjoining the overlap region 29, the securing segments 17F, 17G are each bent in the axial direction.
  • An installation of the locking ring 18 takes place substantially as in known solutions, wherein the locking ring 18 for producing a ring closure for the entire Laufschaufei- set in a known manner pre-bent sections.
  • the securing segments 17 are successively inserted in the circumferential direction in the joints 20, 22 of the blades 14 and the disc wheel 13, wherein each adjacent securing segments 17 cooperate via a receiving region 27 and a projection region 28.
  • the contact regions 24, 25, 26 are placed in the circumferential direction with the rotor blades 14 at desired positions below the blade platform 21.
  • a known from practice lock plate is used to secure the position of the fuse segments 17 in the circumferential direction.
  • the rotor blades 37 are attached by the side of the rotor blades 37 facing away from the inlet region 3. arranged securing ring 38 on the one hand and arranged on the other side of the blades 37 stop on the other hand against movement of the blades 37 against the disc wheel 39 in the axial direction.
  • the embodiment of the securing segments 17 or 43 described above serves to dampen oscillations and / or vibrations of the rotor blades 14, 37 which occur in particular in the radial direction during operation of the jet engine 1, which fan blades are excited in particular by guide vanes arranged upstream of the rotor blades 14, 37 become.
  • the radial components of maximum vibration oscillations of the rotor blades 14, 37 occurring below the platform 21 during operation are picked up by the contact regions 24, 25, 26 of the fuse segments 17, 43 and transmitted via the contact surfaces 30, 31 between the fuse segments 17, 43.
  • This energy conversion by the fuse segments 17, 43 acts on the oscillations and vibrations. rations of the blades 14, 37, so that they are damped.
  • FIG. 6 a highly schematic view of a cross section through the rotor device 9 of the jet engine 1 additional damping devices 41 are provided, which essentially have per se known damping elements, but these can be dimensioned smaller, if necessary.
  • the damping devices 41 are located in between the fir tree roots 15 of the rotor blades 14 and the platforms 21 in the region of blade necks 42 or of these limited intermediate spaces 40.
  • the securing segments 17, 43 according to the invention can also have such a large damping effect against blade and disc vibrations that damping devices 41 can be dispensed with.
  • the turbine apparatus The turbine apparatus

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
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Abstract

A securing segment (17A, 17B) is proposed, for axially securing at least one blade on a disc wheel of a rotor device of a jet engine that can be brought into operative connection with at least one blade and a disc wheel. A projecting region (28) is provided in a first peripheral region of the securing segment (17B) that is laterally disposed in the circumferential direction in the fitted state and a receiving region (27) is provided in a second lateral peripheral region that is remote from the first peripheral region. The projecting region (28) of the securing segment (17B) is designed such that, in the fitted state, it is overlapping at least in certain regions and performs frictional work with a receiving region (27) of a structurally identical securing segment (17A) that is adjacent in the circumferential direction.

Description

Sicherungssegment zur Schwingungsdämpfung von Turbinenlaufschaufeln und Rotorvorrichtung  Safety segment for vibration damping of turbine blades and rotor device
Die Erfindung betrifft ein Sicherungssegment zur axialen Sicherung wenigstens einer Laufschaufel an einem Scheibenrad einer Rotorvorrichtung eines Strahltriebwerks gemäß der im Patentanspruch 1 näher definierten Art und eine Rotorvorrichtung gemäß der im Patentanspruch 12 näher definierten Art. The invention relates to a securing segment for axially securing at least one blade to a disc wheel of a rotor device of a jet engine according to the type defined in more detail in claim 1 and a rotor device according to the closer defined in claim 12.
Aus der Praxis bekannte Rotorvorrichtungen von Strahltriebwerken weisen Scheibenräder und damit verbundene Lauf- schaufeln auf, die mit Schaufelfüßen in in axialer Richtung in dem Scheibenrad verlaufenden Aufnahmeschienen des Scheibenrades angeordnet und entweder einseitig oder beidseitig mit aus Sicherungssegmenten gebildeten und in Umfangsrichtung des Scheibenrades verlaufenden Sicherungsringen entgegen einem ungewollten Lösen vom Scheibenrad in axialer Richtung gesichert sind. Die SicherungsSegmente sind jeweils in Umfangsrichtung der Rotorvorrichtungen nebeneinander angeordnet und liegen jeweils mit seitlichen Stirnflächen aneinander an. Rotor devices of jet engines known from practice have disk wheels and associated rotor blades arranged with blade feet in receiving rails of the disk wheel extending axially in the disk wheel and counteracting one or both sides with retaining rings formed from securing segments and extending in the circumferential direction of the disk wheel Unintentional release of the disc wheel are secured in the axial direction. The securing segments are each arranged adjacent to one another in the circumferential direction of the rotor devices and abut each other with lateral end faces.
Die Schaufelfüße sind im Querschnitt zumindest bereichs- weise wenigstens annähernd tannenbaumförmig oder dovetailför- mig ausgebildet, wobei die tannenbaumförmigen bzw. die dovetailförmigen Bereiche der Laufschaufeln in den dazu korrespondierend ausgeführten Aufnahmeschienen des Scheibenrades angeordnet sind. An die Schaufelfüße der Laufschaufeln schließen sich jeweils eine Plattform und jeweils ein Schaufelblatt an, wobei die Plattformen jeweils zwischen einem Schaufelfuß und einem Schaufelblatt einer Laufschaufel in Umfangsrichtung des Scheibenrades breiter ausgeführt sind als die Schaufelfüße. The blade roots are at least partially in cross-section at least approximately fir-tree-shaped or dovetailför- mig, wherein the fir-tree-shaped or the dovetailförmigen portions of the blades are arranged in the receiving rails corresponding thereto designed the disc wheel. At the blade roots of the blades are each followed by a platform and a respective blade, the platforms are each made wider between a blade root and a blade of a blade in the circumferential direction of the disc wheel as the blade roots.
BBSTXTIGUNGSKOPIE Um während eines Betriebs eines Strahltriebwerkes in den Laufschaufeln auftretende Schwingungen bzw. Vibrationen zu reduzieren, ist es bekannt, jeweils zwischen Plattformen von zwei zueinander benachbart angeordneten Laufschaufeln in Bezug auf die Schaufelblätter der Laufschaufeln jeweils unterhalb eines Stoßbereiches der Laufschaufeln ein im Querschnitt dachförmig ausgeführtes Dämpferelement zu platzieren, das sich in axialer Richtung des Scheibenrades über eine gewisse Länge unterhalb der Stoßbereiche zwischen den Plattformen erstreckt, an den Laufschaufeln im Bereich der Plattformen anliegt und auch als Unterplattformdämpfer bezeichnet wird. BBSTXTIGUNGSKOPIE In order to reduce oscillations or vibrations occurring during operation of a jet engine in the rotor blades, it is known to provide a cross-sectionally roof-shaped damper element in each case between platforms of two rotor blades arranged adjacent to one another with respect to the rotor blades in each case below a joint region of the rotor blades place, which extends in the axial direction of the disc wheel over a certain length below the joint areas between the platforms, abuts the blades in the region of the platforms and is also referred to as a sub-platform damper.
Die Dämpfung der Dämpfungselemente resultiert aus Reibkräften im Anlagebereich zwischen den Dämpfungselementen und den Plattformen der Laufschaufeln. Dabei ist die Dämpfungswirkung der Dämpferelemente umso höher, je größer ein Quotient aus einem in radialer Richtung des Scheibenrades lotrechten Abstand zwischen einem Dämpfungselement und einem Schaufel- fußende und der gesamten Länge einer Laufschaufei ist. Dies resultiert aus der Tatsache, dass mit zunehmender Länge der Schaufelfüße Schwingungsbewegungen der Laufschaufeln an der Position des Dämpferelements ansteigen und somit die von den Dämpferelementen erzeugten, den Schwingungen der Laufschaufeln entgegenwirkenden Reibungskräfte ansteigen, und dass mehr kinetische Energie aus Schaufelschwingungen absorbiert und somit Schwingungsamplituden des Schaufelblatts verringert werden. The damping of the damping elements results from friction forces in the contact area between the damping elements and the platforms of the blades. The damping effect of the damper elements is higher, the greater a quotient of a perpendicular in the radial direction of the disc wheel distance between a damping element and a blade end and the entire length of a rotor blade is. This results from the fact that as the blade root length increases, vibratory movements of the blades increase at the position of the damper element, thus increasing the frictional forces generated by the damper elements and counteracting the vibrations of the blades, and absorbing more kinetic energy from blade vibrations and thus vibration amplitude of the airfoil be reduced.
Bekannterweise liegt eine ausreichende Dämpfung vor, wenn die Schaufelfüße mit einer entsprechenden Länge ausgebildet sind und das oben beschriebene Verhältnis größer als ein aus der Praxis bekannter Grenzwert ist. As is known, there is sufficient damping if the blade roots are designed with a corresponding length and the ratio described above is greater than a limit value known from practice.
Nachteilhafterweise weisen Laufschaufeln mit derart ausgebildeten Schaufelfüßen jeweils eine unerwünscht große Masse auf, die bei großen Drehzahlen der Rotorvorrichtung hohe Be- lastungen insbesondere in dem Scheibenrad verursachen, weshalb zur Gewährleistung einer gewünschten Lebensdauer maximal zulässige Drehzahlen der Rotorbereiche derartiger Strahltriebwerke zu begrenzen sind. Niedrige Drehzahlen wiederum begrenzen auch die Leistung der Triebwerke. Disadvantageously, rotor blades with blade roots formed in this way each have an undesirably large mass which, at high rotational speeds of the rotor apparatus, has a high loading capacity. cause loads in particular in the disc wheel, which is why to ensure a desired life maximum permissible speeds of the rotor areas of such jet engines are to be limited. Low speeds in turn also limit the performance of the engines.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Sicherungssegment für eine Rotorvorrichtung eines Strahltriebwerks sowie eine Rotorvorrichtung zur Verfügung zu stellen, mittels welchen Strahltriebwerke mit hohen Drehzahlen im Bereich einer Rotorvorrichtung bei gleichzeitig gewünschter Lebensdauer betreibbar sind. The object of the present invention is therefore to provide a securing segment for a rotor device of a jet engine and a rotor device by means of which jet engines can be operated at high rotational speeds in the region of a rotor device with a simultaneously desired service life.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Sicherungs- segment mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 bzw. einer Rotorvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 12 gelöst . According to the invention, this object is achieved with a securing segment having the features of patent claim 1 or a rotor device having the features of patent claim 12.
Bei einem Sicherungssegment zur axialen Sicherung wenigstens einer Laufschaufel an einem Scheibenrad einer Rotorvorrichtung eines Strahltriebwerks, das wenigstens mit einer Laufschaufel und mit einem Scheibenrad in Wirkverbindung bringbar ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in einem ersten, im Einbauzustand in Umfangsrichtung seitlichen Randbereich des Sicherungssegments ein Überstandsbereich und in einem zweiten, dem ersten Randbereich abgewandten seitlichen Randbereich ein Aufnahmebereich vorgesehen ist, wobei der Überstandsbereich des Sicherungssegments im Einbauzustand zur wenigstens bereichsweisen Überlappung und zur Verrichtung von Reibarbeit mit einem Aufnahmebereich eines baugleichen, in Umfangsrichtung benachbarten Sicherungssegments ausgelegt ist. In a securing segment for the axial securing of at least one blade to a disc wheel of a rotor device of a jet engine, which can be brought into operative connection with at least one blade and with a disc wheel, it is provided according to the invention that in a first, in the installed state in the circumferential direction lateral edge region of the securing segment a projection region and a receiving region is provided in a second lateral edge region facing away from the first edge region, wherein the projecting region of the securing segment in the installed state is designed for at least partial overlapping and for performing friction work with a receiving region of a structurally identical securing segment of the same construction.
Dadurch, dass das erfindungsgemäße Sicherungssegment sich in Einbaulage mit einer Laufschaufel und einem Scheibenrad in Wirkverbindung befindet und gleichzeitig mit benachbarten Si- cherungsSegmenten in Reibeingriff steht, sind im Betrieb einer Rotorvorrichtung über das Sicherungssegment im Bereich einer Laufschaufel auftretende Vibrationen und Schwingungen auf einfache Art und Weise dämpfbar. Characterized in that the securing segment according to the invention is in operative position with a blade and a disc wheel in operative connection and at the same time with adjacent Si In the operation of a rotor device, vibrations and vibrations occurring in the region of a rotor blade in a rotor device can be damped in a simple manner.
Dies bietet vorteilhafterweise die Möglichkeit, Lauf- schaufeln jeweils mit einem kurzen und eine geringe Masse aufweisenden Schaufelfuß auszuführen, der im Betrieb einer Rotorvorrichtung auch bei höheren Drehzahlen im Bereich eines Scheibenrades im Vergleich zu bekannten Rotorvorrichtungen geringere Belastungen verursacht, so dass eine Rotorvorrichtung bzw. ein damit ausgeführtes Strahltriebwerk mit einer gewünschten Lebensdauer oder Leistung zur Verfügung stellbar ist . This advantageously offers the possibility of carrying rotor blades each with a short and a low mass having blade root, which causes lower loads during operation of a rotor device even at higher speeds in the range of a disc wheel compared to known rotor devices, so that a rotor device or a so that executed jet engine with a desired life or performance is available.
Dabei werden die Vibrationen und Schwingungen der Lauf- schaufeln dadurch gedämpft, dass sich benachbarte Sicherungs- segmente im gemeinsamen Überlappungsbereich aufgrund der Vibrationen und Schwingungen der damit zusammenwirkenden Lauf- schaufeln relativ zueinander bewegen und die zwischen den Sicherungssegmenten vorliegende Reibkraft der Bewegung der Sicherungssegmente und somit der Laufschaufeln entgegenwirkt. Dies ist mit aus der Praxis bekannten Sicherungssegmenten nicht möglich, da die erheblich geringeren Stirnflächen der Sicherungssegmente keine großflächigen Kontaktflächen bilden, die Reibung verursachen. The vibrations and vibrations of the rotor blades are damped by the fact that adjacent securing segments move relative to one another in the common overlapping area due to the vibrations and oscillations of the blades interacting therewith and the frictional force of the movement of the securing segments between the securing segments and thus of the locking segments Counteracts blades. This is not possible with known from practice fuse segments, since the significantly lower end faces of the fuse segments do not form large contact surfaces that cause friction.
Bei entsprechender Dimensionierung der DämpfungsWirkung des erfindungsgemäßen Sicherungssegmentes besteht zusätzlich vorteilhafterweise die Möglichkeit, auf bei bekannten Rotorvorrichtungen in Bereichen zwischen Plattformen von benachbarten Laufschaufeln verwendete Dämpferelemente zu verzichten, was zur Eliminierung der Bearbeitung von zwei langen dachförmigen Kontaktflächen unterhalb der Plattform und schließlich zu günstigeren Herstellungskosten führt. Bei einer konstruktiv vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Sicherungssegments ist vorgesehen, dass sowohl der Überstandsbereich als auch der Aufnahmebereich jeweils wenigstens eine Kontaktfläche aufweist, welche im Einbauzustand des Sicherungssegments mit einer Kontaktfläche eines Überstandsbereichs bzw. eines Aufnahmebereichs eines in Um- fangsrichtung benachbarten Sicherungssegments zusammenwirkt, wobei eine Normale der Kontaktfläche des Aufnahmebereichs und eine Normale der Kontaktfläche des Überstandsbereichs in im Wesentlichen entgegengesetzte Richtungen gerichtet sind. Durch diese Maßnahme entsteht zwischen zwei benachbarten Sicherungs- segmenten eine größere Reibkraft, die von außen eingebrachten Schwingungen oder Vibrationen entgegenwirkt, so dass eine gute Dämpfung der Schwingungen bzw. Vibrationen erzielt wird. With appropriate dimensioning of the damping effect of the fuse segment according to the invention is also advantageously the possibility to dispense with known rotor devices used in areas between platforms of adjacent blades damper elements, resulting in the elimination of the processing of two long roof-shaped contact surfaces below the platform and finally to cheaper production costs. In a structurally advantageous embodiment of the securing segment according to the invention, it is provided that both the protrusion region and the receiving region each have at least one contact surface which, in the installed state of the securing segment, cooperates with a contact surface of a protrusion region or a receiving region of a securing segment adjacent in the circumferential direction Normals of the contact surface of the receiving region and a normal of the contact surface of the supernatant region are directed in substantially opposite directions. As a result of this measure, a greater frictional force, which counteracts vibrations or vibrations introduced from the outside, arises between two adjacent securing segments, so that a good damping of the vibrations or vibrations is achieved.
Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Normale der Kontaktfläche des Aufnahmebereichs und die Normale der Kontaktfläche des ÜberStandsbereiches im Einbauzustand im Wesentlichen in axiale Richtung des Scheibenrades. Durch diese Ausrichtung der Kontaktflächen zueinander und auch zu einem Scheibenrad ist eine Dämpfung von über Laufschaufeln in das Sicherungssegment eingebrachten Schwingungen und Vibrationen in einem Einbauzustand des Sicherungssegments besonders effektiv, da diese hauptsächlich auf eine erheblich größere Kontaktfläche wirkt. Neben der im Einbauzustand der Sicherungssegmente in Bezug auf ein Scheibenrad exakt in axiale Richtung weisenden Ausrichtung der Normalen der Kontaktflächen des Aufnahmebereichs und des Überstandsbereichs des Sicherungssegments, können die Normalen in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles auch gegenüber der axialen Ausrichtung des Scheibenrades geneigt ausgeführt sein bzw. einen spitzen Winkel, vorzugsweise einen Winkel im einstelligen Winkelbereich, einschließen. Um einen großen Kontaktbereich zwischen zwei benachbarten Sicherungssegmenten zu ermöglichen, erstrecken sich die Kontaktflächen des Überstandsbereichs und/oder des Aufnahmebe- reichs bei einer vorteilhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Sicherungssegments in radialer Richtung über eine gesamte Breite des Sicherungssegments. In a particularly advantageous embodiment of the invention, the normal of the contact surface of the receiving area and the normal of the contact surface of the surplus area in the installed state substantially in the axial direction of the disk wheel. By this alignment of the contact surfaces to one another and also to a disk wheel damping of vibrations introduced via blades into the securing segment vibrations and in an installed state of the securing segment is particularly effective, since this acts mainly on a much larger contact area. In addition to pointing in the installed state of the fuse segments with respect to a disc wheel exactly in the axial direction alignment of the normal of the contact surfaces of the receiving area and the supernatant region of the securing segment, the standards may be performed depending on the particular application case also inclined to the axial orientation of the disc wheel or an acute angle, preferably an angle in the single-digit angular range include. In order to enable a large contact area between two adjacent securing segments, in an advantageous embodiment of a securing segment according to the invention the contact surfaces of the protrusion area and / or the receiving area extend in the radial direction over an entire width of the securing segment.
Für die Ausgestaltung der Kontaktflächen gibt es vielfältige Möglichkeiten. Bei einer konstruktiv einfachen Ausgestaltung des Sicherungssegments sind sowohl der Überstandsbereich als auch der Aufnahmebereich als Stufe mit einer im Einbauzustand in axialer Richtung gegenüber einem in Umfangsrichtung mittleren Bereich des Sicherungssegments reduzierten Materialstärke ausgebildet. Die Form der Stufen des Überstandsbereichs und des Aufnahmebereichs sind derart korrelierend zueinander ausgeführt, dass diese im Einbauzustand auf einfache und bau- raumgünstige Weise zusammenwirken. There are many possibilities for the design of the contact surfaces. In a structurally simple embodiment of the securing segment, both the protrusion region and the receiving region are formed as a step with a material thickness reduced in the installed state in the axial direction relative to a central region of the securing segment in the circumferential direction. The shape of the steps of the projection region and the receiving region are designed to correlate with one another in such a way that they interact in the installed state in a simple and space-saving manner.
Eine Materialstärke der Sicherungssegmente kann ausgehend von den Stufen des Überstandsbereiches und des Auf ahmeberei- ches in eine von den Kontaktflächen abweisende Richtung insbesondere linear zunehmen, so dass die Materialstärke des Sicherungssegments ausgehend von einer in einem mittleren Bereich der Sicherungssegmente vorliegenden, an eine Breite der Fugen des Scheibenrades und der Laufschaufeln angepassten Material- stärke in Richtung der Stufen insbesondere linear abnimmt. A material thickness of the securing segments, starting from the steps of the projection region and the lifting region, can in particular increase linearly in a direction away from the contact surfaces, so that the material thickness of the securing segment starts at a width of the joints starting from a middle region of the securing segments The material thickness adapted to the disc wheel and the rotor blades decreases in the direction of the steps, in particular linearly.
Ein erfindungsgemäßes Sicherungssegment hält Belastungen in einem Einbauzustand besonders sicher stand, wenn eine Materialstärke des Überstandsbereichs und des Aufnahmebereichs in axialer Richtung wenigstens annähernd die Hälfte einer Materialstärke des Sicherungssegments in einem in Umfangsrichtung mittigen Bereich beträgt, so dass sich eine im Einbauzustand des Sicherungssegments im Überlappungsbereich entstehende Be- lastung gleichmäßig auf die jeweiligen benachbarten Sicherungssegmente verteilen kann. A securing segment according to the invention holds loads particularly safe in an installed state when a material thickness of the overhang area and the receiving area in the axial direction is at least approximately half of a material thickness of the securing segment in a circumferentially central area, so that a resulting in the overlapping area in the installed state of the securing segment loading load evenly over the respective adjacent fuse segments.
Die Summe aus einer Wandstärke des Überstandsbereichs und einer Wandstärke des Aufnahmebereichs ist insbesondere gleich einer Wandstärke in einem mittleren Bereich des Sicherungssegments, so dass die SicherungsSegmente sicher in die Fugen der Laufschaufeln und des Scheibenrades eingebaut werden können. The sum of a wall thickness of the projection region and a wall thickness of the receiving region is in particular equal to a wall thickness in a middle region of the securing segment, so that the securing segments can be securely installed in the joints of the rotor blades and the disk wheel.
Bei einer vorteilhaften Ausführung des Sicherungssegments weist sowohl der Überstandsbereich als auch der Aufnahmebe- reich eine Materialstärke auf, welche wenigstens annähernd vergleichbar zu einer Materialstärke eines in Umfangsrichtung mittleren Bereichs des Sicherungssegments ist. Die Material- stärke entspricht dabei im Wesentlichen der Hälfte einer Breite der zur Aufnahme der Sicherungssegmente vorgesehenen Fugen von einem Scheibenrad bzw. von Laufschaufeln. Das Sicherungs- segment ist bei dieser Ausführung insbesondere mit einem einen guten Biegewiderstand aufweisenden Material ausgeführt. In an advantageous embodiment of the securing segment, both the protrusion region and the receiving region have a material thickness which is at least approximately comparable to a material thickness of a circumferentially central region of the securing segment. The material thickness corresponds essentially to half of a width of the intended for receiving the fuse segments joints of a disc wheel or blades. In this embodiment, the securing segment is designed in particular with a material having a good bending resistance.
Zwei im Einbauzustand benachbarte Sicherungssegmente können in einem an den Überlappungsbereich angrenzenden Bereich jeweils in axialer Richtung gebogen ausgeführt sein. Alternativ hierzu können zwei im Einbauzustand in Umfangsrichtung benachbarte Sicherungssegmente insgesamt in axialer Richtung zueinander versetzt sein, wobei sie im Überlappungsbereich zusammenwirken . Two securing segments which are adjacent in the installed state can each be bent in an axial direction in a region adjoining the overlapping region. Alternatively, two in the installed state in the circumferential direction adjacent securing segments can be offset in total in the axial direction to each other, wherein they cooperate in the overlapping region.
Damit das Sicherungssegment in einem Einbauzustand Schwingungen von der Rotorvorrichtung gut aufnehmen kann, ist bei einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass eine im Einbauzustand des Sicherungssegments in radialer Richtung nach außen weisende Kontur wenigstens einen Kontaktbereich zur Kontaktaufnahme mit wenigstens einer Laufschaufei aufweist, der sich in Umfangsrichtung im Wesentlichen lediglich über einen Bereich der Länge des Sicherungssegments erstreckt. Die Kontur ist dabei insbesondere derart ausgebildet, dass sie im Einbauzustand des Sicherungssegments lediglich mit wenigstens einem Bereich der Laufschaufei zusammenwirkt, welcher während eines Betriebs Schwingungsbewegungen besonders empfindlich aufnimmt. So that the securing segment can absorb vibrations from the rotor device well in an installed state, a further embodiment of the invention provides that a contour pointing radially outwards in the installed state of the securing segment has at least one contact area for making contact with at least one rotor blade extending in the circumferential direction essentially just one Range of the length of the hedging segment extends. The contour is in particular designed such that it cooperates in the installed state of the securing segment only with at least one region of the rotor blade, which receives vibration movements during a particularly sensitive operation.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung eines erfindungsgemäßen Sicherungssegments ist vorgesehen, dass die im Einbauzustand des Sicherungssegments wenigstens einer Laufschaufel zugewandte Kontur des Sicherungssegments wenigstens zwei Kontaktbereiche aufweist, welche im Einbauzustand des Sicherungs- segments insbesondere mit verschiedenen Laufschaufeln zusammenwirken . In an advantageous development of a securing segment according to the invention, it is provided that the contour of the securing segment facing at least one blade in the installed state has at least two contact areas, which in particular interact with different moving blades in the installed state of the securing segment.
Ferner wird eine Rotorvorrichtung für ein Strahltriebwerk mit einem Scheibenrad und mehreren mit dem Scheibenrad verbundenen Laufschaufeln vorgeschlagen, wobei die Laufschaufeln jeweils über einen Schaufelfuß in im Wesentlichen axialer Richtung in Ausnehmungen des Scheibenrades angeordnet sind. Zur axialen Sicherung der Laufschaufeln in den Ausnehmungen des Scheibenrades sind mehrere erfindungsgemäße Sicherungssegmente vorgesehen, welche einerseits mit Fugen der Laufschaufeln und andererseits mit wenigstens einer Fuge des Scheibenrades zusammenwirken, wobei ein Überstandsbereich eines Sicherungssegments mit einem Aufnahmebereich eines in Umfangsrich- tung benachbarten Sicherungssegments zur Verrichtung von Reibarbeit während eines Betriebs der Rotorvorrichtung überlappt. Furthermore, a rotor device for a jet engine with a disc wheel and a plurality of blades connected to the disc wheel is proposed, wherein the rotor blades are each arranged via a blade root in a substantially axial direction in recesses of the disc wheel. For the axial securing of the rotor blades in the recesses of the disk wheel, a plurality of securing segments according to the invention are provided, which cooperate on one side with joints of the rotor blades and on the other with at least one joint of the disk wheel, wherein a projecting portion of a securing segment with a receiving region of a securing segment adjacent to one another in the circumferential direction for the purpose of performing Friction work during operation of the rotor device overlaps.
Die mit erfindungsgemäß ausgebildeten Sicherungssegmenten ausgeführte erfindungsgemäße Rotorvorrichtung ist im Bereich der Laufschaufeln und auch in die Schaufelfüße aufnehmenden Bereichen des Scheibenrades aufgrund der auch bei höheren Drehzahlen geringeren Belastungen vorteilhafterweise kleiner dimensionierbar und daher mit geringerem Eigengewicht ausführbar sowie kostengünstiger ohne Beeinträchtigung einer Lebens- dauer bekannter Rotorvorrichtungen oder bei im Vergleich zu den bekannten Rotorvorrichtungen längere Lebensdauer oder größere Betriebsleistung herstellbar. The rotor device according to the invention embodied with fuse segments according to the invention is advantageously smaller in size in the area of the rotor blades and also in the blade feet receiving areas of the disk wheel due to lower loads even at higher rotational speeds and therefore can be executed with lower dead weight and less costly without impairing a life span. durably known rotor devices or in comparison to the known rotor devices longer life or greater operating performance produced.
Bei einer vorteilhaften Ausführung einer erfindungsgemäßen Rotorvorrichtung sind zur Sicherung der Laufschaufeln in axialer Richtung beidseits der Laufschaufeln Sicherungssegmente vorgesehen. Wenn eine Vielzahl, insbesondere sämtliche Sicherungssegmente mit einem Überstandsbereich und einem Ausneh- mungsbereich ausgebildet sind und diese mit jeweils benachbarten Sicherungssegmenten in Umfangsrichtung überlappen, kann eine besonders große Dämpfungswirkung von während eines Betriebs auftretenden Schwingungen bzw. Vibrationen der Lauf- schaufeln durch die Sicherungssegmente erzielt werden. Alternativ hierzu können Sicherungssegmente ausschließlich auf einer vorderen oder einer hinteren Seite der Laufschaufeln angeordnet sein. In an advantageous embodiment of a rotor device according to the invention fuse segments are provided on both sides of the blades for securing the blades in the axial direction. If a plurality, in particular all securing segments are formed with a protrusion region and a recessed area and overlap with adjacent securing segments in the circumferential direction, a particularly large damping effect of oscillations or vibrations of the rotor blades during operation can be achieved by the securing segments , Alternatively, fuse segments may be located solely on a front or a rear side of the blades.
Um eine Dämpfungswirkung einer erfindungsgemäßen Rotorvorrichtung weiter zu erhöhen, kann in einem Bereich zwischen Plattformen von benachbarten Laufschaufeln auf einer in Richtung einer Drehachse der Rotorvorrichtung weisenden Seite der Plattformen eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen sein. In order to further increase a damping effect of a rotor device according to the invention, a damping device may be provided in a region between platforms of adjacent rotor blades on a side of the platforms facing in the direction of an axis of rotation of the rotor device.
Sowohl das erfindungsgemäße Sicherungssegment als auch die erfindungsgemäße Rotorvorrichtung können für verschieden ausgeführte Triebwerke eingesetzt werden und finden insbesondere bei beliebigen Stufen von Turbinen Anwendung. Weiterhin können das Sicherungssegment nach der Erfindung und auch die erfindungsgemäße Rotorvorrichtung beispielsweise auch bei einem Verdichter oder einem Bläser eines Triebwerks zum Einsatz kommen . Both the securing segment according to the invention and the rotor device according to the invention can be used for engines of various types and are used in particular for any desired stages of turbines. Furthermore, the securing segment according to the invention and also the rotor device according to the invention can be used for example also in a compressor or a fan of an engine.
Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel des er- findungsgemäßen Sicherungssegments bzw. der erfindungsgemäßen Rotorvorrichtung angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden. Die jeweiligen Merkmalskombinationen stellen hinsichtlich der Weiterbildung des Gegenstandes nach der Erfindung keine Einschränkung dar, sondern weisen im Wesentlichen lediglich beispielhaften Charakter auf . Both the features specified in the patent claims and those described in the following exemplary embodiment According to the invention fuse segments or the rotor device according to the invention features are each alone or in any combination suitable to further develop the subject invention. The respective feature combinations represent no limitation with respect to the development of the subject matter according to the invention, but essentially have only an exemplary character.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Sicherungssegments bzw. einer erfindungsgemäßen Rotorvorrichtung ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem nachfolgend unter Bezugnahme auf das in der Zeichnung prinzipmäßig beschriebene Ausführungsbeispiel. Further advantages and advantageous embodiments of a securing segment according to the invention or a rotor device according to the invention will become apparent from the claims and the following with reference to the embodiment described in principle in the drawing.
Es zeigt: It shows:
Fig. 1 eine stark schematisierte Längsschnittansicht eines Strahltriebwerkes, welches eine Turbine mit mehreren Rotorvorrichtungen aufweist; Fig. 1 is a highly schematic longitudinal sectional view of a jet engine having a turbine with a plurality of rotor devices;
Fig. 2 einen schematisierten Ausschnitt der Schnittansicht der Fig. 1, wobei zwei Stufen der Rotorvorrichtung näher ersichtlich sind, welche jeweils in axialer Richtung in einem Scheibenrad mittels Sicherungssegmenten gesicherte Laufschaufeln aufweisen; 2 shows a schematic detail of the sectional view of FIG. 1, wherein two stages of the rotor device can be seen in more detail, each of which has rotor blades secured in the axial direction in a disk wheel by means of securing segments;
Fig. 3 eine vereinfachte Ansicht von drei erfindungsgemäß ausgebildeten und in Umfangsrichtung benachbarten Sicherungssegmenten einer Rotorvorrichtung der Fig. 2 in Alleinstellung; Fig. 4 eine vereinfachte Darstellung eines Ausschnitts der Sicherungssegmente der Fig. 3, wobei ein Überlappungsbereich von zwei benachbarten Sicherungssegmenten ersichtlich ist; 3 shows a simplified view of three inventively designed and circumferentially adjacent securing segments of a rotor device of FIG. 2 in isolation; 4 shows a simplified representation of a section of the securing segments of FIG. 3, wherein an overlapping region of two adjacent securing segments can be seen;
Fig. 5 vereinfachte Schnittdarstellungen eines jeweils der Fig. 4 entsprechenden Ausschnitts von Sicherungssegmenten, welche im Bereich des Überlappungsbereichs unterschiedlich ausgeführt sind; und eine vereinfachte Querschnittsdarstellung einer Rotorvorrichtung der Fig. 2 mit einem Unterplattformdämpfer . 5 shows simplified sectional views of a respective section of securing segments, corresponding in each case to FIG. 4, which are designed differently in the region of the overlapping area; and a simplified cross-sectional view of a rotor device of Fig. 2 with a sub-platform damper.
Fig. 1 zeigt ein Strahltriebwerk 1 in einer Längsschnittansicht, wobei das Strahltriebwerk 1 mit einem Neben- stromkanal 2 und einem Einlaufbereich 3 ausgebildet ist . An den Einlaufbereich 3 stromab schließt sich ein Bläser 4 in an sich bekannter Art und Weise an. Wiederum stromab des Bläsers 4 teilt sich der Fluidstrom im Strahltriebwerk 1 in einen Nebenstrom und einen Kernstrom auf, wobei der Nebenstrom durch den Nebenstromkanal 2 und der Kernstrom in einen Triebwerks- kern 5 strömt, der wiederum in an sich bekannter Art und Weise mit einer Verdichtereinrichtung 6, einem Brenner 7 und einer Turbineneinrichtung 8 ausgeführt ist. 1 shows a jet engine 1 in a longitudinal sectional view, wherein the jet engine 1 is formed with a secondary flow channel 2 and an inlet region 3. At the inlet region 3 downstream of a fan 4 connects in a conventional manner. Once again downstream of the fan 4, the fluid flow in the jet engine 1 is divided into a secondary flow and a core flow, the secondary flow flowing through the bypass duct 2 and the core flow into an engine core 5, which in turn is provided in a manner known per se with a compressor device 6, a burner 7 and a turbine device 8 is executed.
Die Turbineneinrichtung 8 weist vorliegend drei im Wesentlichen vergleichbar aufgebaute Rotorvorrichtungen 9, 10, 11 auf, von denen die Rotorvorrichtung 9 und die Rotorvorrichtung 10 in der Fig. 2 näher ersichtlich sind. In the present case, the turbine device 8 has three essentially similarly constructed rotor devices 9, 10, 11, of which the rotor device 9 and the rotor device 10 can be seen in more detail in FIG.
Die Rotorvorrichtung 9, welche eine erste Stufe der Turbineneinrichtung 8 darstellt, ist mit einem zentral angeordneten und mit einer Triebwerksachse 12 verbundenen Scheibenrad 13 ausgeführt, an welchem in radial äußeren Bereichen umfangs- seitig eine Vielzahl von Laufschaufeln 14 angeordnet sind. Die Laufschaufeln 14 weisen jeweils einen hier nur schematisch ersichtlichen und als Tannenbaumfuß ausgebildeten Schaufelfuß 15 auf, über welchen die Laufschaufeln 14 in bekannter Weise jeweils in einer in im Wesentlichen axialer Richtung in dem Scheibenrad 13 verlaufenden und mit den Tannenbaumfüßen 15 korrelierenden Ausnehmungen 16 des Scheibenrads 13 angeordnet sind. The rotor device 9, which is a first stage of the turbine device 8, is provided with a centrally located disc wheel connected to an engine axle 12 13 performed on which circumferentially a plurality of blades 14 are arranged in radially outer regions. The rotor blades 14 each have a blade foot 15, which is only shown schematically here and designed as a fir tree root, over which the rotor blades 14 extend in a known manner in each case in a recesses 16 of the disk wheel 13 extending in a substantially axial direction in the disk wheel 13 and correlating with the fir tree feet 15 are arranged.
Zur axialen Sicherung der Laufschaufeln 14 gegenüber dem Scheibenrad 13 ist auf einer einer Strömung in einer Strahl- triebwerkturbine zugewandten Seite der Rotorvorrichtung 9 und auf einer der Strömung im Strahltriebwerk 1 abgewandten Seite der Rotorvorrichtung 9 bzw. beidseits der Laufschaufeln 14 der Rotorvorrichtung 9 jeweils ein Sicherungsring 18, 19 mit mehreren Sicherungssegmenten 17 vorgesehen. Die Sicherungsringe 18, 19 sind im Wesentlichen baugleich ausgebildet, wobei im Folgenden der auf der dem Einlaufbereich 3 zugewandten Seite der Laufschaufeln 14 angeordnete vordere Sicherungsring 18 stellvertretend für den auf der dem Einlaufbereich 3 abgewandten Seite der Laufschaufeln 14 angeordnete hintere Sicherungsring 19 beschrieben wird. For axial securing of the rotor blades 14 with respect to the disk wheel 13, a rotor ring 9 facing away from the flow in a jet engine 1 and a side of the rotor device 9 facing away from the flow in the jet engine 1 or on both sides of the rotor blades 9 are each a securing ring 18, 19 provided with a plurality of securing segments 17. The circlips 18, 19 are substantially identical in construction, wherein the front circlip 18 arranged on the side of the rotor blades 14 facing the inlet region 3 is described below as representative of the rear circlip 19 arranged on the side of the rotor blades 14 facing away from the inlet region 3.
Der vordere Sicherungsring 18 greift mit seinen Sicherungssegmenten 17 im Bereich der Tannenbaumfüße 15 der Lauf- schaufeln 14 einerseits in eine durchgängig in dem ScheibenradThe front retaining ring 18 engages with its securing segments 17 in the region of the fir-tree feet 15 of the rotor blades 14, on the one hand, in a continuous manner in the disk wheel
13 ausgeführte Fuge 20 und andererseits in unterhalb von Plattformen 21 bzw. eines inneren Deckbands der Laufschaufeln13 executed joint 20 and on the other hand in below platforms 21 and an inner shroud of the blades
14 angeordnete und in Umfangsrichtung des Scheibenrades verlaufende Fugen 22 der Laufschaufeln 14 ein. Gleichzeitig greift der hintere Sicherungsring 19 mit seinen Sicherungssegmenten 17 im Bereich der Tannenbaumfüße 15 der Laufschaufeln 14 einerseits in eine durchgängig in dem Scheibenrad 13 ausgeführte Fuge 20A und andererseits in unterhalb der Plattformen 21 der Laufschaufeln 14 angeordnete und in Umfangsrichtung des Scheibenrades verlaufende Fugen 22A der Laufschaufeln 14 ein. 14 arranged and extending in the circumferential direction of the disc wheel joints 22 of the blades 14 a. At the same time, the rear circlip 19 engages with its securing segments 17 in the area of the fir-tree feet 15 of the blades 14 on the one hand into a gap 20A running continuously in the disc wheel 13 and on the other hand below the platforms 21 of the blades 14 arranged and extending in the circumferential direction of the disc wheel joints 22 A of the blades 14 a.
In Fig. 3 sind drei in Umfangsrichtung benachbarte Sicherungssegmente 17A bis 17C des vorderen Sicherungsrings 18 ersichtlich, welche alle baugleich sind. In Fig. 3, three circumferentially adjacent securing segments 17A to 17C of the front locking ring 18 can be seen, which are all identical.
Die mit einem metallischen Werkstoff ausgebildeten Sicherungssegmente 17A bis 17C weisen an ihrer im Einbauzustand den Fugen 22 der Laufschaufeln 14 zugewandten Seite keine konzentrische Fläche sondern eine Kontur 23 mit vorliegend drei Kontaktbereichen 24, 25, 26 auf, welche eine größere radiale Er- streckung als die zwischen den Kontaktbereichen 24, 25, 26 liegenden Bereiche aufweisen. Zwischen jeweils zwei Kontaktbereichen 24, 25 bzw. 25, 26 ist eine radiale Erstreckung der Sicherungssegmente 17A bis 17C in Form einer Abrundung reduziert . The fuse segments 17A to 17C formed with a metallic material do not have a concentric surface on their side facing the joints 22 of the rotor blades 14 in the installed state but have a contour 23 with three contact regions 24, 25, 26 which have a greater radial extent than the one have between the contact areas 24, 25, 26 lying areas. Between each two contact areas 24, 25 and 25, 26, a radial extent of the securing segments 17A to 17C is reduced in the form of a rounding.
Die SicherungsSegmente 17A bis 17C erstrecken sich im Einbauzustand jeweils über mehrere, vorliegend drei Laufschaufeln 14, wobei jeweils ein Kontaktbereich 24, 25, 26 oder mehrere Kontaktbereiche 24, 25, 26 der Sicherungssegmente 17A bis 17C mit einer Laufschaufei 14 zusammenwirkt bzw. zusammenwirken . In the installed state, the securing segments 17A to 17C each extend over a plurality of, in the present case three, moving blades 14, wherein in each case a contact region 24, 25, 26 or a plurality of contact regions 24, 25, 26 of the securing segments 17A to 17C cooperates or interacts with a rotor blade 14.
Die Kontaktbereiche 24, 25, 26 der Sicherungssegmente 17A bis 17C sind dabei gegenüber den Laufschaufeln 14 derart angeordnet, dass sie jeweils mit Bereichen der Laufschaufeln 14 zusammenwirken, in denen jeweils ein in Umfangsrichtung der Laufschaufeln 14 variierender Verlauf einer Schwingungsamplitude der während eines Betriebs des Strahltriebwerks 1 in allen Richtungen auftretenden Verschiebungskomponenten der Schwingungen der Laufschaufeln 14 wenigstens annähernd sein Maximum unterhalb der Plattform 21 aufweist. Die Schwingungen der Laufschaufeln 14 werden dann in gewünschtem Umfang auf die Sicherungssegmente 17A bis 17C übertragen, wenn die Kontaktbereiche 24, 25, 26 jeweils direkt unterhalb der Bereiche der Laufschaufeln 14 angeordnet sind, in welchen das Maximum der Schwingungsbewegungen unterhalb der Plattform 21 vorliegt. The contact regions 24, 25, 26 of the securing segments 17A to 17C are arranged opposite the rotor blades 14 in such a way that they respectively interact with regions of the rotor blades 14, in each of which a variation of an oscillation amplitude varying during the operation of the jet engine varies in the circumferential direction of the rotor blades 14 1 in all directions occurring displacement components of the vibrations of the blades 14 at least approximately its maximum below the platform 21 has. The vibrations of the blades 14 are then in the desired extent on the Secured segments 17A to 17C transmitted when the contact portions 24, 25, 26 are respectively disposed directly below the regions of the blades 14, in which the maximum of the oscillatory movements below the platform 21 is present.
Kontaktbereiche zwischen den benachbart angeordneten Sicherungssegmenten 17A bis 17C sind in der Fig. 3 stark vereinfacht dargestellt, wobei in Fig. 4 der Kontaktbereich zwischen den Sicherungssegmenten 17A und 17B näher gezeigt ist. Contact areas between the adjacently arranged securing segments 17A to 17C are shown in greatly simplified form in FIG. 3, wherein in FIG. 4 the contact area between the securing segments 17A and 17B is shown in greater detail.
Ein in Umfangsrichtung seitlicher erster Randbereich des in der Fig. 4 dargestellten Sicherungssegmentes 17A ist als ein Aufnahmebereich 27 ausgebildet. Bei dem baugleich ausgeführten und benachbart dazu angeordneten Sicherungssegment 17B ist ein dem ersten Randbereich 27 zugewandter seitlicher Randbereich 28 ein Überstandsbereich. Der Überstandsbereich 28 des Sicherungssegments 17B übergreift im Einbauzustand der Sicherungssegmente 17A und 17B den Aufnahmebereich 27 des Sicherungssegments 17A, wobei der Aufnahmebereich 27 und der Überstandsbereich 28 einen Überlappungsbereich 29 bilden. Im Überlappungsbereich 29 sind die Randbereiche 27 und 28 der Sicherungssegmente 17A und 17B in axialer Richtung zumindest teilweise hintereinander angeordnet. Der Überstandsbereich 28 kann in Axialrichtung entweder vor oder hinter dem Aufnahmebereich 27 angeordnet sein. A circumferentially lateral first edge region of the securing segment 17A shown in FIG. 4 is designed as a receiving region 27. In the case of the securing segment 17B which is of identical design and arranged adjacent thereto, a lateral edge region 28 facing the first edge region 27 is a projection region. In the installed state of the securing segments 17A and 17B, the projecting region 28 of the securing segment 17B engages over the receiving region 27 of the securing segment 17A, the receiving region 27 and the protruding region 28 forming an overlapping region 29. In the overlapping region 29, the edge regions 27 and 28 of the securing segments 17A and 17B are arranged at least partially one behind the other in the axial direction. The projection region 28 can be arranged in the axial direction either in front of or behind the receiving region 27.
Der Aufnahmebereich 27 des linken Sicherungssegments 17A weist eine Kontaktfläche 30 auf, welche im Einbauzustand der Sicherungssegmente 17A, 17B mit einer Kontaktfläche 31 des rechten Sicherungssegments 17B zusammenwirkt. Die Kontaktflächen 30, 31 sind im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet, wobei Normalen auf die Kontaktflächen 30, 31 in zueinander entgegengesetzte Richtungen weisen. Die Normalen auf die Kontaktflächen 30, 31 zeigen im Wesentlichen in axiale Richtung, können gegenüber dieser Richtung aber insbesondere auch um eine in radiale Richtung weisende Achse und/oder um eine in Umfangsrichtung weisende Achse geneigt sein. The receiving region 27 of the left-hand securing segment 17A has a contact surface 30 which, in the installed state of the securing segments 17A, 17B, interacts with a contact surface 31 of the right-hand securing segment 17B. The contact surfaces 30, 31 are arranged substantially parallel to one another, normal to the contact surfaces 30, 31 in opposite directions. The normal to the contact surfaces 30, 31 show substantially in the axial direction, but can in particular against this direction be inclined about an axis pointing in the radial direction and / or about an axis pointing in the circumferential direction.
Sowohl die Kontaktfläche 30 des Aufnahmebereichs 27 als auch die Kontaktfläche 31 des Überstandsbereichs 28 sind im Bereich einer Stufe 32, 33 des jeweiligen Sicherungssegments 17A oder 17B angeordnet, welche in axialer Richtung jeweils in etwa die Hälfte einer Materialstärke des ansonsten mit einer konstanten Materialstärke ausgebildeten Sicherungssegments 17 aufweisen. Both the contact surface 30 of the receiving region 27 and the contact surface 31 of the projection region 28 are arranged in the region of a step 32, 33 of the respective securing segment 17A or 17B, which in the axial direction in each case approximately half of a material thickness of the otherwise secure with a constant material thickness securing segment 17 have.
Eine Stirnfläche 34 der Stufe 32 des Aufnahmebereichs 27 des linken Sicherungssegments 17A bildet einen Anschlag für einen Absatz 35 der Stufe 33 des Überstandsbereiches 28 des rechten Sicherungssegments 17B. An end face 34 of the step 32 of the receiving region 27 of the left securing segment 17A forms a stop for a step 35 of the step 33 of the protrusion region 28 of the right securing segment 17B.
Sowohl der Aufnahmebereich 27 des Sicherungssegments 17A als auch der Überstandsbereich 28 des Sicherungssegments 17B erstrecken sich in radialer Richtung jeweils über das gesamte Sicherungssegment 17A bzw. 17B, wobei eine Stirnfläche 36 der Stufe 33 des Überstandsbereiches 28 vorliegend in radialer Richtung gebogen und wenigstens annähernd halbkreisförmig ausgebildet ist. Both the receiving region 27 of the securing segment 17A and the protrusion region 28 of the securing segment 17B extend in the radial direction over the entire securing segment 17A or 17B, wherein an end face 36 of the step 33 of the protruding region 28 in the present case is bent in the radial direction and formed at least approximately semicircular is.
In Fig. 5a ist ein Schnitt durch die zwei in der Fig. 4 gezeigten und im Einbauzustand benachbart zueinander angeordneten Sicherungssegmente 17A und 17B gezeigt. FIG. 5a shows a section through the two securing segments 17A and 17B shown in FIG. 4 and arranged adjacent to one another in the installed state.
Fig. 5b zeigt zwei alternativ ausgebildete Sicherungssegmente 17D, 17E, bei denen eine Materialstärke ausgehend von einer an eine Fugenbreite der Laufschaufeln 14 und des Scheibenrades 13 angepassten Dicke in Richtung der Stufen 32, 33 mit den Kontaktfl chen 30, 31 vorliegend linear bis zu einer Dicke abnimmt, welche etwa der halben maximalen Materialstärke der Sicherungssegmente 17D, 17E entspricht. Eine weitere alternative Ausgestaltung der Sicherungssegmente 17F, 17G ist in der Fig. 5c gezeigt. Die Sicherungssegmente 17F, 17G weisen insgesamt eine im Wesentlichen einer halben Fugenbreite der Laufschaufeln 14 bzw. des Scheibenrades 13 entsprechende Dicke auf, wobei die im Einbauzustand in Um- fangsrichtung benachbarten Sicherungssegmente 17F, 17G in dem Überlappungsbereich 29 gemeinsam eine der Fugenbreite entsprechende Dicke aufweisen. In einem an den Überlappungsbereich 29 angrenzenden Bereich sind die Sicherungssegmente 17F, 17G jeweils in axialer Richtung gebogen ausgeführt . Fig. 5b shows two alternatively formed securing segments 17 D, 17 E, in which a material thickness starting from a matched to a joint width of the blades 14 and the disc wheel 13 thickness in the direction of the steps 32, 33 with the contact surfaces 30, 31 present linearly up to a Thickness decreases, which corresponds to about half the maximum material thickness of the fuse segments 17D, 17E. A further alternative embodiment of the securing segments 17F, 17G is shown in FIG. 5c. Overall, the securing segments 17F, 17G have a thickness that is substantially equal to half the width of the rotor blades 14 and the disk wheel 13, wherein the securing segments 17F, 17G adjacent to each other in the installed state in the circumferential direction have a thickness corresponding to the width of the joint in the overlapping region 29. In a region adjoining the overlap region 29, the securing segments 17F, 17G are each bent in the axial direction.
Ein Einbau des Sicherungsrings 18 erfolgt im Wesentlichen wie bei bekannten Lösungen, wobei der Sicherungsring 18 zur Herstellung eines Ringschlusses für den gesamten Laufschaufei- satz in bekannter Weise vorgebogene Teilstücke aufweist. Die Sicherungssegmente 17 werden in Umfangsrichtung nacheinander in die Fugen 20, 22 der Laufschaufeln 14 und des Scheibenrades 13 eingeführt, wobei jeweils benachbarte Sicherungssegmente 17 über einen Aufnahmebereich 27 und einen Überstandsbereich 28 zusammenwirken. Die Kontaktbereiche 24, 25, 26 sind in Um- fangsrichtung mit den Laufschaufeln 14 an gewünschten Positionen unterhalb der Schaufelplattform 21 platziert. Eine aus der Praxis bekannte Lockplatte wird eingesetzt, um die Position der Sicherungssegmente 17 in Umfangsrichtung zu sichern. An installation of the locking ring 18 takes place substantially as in known solutions, wherein the locking ring 18 for producing a ring closure for the entire Laufschaufei- set in a known manner pre-bent sections. The securing segments 17 are successively inserted in the circumferential direction in the joints 20, 22 of the blades 14 and the disc wheel 13, wherein each adjacent securing segments 17 cooperate via a receiving region 27 and a projection region 28. The contact regions 24, 25, 26 are placed in the circumferential direction with the rotor blades 14 at desired positions below the blade platform 21. A known from practice lock plate is used to secure the position of the fuse segments 17 in the circumferential direction.
Ein zu den Sicherungsringen 18, 19 vergleichbar mit zu den vorbeschriebenen Sicherungssegmenten 17 bzw. 17A bis 17G im wesentlichen identisch ausgeführten Sicherungssegmenten 43 ausgebildeter Sicherungsring 38 ist zur axialen Sicherung von Laufschaufeln 37 in einem Scheibenrad 39 der vergleichbar zu der Rotorvorrichtung 9 ausgebildeten Rotorvorrichtung 10 vorgesehen, welche eine zweite Stufe der Turbineneinrichtung 8 darstellt. Die Laufschaufeln 37 sind durch den auf einer dem Einlaufbereich 3 abgewandten Seite der Laufschaufeln 37 ange- ordneten Sicherungsring 38 einerseits und durch einen auf der anderen Seite der Laufschaufeln 37 angeordneten Anschlag andererseits entgegen einer Bewegung der Laufschaufeln 37 gegenüber dem Scheibenrad 39 in axialer Richtung gesichert. A securing ring 38 formed in a disc wheel 39 of the rotor device 10, which is comparable to the rotor device 9, is provided for the axial securing of rotor blades 37 in a manner comparable to securing segments 17 and 17A to 17G of substantially identical design. which represents a second stage of the turbine device 8. The rotor blades 37 are attached by the side of the rotor blades 37 facing away from the inlet region 3. arranged securing ring 38 on the one hand and arranged on the other side of the blades 37 stop on the other hand against movement of the blades 37 against the disc wheel 39 in the axial direction.
Die oben beschriebene Ausführung der Sicherungssegmente 17 bzw. 43 dient dazu, während eines Betriebs des Strahltriebwerks 1 insbesondere in radialer Richtung entstehende Schwingungen und/oder Vibrationen der Laufschaufeln 14, 37 zu dämpfen, welche insbesondere durch stromauf der Laufschaufeln 14, 37 angeordnete Leitschaufeln dazu angeregt werden. Die radialen Komponenten von maximalen im Betrieb auftretenden Schwingungsbewegungen der Laufschaufeln 14, 37 unterhalb der Plattform 21 werden hierbei von den Kontaktbereichen 24, 25, 26 der SicherungsSegmente 17, 43 aufgenommen und über die Kontaktflächen 30, 31 zwischen den Sicherungssegmenten 17, 43 übertragen. The embodiment of the securing segments 17 or 43 described above serves to dampen oscillations and / or vibrations of the rotor blades 14, 37 which occur in particular in the radial direction during operation of the jet engine 1, which fan blades are excited in particular by guide vanes arranged upstream of the rotor blades 14, 37 become. The radial components of maximum vibration oscillations of the rotor blades 14, 37 occurring below the platform 21 during operation are picked up by the contact regions 24, 25, 26 of the fuse segments 17, 43 and transmitted via the contact surfaces 30, 31 between the fuse segments 17, 43.
Da die SicherungsSegmente 17 bzw. 43 mit verschiedenen Laufschaufeln 14, 37 zusammenwirken, werden durch Positionsunterschiede und Zeitverzögerungen der Schwingungen der Lauf- schaufeln 14, 37 Relativbewegungen der Sicherungssegmente 17 bzw. 43 zueinander verursacht. Diese Relativbewegungen der Sicherungssegmente 17 bzw. 43 zueinander resultieren in einer Bewegung der Aufnahmebereiche 27 von Sicherungssegmenten 17 bzw. 43 gegenüber den Überstandsbereichen 28 von benachbarten Sicherungssegmenten 17 bzw. 43. Über die Kontaktflächen 30, 31 der jeweiligen Aufnahmebereiche 27 bzw. Überstandsbereiche 28 wird dabei Reibungsarbeit in Form eines Metallabriebs zwischen den Sicherungssegmenten 17 bzw. 43 verrichtet, wobei die Sicherungssegmente 17, 43 hierdurch die kinetische Energie der Schaufelschwingungen durch Reibung und entstehende Wärme und/oder durch Metallverschleiß an der Kontaktfläche 30, 31 in Deformationsenergie umwandeln. Diese Energieumwandlung durch die Sicherungssegmente 17, 43 wirkt den Schwingungen und Vib- rationen der Laufschaufeln 14, 37 entgegen, so dass diese gedämpft werden. Since the securing segments 17 and 43 cooperate with different moving blades 14, 37, relative movements of the securing segments 17 and 43 relative to one another are caused by positional differences and time delays of the vibrations of the moving blades 14, 37. These relative movements of the securing segments 17 and 43 result in a movement of the receiving areas 27 of securing segments 17 and 43 with respect to the protrusion areas 28 of adjacent securing segments 17 and 43. About the contact surfaces 30, 31 of the respective receiving areas 27 and protruding areas 28 is thereby Friction work done in the form of a metal abrasion between the securing segments 17 and 43, wherein the securing segments 17, 43 thereby convert the kinetic energy of the blade vibrations by friction and heat and / or by metal wear on the contact surface 30, 31 in deformation energy. This energy conversion by the fuse segments 17, 43 acts on the oscillations and vibrations. rations of the blades 14, 37, so that they are damped.
Um eine Dämpfung der Schwingungen der Laufschaufeln 14, 37 zusätzlich zu der Dämpfungswirkung der Sicherungsringe 18, 19, 38 mit den Sicherungssegmenten 17 bzw. 43 zu erhöhen, sind in der in der Fig. 6 stark schematisierten Ansicht eines Querschnitts durch die Rotorvorrichtung 9 des Strahltriebwerk 1 zusätzliche Dämpfungseinrichtungen 41 vorgesehen, welche im Wesentlichen an sich bekannte Dämpfungselemente aufweisen, gegenüber diesen aber gegebenenfalls kleiner dimensioniert werden können. Die Dämpfungseinrichtungen 41 befinden sich in zwischen den Tannenbaumfüßen 15 der Laufschaufeln 14 und den Plattformen 21 im Bereich von Schaufelhälsen 42 angeordneten bzw. von diesen begrenzten Zwischenräumen 40. In order to increase damping of the vibrations of the rotor blades 14, 37 in addition to the damping effect of the retaining rings 18, 19, 38 with the securing segments 17 and 43, respectively, in FIG. 6 a highly schematic view of a cross section through the rotor device 9 of the jet engine 1 additional damping devices 41 are provided, which essentially have per se known damping elements, but these can be dimensioned smaller, if necessary. The damping devices 41 are located in between the fir tree roots 15 of the rotor blades 14 and the platforms 21 in the region of blade necks 42 or of these limited intermediate spaces 40.
Die erfindungsgemäßen Sicherungssegmente 17, 43 können allerdings auch eine derart große Dämpfungswirkung gegen Schaufel- und Scheibenschwingungen aufweisen, dass auf Dämpfungseinrichtungen 41 verzichtet werden kann. However, the securing segments 17, 43 according to the invention can also have such a large damping effect against blade and disc vibrations that damping devices 41 can be dispensed with.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
Strahltriebwerk Jet engine
Nebenstromkanal  Bypass duct
Einlaufbereich  intake area
Bläser  blowers
Triebwerkskern  Engine core
Verdichtereinrichtung  compressor means
Brenner  burner
Turbineneinrichtung The turbine apparatus
, 10, 11 Rotorvorrichtung, 10, 11 Rotor device
2 Triebwerksachse2 engine axis
3 Scheibenrad 3 disc wheel
Laufschaufel blade
5 Tannenbaumfuß5 fir tree foot
6 Ausnehmung6 recess
7 Sicherungssegment7 hedging segment
7A bis 17G Sicherungssegment7A to 17G fuse segment
8, 19 Sicherungsring8, 19 Circlip
0, 20A Fuge des Scheibenrades0, 20A joint of the disc wheel
1 Plattform der Laufschaufei1 platform of the rotor blade
2, 22A Fuge der Laufschaufei2, 22A joint of the rotor blade
3 radiale Außenkontur des Sicherungssegments4, 25, 26 Kontaktbereich3 radial outer contour of the Sicherungssegments4, 25, 26 contact area
7 Aufnahmebereich des Sicherungssegments7 receiving area of the securing segment
8 Überstandsbereich des Sicherungssegments9 Überlappungsbereich8 Projection area of the securing segment9 Overlap area
0 - Kontaktfläche des Aufnahmebereichs0 - contact area of the recording area
1 Kontaktfläche des Überstandsbereichs1 contact surface of the supernatant area
2 Stufe des Aufnahmebereichs2 level of the recording area
3 Stufe des Überstandsbereichs3 level of the protrusion area
4 Stirnfläche der Stufe des Aufnahmebereichs5 Absatz des Überstandsbereichs4 Face of the stage of the receiving area 5 paragraph of the supernatant area
6 Stirnfläche der Stufe des Überstandsbereichs Laufschaufei 6 face of the step of the supernatant area rotor blade
Sicherungsring circlip
Scheibenrad Scheibenrad
Zwischenraum gap
Dämpfungseinrichtung Schaufelhals Damping device blade neck
Sicherungssegment securing segment

Claims

Patentansprüche claims
Sicherungssegment (17, 43) zur axialen Sicherung wenigstens einer Laufschaufei (14, 37) an einem Scheibenrad (13, 39) einer Rotorvorrichtung ( 9 , 10, 11) eines Strahltriebwerks (1) , das wenigstens mit einer Laufschaufei (14, 37) und mit einem Scheibenrad (13, 39) in Wirkverbindung bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten, im Einbauzustand in Umfangsrichtung seitlichen Randbereich des Sicherungssegments (17, 43) ein Überstandsbereich (28) und in einem zweiten, dem ersten Randbereich abgewandten seitlichen Randbereich ein Auf- nahmebereich (27) vorgesehen ist, wobei der Überstandsbereich (28) des Sicherungssegments (17, 43) im Einbauzustand zur wenigstens bereichsweisen Überlappung und zur Verrichtung von Reibarbeit mit einem Aufnahmebereich (27) eines baugleichen, in Umfangsrichtung benachbarten Sicherungssegments (17, 43) ausgelegt ist. Securing segment (17, 43) for the axial securing of at least one rotor blade (14, 37) on a disc wheel (13, 39) of a rotor device (9, 10, 11) of a jet engine (1) which is provided with at least one rotor blade (14, 37). and with a disc wheel (13, 39) can be brought into operative connection, characterized in that in a first, in the installed state in the circumferential direction lateral edge region of the securing segment (17, 43), a protrusion region (28) and in a second, the first edge region facing away from the side The projection region (28) of the securing segment (17, 43) in the installed state for at least partially overlapping and for performing friction work with a receiving region (27) of a structurally identical securing segment (17 , 43) is designed.
Sicherungssegment nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Überstandsbereich (28) als auch der Aufnahmebereich (27) des Sicherungssegments (17, 43) jeweils wenigstens eine Kontaktfläche (30, 31) aufweist, welche im Einbauzustand des Sicherungssegments (17, 43) zum Zusammenwirken mit einer Kontaktfläche (31, 30) eines Überstandsbereichs (28) bzw. eines Aufnahmebereichs (27) eines in Umfangsrichtung benachbarten Sicherungssegments (17, 43) ausgebildet sind, wobei eine Normale der Kontaktfläche (30) des Aufnahmebereichs (27) und eine Normale der Kontaktfläche (31) des Überstandsbereiche (28) in im Wesentlichen entgegengesetzte Richtung weisen. Securing segment according to claim 1, characterized in that both the projection region (28) and the receiving region (27) of the securing segment (17, 43) each have at least one contact surface (30, 31) which in the installed state of the securing segment (17, 43) for cooperation with a contact surface (31, 30) of a projection region (28) or a receiving region (27) of a circumferentially adjacent securing segment (17, 43) are formed, wherein a normal of the contact surface (30) of the receiving region (27) and a Normal to the contact surface (31) of the protrusion regions (28) in a substantially opposite direction.
Sicherungssegment nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Normalen der Kontaktfläche (30) des Aufnah- mebereichs (27) und der Kontaktfläche (31) des Überstandsbereiches (28) im Einbauzustand im Wesentlichen in axiale Richtung weisen. Fuse segment according to claim 2, characterized in that the normals of the contact surface (30) of the receiving region (27) and the contact surface (31) of the protrusion region (28) in the installed state have substantially in the axial direction.
Sicherungssegment nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kontaktflächen (30, 31) des Überstandsbereichs (28) und/oder des Aufnahmebereichs (27) in radialer Richtung über eine gesamte Breite des Sicherungssegments (17, 43) erstrecken. Securing segment according to one of claims 2 or 3, characterized in that the contact surfaces (30, 31) of the protrusion region (28) and / or the receiving region (27) extend in the radial direction over an entire width of the securing segment (17, 43).
Sicherungssegment nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Überstandsbereich (28) als auch der Aufnahmebereich (27) als Stufe (33, 32) mit einer im Einbauzustand in axialer Richtung gegenüber einem in Umfangsrichtung mittleren Bereich des Sicherungssegments (17, 43) reduzierten Materialstärke ausgebildet sind. Securing segment according to one of claims 1 to 4, characterized in that both the projection region (28) and the receiving region (27) as a step (33, 32) with a in the installed state in the axial direction relative to a circumferentially central region of the securing segment (17 , 43) reduced material thickness are formed.
Sicherungssegment nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Materialstärke des Überstandsbereichs (28) und des Aufnahmebereichs (27) in axialer Richtung wenigstens annähernd die Hälfte einer Materialstärke des Sicherungssegments (17, 43) in einem in Umfangsrichtung mittigen Bereich beträgt. Securing segment according to claim 5, characterized in that a material thickness of the projection region (28) and the receiving region (27) in the axial direction is at least approximately half of a material thickness of the securing segment (17, 43) in a circumferentially central region.
Sicherungssegment nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stirnfläche (34) der Stufe (32) des Aufnahmebereichs (27) einen Anschlag bildet und die Stufe (33) des ÜberStandsbereichs (28) einen Absatz (35) aufweist, wobei die Stirnfläche (34) der Stufe (32) des Aufnahmebereichs (27) im Einbauzustand des Sicherungssegments (17, 43) zum Zusammenwirken mit einem Absatz eines in Umfangsrichtung benachbarten Sicherungs- segments (17, 43) ausgebildet ist. Securing segment according to one of claims 5 or 6, characterized in that an end face (34) of the step (32) of the receiving region (27) forms a stop and the step (33) of the surplus region (28) has a shoulder (35), wherein the end face (34) of the step (32) of the receiving region (27) in the installed state of the securing segment (17, 43) for cooperation with a shoulder of a circumferentially adjacent securing device segments (17, 43) is formed.
8. Sicherungssegment nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Überstandsbereich8. fuse segment according to one of claims 1 to 4, characterized in that both the supernatant region
(28) als auch der Aufnahmebereich (27) eine Materialstärke aufweist, welche wenigstens annähernd vergleichbar zu einer Materialstärke eines in Umfangsrichtung mittleren Bereichs des Sicherungssegments (17, 43) ist. (28) and the receiving region (27) has a material thickness which is at least approximately comparable to a material thickness of a circumferentially central region of the securing segment (17, 43).
9. Sicherungssegment nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei im Einbauzustand benachbarte Sicherungs- segmente (17, 43) in einem an den Überlappungsbereich9. fuse segment according to claim 8, characterized in that two in the installed state adjacent securing segments (17, 43) in one of the overlap region
(29) angrenzenden Bereich jeweils in axialer Richtung gebogen ausgeführt sind. (29) adjacent region are each bent in the axial direction.
10. Sicherungssegment nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine im Einbauzustand des Sicherungssegments (17, 43) in radialer Richtung nach außen weisende Kontur (23) wenigstens einen Kontaktbereich (24, 25, 26) zur Kontaktaufnahme mit wenigstens einer Laufschaufei (14, 37) aufweist, der sich in Umfangsrichtung im Wesentlichen lediglich über einen Bereich der Länge des Sicherungssegments (17, 43) erstreckt. 10. fuse segment according to one of claims 1 to 9, characterized in that in the installed state of the securing segment (17, 43) in the radial direction outwardly facing contour (23) at least one contact region (24, 25, 26) for contacting at least one Blade (14, 37) extending in the circumferential direction substantially only over a portion of the length of the securing segment (17, 43).
11. Sicherungssegment nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die im Einbauzustand des Sicherungssegments (17, 43) wenigstens einer Laufschaufei (14, 37) zugewandte Kontur (23) des Sicherungssegments (17, 43) wenigstens zwei Kontaktbereiche (24, 25, 26) aufweist, welche im Einbauzustand des Sicherungssegments (17, 43) insbesondere mit verschiedenen Laufschaufeln (14, 37) zusammenwirken. 11. Securing segment according to claim 10, characterized in that in the installed state of the securing segment (17, 43) at least one rotor blade (14, 37) facing contour (23) of the securing segment (17, 43) at least two contact areas (24, 25, 26 ), which in the installed state of the securing segment (17, 43) in particular interact with different moving blades (14, 37).
12. Rotorvorrichtung für ein Strahltriebwerk (1) mit einem Scheibenrad (13, 39) und mehreren mit dem Scheibenrad (13, 39) verbundenen Laufschaufeln (14, 37), wobei die Laufschaufeln (14, 37) jeweils über einen Schaufelfuß12. Rotor device for a jet engine (1) with a disc wheel (13, 39) and several with the disc wheel (13, 39) connected to the blades (14, 37), wherein the blades (14, 37) each have a blade root
(15) in im Wesentlichen axialer Richtung in Ausnehmungen(15) in a substantially axial direction in recesses
(16) des Scheibenrades (13, 39) angeordnet sind, wobei zur axialen Sicherung der Laufschaufeln (14, 37) in den Ausnehmungen (16) des Scheibenrades (13, 39) mehrere Sicherungssegmente (17, 43) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 vorgesehen sind, welche einerseits mit Fugen (22) der Laufschaufeln (14, 37) und andererseits mit wenigstens einer Fuge (20) des Scheibenrades (13, 39) zusammenwirken, wobei wenigstens ein Überstandsbereich (28) eines Sicherungssegments (17, 43) mit einem Aufnahmebereich(16) of the disk wheel (13, 39) are arranged, wherein for axial securing of the rotor blades (14, 37) in the recesses (16) of the disk wheel (13, 39) a plurality of securing segments (17, 43) according to one of claims 1 to 11 are provided which on the one hand cooperate with joints (22) of the rotor blades (14, 37) and on the other hand with at least one joint (20) of the disk wheel (13, 39), wherein at least one projection region (28) of a securing segment (17, 43) with a reception area
(27) eines in Umfangsrichtung benachbarten Sicherungssegments (17, 43) zur Verrichtung von Reibarbeit während eines Betriebs der Rotorvorrichtung (9, 10, 11) überlappt. (27) of a circumferentially adjacent securing segment (17, 43) for performing friction work during operation of the rotor device (9, 10, 11) overlaps.
13. Rotorvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in axialer Richtung beidseits der Laufschaufeln (14, 37) Sicherungssegmente (17, 43) angeordnet sind. 13. Rotor device according to claim 12, characterized in that in the axial direction on both sides of the rotor blades (14, 37) securing segments (17, 43) are arranged.
14. Rotorvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bereich zwischen Plattformen (21) von benachbarten Laufschaufeln (14, 37) auf einer in Richtung einer Drehachse (12) der Rotorvorrichtung (9, 10, 11) weisenden Seite der Plattformen (21) eine Dämpfungseinrichtung (41) vorgesehen ist. 14. Rotor device according to one of claims 12 or 13, characterized in that in a region between platforms (21) of adjacent blades (14, 37) pointing in a direction of a rotation axis (12) of the rotor device (9, 10, 11) Side of the platforms (21) a damping device (41) is provided.
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