EP4215720A1 - Verbindungsstruktur zur lastübertragung - Google Patents

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Publication number
EP4215720A1
EP4215720A1 EP23150756.7A EP23150756A EP4215720A1 EP 4215720 A1 EP4215720 A1 EP 4215720A1 EP 23150756 A EP23150756 A EP 23150756A EP 4215720 A1 EP4215720 A1 EP 4215720A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
root
strut
fillet
wall element
root section
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.)
Pending
Application number
EP23150756.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Franz-Josef Ertl
Michael Cipollone
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.)
MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MTU Aero Engines AG filed Critical MTU Aero Engines AG
Publication of EP4215720A1 publication Critical patent/EP4215720A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/141—Shape, i.e. outer, aerodynamic form
    • F01D5/142—Shape, i.e. outer, aerodynamic form of the blades of successive rotor or stator blade-rows
    • F01D5/143—Contour of the outer or inner working fluid flow path wall, i.e. shroud or hub contour
    • 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
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/16—Arrangement of bearings; Supporting or mounting bearings in casings
    • F01D25/162—Bearing supports
    • 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
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/30—Exhaust heads, chambers, or the like
    • 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
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F01D9/042—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector fixing blades to stators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/32—Application in turbines in gas turbines

Definitions

  • connection structure for load transmission in a gas turbine according to the preamble of claim 1.
  • connection structures have a strut which is integrally connected at one end to at least one wall element and is surrounded there by a fillet, also integrally connected.
  • connection structures are used, for example, in gas turbines, in particular aircraft engines, and there in particular in a bearing seal housing of a turbine center housing.
  • connection structures Concrete examples of applications for connection structures are bearing seal housings, which have to absorb high loads and elastic deformations, since they transmit and absorb the forces from the shaft bearings in the direction of the outer casing of the gas turbine with their struts designed as supports.
  • Other examples in which a fillet connects a strut and a wall element to one another are the blades of a rotor or stator arranged in the flow for absorbing and transmitting aerodynamic forces, even if the blades are not usually referred to as a support.
  • the blades are the supports and the inner wall of the rotor arranged on the hub side or the inner wall and/or the outer wall of the stator are examples of the wall element.
  • the absorption of highly dynamic forces and/or strong stresses due to high temperature gradients generate locally the highest load positions, which are counteracted in the fillet with the appropriate additional mass.
  • Another exemplary application is the struts of the connection structure in an intermediate duct, in particular in a compressor or turbine intermediate duct (engl. "intermediate compressor duct / turbine center frame"), the supports serving both to absorb aerodynamic forces and to transmit load from bearing forces from the housing to the shaft.
  • the struts are at both ends connected to a wall element and surrounded at both ends by a fillet, which is particularly thicker in a front area.
  • the fillet is usually reinforced to reduce stress peaks at the locations of the highest elastic deformations, ie the locally highest load positions.
  • a disadvantage is that the fillet is therefore more bulky and heavier.
  • connection structure for load transfer, so that the elastic deformation behavior of the elements involved in the connection structure is improved during load transfer.
  • a connection structure according to the invention for load transmission, in particular in a gas turbine, for example between a hub and a housing area through a flow channel or within a hub area, e.g. in a bearing seal housing, has a strut and at least one wall element.
  • the strut is integrally connected to the wall panel at one end.
  • the strut and the wall element are at least partially surrounded by a fillet and are integrally connected to it.
  • At least one root section formed by a bead with a ridge is arranged on the fillet.
  • Multiple root sections may be provided.
  • a root section can particularly advantageously increase the stiffness of the fillet locally and the fillet can be made flatter and wider.
  • the root portion has an advantageous anchoring effect of the fillet integrally connected to the wall panel.
  • the root portion runs along a line connecting points of circumferential lines with a maximum curvature, i.e. with the crest of the bead.
  • the crest is a root length.
  • the crest is a measure of a root length of the root section and has a constant or varying course direction.
  • connection structure according to the invention advantageously allows a better flow of forces in the root section. It has been shown that due to the better flow of forces in the root sections of the fillet, in particular laterally to the strut, advantageously lower stresses occur at the front edge of the strut, which is actually subjected to the highest stresses, and stress peaks are also advantageously reduced. Stiffness is a measure of the elastic deformability of an element. Furthermore, a targeted, locally limited, increased power transmission can advantageously take place through the root sections, so that the load transfer can be improved overall in an advantageous and simple manner. In particular, the invention can be applied to all example connection structures mentioned in the introduction in order to improve the elastic deformation behavior of these connection structures.
  • the fillet can have a belt-like surface.
  • the band-shaped surface can be closed or open in the form of a band. Provision can thus be made for the strut and the wall element to have a common sectional plane at their rear edge, which does not have a fillet. This means that the strip-shaped surface of the fillet ends at the cutting edges of the cutting plane and is open there.
  • the strip-shaped surface of the fillet can be concave at least partially, preferably completely, along its longitudinal extent between the strut and the wall element.
  • a wall element can also be integrally connected to the strut at both ends of the strut, in which case two fillets are provided and are each integrally connected to a wall element and the strut.
  • the strut surface may have a circular, elliptical or teardrop shaped cross-section structurally extruded to the wall member.
  • the strut can have a cylindrical, ellipsoidal or scoop-shaped strut body.
  • the strut can be hollow, in which case the strut body can advantageously be a solid body in the area of the fillet.
  • the strut is in particular perpendicular to the wall element. It can be provided that the strut is angled to the wall element and in particular an angle in the range of 60 ° to 120 ° to the Includes wall element.
  • the wall element or wall elements can be or have flat surfaces or an inwardly or outwardly curved cylindrical wall element surface.
  • the wall element can be a hollow cylinder, on the outer surface of which the fillet is arranged. However, the wall element can also be a cylinder segment that provides a concave or convex surface for connecting the strut and the fillet.
  • the root section and the fillet can, as for example in Figure 7 shown are divided evenly using a grid. This convention allows for a more accurate description of the properties of the free-form surfaces of the fillet and the root sections.
  • the lattice is formed on the one hand by a large number of uniformly distributed cross-sectional planes, the normal of which is directed parallel to the longitudinal extension of the strut.
  • the cross-sectional planes intersect the contour of the fillet and the resulting intersection lines form the perimeter of the fillet and the adjacent areas of the brace and wall panel.
  • fillet width lines are drawn into the fillet, which run between a first edge of the fillet on the strut, a fillet neck, and a second edge of the fillet on the wall element, a fillet foot.
  • a fillet width line is a shortest line that extends along the surface of the fillet from an edge point of the fillet on the brace to a nearest edge point on the panel without intersecting other fillet width lines.
  • Table 1 can be used to define edges or boundaries between tangentially merging surfaces, each forming a side to one of the edges: Table 1 - Points on the tangentially merging surfaces, which serve as edge points of the fillet to the strut or the wall element 1 page concave straight convex 2.
  • Page concave Change in curvature without change of sign Beginning of curvature on 2nd side change of sign of curvature straight Beginning of curvature on 1st side no edge or step Beginning of curvature on 1st side convex change of sign of curvature Beginning of curvature on 2nd side Change in curvature without change of sign
  • the edges are not trivial to discern due to the inherently curved surfaces. This is the case, for example, in a connection structure if the strut has a forward sweep and is also curved concavely in this direction, or if two concave transition areas surround the strut along its length to such an extent that they abut one another.
  • the following rules are therefore defined for delimiting the elements in these cases:
  • the longitudinal axis of the strut is considered and used as the reference axis. If there is a local minimum of the surface line with respect to the longitudinal axis, then the edge point is located on the local minimum. The remaining points of the first edge are calculated accordingly.
  • connection structure In this way, the elements of the connection structure can be distinguished from one another.
  • a cylindrical wall member is curved concavely inward, such as a strut which is connected to a cylindrical outer casing as a wall member.
  • the absolute radius of curvature at the leveling point on the surface of the fillet is then taken as the reference curvature and all of the concatenated points whose absolute curvature is minimal together form an edge and are defined as the edge points.
  • the line found in this way can also be used to determine the second edge if special wall surface contours are provided on the wall element (“endwall contouring”).
  • the wall surface contour can be designed in such a way that it in turn transmits or distributes the forces from the root sections. In this case, it can be advantageous for the root section and an elevation on the wall element surface to adjoin one another. Due to the different possible edge profiles, the edges can intersect the perimeter lines. The edges serve as a support for fillet width lines and thus to determine the fillet width.
  • All adjacent perimeter lines projected onto the longitudinal extent of the strut have the same projected distance from each other as all other adjacent perimeter lines. This projected distance is the height increment of the grid.
  • the number of height increments is a measure of the fineness of the grid and can be adjusted as needed. The finer the grid selected, the more accurate the estimation of the stretching value.
  • the root portion forms a convex bulge with the bead and the ridge along a perimeter of the fillet under consideration, which is delimited by two concave portions with a concave progression of the perimeter.
  • these concave sections there are two more points of curvature maxima. These curvature maxima have an inverse curvature to that of the ridge Sign of curvature and limit a root width of the root section to be measured along the perimeter under consideration.
  • the other two points are endpoints of the width line of the root section.
  • the endpoints of all latitude lines of the root section form root boundary lines. Since there is also a concave section between two directly adjacent root sections, the maxima of curvature in the concave section on the circumferential line are also suitable for distinguishing between two adjacent root sections.
  • a stretch is a local dimensionless quantity. It is calculated from the root of a sum of the square of a smallest distance, projected onto one of the cross-sectional planes, between two points of intersection of circumferential lines along a fillet width line and the square of the height gradation.
  • the elongation of the root portion is obtained accordingly from the root of a sum of squares of a projected distance between two adjacent intersections of circumferential lines along the crest and the height gradation.
  • the stretch may vary along the crest.
  • An average stretch of the root portion can be formed by adding all the formed stretches along the crest and then dividing by the number of height increments of the grid.
  • fillet width lines or other line courses with maximum curvatures which are not a root section but rather result from a basic shape of the fillet adapted to the contour of the strut.
  • the basic shape of the fillet results from the contour of an elliptical strut, the basic shape of which is an ellipse with two points of local maximum curvature, and the fillet is adapted to this basic shape.
  • these line courses are referred to below as regular extreme lines. It can happen that a regular extreme line coincides with the crest of a root section, whereby the surface of the fillet shows an increased elongation compared to the base form of an extreme line.
  • the root elongation can be at least 20%, in particular at least 50%, preferably at least 100% and particularly preferably by 150%, and be increased by at most 2000%, in particular by 1500%, preferably by 1000% and particularly preferably by 500% compared to a stretching of the regular extreme lines.
  • the average stretch of the root section is also particularly advantageous compared to the average stretch of the regular extreme lines by at least 20%, in particular at least 50%, preferably at least 100% and particularly preferably by 150%, and at most by 2000%, in particular by 1500%, preferably by 1000% and particularly preferably by 500%.
  • the root section widens the fillet on the surface of the wall element by at least 5%, in particular 10%, and/or that the root section widens the fillet on the surface of the strut by at least 5%, in particular 10%. This advantageously improves the hold of the fillet on the wall element or on the strut and increases the moment that the connection structure can absorb.
  • the ridge extends at least correspondingly over 50% of a minimum fillet width, in particular 65% of the minimum fillet width, preferably over 80% of the minimum fillet width, of the fillet. This advantageously enables an increased flow of forces along the root section, which counteracts elastic deformation at the other points of the connection structure. If the fillet has a continuous concave curvature between the first edge and the second edge, the root section particularly preferably extends across the area of the greatest concave curvature transverse to the peripheral lines of the fillet. This creates an additional area for a flow of forces from the strut to the wall element.
  • the fillet can be divided into two parts by a peripheral line defined along the greatest curvature in the fillet: into a first fillet part facing the strut and a second fillet part facing the wall element.
  • the root portion may have greater stretch in a second fillet portion.
  • an average value of the extension of the second fillet part running transversely to the band-shaped fillet can be greater than an average value of the extension of the first fillet part running transversely to the band-shaped fillet.
  • a stretching of the ridge between two adjacent peripheral lines of the fillet is increased compared to a stretching of the fillet outside of a root section, in particular a stretching at a root boundary line, between the two peripheral lines, in particular by at least 1% and at most 5%, preferably by at least 2% and at most 4%.
  • the root section can also preferably be designed very flat, so that on the one hand it introduces no or only a very small amount of aerodynamic disturbance into a flow channel and on the other hand introduces little additional mass with simultaneous additional rigidity into the connection structure.
  • connection structure In a third embodiment and further development of the connection structure, it is provided that the stretching of the crest is greater in an area of the root section closer to the wall element than in an area of the root section closer to the strut. This creates a particularly advantageous specific area of increased rigidity, as a result of which a particularly good distribution of the forces is made possible.
  • the stretching of the ridge along the ridge from the strut to the wall element can follow a monotonically increasing function, in particular an exponential function or a parabolic function.
  • connection structure it is advantageously provided that the extension of the root section is smaller in the vicinity of the first edge than in the vicinity of the second edge, in particular that the extension of the root section in the area of the first 10% of a total extension of the ridge adjacent to the first edge is smaller than in the area of the last 10% of the total extension of the ridge adjacent to the second edge.
  • This allows the strength of the power flow along the root section to be controlled in a targeted manner, with the proposed configuration enabling a particularly good power flow in a section on the wall element in particular, so that stresses are more likely to be transferred and distributed to the wall element than to the strut.
  • a maximum stretching of the comb in a central part, in particular the middle 10% of the Total length of the comb is arranged so that the power flow is increased in a central area of the fillet.
  • the comb has a direction of progression and a, in particular averaged, root angle to a transverse direction of the strut, the root angle being in a range from -80° to +80°, in particular in the range from -45° to +45°, particularly preferably in the range from -30° to +30°.
  • the angle can preferably vary along the crest and become larger or smaller, so that a flow of forces can be directed in a favorable manner from particularly stressed points on the fillet, the strut or the wall element.
  • the root section is spaced from the first and/or the second edge by a minimum first and second distance, respectively.
  • the first distance preferably corresponds to at least 10%, particularly preferably at least 5% and even more preferably at least 3% of the minimum fillet width.
  • the second distance preferably corresponds to at least 10%, particularly preferably at least 5% and even more preferably at least 3% of the minimum fillet width.
  • the root width extends over at least 10%, in particular at least 5%, particularly preferably at least 3%, of the circumference and/or that the root width extends over at least 10%, in particular at least 5%, particularly preferably at least 3%, and at most 15%, in particular at most 20%, particularly preferably at most 30% of a total length of the crest of the bead of the Root section extends.
  • These areas are advantageously particularly stable and reduce the stresses in the other areas of the fillet in a particularly advantageous manner.
  • the root width has a profile that changes by less than 5% at least along 70% of the total length of the ridge. With such a constantly wide course of the root section, the power transmission can be concentrated on areas that are not exposed to great stress and can therefore still contribute to the power transmission.
  • a sixth preferred embodiment of a connection structure is characterized in that the root section is arranged at a distance from a locally highest loading position on the strut, on the wall element or on the fillet, in particular from a locally highest loading position in the axial direction in front of a front edge of the strut and/or from a locally highest loading position in the axial direction behind a rear edge of the strut.
  • a locally highest load position can be determined, for example, using a finite element method, with the stresses in the component being locally highest at the locally highest load position. This configuration, which appears disadvantageous at first glance, has an alternative flow of force which particularly advantageously reduces elastic deformation under load of the connection structure at the highest load position.
  • the connecting structure is designed such that the fillet is divided into two sides by a plane, in particular a meridian plane, and the at least one root section is arranged entirely on one of the two sides of the spanned meridian plane.
  • the phrases “to the side of the strut” or “on/on one side of the strut” also refer to this. This surprisingly allows a thin section of fillet to be formed in front of the leading edge and aft of the trailing edge of the strut, although this is where the greatest stresses occur and these locations have traditionally been given a higher mass.
  • a plurality of root sections in particular at least three root sections, particularly preferably four root sections, are arranged, that in particular a first root section of the plurality of root sections is arranged on one side of the parting plane and a second root section of the plurality of root sections is arranged on another side of the parting plane, in particular symmetrically to the first root section, and/or that a third root section of the plurality of root sections is arranged on one side of the parting plane and a fourth root section on another side of the parting plane, in particular symmetrically to the third root section.
  • the fillet can also preferably be designed such that at least an even number of root sections are arranged as root section pairs on each of the two sides, in particular that the two root sections of each root section pair are arranged symmetrically to the spanned meridian plane and/or at an angle of between 20° and 160° to one another.
  • the two root sections of each pair of root sections are preferably arranged at a similar height in the axial direction to the side of the strut, so that a balanced state of stress is advantageously achieved.
  • the two root sections of each root pair are arranged symmetrically to the spanned meridian plane.
  • the root section is designed in such a way that the root section branches at least once and forms a plurality of root subsections. In this way, areas of greater stresses can be simulated or surrounded in an early design stage, which can lead to a better solution of the force flow after iterations.
  • At least or exactly three or at least or exactly four root sections formed by a bead with a ridge, each branched or unbranched, are arranged on the fillet, each running from the strut to the wall element, with at least two of the three or four root sections running one after the other around the strut, in particular two following one another around the strut, at an angle in the range of 80° to 170° to one another.
  • the strut is integrally connected to a further wall element at an end opposite the end and is designed, intended and/or suitable for load transmission between the wall element and the further wall element.
  • a gas turbine in particular an aircraft engine
  • the connection structure can be arranged in an inlet, outlet or intermediate casing in the compressor or turbine area, e.g. in an intermediate turbine casing of an aircraft engine, and/or in a bearing area.
  • the connecting structure is disposed in a bearing seal housing of a turbine center frame.
  • One of the two wall elements can be arranged on the hub side of a flow channel of the gas turbine and the other of the two wall elements can be arranged on the hub side or on the housing side of the flow channel.
  • One or both of the wall members may each be part of a circumferentially segmented or unsegmented, integral, uninterrupted ring.
  • the strut(s) can be designed, intended and/or suitable for load transfer between a first and a second stator component, wherein one of the two stator components can be arranged on the hub side of a flow channel of the gas turbine and the other of the two stator components can be arranged on the hub side or on the housing side of the flow channel.
  • the first main direction runs in the direction of the engine axis of rotation and is also referred to as the engine longitudinal or axial axis, which runs in the axial direction or axial direction.
  • the first main direction defines a front and a rear of the geometry considered in each case, with the flow gas entering at the front and exiting at the rear in relation to gas turbines.
  • the second principal direction is along a direction perpendicular to the engine axis of rotation and is also referred to as the radial axis, which is radial or radial direction.
  • the second main direction determines an outside and an inside of the engine, with the engine axis being on the inside and the radial direction being directed outwards from the engine longitudinal axis.
  • the third main direction runs in the circumferential direction of the gas turbine perpendicular to the other two main directions.
  • the three main directions of the gas turbine together determine three types of main planes: meridian planes, which are spanned by the axial axis and one radial axis each; Circumferential planes, which are spaced apart from the axis of rotation on a cylinder surface by a certain radius; Cross-sectional planes of the engine normal to the engine longitudinal axis.
  • FIG. 1 shows an overview of a schematically illustrated gas turbine 1, which is designed as an aircraft engine, with an intermediate turbine housing 2 and a bearing seal housing 3, shown enlarged in comparison, in which a first exemplary embodiment of a connecting structure 10 according to the invention is arranged.
  • the gas turbine 1 and its components and elements can be defined via the three main directions of the gas turbine, namely the axial direction Ax, which coincides with the axis of rotation of the gas turbine, the radial direction R, which is arranged perpendicular to the axis of rotation and runs from the inside to the outside, and the circumferential direction U around the axis of rotation in the direction of rotation.
  • the connecting structure 10 has a strut 20 and a lower wall element 30 and an upper wall element 30', the two wall elements 30, 30' being connected to the strut 20 by a respective continuously formed lower fillet 40 and an upper fillet 40'.
  • the wall elements 30, 30' extend in the circumferential direction U in the shape of a cylinder.
  • the fillets 40, 40' surround the strut 20 and merge into the corresponding wall element 30, 30'.
  • the strut 20 has a longitudinal axis L parallel to its longitudinal extension. In alternative embodiments, the strut 20 and its longitudinal axis L can also be arranged at an angle forwards, backwards and/or tilted to the side in relation to the wall element 30 and the axial direction Ax.
  • the lower wall element 30 has an outwardly curved, convex surface, while the upper wall element 30' has an inwardly curved, concave surface.
  • root sections 50, 50' are provided on the two fillets 40, 40', so that the rigidity of the fillets 40 is increased in these areas.
  • the line II-II shows the location of the in 2 and 3 used supervision.
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of a connecting structure 10 according to the invention in a top view, with an elliptical strut 20, a rectangular wall element 30 and a fillet 40 integrally connecting the strut 20 and the wall element 30 being shown.
  • the strut 20 is designed as a solid body.
  • the fillet 40 surrounds the strut 20 and a band-like course of the surface 45 of the fillet 40 from the strut 20 to the wall element 30 is shown by means of a plurality of dashed perimeter lines h 1 to h x shown, the innermost perimeter h 1 being the perimeter closest to the viewer and the outer perimeter h x being the perimeter furthest from the viewer.
  • the further peripheral lines h 2 to h x-1 are arranged in a sequence that is receding from the inside to the outside for the viewer.
  • An inner edge 42 of the fillet 40 which delimits the strut 20 and the fillet 40, is at the same time the first peripheral line h 1 .
  • the outermost peripheral line h x is at the same time the second edge 43 of the fillet 40 and borders on the wall element 30 .
  • the surface 45 of the fillet 40 merges tangentially into a strut surface 25 at the first edge 42 and tangentially into a wall element surface 35 at the second edge 43 .
  • the strut 20 has an axial direction Ax and a transverse direction Q, the axial direction Ax coinciding with the first main direction of the gas turbine 1 .
  • a front edge 22 and a rear edge 23 of the strut 20 run along the strut 20 in the axial direction Ax.
  • connection structure 10 and thus the fillet 40 is divided into two sides 44, 46 by a meridian plane E.
  • Four root sections 50 each formed by a bead 56 are arranged in pairs on both sides 44 , 46 of the fillet 40 , one pair being provided in a front area and a pair of root sections 50 being provided in a rear area of the fillet 40 .
  • the beads 56 each have a crest 51 which is indicated by dotted lines.
  • the root sections 50 each form a bulge 41 at their end facing the wall element 30 , which in the present exemplary embodiment widens the fillet 40 on the surface 35 of the wall element 30 by 100%. As a result, a flow of forces is advantageously shifted to the lateral area of the connection structure 10 .
  • the crest 51 runs along lines, which are lines between a series of points with maximum curvature of the peripheral lines h and thus—as will be explained further below—are increased stretching S R .
  • the root sections 50 are more stretched than inside, so that a stress is advantageously shifted in the areas of the root sections 50 close to the wall element 30 .
  • a direction of extension L R of the crest 51 forms a root angle ⁇ QL with the transverse direction Q of the strut 20, which is 20° in the present exemplary embodiment. It can be beneficial to vary the root angle ⁇ QL . In the present embodiment, the root angle ⁇ QL is constant.
  • a root width B R of the root sections 50 extending along a circumferential line h 2 transversely to the ridge 51 is drawn in between the two points of maximum curvature 56 adjacent to the ridge 51 on the circumferential line h 2 .
  • Further root widths B R can be defined for each root section 50 and along the remaining perimeters h 3 to h x .
  • the root sections 50 on the strut 20 are minimally small at a starting point 53, ie the peripheral line h 1 .
  • the starting point 53 of the root portion 50 does not have to lie on the first edge 42 .
  • the root widths B R along a ridge 51 combine and combine to form a surface 55 of the corresponding root portion 50 and also combine to form root boundary lines 52 at their ends, shown as dash-dot lines.
  • the width B R of the root portion 50 becomes minimum.
  • the tip 54 of the root section 50 has a maximum projected onto the wall element 30 Distance of a point on the fillet 40 to the strut 20. In the present embodiment, a tip 54 of the root portion 50 and a tip 41 of a bulge of the fillet 40 coincide.
  • a fillet width of the fillet 40 can be defined using rows of fillet width lines BF .
  • Such fillet width lines B from points of maximum curvature of the peripheral lines are called regular extreme lines B F,max for the sake of simplicity and are arranged in front of and behind the strut 20 in the axial direction Ax in the present exemplary embodiment due to an elliptical shape of the strut 20 .
  • the strut 20 has as a basic shape an ellipse having two points of maximum curvature at the vertices of its major axis.
  • This contour is passed on to the fillet 40 and maintained along the width B of the fillet 40, so that the regular extreme lines BF,max result at the fillet width lines emanating from these points.
  • the contour could advantageously be compressed at this point due to the root sections 50 and the resulting increased stiffness in the side area to the side of the meridian plane E, so that approximately the same stretching occurs as along the fillet width lines B, starting from the vertices of the minor axis of the ellipse of the strut 20. Sometimes the curvature could be reduced at these points, which has an advantageous effect on the stresses that occur.
  • the extension S R of the root sections 50 is increased compared to an extension S outside the root sections, in particular these regular extreme lines BF,max , in the present case by a factor of 2. This size results from the increased extension SR along the crest 51 and the reduced extension along the regular extreme lines BF,max . This advantageously increases a force flow in the area of the root sections 50 and reduces tension in the area of the front edge 22 and the rear edge 23 of the strut 20 .
  • FIG 3 shows a third embodiment of a connection structure according to the invention.
  • the third exemplary embodiment differs from the second exemplary embodiment in that three mutually adjacent root sections 50 are arranged in pairs to the side of the meridian plane E.
  • the strut 20 is a hollow strut.
  • a meridian plane E which divides the connection structure 10 and thus the fillet 40 into two sides, can be defined along the front edge 22 of the strut 20, which runs parallel to the radial direction R, by means of an intersection point S of the front edge 22 with the first edge 42 and the axial direction Ax.
  • Two root sections 50 are formed on both sides of the fillet 40, which have a positive effect on the rigidity of the connecting structure 10, ie in terms of lower material requirements for the area around the front edge 22.
  • the root sections 50 are arranged in pairs symmetrically to the meridian plane E.
  • the root sections 50 have a height profile that is convex along the circumferential lines h.
  • the root sections 50 run out in the vicinity of the strut 20 and merge tangentially with the fillet 40 into the strut 20 .
  • a peripheral line h max with a maximum curvature along all the fillet width lines B of the fillet 40 intersecting the peripheral line h max divides the fillet 40 into a first and second fillet part 40a, 40b.
  • An extension of the second fillet part 40b closer to the wall element along the width lines B is greater than an extension of the first fillet part 40a closer to the strut 20 .
  • the fillet part 40b facing the wall element 30 is advantageously flatter and wider than the first fillet part 40a facing the strut 20 .
  • the rigidity in the second partial transition area 40b is advantageously increased, so that material can be saved on the front edge 22 of the strut 20 or in the fillet 40 .
  • FIG. 12 shows a schematic top view of a connection structure 10 with various exemplary configurations of the root section 50.
  • FIG Meridian plane E which is spanned by an axial direction Ax and a front edge 22 of strut 20, divides connection structure 10 into two sides.
  • each of the root sections can be placed in any position: 50a a front, laterally right-hand root section which, at its end 53 facing the second edge 42, has a multiplicity of branches into a multiplicity of root subsections 50b a lateral, front, right arranged root section running from the first edge 42 to the second edge 43 50c a lateral, central, right-hand root section running from the first edge 42 to the second edge 43 50d a root portion spaced laterally rearward right from the first edge 42 and the second edge 43 50e two rear lateral right separated root portions both extending along a width line i between the first edge 42 and the second edge 43 50f a rear lateral left root portion extending from the first edge 42 to the second edge 43 50g a lateral, rear, left-hand root section, which has two root subsections 59 in the direction of the second edge 43 50 hours a lateral, central, left-hand root section running from the first edge 42 to the second edge 43
  • the root sections 50b and 50h and 50c and 50g form pairs of root sections which are arranged symmetrically with respect to the meridian plane E.
  • FIG. 6a In a fourth preferred exemplary embodiment, two locally highest load positions 61, 62 occur at the front and rear in the area of the front edge 22 and rear edge 23 of the strut 20 and are shown accordingly. Root sections 50 are spaced at these local highest loading positions, laterally to the strut 20. Three root sections 50 are provided on each side of the fillet 20, which are arranged in pairs symmetrically to the root sections 50 on the opposite side of the fillet 40.
  • the strut 20 is a hollow strut.
  • FIG. 6b In a fifth exemplary embodiment, additional locally highest load positions 63 have occurred compared to the fourth exemplary embodiment and are shown accordingly. This involves high notch stresses in the lateral area of the strut 20 or of the fillet 40.
  • the root sections 50 are arranged essentially centrally between the load positions 61 to 63. This advantageously achieves the greatest reduction in elastic deformation in the event of a load.
  • a large number of locally highest load positions 64, 65 occurred in an area of the fillet 40 facing the wall element 30 and are shown accordingly.
  • a respective branching of the root section 50 into root subsections 59 is the preferred solution for reducing the elastic deformation at or around these load positions 64, 65.
  • the locally highest load positions 64, 65 can be expected to have different levels of elastic deformation, correspondingly increased rigidity of the root sections 50 are adapted to these load cases, in particular the stretching, a height of the bead 56 and/or a thickening of the root sections 50.
  • the local loading position 65 in a corner area of the fillet 40 can be expected to have a greater elastic deformation than the local loading position 64, which is closer to the strut 20.
  • connection structure 7 12 shows a front view of the connection structure with a multiplicity of cross-sectional planes Q 1 to Q x intersecting the connection structure, which in the present illustration run normal to the longitudinal axis L of the strut 20 . If the longitudinal axis L has an angle to the wall element 30 that deviates from a right angle, then it makes sense to correct the alignments of the cross-sectional planes Q 1 to Q x accordingly.
  • the cross-sectional planes Q 1 to Q x intersect the fillet 40 and form the peripheral lines h 1 to h x at the cutting edges.
  • all adjacent peripheral lines When projected onto the longitudinal extension of the strut 20, all adjacent peripheral lines have the same projected spacing 71 as all other adjacent peripheral lines. This projected distance 71 is the height gradation 71 of the grid.
  • the magnitude of a stretching S, S R is defined locally between two adjacent circumferential lines h intersecting the ridge 51 or a fillet width line BF and is calculated from the root of a sum of the square of a distance 72 projected onto a circumferential plane between two points of intersection of two circumferential lines h adjacent along a fillet width line BF or the ridge 51 and the square of the height gradation 71.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsstruktur (10) zur Lastübertragung, insbesondere in einer Gasturbine (1), mit einer Strebe (20) und zumindest einem Wandelement (30), wobei die Strebe (20) an einem Ende integral mit dem Wandelement (30) verbunden ist und wobei die Strebe (20) und das Wandelement (30) zumindest bereichsweise von einem Fillet (40) umgeben und mit diesem integral verbunden sind. Erfindungsgemäß wird eine elastische Verformungen der beteiligten Elemente der Struktur bei der Lastübertragung und/oder Lastaufnahme dadurch verbessert, dass auf dem Fillet (40) ein durch einen Wulst (56) gebildeter Wurzelabschnitt (50) angeordnet ist, der von der Strebe (20) zu dem Wandelement (30) verläuft.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsstruktur zur Lastübertragung in einer Gasturbine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Verbindungsstrukturen weisen eine Strebe (engl. "strut") auf, die an einem Ende mit mindestens einem Wandelement integral verbunden und dort von einem Fillet ebenfalls integral verbunden umgeben ist.
  • Die Verbindungsstrukturen werden beispielsweise in Gasturbinen, insbesondere Flugtriebwerken, und dort insbesondere in einem Lagerdichtungsgehäuse eines Turbinenzwischengehäuses, eingesetzt.
  • Konkrete Beispiele für Anwendungen von Verbindungsstrukturen sind Lagerdichtungsgehäuse, die hohe Belastungen und elastische Verformungen aufnehmen müssen, da sie mit ihren als Stützen ausgebildeten Streben die Kräfte von den Wellenlagern in Richtung Außengehäuse der Gasturbine übertragen und aufnehmen. Weitere Beispiele, in denen ein Fillet eine Strebe und ein Wandelement miteinander verbindet sind die in der Strömung angeordneten Schaufeln eines Rotors oder eines Stators zur Aufnahme und Übertragung von aerodynamischen Kräften, auch wenn die Schaufeln üblicherweise nicht als Stütze bezeichnet werden. Dabei sind die Schaufeln die Stützen und die nabenseitig angeordnete Innenwand des Rotors oder die Innenwand und/oder die Außenwand des Stators sind Beispiele des Wandelements. Insbesondere die Aufnahme hochdynamischer Kräfte und/oder starken Spannungen aufgrund von hohen Temperaturgradienten erzeugen lokal höchste Belastungspositionen, denen im Fillet mit entsprechender zusätzlicher Masse entgegengewirkt wird. Ein weiterer exemplarischer Anwendungsfall sind die Streben der Verbindungsstruktur in einem Zwischenkanal, insbesondere in einem Verdichter- oder Turbinenzwischenkanal (engl. "intermediate compressor duct/turbine center frame"), wobei die Stützen sowohl zur Aufnahme aerodynamischer Kräfte als auch zur Lastübertragung von Lagerkräften vom Gehäuse zur Welle dienen. In letzterem Beispiel sind die Streben an beiden Enden mit einem Wandelement verbunden und an beiden Enden von einem Fillet umgeben, das insbesondere in einem vorderen Bereich stärker ausgebildet ist.
  • Das Fillet wird üblicherweise zur Reduktion von Spannungsspitzen an den Orten der höchsten elastisch auftretenden Verformungen, das heißt den lokal höchsten Belastungspositionen, verstärkt ausgebildet. Ein Nachteil ist, dass das Fillet daher mit mehr Masse versehen und schwerer ist.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine Verbindungsstruktur zur Lastübertragung anzugeben, so dass das elastische Verformungsverhalten der beteiligten Elemente der Verbindungsstruktur bei der Lastübertragung verbessert wird.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Verbindungsstruktur mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Eine erfindungsgemäße Verbindungsstruktur zur Lastübertragung, insbesondere in einer Gasturbine, beispielsweise zwischen einem Naben- und einem Gehäusebereich durch einen Strömungskanal oder innerhalb eines Nabenbereichs, z.B. in einem Lagerdichtungsgehäuse, weist eine Strebe und zumindest ein Wandelement auf. Die Strebe ist an einem Ende integral mit dem Wandelement verbunden. Die Strebe und das Wandelement sind zumindest bereichsweise von einem Fillet umgeben und mit diesem integral verbunden.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass auf dem Fillet zumindest ein durch eine Wulst mit einem Kamm gebildeter Wurzelabschnitt (engl. "root section") angeordnet ist. Es können mehrere Wurzelabschnitte vorgesehen sein. Durch einen Wurzelabschnitt kann besonders vorteilhaft gezielt eine Steifigkeit des Fillets lokal erhöht werden und das Fillet kann flacher und breiter ausgebildet sein. Der Wurzelabschnitt hat einen vorteilhaften Ankereffekt des mit dem Wandelement integral verbundenen Fillets. Der Wurzelabschnitt verläuft längs einer Linie, die Punkte von Umfangslinien mit einer maximalen Krümmung, das heißt mit dem Kamm der Wulst, verbindet. Der Kamm ist eine Wurzellängserstreckung. Der Kamm ist ein Maß für eine Wurzellängserstreckung des Wurzelabschnitts und weist eine konstante oder variierende Verlaufsrichtung auf. Die erhöhte Streckung der Oberfläche durch die Wulst bewirkt eine erhöhte Steifigkeit in der erfindungsgemäßen Verbindungsstruktur und erlaubt so vorteilhaft einen besseren Kraftfluss in dem Wurzelabschnitt. Es hat sich gezeigt, dass durch den besseren Kraftfluss in den Wurzelabschnitten des Fillets, insbesondere seitlich zu der Strebe, vorteilhaft geringere Spannungen an der eigentlich mit den höchsten Spannungen beaufschlagten Vorderkante der Strebe auftreten und darüber hinaus vorteilhaft Spannungsspitzen reduziert werden. Die Steifigkeit ist ein Maß für die elastische Verformbarkeit eines Elements. Es kann ferner durch die Wurzelabschnitte vorteilhaft eine gezielte lokal begrenzte erhöhte Kraftleitung erfolgen, so dass die Lastübertragung insgesamt vorteilhaft auf einfache Weise verbessert werden kann. Die Erfindung kann insbesondere auf alle in der Einleitung genannten Beispielverbindungsstrukturen übertragen werden, um das elastische Verformungsverhalten dieser Verbindungsstrukturen zu verbessern.
  • Das Fillet kann eine bandförmige Oberfläche (engl. "beltlike surface") aufweisen. Die bandförmige Oberfläche kann geschlossen oder offen bandförmig sein. So kann vorgesehen sein, dass die Strebe und das Wandelement an ihrer Hinterkante eine gemeinsame Schnittebene aufweisen, die kein Fillet aufweist. Das heißt die bandförmige Oberfläche des Fillets endet an den Schnittkanten der Schnittebene und ist dort geöffnet. Die bandförmige Oberfläche des Fillets kann zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, entlang ihrer Längserstreckung zwischen der Strebe und dem Wandelement konkav ausgebildet sein. Es können auch jeweils ein Wandelement an beiden Enden der Strebe mit der Strebe integral verbunden sein, wobei dann zwei Fillets vorgesehen sind und jeweils mit einem Wandelement und der Strebe integral verbunden sind. Die Strebenoberfläche kann einen kreisrunden, elliptischen oder tropfenförmigen Querschnitt aufweisen, der konstruktiv bis zu dem Wandelement extrudiert ist. Die Strebe kann entsprechend zu ihrem Querschnitt einen zylindrischen, ellipsoiden oder schaufelförmigen Strebenkörper aufweisen. Die Strebe kann hohl sein, wobei der Strebenkörper im Bereich des Fillets vorteilhaft ein Vollkörper sein kann. Die Strebe steht insbesondere senkrecht auf dem Wandelement. Es kann vorgesehen sein, dass die Strebe zu dem Wandelement angewinkelt ist und insbesondere einen Winkel im Bereich von 60° bis 120° zu dem Wandelement einschließt. Das Wandelement oder die Wandelemente können ebene Flächen oder eine nach innen oder außen gewölbte zylinderförmige Wandelementoberfläche sein oder aufweisen. Das Wandelement kann ein Hohlzylinder sein, auf dessen Mantelfläche das Fillet angeordnet ist. Das Wandelement kann aber auch ein Zylindersegment sein, das eine konkave oder konvexe Fläche zur Anbindung der Strebe und des Fillets bereitstellt.
  • Der Wurzelabschnitt und das Fillet können wie beispielsweise in Fig. 7 dargestellt anhand eines Gitters gleichmäßig eingeteilt werden. Diese Konvention ermöglicht eine genauere Beschreibung der Eigenschaften der Freiformflächen des Fillets und der Wurzelabschnitte.
  • Das Gitter wird zum einen durch eine Vielzahl von gleichmäßig verteilten Querschnittsebenen gebildet, deren Normale parallel zu der Längserstreckung der Strebe gerichtet ist. Die Querschnittsebenen schneiden die Kontur des Fillets und die so entstehenden Schnittlinien bilden die Umfangslinien des Fillets und die angrenzenden Bereiche der Strebe und des Wandelements.
  • Zum anderen werden in das Fillet Filletbreitenlinien eingezogen, die zwischen einem ersten Rand des Fillets an der Strebe, einem Fillethals, und einem zweiten Rand des Fillets an dem Wandelements, einem Filletfuß, verlaufen. Eine Filletbreitenlinie ist eine kürzeste Linie, die sich entlang der Oberfläche des Fillets von einem Randpunkt des Fillets an der Strebe zu einem nächstliegenden Randpunkt an dem Wandelement erstreckt, ohne dabei andere Filletbreitenlinien zu schneiden.
  • Zur Definition von Rändern oder Grenzen zwischen tangential ineinander übergehende Oberflächen, die jeweils eine Seite zu einem der Ränder bilden, kann folgende Tabelle 1 dienen: Tabelle 1 - Punkte auf den tangential ineinander übergehenden Oberflächen, welche als Randpunkte des Fillet zu der Strebe beziehungsweise dem Wandelement dienen
    1. Seite konkav gerade konvex
    2. Seite
    konkav Änderung der Krümmung ohne Vorzeichenwechsel Krüm m ungsbeginn auf 2. Seite Vorzeichenwechsel der Krümmung
    gerade Krüm m ungsbeginn auf 1. Seite kein Rand oder Stufe Krüm m ungsbeginn auf 1. Seite
    konvex Vorzeichenwechsel der Krümmung Krümmungsbeginn auf 2. Seite Änderung der Krümmung ohne Vorzeichenwechsel
  • Die Fälle mit Vorzeichenwechsel der Krümmung, d.h. konkav/konvex, oder der Übergang von einer gekrümmten, das heißt konvexen oder konkaven Oberfläche zu einer geraden Oberfläche, sind optisch erkennbar.
  • Nicht sinnvoll ist die Definition eines Randes zwischen zwei geraden benachbarten Oberflächen, weil der Rand auf keine Weise erkennbar wäre, es sei denn, es handelt sich um eine Stufe. In der vorliegenden Erfindung ist definitionsgemäß immer mindestens eine der Seiten gekrümmt.
  • In den Fällen, in denen zwei konkave oder zwei konvexe Oberflächen aneinandergrenzen, sind die Ränder aufgrund der in sich gekrümmten Oberflächen nicht trivial zu erkennen. Dies ist beispielsweise bei einer Verbindungsstruktur der Fall, wenn die Strebe eine Vorwärtspfeilung aufweist und auch in diese Richtung konkav gekrümmt ist, oder wenn zwei konkave Übergangsbereiche die Strebe entlang ihrer Längserstreckung soweit umgeben, dass sie aneinanderstoßen. Es werden für die Abgrenzung der Elemente in diesen Fällen daher die folgenden Regeln definiert: Zur Definition der Elemente wird die Längsachse der Strebe betrachtet und als Bezugsachse verwendet. Gibt es ein lokales Minimum der Oberflächenlinie in Bezug auf die Längsachse, so ist der Randpunkt auf dem lokalen Minimum angeordnet. Entsprechend werden die übrigen Punkte des ersten Randes berechnet. Auf diese Weise werden die Elemente der Verbindungsstruktur voneinander abgrenzbar. Ein weiterer, nicht trivialer Fall kann in einer Verbindungsstruktur auftreten, in der ein zylindrisches Wandelement konkav nach innen gekrümmt ist, beispielsweise bei einer Strebe, die mit einem zylindrischen Außengehäuse als Wandelement verbunden ist. Es gibt dann auf dem zweiten Rand zwei Nivellierungspunkte, an denen die Oberfläche von einer konkav gekrümmten Oberfläche des Fillets in eine normal zu dem zweiten Rand verlaufende Gerade auf der Wandelementoberfläche übergehen. Alle anderen Punkte auf dem zweiten Rand weisen aufgrund der konkaven Krümmung des Wandelements zwei Seiten mit gleichem Krümmungsvorzeichen auf. Es wird dann der absolute Krümmungsradius an dem Nivellierungspunkt auf der Oberfläche des Fillets als Bezugskrümmung herangezogen und sämtliche aneinandergereihten Punkte, deren absolute Krümmung minimal ist, bilden zusammengenommen einen Rand und sind als die Randpunkte definiert. Auf diese Weise gefundene Linie kann auch zur Bestimmung des zweiten Randes herangezogen werden, wenn auf dem Wandelement spezielle Wandoberflächenkonturen vorgesehen sind (engl. "endwall contouring"). Insbesondere kann die Wandoberflächenkontur so gestaltet sein, dass sie ihrerseits die Kräfte aus den Wurzelabschnitten weiterleitet oder verteilt. Hierbei kann es vorteilhaft sein, dass der Wurzelabschnitt und eine Erhöhung auf der Wandelementoberfläche aneinander angrenzen. Aufgrund der unterschiedlich möglichen Randverläufe können die Ränder die Umfangslinien schneiden. Die Ränder dienen als Stütze von Filletbreitenlinien und so zur Ermittlung der Filletbreite.
  • Alle benachbarten Umfangslinien weisen zueinander projiziert auf die Längserstreckung der Strebe den gleichen projizierten Abstand wie sämtliche anderen benachbarten Umfangslinien auf. Dieser projizierte Abstand ist die Höhenabstufung des Gitters. Die Anzahl der Höhenabstufungen ist ein Maß für die Feinheit des Gitters und kann je nach Bedarf angepasst werden. Je feiner das Gitter gewählt wird, desto genauer wird die Abschätzung für den Wert der Streckung.
  • Der Wurzelabschnitt bildet mit der Wulst und dem Kamm entlang einer betrachteten Umfangslinie des Fillets eine konvexe Ausbuchtung, die von zwei konkaven Abschnitten mit einem konkaven Verlauf der Umfangslinie begrenzt ist. In diesen konkaven Abschnitten gibt es zwei weitere Punkte mit Krümmungsmaxima. Diese Krümmungsmaxima haben ein zu der Krümmung des Kamms umgekehrtes Krümmungsvorzeichen und begrenzen eine entlang der betrachteten Umfangslinie zu messende Wurzelbreite des Wurzelabschnitts. Die beiden weiteren Punkte sind Endpunkte der Breitenlinie des Wurzelabschnitts. Aneinandergereiht bilden die Endpunkte aller Breitenlinien des Wurzelabschnitts Wurzelgrenzlinien. Da zwischen zwei direkt benachbarten Wurzelabschnitten ebenfalls ein konkaver Abschnitt vorliegt, eignen sich die Krümmungsmaxima in dem konkaven Abschnitt auf der Umfangslinie auch zur Unterscheidung zweier benachbarter Wurzelabschnitte.
  • Eine Streckung ist eine lokale dimensionslose Größe. Sie berechnet sich aus der Wurzel einer Summe des Quadrats eines auf eine der Querschnittsebenen projizierten kleinsten Abstandes zwischen zwei Schnittpunkten von Umfangslinien entlang einer Filletbreitenlinie und des Quadrats der Höhenabstufung.
  • Die Streckung des Wurzelabschnitts ergibt sich entsprechend aus der Wurzel einer Summe der Quadrate eines projizierten Abstandes zwischen zwei benachbarten Schnittpunkten von Umfangslinien entlang des Kamms und der Höhenabstufung. Die Streckung kann entlang des Kamms variieren. Es kann eine mittlere Streckung des Wurzelabschnitts gebildet werden, indem sämtliche gebildeten Streckungen entlang des Kamms addiert und dann durch die Anzahl der Höhenabstufungen des Gitters geteilt wird.
  • Entlang des Umfangsverlaufs des Fillets kann es weitere Filletbreitenlinien oder andere Linienverläufe mit maximalen Krümmungen, die kein Wurzelabschnitt sind, sondern sich vielmehr aus einer Basisform des an die Kontur der Strebe angepassten Fillets ergeben, geben. Beispielsweise ergibt sich die Basisform des Fillets aus der Kontur einer elliptischen Strebe, die als Basisform eine Ellipse mit zwei Punkten lokal maximaler Krümmung aufweist und wobei das Fillet an diese Basisform angepasst ist. Diese Linienverläufe werden der Einfachheit halber im Folgenden als reguläre Extremlinien bezeichnet. Es kann vorkommen, dass eine reguläre Extremlinie mit dem Kamm eines Wurzelabschnitts zusammenfällt, wobei die Oberfläche des Fillets gegenüber der Basisform einer Extremlinie eine erhöhte Streckung aufweist. Die Wurzelstreckung kann um mindestens 20%, insbesondere mindestens 50%, bevorzugt mindestens 100% und besonders bevorzugt um 150%, und höchstens um 2000%, insbesondere um 1500%, bevorzugt um 1000% und besonders bevorzugt um 500% gegenüber einer Streckung der regulären Extrem linien erhöht sein. Besonders vorteilhaft ist auch die mittlere Streckung des Wurzelabschnitts gegenüber einer mittleren Streckung der regulären Extrem linien um mindestens 20%, insbesondere mindestens 50%, bevorzugt mindestens 100% und besonders bevorzugt um 150%, und höchstens um 2000%, insbesondere um 1500%, bevorzugt um 1000% und besonders bevorzugt um 500% erhöht.
  • In einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Wurzelabschnitt das Fillet auf der Oberfläche des Wandelements um mindestens 5%, insbesondere 10% verbreitert, und/oder dass der Wurzelabschnitt das Fillet auf der Oberfläche der Strebe um mindestens 5%, insbesondere 10% verbreitert. Hierdurch wird der Halt des Fillets auf dem Wandelement oder an der Strebe vorteilhaft verbessert und ein aufnehmbares Moment der Verbindungsstruktur erhöht.
  • Der Kamm erstreckt sich zum indest über entsprechend 50% einer minimalen Filletbreite, insbesondere 65% der minimalen Filletbreite, bevorzugt über 80% der minimalen Filletbreite, des Fillets. Hierdurch wird vorteilhaft ein erhöhter Kraftfluss entlang des Wurzelabschnitts möglich, der einer elastischen Verformung an den übrigen Stellen der Verbindungsstruktur entgegenwirkt. Hat das Fillet eine durchgehend konkave Krümmung zwischen dem ersten Rand und dem zweiten Rand, so erstreckt sich der Wurzelabschnitt dabei besonders bevorzugt über den Bereich der größten konkaven Krümmung quer zu den Umfangslinien des Fillets. Hierdurch wird ein zusätzlicher Bereich für einen Kraftfluss von der Strebe zu dem Wandelement geschaffen. Durch eine entlang der größten Krümmung in dem Fillet definierte Umfangslinie kann das Fillet in zwei Teile geteilt werden: in einen der Strebe zugewandten ersten Filletteil und einen dem Wandelement zugewandten zweiten Filletteil. Der Wurzelabschnitt kann eine größere Streckung in einem zweiten Filletteil aufweisen. Ergänzend oder alternativ kann ein Durchschnittswert der quer zu dem bandförmigen Fillet verlaufenden Erstreckung des zweiten Filletteils größer sein als ein Durchschnittswert der quer zu dem bandförmigen Fillet verlaufenden Erstreckung des ersten Filletteils.
  • In einer weiter bevorzugten zweiten Ausführungsform ist eine Streckung des Kamms zwischen zwei benachbarten Umfangslinien des Fillets gegenüber einer Streckung des Fillets außerhalb eines Wurzelabschnitts, insbesondere einer Streckung an einer Wurzelgrenzlinie, zwischen den beiden Umfangslinien, insbesondere um mindestens 1% und höchstens um 5%, bevorzugt um mindestens 2% und höchstens 4%, vergrößert. Durch die Erhöhung der Streckung ist der Kraftfluss entlang des Wurzelabschnitts vorteilhaft erhöht. Der Wurzelabschnitt kann weiter bevorzugt sehr flach ausgeführt sein, so dass er zum einen keine oder nur eine sehr geringe aerodynamische Störung in einen Strömungskanal einbringt und zum anderen wenig zusätzliche Masse bei gleichzeitig zusätzlicher Steifigkeit in die Verbindungsstruktur einbringt.
  • In einer dritten Ausführungsform und Weiterbildung der Verbindungsstruktur ist vorgesehen, dass die Streckung des Kamms in einem dem Wandelement näheren Bereich des Wurzelabschnitts größer ist als in einem der Strebe näheren Bereich des Wurzelabschnitts. Hierdurch wird ein besonders vorteilhafter konkreter Bereich erhöhter Steifigkeit geschaffen, wodurch eine besonders gute Verteilung der Kräfte ermöglicht ist. Die die Streckung des Kamms entlang des Kamms von der Strebe zu dem Wandelement kann einer monoton steigenden Funktion, insbesondere einer Exponentialfunktion oder Parabelfunktion, folgen.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung der Verbindungsstruktur ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Streckung des Wurzelabschnitts in der Nähe des ersten Randes kleiner ist als in der Nähe des zweiten Randes, insbesondere dass die Streckung des Wurzelabschnitts im Bereich der zu dem ersten Rand benachbarten ersten 10% einer Gesamterstreckung des Kamms kleiner ist als im Bereich der zu dem zweiten Rand benachbarten letzten 10% der Gesamterstreckung des Kamms. Hierdurch kann gezielt die Stärke des Kraftflusses entlang des Wurzelabschnittes gesteuert werden, wobei mit der vorgeschlagenen Konfiguration insbesondere in einem Abschnitt auf dem Wandelement ein besonders guter Kraftfluss ermöglicht ist und so Spannungen eher auf das Wandelement übertragen und verteilt werden als auf die Strebe. Es kann ferner vorteilhaft vorgesehen sein, dass eine maximale Streckung des Kamms in einem mittleren Teil, insbesondere den mittleren 10%, der Gesamtlänge des Kamms angeordnet ist, so dass der Kraftfluss in einem mittleren Bereich des Fillets erhöht ist.
  • In einer bevorzugten vierten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Kamm eine Verlaufsrichtung aufweist und zu einer Querrichtung der Strebe einen, insbesondere gemittelten, Wurzelwinkel aufweist, wobei der Wurzelwinkel in einem Bereich von - 80° bis +80°, insbesondere im Bereich von -45° bis +45°, besonders bevorzugt im Bereich von -30° bis +30°, liegt. Dadurch wird auf besonders einfache, aber überraschende Weise ein Kraftfluss weg von einer Vorder- oder Hinterkante der Strebe ermöglicht, so dass an der Vorder- oder Hinterkante der Strebe eine besonders erstrebenswerte geringere Spannung auftritt. Der Winkel kann vorzugsweise entlang des Kamms variieren und größer oder kleiner werden, so dass auf günstige Weise ein Kraftfluss von besonders belasteten Stellen an dem Fillet, der Strebe oder dem Wandelement gelenkt werden kann.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung ist der Wurzelabschnitt von dem ersten und/oder dem zweiten Rand über eine minimale erste beziehungsweise zweite Distanz beabstandet. Die erste Distanz entspricht vorzugsweise zumindest 10%, besonders bevorzugt mindestens 5% und noch weiter bevorzugt mindestens 3% der minimalen Filletbreite. Die zweite Distanz entspricht vorzugsweise zumindest 10%, besonders bevorzugt mindestens 5% und noch weiter bevorzugt mindestens 3% der minimalen Filletbreite. Hierdurch werden Kräfte vorteilhaft lokal im Fillet verteilt und die vorhandenen weniger gekrümmten Oberflächen in der Nähe der Ränder des Fillets ausgenutzt, um Spannungen abzubauen und elastischen Verformungen entgegenzuwirken, ohne dass zusätzliches Material zur Erhöhung der Steifigkeit in diesen Bereichen nötig wäre.
  • In einer fünften bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass sich die Wurzelbreite über zumindest 10%, insbesondere mindestens 5%, besonders bevorzugt mindestens 3%, der Umfangslinie erstreckt und/oder dass sich die Wurzelbreite über zumindest 10%, insbesondere mindestens 5%, besonders bevorzugt mindestens 3%, und höchsten 15%, insbesondere höchsten 20%, besonders bevorzugt höchstens 30% einer Gesamtlänge des Kamms der Wulst des Wurzelabschnitts erstreckt. Diese Bereiche sind vorteilhaft besonders stabil und verringern die Spannungen in den übrigen Bereichen des Fillets auf besonders vorteilhafte Weise. Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass die Wurzelbreite zumindest entlang von 70% der Gesamtlänge des Kamms einen Verlauf aufweist, der sich um weniger als 5% ändert. Durch einen solchen konstant breiten Verlauf des Wurzelabschnitts kann die Kraftübertragung auf Bereiche konzentriert werden, die keiner großen Belastung ausgesetzt sind und daher noch zu der Kraftübertragung beitragen können.
  • Eine sechste bevorzugte Ausführungsform einer Verbindungsstruktur zeichnet sich dadurch aus, dass der Wurzelabschnitt von einer lokal höchsten Belastungsposition an der Strebe, an dem Wandelement oder an dem Fillet beabstandet angeordnet ist, insbesondere von einer lokal höchsten Belastungsposition in Axialrichtung vor einer Vorderkante der Strebe und/oder von einer lokal höchsten Belastungsposition in Axialrichtung hinter einer Hinterkante der Strebe. Eine lokal höchste Belastungsposition kann beispielsweise durch eine Finite Elemente Methode ermittelt werden, wobei an der lokal höchsten Belastungsposition die Spannungen in dem Bauteil lokal am höchsten sind. Diese auf den ersten Blick unvorteilhafte erscheinende Ausgestaltung weist einen alternativen Kraftfluss auf, der eine elastische Verformung unter Belastung der Verbindungsstruktur besonders vorteilhaft an der höchsten Belastungsposition reduziert.
  • Die Verbindungsstruktur ist in einer siebten Ausführungsform so ausgebildet, dass das Fillet durch eine Ebene, insbesondere Meridianebene, in zwei Seiten geteilt ist, und der zumindest eine Wurzelabschnitt vollständig auf einer der beiden Seiten der aufgespannten Meridianebene angeordnet ist. Hierauf beziehen sich in der vorliegenden Beschreibung auch die Formulierungen "seitlich zu der Strebe" beziehungsweise "auf/an einer Seite der Strebe". Hierdurch wird überraschenderweise die Ausbildung eines dünnen Abschnitts des Fillets vor der Vorderkante und hinter der Hinterkante der Strebe ermöglicht, obwohl dort die größten Spannungen auftreten und diese Stellen üblicherweise mit einer höheren Masse ausgestattet wurden.
  • In einer vorteilhaften achten ergänzenden Ausführungsform ist vorgesehen, dass zumindest auf jeder der beiden Seiten eine Mehrzahl Wurzelabschnitte insbesondere mindestens drei Wurzelabschnitte, besonders bevorzugt vier Wurzelabschnitte, angeordnet sind, dass insbesondere ein erster Wurzelabschnitt der Mehrzahl Wurzelabschnitte auf einer Seite der Trennebene und ein zweiter Wurzelabschnitt der Mehrzahl Wurzelabschnitte auf einer anderen Seite der Trennebene, insbesondere symmetrisch zu dem ersten Wurzelabschnitt, angeordnet ist und/oder dass ein dritter Wurzelabschnitt der mehreren Wurzelabschnitte auf einer Seite der Trennebene und ein vierter Wurzelabschnitt auf einer anderen Seite der Trennebene, insbesondere symmetrisch zu dem dritten Wurzelabschnitt, angeordnet ist. Hierdurch kann ein Großteil des Kraftflusses und damit der auftretenden Spannungen auf einfache Weise in den seitlichen Bereich der Strebe und des Fillets gelegt werden, was die Belastungen in einem vorderen und hinteren Teil der Strebe vorteilhaft reduziert.
  • Das Fillet kann in einer neunten Ausführungsformen ferner bevorzugt so ausgebildet sein, dass zumindest eine gerade Anzahl Wurzelabschnitte als Wurzelabschnittspaare auf jeder der beiden Seiten angeordnet sind, insbesondere dass die beiden Wurzelabschnitte jedes Wurzelabschnittspaares symmetrisch zu der aufgespannten Meridianebene angeordnet und/oder zueinander einen Winkel zwischen 20° und 160° aufweisen. Die beiden Wurzelabschnitte jedes Wurzelabschnittspaares sind dabei bevorzugt auf ähnlicher Höhe in Axialrichtung seitlich der Strebe angeordnet, so dass vorteilhaft ein ausgeglichener Spannungszustand erreicht wird. Insbesondere sind die beiden Wurzelabschnitte jedes Wurzelpaares symmetrisch zu der aufgespannten Meridianebene angeordnet.
  • Ferner ist in einer bevorzugten Weiterbildung der Wurzelabschnitt derart ausgebildet, dass sich der Wurzelabschnitt zumindest einmal verzweigt und mehrere Wurzelunterabschnitte bildet. So können Bereiche größerer Spannungen in einem frühen Konstruktionszustand nachgebildet bzw. umgeben werden, was nach Iterationen zu einer besseren Lösung des Kraftflusses führen kann.
  • In einer Ausführung sind auf dem Fillet mindestens oder genau drei oder mindestens oder genau vier jeweils durch einen Wulst mit einem Kamm gebildete Wurzelabschnitte, jeweils verzweigt oder unverzweigt, angeordnet, die jeweils von der Strebe zu dem Wandelement verlaufen, wobei mindestens zwei um die Strebe herum aufeinander folgende, insbesondere jeweils zwei um die Strebe herum aufeinander folgende, der drei bzw. vier Wurzelabschnitte unter einem Winkel im Bereich von 80° bis 170° zueinander verlaufen.
  • In einer Ausführung ist die Strebe an einem dem Ende gegenüberliegenden Ende integral mit einem weiteren Wandelement verbunden und zur Lastübertragung zwischen dem Wandelement und dem weiteren Wandelement ausgebildet, bestimmt und/oder geeignet.
  • Eine Gasturbine, insbesondere ein Flugtriebwerk, kann erfindungsgemäß eine oder mehrere oben beschriebenen Verbindungsstruktur aufweisen. Die Verbindungsstruktur kann in einem Eintritts-, Austritts- oder Zwischengehäuse im Verdichter- oder Turbinenbereich, z.B. in einem Turbinenzwischengehäuse eines Flugtriebwerks, und/oder in einem Lagerbereich angeordnet sein. In einer Ausführung ist die Verbindungsstruktur in einem Lagerdichtungsgehäuse eines Turbinenzwischengehäuses angeordnet.
  • Eines der beiden Wandelemente kann nabenseitig eines Strömungskanals der Gasturbine und das andere der beiden Wandelemente kann nabenseitig oder gehäuseseitig des Strömungskanals angeordnet sein.
  • Eines oder beide der Wandelemente können jeweils Teil eines in Umfangsrichtung segmentierten oder unsegmentierten, integralen, nicht unterbrochenen Rings sein.
  • Die Strebe(n) können zur Lastübertragung zwischen einem ersten und einem zweiten Statorbauteil ausgebildet, bestimmt und/oder geeignet sein, wobei eines der beiden Statorbauteile nabenseitig eines Strömungskanals der Gasturbine und das andere der beiden Statorbauteile nabenseitig oder gehäuseseitig des Strömungskanals angeordnet sein kann.
  • Zur Beschreibung der in den Gasturbinen oder Flugtriebwerken vorkommenden Geometrien werden drei Hauptrichtungen und mit diesen zusammenfallende Hauptachsen definiert. Die erste Hauptrichtung verläuft in Richtung der Triebwerksdrehachse und wird auch als Triebwerks längs- oder Axialachse bezeichnet, die in Axialrichtung oder axialer Richtung verläuft. Durch die erste Hauptrichtung wird ein Vorne und ein Hinten der jeweils betrachteten Geometrie festgelegt, wobei bezogen auf Gasturbinen vorne der Eintritt und hinten der Austritt des Strömungsgases erfolgt. Die zweite Hauptrichtung verläuft entlang einer auf der Triebwerksdrehachse senkrecht stehenden Richtung und wird auch als Radialachse bezeichnet, die in Radialrichtung oder radialer Richtung verläuft. Durch die zweite Hauptrichtung wird ein Außen und ein Innen des Triebwerks bestimmt, wobei die Triebwerksachse innen liegt und die Radialrichtung von der Triebwerkslängsachse nach außen gerichtet ist. Die dritte Hauptrichtung verläuft in Umfangsrichtung der Gasturbine senkrecht zu den beiden anderen Hauptrichtungen. Die drei Hauptrichtungen der Gasturbine bestimmen zusammen drei Arten von Hauptebenen: Meridianebenen, die von der Axialachse und jeweils einer Radialachse aufgespannt sind; Umfangsebenen, die auf einer Zylindermantelfläche mit einem bestimmten Radius beabstandet um die Drehachse liegen; Querschnittsebenen des Triebwerks, die normal zu der Triebwerkslängsachse angeordnet sind.
  • Die Erfindung wird bezüglich der nachfolgenden Zeichnungen anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele, insbesondere durch weitere Vorteile und Merkmale, näher erläutert.
    • Fig. 1
    zeigt zur Übersicht eine schematisch dargestellte Gasturbine in einer Seitenansicht mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbindungsstruktur
    Fig. 2
    zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbindungsstruktur in einer Aufsicht
    Fig. 3
    zeigt einen drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbindungsstruktur in einer Aufsicht
    Fig. 4
    zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbindungsstruktur in einer Vorderansicht
    Fig. 5
    zeigt in einer Ansicht von oben Beispiele möglicher Lagen und Ausführungsformen des Wurzelabschnitts anhand einer schematischen Zeichnung
    Fig. 6a, 6b und 6c
    zeigen jeweils weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele mit unterschiedlichen lokal höchsten Belastungspositionen relativ zu den Wurzelabschnitten
    Fig. 7
    zeigt ein beispielhaftes Schema eines das Fillet beschreibenden Gitters
  • Fig. 1 zeigt zur Übersicht eine schematisch dargestellte Gasturbine 1, die als Flugtriebwerk ausgebildet ist, mit einem Turbinenzwischengehäuse 2 und ein demgegenüber vergrößert dargestelltes Lagerdichtungsgehäuse 3, in dem ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbindungsstruktur 10 angeordnet ist. Die Gasturbine 1 sowie ihre Komponenten und Elemente können über die drei Hauptrichtungen der Gasturbine, nämlich die Axialrichtung Ax, die mit der Drehachse der Gasturbine zusammenfällt, die Radialrichtung R, die senkrecht auf der Drehachse angeordnet ist und von innen nach außen verläuft, und die Umfangsrichtung U um die Drehachse in Drehrichtung definiert werden.
  • Die Verbindungsstruktur 10 weist eine Strebe 20 sowie ein unteres Wandelement 30 und ein oberes Wandelement 30' auf, wobei die beiden Wandelemente 30, 30' durch ein jeweiliges stetig ausgebildetes unteres Fillet 40 und ein oberes Fillet 40' mit der Strebe 20 verbunden sind. Die Wandelemente 30, 30' erstrecken sich in Umfangsrichtung U zylinderförmig. Die Fillets 40, 40' umgeben die Strebe 20 und gehen in das entsprechende Wandelement 30, 30' über. Die Strebe 20 weist eine Längsachse L parallel zu ihrer Längserstreckung auf. Die Strebe 20 und ihre Längsachse L können in alternativen Ausführungsformen auch schräg nach vorne, hinten und/oder zur Seite gekippt zu dem Wandelement 30 und der Axialrichtung Ax angeordnet sein. Das untere Wandelement 30 weist eine nach außen gewölbte, konvexe Oberfläche auf, das obere Wandelement 30' hingegen eine nach innen gewölbte, konkave Oberfläche.
  • Auf den beiden Fillets 40, 40' sind erfindungsgemäß jeweils Wurzelabschnitte 50, 50' vorgesehen, so dass in diesen Bereichen die Steifigkeit der Fillets 40 erhöht ist.
  • Die Linie II-II zeigt die Lage der in Fig. 2 und Fig. 3 verwendeten Aufsicht.
  • Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbindungsstruktur 10 in einer Aufsicht, wobei eine elliptische Strebe 20, ein rechteckiges Wandelement 30 und ein die Strebe 20 und das Wandelement 30 integral verbindendes Fillet 40 dargestellt sind. Die Strebe 20 ist als Vollkörper ausgebildet. Das Fillet 40 umgibt die Strebe 20 und ein bandförmiger Verlauf der Oberfläche 45 des Fillets 40 von der Strebe 20 zu dem Wandelement 30 ist anhand mehrerer gestrichelt dargestellter Umfangslinien h1 bis hx gezeigt, wobei die innerste Umfangslinie h1 die dem Betrachter nächste Umfangslinie und die äußerste Umfangslinie hx die dem Betrachter fernste Umfangslinie ist. Dazwischen sind die weiteren Umfangslinien h2 bis hx-1 in sich für den Betrachter entfernender Reihenfolge von innen nach außen angeordnet. Dabei ist ein innerer Rand 42 des Fillet 40, der die Strebe 20 und das Fillet 40 abgrenzt, gleichzeitig die erste Umfangslinie h1. Die äußerste Umfangslinie hx ist gleichzeitig der zweite Rand 43 des Fillets 40 und grenzt an das Wandelement 30 an. Die Oberfläche 45 des Fillets 40 geht an dem ersten Rand 42 tangential in eine Strebenoberfläche 25 und an dem zweiten Rand 43 tangential in eine Wandelementoberfläche 35 über. Die Strebe 20 weist eine Axialrichtung Ax und Querrichtung Q auf, wobei die Axialrichtung Ax mit der ersten Hauptrichtung der Gasturbine 1 zusammenfällt. Auf der Axialrichtung Ax verlaufen entlang der Strebe 20 eine Vorderkante 22 und eine Hinterkante 23 der Strebe 20.
  • Die Verbindungsstruktur 10 und damit das Fillet 40 wird von einer Meridianebene E in zwei Seiten 44, 46 geteilt. Vier durch jeweils einen Wulst 56 gebildete Wurzelabschnitte 50 sind zueinander paarweise auf beide Seiten 44, 46 des Fillets 40 aufgeteilt angeordnet, wobei ein Paar in einem vorderen und ein Paar Wurzelabschnitte 50 in einem hinteren Bereich des Fillets 40 vorgesehen ist.
  • Die Wulste 56 weisen jeweils einen Kamm 51 auf, der durch gepunktete Linien eingezeichnet ist. Die Wurzelabschnitte 50 bilden an ihren dem Wandelement 30 zugewandten Ende jeweils eine Ausbuchtung 41 aus, die das Fillet 40 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf der Oberfläche 35 des Wandelements 30 um 100% verbreitert. Hierdurch wird ein Kraftfluss vorteilhaft in den seitlichen Bereich der Verbindungsstruktur 10 verlagert.
  • Der Kamm 51 verläuft entlang von Linien, die jeweils Linien zwischen aneinandergereihter Punkte mit maximaler Krümmung der Umfangslinien h und damit - wie weiter unten noch erläutert wird - erhöhter Streckung SR sind. Nach außen hin sind die Wurzelabschnitte 50 dabei stärker gestreckt als innen, so dass vorteilhaft eine Spannung in den dem Wandelement 30 nahen Bereichen der Wurzelabschnitte 50 verlagert ist.
  • Eine Verlaufsrichtung LR des Kamms 51 bildet mit der Querrichtung Q der Strebe 20 einen Wurzelwinkel αQL, der in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel 20° beträgt. Es kann günstig sein, den Wurzelwinkel αQL zu variieren. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Wurzelwinkel αQL konstant.
  • Beispielhaft ist eine sich entlang einer Umfangslinie h2 quer zu dem Kamm 51 erstreckende Wurzelbreite BR der Wurzelabschnitte 50 eingezeichnet und zwar zwischen den zwei zu dem Kamm 51 benachbarten Punkten maximaler Krümmung 56 auf der Umfangslinie h2. Weitere Wurzelbreiten BR können für jeden Wurzelabschnitt 50 und entlang der übrigen Umfangslinien h3 bis hx definiert werden. Die Wurzelabschnitte 50 sind in dem dargestellten Beispiel an der Strebe 20 in einem Ausgangspunkt 53, das heißt der Umfangslinie h1 minimal klein. Der Ausgangspunkt 53 des Wurzelabschnitts 50 muss nicht auf dem ersten Rand 42 liegen. Die Wurzelbreiten BR entlang eines Kamms 51 bilden zusammengenommen und verbunden eine Oberfläche 55 des entsprechenden Wurzelabschnitts 50 und bilden darüber hinaus zusammen genommen an ihren Enden Wurzelgrenzlinien 52, die als Strich-Punkt-Linien dargestellt sind. An einer Spitze 54 des Wurzelabschnitts 50 wird die Breite BR des Wurzelabschnitts 50 minimal. Die Spitze 54 des Wurzelabschnitts 50 weist einen auf das Wandelement 30 projizierten maximalen Abstand eines Punktes auf dem Fillet 40 zu der Strebe 20 auf. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel fallen eine Spitze 54 des Wurzelabschnitts 50 und eine Spitze 41 einer Ausbuchtung des Fillets 40 zusammen.
  • Eine Filletbreite des Fillets 40 kann anhand von aneinandergereihter Filletbreitenlinien BF definiert sein. Entlang des Kamms 51 liegt eine höhere Streckung SR vor als entlang der Filletbreitenlinien B des Fillets 40, die ebenfalls eine maximale Krümmung, aber keinen Wurzelabschnitt aufweisen. Solche Filletbreitenlinien B aus Punkten maximaler Krümmungen der Umfangslinien werden der Einfachheit halber reguläre Extremlinien BF,max genannt und sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aufgrund einer elliptischen Form der Strebe 20 in Axialrichtung Ax vor und hinter der Strebe 20 angeordnet. Die Strebe 20 weist als eine Basisform eine Ellipse auf, die an den Scheitelpunkten ihrer Hauptachse zwei Punkte maximaler Krümmung aufweist. Diese Kontur wird an das Fillet 40 weitergegeben und entlang der Breite B des Fillets 40 beibehalten, so dass sich an den von diesen Punkten ausgehenden Filletbreitenlinien die regulären Extremlinien BF,max ergeben. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel konnte die Kontur an dieser Stelle vorteilhaft aufgrund der Wurzelabschnitte 50 und der damit in dem Seitenbereich seitlich der Meridianebene E erhöhten Steifigkeit gestaucht werden, so dass sich annähernd die gleiche Streckung einstellt wie entlang der Filletbreitenlinien B ausgehend von den Scheitelpunkten der Nebenachse der Ellipse der Strebe 20. Mitunter konnte die Krümmung an diesen Stellen reduziert werden, was sich vorteilhaft auf die auftretenden Spannungen auswirkt.
  • Die Streckung SR der Wurzelabschnitte 50 ist gegenüber einer Streckung S außerhalb der Wurzelabschnitte, insbesondere dieser regulären Extremlinien BF,max erhöht, und zwar vorliegend um den Faktor 2. Diese Größe ergibt sich aus der erhöhten Streckung SR entlang des Kamms 51 und der reduzierten Streckung entlang der regulären Extrem linien BF,max. Dadurch wird vorteilhaft ein Kraftfluss im Bereich der Wurzelabschnitte 50 erhöht und eine Spannung im Bereich der Vorderkante 22 sowie der Hinterkante 23 der Strebe 20 verringert.
  • Fig. 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbindungsstruktur. Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich gegenüber dem zweiten Ausführungsbeispiel darin, dass jeweils paarweise drei zueinander benachbarte Wurzelabschnitte 50 seitlich der Meridianebene E angeordnet sind. Weiterhin ist die Strebe 20 eine Hohlstrebe.
  • Fig. 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer Verbindungsstruktur 10. Entlang der parallel zu der Radialrichtung R verlaufenden Vorderkante 22 der Strebe 20 lässt sich mittels eines Schnittpunkts S der Vorderkante 22 mit dem ersten Rand 42 und der Axialrichtung Ax eine Meridianebene E definieren, die die Verbindungsstruktur 10 und damit das Fillet 40 in zwei Seiten teilt. Auf beiden Seiten des Fillets 40 sind jeweils zwei Wurzelabschnitte 50 ausgebildet, die die Steifigkeit der Verbindungsstruktur 10 positiv, das heißt im Sinne geringerer Materialanforderungen an den Bereich um die Vorderkante 22 beeinflussen. Die Wurzelabschnitte 50 sind zu der Meridianebene E paarweise symmetrisch angeordnet.
  • Die Wurzelabschnitte 50 haben einen entlang der Umfangslinien h konvexen Höhenverlauf. In der Nähe der Strebe 20 laufen die Wurzelabschnitte 50 aus und gehen mit dem Fillet 40 tangential in die Strebe 20 über.
  • Eine Umfangslinie hmax mit einer größten Krümmung entlang sämtlicher die Umfangslinie hmax schneidenden Filletbreitenlinien B des Fillets 40 teilt das Fillet 40 in einen ersten und zweiten Filletteil 40a, 40b. Dabei ist eine Streckung des dem Wandelements näheren zweiten Filletteils 40b entlang der Breitenlinien B größer als eine Streckung des der Strebe 20 näheren ersten Filletteils 40a. Mit anderen Worten, der dem Wandelement 30 zugewandte Filletteil 40b ist vorteilhaft flacher und breiter ausgebildet als der der Strebe 20 zugewandte erste Filletteil 40a. Hierdurch ist die Steifigkeit in dem zweiten Übergangsteilbereich 40b vorteilhaft erhöht, so dass Material an der Vorderkante 22 der Strebe 20 bzw. in dem Fillet 40 eingespart werden kann.
  • Fig. 5 zeigt eine schematische Ansicht von oben auf eine Verbindungsstruktur 10 mit verschiedenen beispielhaften Ausgestaltungen des Wurzelabschnitts 50. Eine Meridianebene E, die von einer Axialrichtung Ax und einer Vorderkante 22 der Strebe 20 aufgespannt wird, teilt die Verbindungsstruktur 10 in zwei Seiten. Beginnend im Uhrzeigersinn von der Zwölf-Uhr-Position sind folgende Ausgestaltungen gezeigt, wobei jeder der Wurzelabschnitte an jeder Position angeordnet werden kann:
    50a ein vorne, seitlich rechts angeordneter Wurzelabschnitt, der an seinem dem zweiten Rand 42 zugewandten Ende 53 eine Vielzahl von Verzweigungen in eine Vielzahl von Wurzelunterabschnitten aufweist
    50b ein seitlich, vorne, rechts angeordneter von dem ersten Rand 42 zu dem zweiten Rand 43 verlaufender Wurzelabschnitt
    50c ein seitlich, mittig, rechts angeordneter von dem ersten Rand 42 zu dem zweiten Rand 43 verlaufender Wurzelabschnitt
    50d ein seitlich, hinten, rechts angeordneter von dem ersten Rand 42 und dem zweiten Rand 43 beabstandeter Wurzelabschnitt
    50e zwei hinten, seitlich, rechts angeordnete, getrennte Wurzelabschnitte, die sich beide entlang einer Breitenlinie i zwischen dem ersten Rand 42 und dem zweiten Rand 43 erstrecken
    50f ein hinten, seitlich, links angeordneter Wurzelabschnitt, der von dem ersten Rand 42 zu dem zweiten Rand 43 verläuft
    50g ein seitlich, hinten, links angeordneter Wurzelabschnitt, der in Richtung des zweiten Randes 43 zwei Wurzelunterabschnitte 59 aufweist
    50h ein seitlich, mittig, links angeordneter von dem ersten Rand 42 zu dem zweiten Rand 43 verlaufender Wurzelabschnitt
    50i ein seitlich, vorne, links angeordneter von dem ersten Rand 42 zu dem zweiten Rand 43 verlaufender Wurzelabschnitt
    50j ein vorne, seitlich, links angeordneter Wurzelabschnitt, der zu dem ersten Rand 42 beabstandet ist und bis zu den zweitem Rand 43 verläuft
  • Die Wurzelabschnitte 50b und 50h sowie 50c und 50g bilden Wurzelabschnittspaare, die zueinander symmetrisch zu der Meridianebene E angeordnet sind.
  • In den Fig. 6a bis 6c sind Beispiele zu Belastungspositionen an bevorzugten Ausführungsbeispielen gezeigt.
  • In Fig. 6a sind in einem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel zwei lokal höchste Belastungspositionen 61, 62 vorne und hinten im Bereich der Vorderkante 22 bzw. Hinterkante 23 der Strebe 20 aufgetreten und entsprechend gezeigt. Wurzelabschnitte 50 sind zu diesen lokal höchsten Belastungspositionen beabstandet angeordnet, und zwar seitlich zu der Strebe 20. Auf jeder Seite des Fillets 20 sind drei Wurzelabschnitte 50 vorgesehen, die zu den Wurzelabschnitten 50 auf der gegenüberliegenden Seite des Fillets 40 paarweise symmetrisch angeordnet sind. Die Strebe 20 ist eine Hohlstrebe.
  • In Fig. 6b sind in einem fünften Ausführungsbeispiel gegenüber dem vierten Ausführungsbeispiel zusätzlich weitere lokal höchste Belastungspositionen 63 aufgetreten und entsprechend gezeigt. Hierbei handelt es sich um hohe Kerbspannungen im seitlichen Bereich der Strebe 20 bzw. des Fillets 40. Die Wurzelabschnitte 50 sind im Wesentlichen mittig zwischen den Belastungspositionen 61 bis 63 angeordnet. Hierdurch wird vorteilhaft die stärkste Reduzierung der elastischen Verformung im Belastungsfall erreicht.
  • In Fig. 6c sind in dem sechsten Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von lokal höchsten Belastungspositionen 64, 65 in einem dem Wandelement 30 zugewandten Bereich des Fillets 40 aufgetreten und entsprechend gezeigt. Eine jeweilige Verzweigung des Wurzelabschnitts 50 in Wurzelunterabschnitte 59 ist in diesem Fall die bevorzugte Lösung zur Reduzierung der elastischen Verformung an bzw. um diesen Belastungspositionen 64, 65. Es kann sein, dass die lokal höchsten Belastungspositionen 64, 65 unterschiedlich starke elastische Verformungen erwarten lassen, entsprechend sind erhöhten Steifigkeiten der Wurzelabschnitte 50 an diese Belastungsfälle angepasst, insbesondere die Streckung, eine Höhe der Wulst 56 und/oder eine Verdickung der Wurzelabschnitte 50. Beispielsweise kann die lokale Belastungsposition 65 in einem Eckbereich des Fillets 40 eine größere elastische Verformung erwarten lassen als die lokale Belastungsposition 64, die näher an der Strebe 20 liegt.
  • Es kann generell vorgesehen sein, dass die Streckung und/oder eine Verdickung der Wurzelabschnitte 50 und/oder der Wurzelunterabschnitte 59 proportional zur erwarteten elastischen Verformung an der nächstliegenden Belastungsposition 61, 62, 63, 64, 65 ausgebildet ist.
  • Fig. 7 zeigt eine Frontansicht der Verbindungsstruktur mit einer Vielzahl die Verbindungsstruktur schneidender Querschnittsebenen Q1 bis Qx, die in der vorliegenden Abbildung normal zu der Längsachse L der Strebe 20 verlaufen. Weist die Längsachse L einen von einem rechten Winkel abweichenden Winkel zu dem Wandelement 30 auf, so bietet es sich an die Ausrichtungen der Querschnittsebenen Q1 bis Qx entsprechend zu korrigieren. Die Querschnittsebenen Q1 bis Qx schneiden das Fillet 40 und bilden an den Schnittkanten die Umfangslinien h1 bis hx. Alle benachbarten Umfangslinien weisen zueinander projiziert auf die Längserstreckung der Strebe 20 den gleichen projizierten Abstand 71 wie sämtliche anderen benachbarten Umfangslinien auf. Dieser projizierte Abstand 71 ist die Höhenabstufung 71 des Gitters. Die Größe einer Streckung S, SR ist lokal zwischen zwei den Kamm 51 oder eine Filletbreitenlinie BF schneidenden benachbarten Umfangslinien h definiert und berechnet sich aus der Wurzel einer Summe des Quadrats eines auf eine Umfangsebene projizierten Abstandes 72 zwischen zwei Schnittpunkten von zwei entlang einer Filletbreitenlinie BF bzw. des Kamms 51 benachbarten Umfangslinien h und des Quadrats der Höhenabstufung 71.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Gasturbine
    2
    Turbinenzwischengehäuse
    3
    Lagerdichtungsgehäuse
    10
    Verbindungsstruktur
    20
    Strebe
    22
    Vorderkante der Strebe
    23
    Hinterkante der Strebe
    25
    Strebenoberfläche
    30
    Wandelement
    35
    Wandelementoberfläche
    40
    Fillet
    40a
    der Strebe zugewandtes erstes Filletteil
    40b
    dem Wandelement zugewandtes zweites Filletteil
    41
    Ausbuchtung
    42
    erster Rand
    43
    zweiter Rand
    44
    erste Seite des Fillets
    45
    Oberfläche des Fillets
    46
    zweite Seite des Fillets
    50
    Wurzelabschnitt
    51
    Kamm
    52
    Wurzelgrenzlinie
    53
    erstes Ende des Wurzelabschnitts
    54
    Spitze des Wurzelabschnitts
    55
    Oberfläche des Wurzelabschnitts,
    56
    Wulst
    59
    Wurzelunterabschnitt
    61
    lokal höchste Belastungsposition
    62
    lokal höchste Belastungsposition
    63
    lokal höchste Belastungsposition
    64
    lokal höchste Belastungsposition
    65
    lokal höchste Belastungsposition
    Ax
    Axialrichtung
    R
    Radialrichtung
    U
    Umfangsrichtung
    S
    Streckung des Fillets
    BF
    Filletbreite
    BF,min
    minimale Filletbreite
    LR
    Verlaufsrichtung des Kamm
    BR
    Wurzelbreite
    SR
    Wurzelstreckung

Claims (13)

  1. Verbindungsstruktur (10) zur Lastübertragung, insbesondere in einer Gasturbine (1), mit
    einer Strebe (20) und
    zumindest einem Wandelement (30),
    wobei die Strebe (20) an einem Ende integral mit dem Wandelement (30) verbunden ist und wobei die Strebe (20) und das Wandelement (30) zumindest bereichsweise von einem Fillet (40) umgeben und mit diesem integral verbunden sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass auf dem Fillet (40) ein durch einen Wulst (56) mit einem Kamm (51) gebildeter Wurzelabschnitt (50) angeordnet ist, der von der Strebe (20) zu dem Wandelement (30) verläuft.
  2. Verbindungsstruktur (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wurzelabschnitt (50) das Fillet (40) auf einer Wandelementoberfläche (35) des Wandelements (30) um mindestens 5%, insbesondere 10% verbreitert, und/oder dass der Wurzelabschnitt (50) das Fillet (40) auf der Strebenoberfläche (25) der Strebe (20) um mindestens 5%, insbesondere 10% verbreitert.
  3. Verbindungsstruktur (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Streckung (SR) des Kamms (51) zwischen zwei benachbarten Umfangslinien (h) des Fillets (40) gegenüber einer Streckung (S) des Fillets (40) außerhalb des Wurzelabschnitts (50), insbesondere einer Streckung (S) an einer Wurzelgrenzlinie (52), zwischen den beiden Umfangslinien (h), insbesondere um mindestens 1% und höchstens um 5%, bevorzugt um mindestens 2% und höchstens 4%, vergrößert ist.
  4. Verbindungsstruktur (10) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Streckung (SR) des Kamms (51) in einem dem Wandelement näheren Bereich des Wurzelabschnitts (50) größer ist als in einem der Strebe (20) näheren Bereich des Wurzelabschnitts (50).
  5. Verbindungsstruktur (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kamm (51) eine Verlaufsrichtung aufweist und zu einer Querrichtung (Q) der Strebe (20) einen, insbesondere gemittelten, Wurzelwinkel (αQL) aufweist, und wobei der Wurzelwinkel (αQL) in einem Bereich von -80° bis +80°, insbesondere im Bereich von -45° bis +45°, besonders bevorzugt im Bereich von -30° bis +30°, liegt.
  6. Verbindungsstruktur (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Kamm (51) eine Verlaufsrichtung (LR) aufweist, und dass der Wurzelabschnitt (50) eine Wurzelbreite (BR) aufweist und dass sich die Wurzelbreite (BR) entlang einer Umfangslinie (h) des Fillets (40) in beide Richtungen quer zu der Verlaufsrichtung (LR) des Kamms (51) erstreckt und in beide Richtungen zu jeweils einem Punkt maximaler Krümmung auf der Umfangslinie (h) reicht und dass sich die Wurzelbreite (BR) über zumindest 10%, insbesondere mindestens 5%, besonders bevorzugt mindestens 3%, und höchstens 15%, insbesondere höchstens 20%, besonders bevorzugt höchstens 30% der Gesamtlänge der Umfangslinie (h) erstreckt und/oder
    dass sich die Wurzelbreite (BR) über zumindest 10%, insbesondere mindestens 5%, besonders bevorzugt mindestens 3%, und höchsten 15%, insbesondere höchstens 20%, besonders bevorzugt höchstens 30% einer Gesamtlänge des Kamms (51) der Wulst (56) des Wurzelabschnitts (50) erstreckt und/oder
    dass die Wurzelbreite (BR) zumindest entlang von 70% einer Gesamtlänge des Kamms (51) einen Verlauf aufweist, der sich um weniger als 5% ändert.
  7. Verbindungsstruktur (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wurzelabschnitt (50) von einer lokal höchsten Belastungsposition (61, 62, 63) an der Strebe (20), an dem Wandelement (30) oder an dem Fillet (40) beabstandet angeordnet ist, insbesondere von einer lokal höchsten Belastungsposition (61) in Axialrichtung (Ax) vor einer Vorderkante (22) der Strebe (20) und/oder von einer lokal höchsten Belastungsposition (62) in Axialrichtung (Ax) hinter einer Hinterkante (23) der Strebe (20).
  8. Verbindungsstruktur (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fillet (40) durch eine Trennebene (E), insbesondere Meridianebene (E), in zwei Seiten (44, 46) geteilt ist, und der zumindest eine Wurzelabschnitt (50) vollständig auf einer der beiden Seiten (44, 46) der Trennebene (E) angeordnet ist.
  9. Verbindungsstruktur (10) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest auf jeder der beiden Seiten (44, 46) eine Mehrzahl Wurzelabschnitte (50) insbesondere mindestens drei Wurzelabschnitte (50), besonders bevorzugt vier Wurzelabschnitte (50), angeordnet sind, dass insbesondere ein erster Wurzelabschnitt (50) der Mehrzahl Wurzelabschnitte (50) auf einer Seite (44) der Trennebene (E) und ein zweiter Wurzelabschnitt (50) der Mehrzahl Wurzelabschnitte (50) auf einer anderen Seite (46) der Trennebene (E), insbesondere symmetrisch zu dem ersten Wurzelabschnitt (50), angeordnet ist und/oder dass ein dritter Wurzelabschnitt (50) der mehreren Wurzelabschnitte (50) auf einer Seite (44) der Trennebene (E) und ein vierter Wurzelabschnitt (50) auf einer anderen Seite (46) der Trennebene (E), insbesondere symmetrisch zu dem dritten Wurzelabschnitt (50), angeordnet ist.
  10. Verbindungsstruktur (10) gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine gerade Anzahl Wurzelabschnitte (50) als Wurzelabschnittspaare auf jeder der beiden Seiten (44, 46) angeordnet sind, insbesondere dass die beiden Wurzelabschnitte (50) jedes Wurzelabschnittspaares symmetrisch zu der aufgespannten Meridianebene (E) angeordnet und/oder zueinander einen Winkel zwischen 20° und 160° aufweisen.
  11. Verbindungsstruktur (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Fillet (40) drei oder vier jeweils durch einen Wulst (56) mit einem Kamm (51) gebildete Wurzelabschnitte (50) angeordnet sind, die jeweils von der Strebe (20) zu dem Wandelement (30) verlaufen, wobei mindestens zwei aufeinander folgende, insbesondere jeweils zwei aufeinander folgende, der drei bzw. vier Wurzelabschnitte (50) unter einem Winkel im Bereich von 80° bis 170° zueinander verlaufen.
  12. Verbindungsstruktur (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strebe (20) an einem dem Ende gegenüberliegenden Ende integral mit einem weiteren Wandelement verbunden ist und zur Lastübertragung zwischen dem Wandelement (30) und dem weiteren Wandelement ausgebildet, bestimmt und/oder geeignet ist.
  13. Gasturbine (1), insbesondere Flugtriebwerk, die eine oder mehrere Verbindungsstrukturen nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Lastübertragung, insbesondere in einem Eintritts-, Austritts- oder Zwischengehäuse im Verdichter- oder Turbinenbereich und/oder in einem Lagerbereich aufweist, wobei insbesondere
    - eines der beiden Wandelemente nabenseitig eines Strömungskanals der Gasturbine und das andere der beiden Wandelemente nabenseitig oder gehäuseseitig des Strömungskanals angeordnet ist,
    - eines oder beide der Wandelemente jeweils Teil eines in Umfangsrichtung segmentierten oder unsegmentierten, integralen, nicht unterbrochenen Rings sind, und/oder
    - die Strebe(n) zur Lastübertragung zwischen einem ersten und einem zweiten Statorbauteil ausgebildet, bestimmt und/oder geeignet ist bzw. sind, wobei eines der beiden Statorbauteile nabenseitig eines Strömungskanals der Gasturbine und das andere der beiden Statorbauteile nabenseitig oder gehäuseseitig des Strömungskanals angeordnet ist.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4130489A1 (de) * 2021-08-03 2023-02-08 Bleckmann GmbH & Co. KG Druckhülse für eine flüssigkeitspumpe und pumpe mit der druckhülse

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9982548B2 (en) * 2013-07-15 2018-05-29 United Technologies Corporation Turbine vanes with variable fillets
US20200123918A1 (en) * 2018-10-19 2020-04-23 Pratt & Whitney Canada Corp. Compressor stator with leading edge fillet
US20200318495A1 (en) * 2019-04-08 2020-10-08 Pratt & Whitney Canada Corp. Turbine exhaust case mixer

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6181978B1 (en) * 1998-07-31 2001-01-30 General Electric Company System and method for generating a smooth blending fillet surface
JP3933613B2 (ja) 2002-08-06 2007-06-20 三星電子株式会社 冷蔵庫及び除霜装置
US6969232B2 (en) * 2002-10-23 2005-11-29 United Technologies Corporation Flow directing device
US7220100B2 (en) 2005-04-14 2007-05-22 General Electric Company Crescentic ramp turbine stage
US9103213B2 (en) 2012-02-29 2015-08-11 General Electric Company Scalloped surface turbine stage with purge trough
US20150044046A1 (en) 2013-08-07 2015-02-12 Yevgeniy Shteyman Manufacturing method for strut shield collar of gas turbine exhaust diffuser
GB201315078D0 (en) 2013-08-23 2013-10-02 Siemens Ag Blade or vane arrangement for a gas turbine engine
EP3067518B1 (de) * 2015-03-11 2022-12-21 Rolls-Royce Corporation Leit- oder laufschaufel für ein gasturbinentriebwerk, gasturbinentriebwerk und verfahren zur herstellung einer leitschaufel für ein gasturbinentriebwerk
US20170009587A1 (en) * 2015-07-06 2017-01-12 United Technologies Corporation Method for generating an airfoil including an aerodynamically-shaped fillet and airfoils including the aerodynamically-shaped fillet
EP3260666A1 (de) 2016-06-23 2017-12-27 General Electric Company Auspuffrahmen eines gasturbinenmotors
US10633990B2 (en) 2018-01-08 2020-04-28 United Technologies Corporation Low bending stress structural strut and attachment
DE102018209608A1 (de) 2018-06-14 2019-12-19 MTU Aero Engines AG Element eines Turbinenzwischengehäuses
US20200248574A1 (en) 2019-02-05 2020-08-06 United Technologies Corporation Tangential on board injector nozzle with a full sweeping nozzle
US11578607B2 (en) * 2020-12-15 2023-02-14 Pratt & Whitney Canada Corp. Airfoil having a spline fillet

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9982548B2 (en) * 2013-07-15 2018-05-29 United Technologies Corporation Turbine vanes with variable fillets
US20200123918A1 (en) * 2018-10-19 2020-04-23 Pratt & Whitney Canada Corp. Compressor stator with leading edge fillet
US20200318495A1 (en) * 2019-04-08 2020-10-08 Pratt & Whitney Canada Corp. Turbine exhaust case mixer

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