NL8403845A

NL8403845A - TWO-STAGE ROTOR ASSEMBLY WITH COOLING AIR.

Info

Publication number: NL8403845A
Application number: NL8403845A
Authority: NL
Original assignee: United Technologies Corp
Priority date: 1983-12-22
Filing date: 1984-12-19
Publication date: 1985-07-16
Also published as: CA1209482A; CH667896A5; BE901368A; TR23227A; GB8431269D0; YU217584A; DK599084D0; IL73764A0; KR850004511A; DE3444586A1; FR2557206A1; GB2151715B; IL73764A; GR82527B; GB2151715A; JPS60156903A; DK599084A; FR2557206B1

Description

% -1- Λ ·ί >% -1- Λ · ί>

Tweetrappig rotor-samenstel met koellucht-stroom.Two-stage rotor assembly with cooling air flow.

De uitvinding heeft betrekking op gasturbine—rotors en meer in het bijzonder op het koelen van de rotorschijf en de bladvoet.The invention relates to gas turbine rotors and more particularly to the cooling of the rotor disc and the blade base.

In de hete turbine-sectie van een gasturbinemotor is 5 het vereist dat de voeten van de turbine-bladen en de opneem-rand van de turbineschijf en de schijfnok worden gekoeld tijdens het bedrijf van de motor.Dit wordt gedaan, door het voeren van koellucht langs de schijf via axiale kanalen, die zijn gevormd in de bladvoet-sleuf tussen het binnen-einde van Ί0 de bladvoet en de opneemrand van de schijf.De koellucht-stroom gaat eerst door de sleuf in stroomafwaartse richting en komt terecht in een compartiment aan de stroomafwaartse zijde van de schijf.In the hot turbine section of a gas turbine engine, it is required that the feet of the turbine blades and the receiving edge of the turbine disk and the disk cam be cooled during the operation of the engine, this is done by supplying cooling air along the disc through axial channels formed in the blade base slot between the inner end of the blade base and the receiving edge of the disc. The cooling air stream first passes through the slot in the downstream direction and enters a compartment the downstream side of the disc.

Bij de turbines van een gasturbinemotor is het 15 gebruikelijk dat de bladen "hol" zijn, dat wil zeggen dat erin kanalen en/of compartimenten zijn aangebracht voor de stroming van koellucht daar doorheen om de temperatuur van het blad onder een bepaalde waarde te houden.In the turbines of a gas turbine engine, it is common for the blades to be "hollow", ie, channels and / or compartments are provided therein for the flow of cooling air therethrough to keep the temperature of the blade below a certain value.

Het is bekend om een deel van de koellucht stroomop-20 waarts van de schijf af te nemen en te voeren in de holle bladen via radiaal lopende kanalen door het vergrote randdeel van de schijf. Deze kanalen staan in verbinding met zich radiaal uitstrekkende kanalen door de bladvoeteS.·, die zorgen voor toevoer aan de holle bladen.It is known to draw some of the cooling air upstream of the disc and feed it into the hollow blades through radially running channels through the enlarged rim portion of the disc. These channels communicate with radially extending channels through the leaf feet, which supply the hollow blades.

25 In een twëetraps-turbine worden beide trappen gekoeld onder gebruik making van koellucht vanaf een compartiment stroomopwaarts van de schijf van de eerste trap.De koellucht voor de schijf-rand en bladen van de tweede trap wordt vanaf dit stroomopwaartse compartiment gevoerd via axiale 30 openingen in de eerste schijf en naar een tussenliggend compartiment gevormd tussen de schijven van de eerste en de tweede trap. De koellucht wordt dan bij^voorbeeld vanaf het tussenliggende compartiment geleid in de holle bladen van de rotor van de tweede trap via kanalen die zich nagenoeg 35 radiaal uitstrekken door het verbrede randdeel van de schijf.In a two stage turbine, both stages are cooled using cooling air from a compartment upstream of the first stage disc. The cooling air for the disc rim and blades of the second stage is fed from this upstream compartment through axial openings in the first disc and to an intermediate compartment formed between the first and second stage discs. The cooling air is then guided, for example, from the intermediate compartment into the hollow blades of the second stage rotor through channels extending substantially radially through the widened edge portion of the disc.

CCCC

8403845 ί \ -2-8403845 ί \ -2-

De kanalen staan in verbinding met kanalen door de bladvoeten" via welke de lucht wordt toegevoerd aan de holle bladen»The channels communicate with channels through the leaf feet "through which the air is supplied to the hollow blades»

Het is gewenst de hoeveelheid koellucht zo gering mogelijk te houden onder handhaving van acceptabele werktemp-5 peraturen van de onderdelen, daar hierdoor het motor-rendement wordt verbeterd. Het is eveneens gewenst zoveel mogelijk het aanbrengen van openingen in de schijven te vermijden, daar deze openingen de schijf verzwakken en de levensduur ervan verkorten.It is desirable to keep the amount of cooling air as small as possible while maintaining acceptable operating temperatures of the parts as this improves engine efficiency. It is also desirable to avoid making openings in the discs as much as possible, as these openings weaken the disc and shorten its life.

10 Een doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een tweetrappig-turbine samenstel met verbeterde middelen voor het toevoeren van koellucht aan de randen en bladen van beide turbine rotors.An object of the present invention is to provide a two-stage turbine assembly with improved means for supplying cooling air to the edges and blades of both turbine rotors.

Volgens de onderhavige uitvinding bezit een tweetraps-15 turbine een eerste-traps-schijf met een aantal over de omtrek ervan verdeeld staande bladvoet-sleuven die zich axiaal erdoor heen uitstrekken langs de omtrek ervan en waarin bladen zijn aangebracht,, en een tweede-traps-schijf met een aantal over de omtrek ervan verdeeld staande bladvoet-20 sleuven die zich axiaal erdoor heen uitstrekken over de omtrek ervan en waarin bladen zijn aangebracht, waarbij afstands-middelen zich uitstrekken tussen en aanliggen tegen de twee schijven voor het ertussen vormen van een tussenliggend koellucht-compartiment radiaal binnen de bladvoet-25 sleuven, waarbij de schijven en de afstands-middelen zodanig zijn uitgevoerd en aangebracht dat koellucht: vanaf een compartiment stroomopwaarts van de eerste schijf heengaat door de bladvoet-sleuven van de eerste schijf naar de achterzijde van de eerste schijf en dan radiaal naar binnen 30 toe in het tussenliggende compartiment tussen de schijven van waaruit de lucht in en door de bladvoet-sleuven stroomt,van de tweede schijf naar de achterzijde ervan.In accordance with the present invention, a two-stage turbine has a first-stage disc with a plurality of blade-foot slots distributed along its periphery extending axially therethrough along the periphery and in which blades are provided, and a second-stage -disc with a plurality of blade foot-20 slots distributed about its periphery extending axially therethrough over its circumference and in which blades are provided, spacers extending between and abutting the two discs to form a disc therebetween intermediate cooling air compartment radially within the blade foot 25 slots, the discs and spacers being arranged and arranged such that cooling air: from a compartment upstream of the first disc passes through the blade foot slots of the first disc to the rear of the first disc and then radially inwardly into the intermediate compartment between the discs from which the air flows into and through the blade foot slots, from the second disc to the back of it.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm , zijn de bladen hol en een afgemeten hoeveelheid van de koellucht, die 35 door de bladvoet-sleuven van elke schijf stroomt, wordt radiaal naar buiten toe gericht in inwendige compartimenten van de holle bladen via radiaal lopende kanalen door de bladvoeten.According to a preferred embodiment, the blades are hollow and a measured amount of the cooling air flowing through the blade-foot slots of each disc is directed radially outwardly into internal compartments of the hollow blades through radially extending channels through the blade feet.

Een belangrijk kenmerk van de onderhavige uitvinding 8403845 φ * -3- is het elimineren van de axiale boringen door de eerste schijf,die tot nu toe werden gebruikt om de koellucht stroomafwaarts naar de schijf van de tweede trap te brengen*An important feature of the present invention 8403845 φ * -3- is the elimination of the axial bores through the first disc, which have hitherto been used to bring the cooling air downstream to the second stage disc *

De uitvinding wordt nu nader uitgelegd aan de hand 5 van een uitvoeringsvoorbeeld , weergegeven in de tekening, waarin:The invention will now be explained in more detail with reference to an exemplary embodiment, shown in the drawing, in which:

Fig. 1 schematisch een deel van een langsdoorsnede toont van de turbine-sectie van een gasturbine-motor volgens de uitvinding; 10 . Fig. 2 , 3 en 4 doorsneden tonen volgens respectievelijk de lijnen II-II; III-III en IV-IV van fig. 1 ;Fig. 1 schematically shows a part of a longitudinal section of the turbine section of a gas turbine engine according to the invention; 10. Fig. 2, 3 and 4 show sections along lines II-II, respectively; III-III and IV-IV of Fig. 1;

Fig* 5 een perspectivisch uitzicht toont van een segment van de ringvormige vasthouder van het achterste blad van de turbine-rotor van de eerste trap; 15 Fig. 6 een gedeeltelijk weggebroken doorsnede toont ongeveer volgens de lijn VI-VI van fig. 3;Fig. 5 shows a perspective view of a segment of the annular retainer of the rear blade of the first stage turbine rotor; FIG. 6 shows a partly broken away section approximately along the line VI-VI of FIG. 3;

Fig. 7 een doorsnede toont volgens de lijn VII-VII van fig. 6.Fig. 7 is a sectional view taken on the line VII-VII of FIG. 6.

De onderhavige uitvinding is toegelicht aan de hand 20 van een deel van de turbine-sectie van een gasturbine-motor, welke sectie in fig. 1 in het algemeen is aangeduid met 1. Slechts de eerste twee trappen zijn weergegeven . Het rotor-samenstel van de eerste trap is in het algemeen aangeduid met 12 en dat van de tweede trap met 14.The present invention has been elucidated with reference to a part of the turbine section of a gas turbine engine, which section is generally indicated by 1 in Fig. 1. Only the first two stages are shown. The first stage rotor assembly is generally designated 12 and the second stage rotor assembly 14.

25 Het eerste rotor-samen>;stel 12 omvat een schijf 16 met een aantal bladen 18 die over de omtrek ervan verdeeld staan . Elk blad 18 omvat een profieldeel 20, een voetdeel 22 en een platform 25, welke delen een integraal geheel met elkaar vormen.Zoals eveneens blijkt uit fig. 2 bezit het 30 voetdeel 22 een denneboomvormig einde 24, dat is aangebracht in een overeenkomstig gevormde sleuf 26 , die zich axiaal uitstrekt door de schijf 16 heen vanaf het voorvlak 28 tot aan het achtervlak 30 ervan. De sleuven 26 bevinden zich op deze wijze tussen de schijf-nokken 32 in.The first rotor assembly 12 comprises a disc 16 with a number of blades 18 distributed along its periphery. Each blade 18 comprises a profile part 20, a foot part 22 and a platform 25, which parts form an integral whole with each other. As also appears from Fig. 2, the foot part 22 has a pine-tree-shaped end 24, which is arranged in a correspondingly shaped slot 26 extending axially through the disc 16 from the front face 28 to the back face 30 thereof. The slots 26 are thus located between the disc bosses 32.

35 Zich axiaal uitstrekkende koellucht-kanalen 35 zijn gevormd tussen het binnenste eind-oppervlak 37 van het voeteinde 24 en de opneemrand 39 van de schijf 16. Deze kanalen 35 dienen voor het voeren van koellucht door de sleuven 26 vanaf een voorste ringvormige ruimte 31 aan de 8403345 * -4- voorzijde van de schijf 16 in een achterste ringvormige ruimte 33 op de achterzijde van de schijf 16 voor het koelen van de bladvoet-einden 24, de schijf-nokken 32 en de opneemrand 39 van de schijf 16. Een deel van de door de 2 kanalen 35 stromende lucht wordt afgebogen naar koellucht-kanalen of compartimenten 23 binnen de profiel—delen 20 via kanalen 27 door de bladvoet-einden 24 heen. De kanalen 27 bezitten, inlaten 29 die direct in verbinding staan met de kanalen 35 via de sleuven 26.Axially extending cooling air channels 35 are formed between the inner end surface 37 of the foot end 24 and the receiving edge 39 of the disk 16. These channels 35 serve to pass cooling air through the slots 26 from a front annular space 31 the front side of the disc 16 in a rear annular space 33 on the back of the disc 16 for cooling the blade foot ends 24, the disc bosses 32 and the receiving edge 39 of the disc 16. Part of the air flowing through the 2 channels 35 is diverted to cooling air channels or compartments 23 within the profile parts 20 via channels 27 through the blade foot ends 24. The channels 27 have inlets 29 which communicate directly with the channels 35 through the slots 26.

1 q Het tweede-rotor-samenstel 14 omvat een schijf 34 met een aantal bladen 36 die over de omtrek ervan verdeeldThe second rotor assembly 14 includes a disc 34 with a plurality of blades 36 distributed along its periphery

JJ

staan. Zoals in het bijzonder blijkt uit de figuren 1 en 3 omvat elk blad 36 een profiel-deel 38, een voetdeel 40 en een platform 42 , welke delen een integraal geheel met elkaar ...stand. As is particularly apparent from Figures 1 and 3, each blade 36 comprises a profile part 38, a foot part 40 and a platform 42, which parts are integral with each other ...

Ί5 vormen.Het voetdeel 40 omvat een denneboomvormig einde 44 dat is aangèbracht in een overeenkomstig gevormde sleuf 46 die zich tussen de schijf-nokken 47 bevindt. DE sleuven 46 strekken, zich axiaal door de schijf 34 uit vanaf het voorvlak 48 naar het achtervlak 50 van de schijf. Het 2o binnenste, radiaal naar binnen toe gerichte oppervlak 51 van elk voeteinde 44 ligt radiaal op afstand van het radiaal naar buiten toe gerichte bodemoppervlak 53 van de sleuf 46 , die eveneens de opneemrand van de schijf 34 is. Daarbij is een eerste zich radiaal uitstrekkend koellucht-kanaal 55 gevormd 25 voor het voeren van koellucht door de sleuf 46 van de schijf vanaf een compartiment, zoals het compartiment 66 aan de voorzijde van de schijf 34, naar een ringvormige ruimte 57 aan de achterzijde van de schijf 34.Verdere kenmerken van de uitvoering van de koelorganen voor de schijf en platen van de 30 tweede trap zullen hierna worden beschreven.The base portion 40 includes a pine-tree-shaped end 44 which is fitted in a correspondingly shaped slot 46 located between the disc bosses 47. The slots 46 extend axially through the disc 34 from the front face 48 to the rear face 50 of the disc. The inner, radially inwardly facing surface 51 of each foot end 44 is radially spaced from the radially outwardly facing bottom surface 53 of the slot 46, which is also the receiving edge of the disk 34. Thereby, a first radially extending cooling air channel 55 is formed to pass cooling air through the slot 46 of the disk from a compartment, such as the compartment 66 at the front of the disk 34, to an annular space 57 at the rear of the disk. the disc 34. Further features of the arrangement of the disc coolers for the disc and plates of the second stage will be described below.

De schijven 16 en 34 zijn verbonden met een motoras-samenstel 52 door middel van een ringvormig steun-element 54, 5 dat door middel van glijribben op het as-samenstel 52 is . /v vastgezet zoals bij 56. Meer in het bijzonder -omvat de schijf ?'/*' 35 16 een van een flens voorziene cilindrische steunarm 58 en de schijf 34 omvat een van een flens voorziene cilindrische steunarm 60. De armen 58 en 60 zijn op geschikte wijze verbonden met het steunelement 54, zoals door middel van een aantal bout-moer-samenstellen 62.The disks 16 and 34 are connected to a motor shaft assembly 52 by an annular support member 54, 5 which is slid on the shaft assembly 52. / v secured as at 56. More specifically, the disc? 16 comprises a flanged cylindrical support arm 58 and the disc 34 comprises a flanged cylindrical support arm 60. The arms 58 and 60 are suitably connected to the support member 54, such as by a number of bolt-nut assemblies 62.

·· 8403845 -5- * *8403845 -5- * *

Een ringvormig afstandsstuk 64 is radiaal buiten de-· steunarmen 58 en 60 aangebracht en strekt zich axiaal uit tussen het achtervlak 30 van de eerste-traps-schijf 16 en het voorvlak 48 van de tweede-traps-schijf 34 voor het vormen van 5 een tussenliggend ringvormig koellucht-compartiment 66 radiaal buiten de steunarmen en zich axiaal uitstrekkende tussen het achtervlak 30 en het voorvlak 48. Het vooreinde 68 van het afstandsstuk 64 omvat een radiaal naar buiten toe gericht cilindrisch oppervlak 70 dat aanligt tegen een 10 corresponderend radiaal naar binnen toe gericht cilindrisch oppervlak 72 van het achtervlak 30. Het cilindrische oppervlak 70 omvat een aantal over de omtrek ervan verdeeld staande uitsnijdingen 71 (zie fig. 4), die zich in axiale richting uitstrekken voor het afmeten van een stroom koellucht vanaf 15 de achterste koellucht-ruimte 33 naar het tussenliggende compartiment 66, zoals hierna nog zal worden toegelicht.An annular spacer 64 is disposed radially outside the support arms 58 and 60 and extends axially between the rear face 30 of the first stage disc 16 and the front face 48 of the second stage disc 34 to form a intermediate annular cooling air compartment 66 radially outside the support arms and extending axially between the rear face 30 and the front face 48. The front end 68 of the spacer 64 includes a radially outwardly directed cylindrical surface 70 abutting a corresponding radially inwardly directional cylindrical surface 72 of the rear face 30. The cylindrical surface 70 includes a plurality of cutouts 71 distributed along its periphery (see FIG. 4), which extend axially to measure a flow of cooling air from the rear cooling air. space 33 to the intermediate compartment 66, as will be explained below.

Op gelijke wijze omvat het achtereinde 74 van het afstandsstuk 64 eenjradiaal naar buiten toe gericht cilindrisch oppervlak 76, dat aanligt tegen een corresponderend radiaal 20 naar binnen toe gericht cilindrisch oppervlak 78 van het voorvlak 48 van de schijf 34. Het afstandsstuk 64 wordt dus radiaal ondersteund door de schijven 16 en 34 en draait daarmee. Een aantal over de omtrek verdeeld staande sleuven 75 in het achtereinde 74 ligt in lijn met een aantal over de 25 omtrek verdeeld staande radiale sleuven 77 in het voorvlak 48 van de schijf 34 voor het vormen van kanalen'voor de-stroom koellucht van het compartiment 66 in en door het eerste koellucht-kanaal 55 binnen de bladvoet-sleuven -46.Likewise, the rear end 74 of the spacer 64 includes a radially outwardly directed cylindrical surface 76 that abuts a corresponding radially inwardly directed cylindrical surface 78 of the front face 48 of the disk 34. Thus, the spacer 64 is supported radially through the disks 16 and 34 and rotates therewith. A plurality of circumferentially spaced slots 75 in the rear end 74 align with a number of circumferentially spaced radial slots 77 in the front face 48 of the disk 34 to form channels for the flow of cooling air from the compartment 66 in and through the first cooling air channel 55 within the blade foot slots -46.

Bij deze uitvoeringsvorm draagt het afstandsstuk 64 30 een aantal radiaal naar buiten toe gerichte mes-randen 80, die op zeer geringe afstand liggen van een stationaire ringvormige afdichtings-strip 82. De strip 82 wordt door een geschikte constructie ondersteund vanaf de binnen-einden 84 van een aantal over de omtrek verdeeld staande stator-35 schoepen 86 aangebracht tussen de proriel-delen 20 en 38 van respectievelijk de eerste en de tweede rotortrap. De schoepen 86 worden ondersteunα vanaf een buitenste motorhuis 88.In this embodiment, spacer 64 30 carries a plurality of radially outwardly directed knife edges 80 spaced very closely from a stationary annular sealing strip 82. Strip 82 is supported by suitable construction from inner ends 84 of a plurality of circumferentially spaced stator 35 vanes 86 disposed between the proril members 20 and 38 of the first and second rotor stages, respectively. The blades 86 are supported from an outer motor housing 88.

8403845 V * -6-8403845 V * -6-

Op het voorvlak: ·· 28 van de schijf 16 is een ringvormige blad-tegenhoudplaat 90 bevestigd. Meer in het bijzonder omvat het radiale binnen-einde 92 van de plaat 90 een axiaal lopende flens 94 met een radiaal naar buiten toe gericht 5 cilindrisch oppervlak 96. Het voorvlak 28 van de schijf 16 omvat een axiaal lopende flens 98 met een radiaal naar binnen toe gericht cilindrisch oppervlak 100.Het oppervlak 96 is aangepast op het oppervlak 100 om de plaat 90 radiaal te richten en te ondersteunen ten opzichte van de schijf 16. De 10 plaat 90 wordt in axiale richting opgesloten door een gespleten ring 101 en een binnenste ringvormige afdichtings-drager 102, die met bouten 106 is vastgezet aan een radiaal naar binnen toe gerichte flens 104 van de schijf 16. De afdichtings-drager 102 omvat een aantal bekende , zich 15 radiaal naar buiten toe uitstrekkende , mes-randen 108, die afdichtend aanliggen tegen een stationaire ringvormige afdichtings-strip 110, die is bevestigd aan de stationaire constructie, welke in het algemeen is aangeduid met 112.On the front face: ·· 28 of the disc 16, an annular blade retaining plate 90 is mounted. More specifically, the radial inner end 92 of the plate 90 includes an axially extending flange 94 with a radially outwardly directed cylindrical surface 96. The front face 28 of the disk 16 includes an axially extending flange 98 with a radially inwardly facing cylindrical surface 100. The surface 96 is adapted to the surface 100 to orient the plate 90 radially and support it with respect to the disc 16. The plate 90 is enclosed in axial direction by a split ring 101 and an inner annular sealing carrier 102, which is bolted to a radially inwardly facing flange 104 of the disk 16. The sealing carrier 102 comprises a number of known, radially outwardly extending, knife edges 108, which seal abut a stationary annular sealing strip 110, which is attached to the stationary structure, which is generally designated 112.

De plaat 90 omvat eveneens een zich axiaal uitstrekkende. 20 cilindrische afdichtings-drager 114, die er een integraal geheel mee vormt en die een aantal bekende,radiaal naar buiten toe lopende mes-randen 116 draagt.De mes-randen 116 liggen afdichtend aan tegen een stationaire ringvormige afdichtings-strip 118, die is bevestigd aan de stationaire 25 constructie 112. De stationaire constructie 112 werkt samen met een trap van stator-schoepen 120, die stroomopwaarts· in dè gasstroom van de rotorbladen 20 zijn aangebracht. De bladen 120 worden op geschikte wijze vast gezet aan het motorhuis 88 .The plate 90 also includes an axially extending one. An integral integral cylindrical seal carrier 114 and which carries a number of known radially outwardly extending knife edges 116. The knife edges 116 seal against a stationary annular sealing strip 118, which is attached to the stationary structure 112. The stationary structure 112 cooperates with a stage of stator vanes 120 mounted upstream in the gas stream from the rotor blades 20. The blades 120 are suitably secured to the motor housing 88.

30 De plaat 90 omvat verder een afgeknot-kegelvormig deel 126, dat zich radiaal naar buiten toe uitstrekt in-stroomafwaartse richting. Het afgeknot-kegelvormige deel 126 heeft een radiaal buiteneinde 128. Het einde 128 omvat een ringvormig oppervlak 61 dat axiaal stroomafwaarts is gericht 35 en aanligt tegen het voorvlak 28 van de schijf 16 en de denneboomvormig uitgevoerde bladvoet-einden 24.The plate 90 further includes a frusto-conical portion 126 extending radially outward in downstream direction. The frusto-conical portion 126 has a radial outer end 128. The end 128 includes an annular surface 61 that is axially downstream directed 35 and abuts the front face 28 of the disk 16 and the pine-tree leaf ends 24.

Zoals blijkt uit fig. 1 vormen de afdichtings-dragers 102, 114, de plaat 90 en de stationaire constructie 112 een binnenste ringvormig compartiment 122 waaraan 40 koellucht 8403845 φ %.As shown in Fig. 1, the seal carriers 102, 114, the plate 90 and the stationary structure 112 form an inner annular compartment 122 to which 40 cooling air 8403845 φ%.

m -7- wordt toegevoerd vanuit een aantal over de omtrek verdeeld .· staande mondstukken 124. Tussen het binneneinde 92 en het buiteneinde 128 van de plaat 90 in ligt deze plaat op afstand van het voorvlak 28 van de schijf, waardoor de ringvormige 5 koellucht-ruimte 31 wordt gevormd die , via een grote opening 132 in de plaat 90, in verbinding staat en in feite deel -uitmaakt van het compartiment 122. De mes-randen 116 en een draad-afdichting 134 tussen het plaateinde 128 en het voorvlak 28 van de schijf voorkomen lekkage vanuit de jq compartimenten 122, 31 radiaal naar buiten toe in een buitenste gasruimte 136.m -7- is fed from a plurality of circumferentially distributed nozzles 124. Between the inner end 92 and the outer end 128 of the plate 90, this plate is spaced from the front face 28 of the disk, providing the annular cooling air space 31 is formed which, through a large opening 132 in the plate 90, communicates and actually forms part of the compartment 122. The knife edges 116 and a wire seal 134 between the plate end 128 and the front face 28 of the disc prevent leakage from the jq compartments 122, 31 radially outward into an outer gas space 136.

Op het achter-vlak 30 van de schijf 16 zijn een aantal blad-tegenhoud-segmenten 138 aangebracht, verdeeld .over de omtrek rond de motoras. In fig. 5 is één van deze J5 segmenten 138 perspectivisch weergegeven. Elk segment 138 omvat tegenover elkaar liggende eindvlakken 140, 142. Het eind-oppervlak 140 ligt aan tegen het eind-oppervlak 142 van het ernaast liggende segment, voor het vormen van een volledig ringvormig element uit de segmenten. De segmenten 2o 138 zijn axiaal opgesloten tussen het afstandsstuk 64 en het achtervlak 30 van de eerste schijf 16 voor het vormen van de reeds hierboven genoemde ringvormige koellucht-ruimte 33, die de koellucht opneemt welke door de kanalen 35 binnen de bladvoet-sleuven 26 stroomt. Een naar voren toe gericht, zich 25 over de omtrek uitstrekkend oppervlak 154 nabij de radiaal buitenste rand 146 van elk segment 138 ligt'aan'tegen Het schijf—oppervlak 30 (in werkelijkheid de nokken 32) en de eindvlakken van de denneboomvormig uitgevoerde blad-voeten voor het vormen van een volledige ringvormige afdichting, 3q welke afdichting wordt verbeterd door een draad-afdichting 156 aangebracht in een ringvormige groef gevormd door boogvormige groef-segmenten 158 in elk van de blad-tegenhoud-segmenten 138. Op gelijke wijze liggen naar achteren toe gerichte boogvormige oppervlakte -segmenten 160 aan tegen het 35 naar voren toe gerichte ringvormige oppervlak 162 van het afstandsstuk 64 en deze vormen, tezamen met een draad-afdichting 164 aangebracht in de ringvormige groef verkregen door de gebogen groef-segmenten 166(4 en 5), een volledige ringvormige afdichting ten opzichte van het oppervlak 162.A number of blade retaining segments 138 are distributed on the rear face 30 of the disk 16, distributed circumferentially around the motor shaft. In Fig. 5, one of these J5 segments 138 is shown in perspective. Each segment 138 includes opposed end surfaces 140, 142. The end surface 140 abuts the end surface 142 of the adjacent segment to form a fully annular member from the segments. Sections 138 are axially confined between the spacer 64 and the rear face 30 of the first disc 16 to form the aforementioned annular cooling air space 33, which receives the cooling air flowing through the channels 35 within the blade foot slots 26. . A forwardly extending, circumferentially extending surface 154 adjacent to the radially outermost edge 146 of each segment 138 abuts the disc surface 30 (actually the bosses 32) and the end faces of the pine tree-shaped leaf. feet for forming a full annular seal, 3q which seal is enhanced by a thread seal 156 formed in an annular groove formed by arcuate groove segments 158 in each of the blade retaining segments 138. Similarly, rearward facing facing arcuate surface segments 160 against the forwardly facing annular surface 162 of spacer 64 and these, together with a wire seal 164 formed in the annular groove obtained by the curved groove segments 166 (4 and 5 ), a full annular seal to the surface 162.

8403845 y · -8-8403845 y -8-

Elk eindvlak 140, 142 is ondersneden ofwel getrapt zoals bij 148, zodanig dat een oppervlak 150 wordt gevormd evenwijdig met maar uit het vlak van zijn eindvlak 140 respectievelijk 142. De oppervlakken 150 strekken zich uit 5 vanaf de binnenste rand 144 van het segment 138 naar de trede 148.Zoals in het bijzonder blijkt uit fig. 4 worden daarbij sleuven 152 gevormd tussen de tegenelkaar aanliggende segmenten 138. De sleuven 152 zorgen voor een medium verbinding tussen de as-ruimte 33 en het tussenliggende compartiment 66, 10 via de bovengenoemde uitsnijdingen 71 in het voorste einde 68 van het afstandsstuk 64. Doseer-openingen 151 (fig. 4) gevormd tussen tegen elkaar aanliggende segmenten 138, zorgen voor een verbinding tussen de gasruimte 33 en het buitenste ringvormige compartiment 153. De koellucht die in het 15 compartiment 153 stroomt wordt gebruikt voor het koelen van de mes-randen 80 en de afdichtings-strip 82.Each end face 140, 142 is undercut or stepped as at 148, such that a surface 150 is formed parallel to but out of the plane of its end face 140 and 142, respectively. The surfaces 150 extend from the inner edge 144 of the segment 138 to the step 148. As is particularly apparent from Fig. 4, slots 152 are formed between the abutting segments 138. The slots 152 provide a medium connection between the shaft space 33 and the intermediate compartment 66, 10 via the above-mentioned cutouts. 71 in the front end 68 of the spacer 64. Dosing apertures 151 (FIG. 4) formed between abutting segments 138 provide a connection between the gas space 33 and the outer annular compartment 153. The cooling air contained in the compartment 153 flows is used to cool the knife edges 80 and the sealing strip 82.

De blad-tegenhoud-segmenten 138 worden ondersteund en radiaal op hun plaats gehouden door een naar voren toe lopende gebogen lip 168 die een radiaal naar buiten toe 20 gericht oppervlak 170 bezit dat ligt op een radiaal naar binnen toe gericht cilindrisch oppervlak 172 van de schijf 16.Een nok 174 op elk segment 138 ligt aan tegen een naar achteren toe lopende ringvormige flens 176 van de schijf 16 om de segmenten 138 zowel axiaal als radiaal op hun plaats te 25 houden ten opzichte van de schijf· 16.The blade retaining segments 138 are supported and held radially in place by a forwardly extending curved lip 168 which has a radially outwardly facing surface 170 lying on a radially inwardly directed cylindrical surface 172 of the disc 16. A cam 174 on each segment 138 abuts a rearwardly extending annular flange 176 of the disc 16 to hold the segments 138 both axially and radially in place with respect to the disc 16.

De tweede-traps-schijf 34 omvat eveheens blad-tegenhoud-middelen op zowel de voor- als de achter-zijde ervan . Bij deze uitvoeringsvorm is het afstandsstuk 64 eveneens de voorste blad-tegenhcudér.Meer in het bijzonder 30 omvat het achterste einde van het afstandsstuk 64 een zich radiaal naar buiten toe uitstrekkende ringvormige afdekplaat 178 met een achteroppervlak 180, dat aanligt tegen de vooroppervlakken van de nokken 47 en de voorvlakken 182 van de bladvoeten 40. Deze vooroppervlakken liggen nagenoeg in een 35 zelfde vlak. De afdekplaat 178 strekt zich radiaal naar buiten toe uit naar de blad-platforms 42 zodanig dat hij het voorste einde van de ruimte 186, gevormd tussen de uitstekende delen 187 van de bladvoeten 40, afdekt of afsluit.The second-stage disc 34 also includes blade retaining means on both the front and back thereof. In this embodiment, spacer 64 is also the front blade retainer. More particularly, the rear end of spacer 64 includes a radially outwardly extending annular cover plate 178 having a back surface 180 that abuts the front surfaces of the cams 47 and the front surfaces 182 of the leaf feet 40. These front surfaces lie substantially in the same plane. The cover plate 178 extends radially outward to the blade platforms 42 such that it covers or closes the leading end of the space 186 formed between the projections 187 of the blade feet 40.

84038458403845

* V* V

-9--9-

Om te voorkomen dat.de bladen axiaal naar achteren -toe bewegen is een ringvormige achterste afdekplaat 188 aangebracht. De afdekplaat 188 heeft een ringvormige , naar voren toe gerichte lip 190 die snapt over een kraag 192 op de 2 achterzijde van de schijf 34, waardoor de afdekplaat radiaal wordt ondersteunü'-en op zijn plaats gebracht. DE afdekplaat is axiaal opgesloten door een gespleten ring 193, die aanligt tegen het radiaal binnenste einde van de afdekplaat 188 en stevig past tussen deze en een zich radiaal naar buiten toe .j Φ uitstrekkende rib-vormige flens 194 van de schijf 34. Het radiaal buitenste einde 196 van de afdekplaat 188 omvat een naar voren toe gericht ringvormig oppervlak 198, dat een ringvormige afdichting vormt tegen de in hoofdzaak in één vlak liggende achterste oppervlakken van de schijf-nokken 47 ^ en de naar achteren toe gerichte oppervlakken van de bladvoet-einden 44. Tussen de snap-diameter bij de kraag 192 en de afdichting op het oppervlak 198 ligt de afdekplaat 188 axiaal op afstand van het achtervlak 50 van de schijf 34 om de reeds bovengenoemde ringvormige gasruimte 57 er tussen te vormen.To prevent the blades from moving axially backward, an annular rear cover plate 188 is provided. The cover plate 188 has an annular, forward-facing lip 190 that snaps over a collar 192 on the back of the disc 34, thereby radially supporting the cover plate and securing it in place. The cover plate is axially confined by a split ring 193 which abuts the radially innermost end of the cover plate 188 and fits tightly between it and a radially outwardly extending rib-shaped flange 194 of the disc 34. The radial outer end 196 of the cover plate 188 includes a forward-facing annular surface 198, which forms an annular seal against the substantially flush-lying rear surfaces of the disc bosses 47 ^ and the rearward-facing surfaces of the blade base. ends 44. Between the snap diameter at the collar 192 and the seal on the surface 198, the cover plate 188 is axially spaced from the rear face 50 of the disk 34 to form the aforementioned annular gas space 57 therebetween.

20 Zoals in het bijzonder blijkt uit de figuren 3 en 6 liggen de radiaal naar binnen toe gerichte oppervlakken 200 van de buiten-tand 202 van het voetdeel 40 radiaal op afstand naar buiten toe van de corresponderende tegenover liggende oppervlakken 204 van de binnen-tand 206 van de schijf-22 nok voor het vormen van tweede koellucht-kanalen 208 door de sleuven 46. Deze kanalen hebben inlaten 209 bij het-achtervlak 50 van de schijf 34, welke inlaten in verbinding staan met de gasruimte 57. Het radiaal buitenste deel van het voorvlak van elke nok 47 springt iets terug zoals bij 210, zodat het iets 2q weg ligt van het oppervlak 180 van de afdekplaat 178 voor het verkrijgen van verbinding tussen de uitlaten 211 van de tweede koellucht-kanalen 208 en de ruimten 186 tussen de bladvoeten 40.As is particularly apparent from Figures 3 and 6, the radially inwardly facing surfaces 200 of the outer tooth 202 of the foot portion 40 are radially spaced outwardly from the corresponding opposite surfaces 204 of the inner tooth 206 of the disk-22 cam to form second cooling air channels 208 through the slots 46. These channels have inlets 209 at the rear face 50 of the disk 34, which inlets communicate with the gas space 57. The radially outer portion of the front face of each cam 47 recesses slightly as at 210 so that it is slightly 2q away from the surface 180 of the cover plate 178 to provide connection between the outlets 211 of the second cooling air channels 208 and the spaces 186 between the blade feet 40.

De eerste koellucht-kanalen 55 fegziiteninlaten 212 en uitlaten 214. De inlaten 2T2 staan via de sleuven 75,76 in verbinding met het tussenliggende koellucht-compartiment 66 tussen de eerste en de tweede rotorschijven 16,34. De uitlaten 214 monden uit in de gasruimte 57 bij de achterzijde 8403345 -10- » van de schijf 34. De eerste en tweede kanalen 55,208 staan in' serie geschakeld ten opzichte van elkaar via de gasruimte 57. Daar de druk in het tussenliggende compartiment 66 hoger is dan de druk in de ruimten 186 stroomt de koellucht vanaf het 5 compartiment 66 via de eerste.kanalen 55 in de gasruimte 57 en vandaar uit in tegengestelde, voorwaartse richting, door de tweede koellucht kanalen 208. De lucht stroomt dan in de ruimten 186 via de uitsnijdingen 210 in de nokken 47#vanuit de ruimte 186 stroomt de koellucht in een ander compartiment 10 (niet weergegeven) dat stroomafwaarts ervan is aangebracht.The first cooling air channels 55 have fuses inlets 212 and outlets 214. The inlets 2T2 communicate via slots 75, 76 with the intermediate cooling air compartment 66 between the first and second rotor disks 16, 34. The outlets 214 open into the gas space 57 at the rear of the disc 34. The first and second channels 55,208 are connected in series with each other via the gas space 57. Since the pressure in the intermediate compartment 66 higher than the pressure in the spaces 186, the cooling air flows from the compartment 66 through the first channels 55 into the gas space 57 and from there in the opposite, forward direction, through the second cooling air channels 208. The air then flows into the spaces 186 from the space 186 via the cutouts 210 in the cams 47 #, the cooling air flows into another compartment 10 (not shown) arranged downstream thereof.

De uitsnijdingen 210 zijn zodanig gedimensioneerd dat een bepaalde hoeveelheid koellucht door de bladvoet-sleuven 46 stroomt.The cutouts 210 are sized so that a certain amount of cooling air flows through the blade foot slots 46.

Volgens een voorkeurs uitvoeringsvorm van de 15 uitvinding, weergegeven in de figuren 6 en 7, bezitten de profieldelen 38 van de tweede trap koellucht-kanalen of compartimenten 215, waaraan koellucht wordt toegevoerd vanaf het tussenliggende compartiment 66 tussen de schijven 16,34 via een radiaal lopend kanaal 216 door de bladvoet 40. Het 20 kanaal 216 verbindt de compartimenten 215 van de profieldelen en het eerste koellucht-kanaal 55 via de bladvoet-sleuf 46.According to a preferred embodiment of the invention, shown in figures 6 and 7, the profile parts 38 of the second stage have cooling air channels or compartments 215, to which cooling air is supplied from the intermediate compartment 66 between the discs 16,34 via a radial channel 216 through the blade foot 40. The channel 216 connects the compartments 215 of the profile parts and the first cooling air channel 55 via the blade foot slot 46.

Een inlaat 218 naar het kanaal 216 wordt afgedekt door een dunne plaat 220. De plaat 220 heeft een doseer-opening 222 daardoorheen die in.lijn ligt met de kanaal-inlaat 218 voor 25 het afmeten van de geschikte hoeveelheid lucht die stroomt vanaf het eerste kanaal 55 naar de profieldeèl-compartlmenten 215.De lucht die in de compartimenten 215 stroomt verlaat de profieldelen via openingen en sleuven (niet weergegeven) door de wand van het profieldeel voor het afkoelen daarvan, zoals 30 op zichzelf bekend is. Tijdens het bedrijven van de rotor is de druk in de compartimenten 215 lager dan de druk in het tussenliggende koel-compartiment 66, zodat de lucht in de juiste richting zal stromen.An inlet 218 to channel 216 is covered by a thin plate 220. Plate 220 has a metering opening 222 therethrough aligned with channel inlet 218 for measuring the appropriate amount of air flowing from the first channel 55 to the profile part compartments 215. The air flowing into the compartments 215 leaves the profile parts via openings and slots (not shown) through the wall of the profile part for cooling thereof, as is known per se. During operation of the rotor, the pressure in the compartments 215 is lower than the pressure in the intermediate cooling compartment 66, so that the air will flow in the correct direction.

Bij beschouwing van de turbine-sectie 10 in zijn 353.geheel blijkt dat een nieuwe koel-inrichting is verschaft waardoor de koellucht vanaf een compartiment stroomopwaarts van de rotorschijf 16 van de eerste trap wordt gebruikt voor het koelen van de schijf-nokken, de opneemranden, de bladvoeten 8403845 9 m -lien de profieldelen van de eerste en de tweede trap. Deze constructie van de turbinesectie is bijzonder verassend, daar geen openingen vereist zijn door de eerstetrapsschijf voor het verkrijgen van een stroom koellucht stroomopwaarts 5 daarvan naar de bladvoeten van de tweede trap en in de profieldelen 38 van de tweede trap, door welke openingen de levensduur van de turbinesectie wordt bekort. Door de bijzondere koelluchtstroom door het gebied van de bladvoeten van de tweede trap wordt verder de hoeveelheid koellucht 10 vereist voor het koelen van de opneemrand van de schijf, van de nokken en van de bladvoeten van de tweede trap met 26% verminderd.Considering the turbine section 10 in its entirety, it appears that a new cooling device has been provided whereby the cooling air from a compartment upstream of the rotor disc 16 of the first stage is used to cool the disc cams, the receiving edges , the blade feet 8403845 9 m -lien the profile parts of the first and the second stage. This construction of the turbine section is particularly surprising since no openings are required through the first stage disc to obtain a flow of cooling air upstream thereof to the blade feet of the second stage and into the profile portions 38 of the second stage, through which openings the life of the the turbine section is shortened. Furthermore, due to the particular cooling air flow through the region of the blade feet of the second stage, the amount of cooling air 10 required to cool the receiving edge of the disk, the cams and the blade feet of the second stage is reduced by 26%.

de uitvinding is weergegeven en beschreven aan dé hand van een voorkeurs uitvoeringsvorm daarvan, zal duidelijk zijn dat 15 vele wijzigingen kunnen worden aangebracht zonder buiten de uitvindingsgedachte te vallen.the invention has been shown and described with reference to a preferred embodiment thereof, it will be clear that many modifications can be made without departing from the inventive idea.

84038458403845

Claims

1. Rotor assembly comprising first and second coaxial, co-rotating gas turbine engine rotors, each comprising a disc having a front face, a back face, a receiving rim and a plurality of cams spaced circumferentially extending radially outwardly from said rim a blade base slot formed between the circumferentially spaced cams, which slots extend axially from the front face to the rear face, characterized in that means are provided at the front face of the first rotor to form a front compartment for receiving an amount of cooling air; spacing means extending between and abutting the rear face of the first rotor disc and the front face of the second rotor disc so that they. rotating therewith, the spacers and rotor disks forming an intermediate annular cool air composition radially within the spacing means and extending axially between the rear and front faces of the disks, each rotor comprising a plurality of rotor blades each having a foot a foot being disposed in each slot and together with the respective slot forming an axial cooling air channel through the slot from the front of the rear face of the respective disk, the front compartment, the channels passing through the first rotor disc slots , the intermediate cooling air compartment and the channels are connected in series for the medium flow through the second rotor disk slots so that cooling air can flow from the front compartment into and through the slots of the first rotor disk, from these slots in the intermediate cooling air compartment and from this compartment into and through the slots in the second rotor disc.

2. Assembly according to claim 1, characterized in that the spacing means abut the rear face of the first rotor disc over a substantially 8403845 φ V * -13 continuous circle coaxial with the rotor axes radially. within the cooling air channels through the slots of the first disk, the spacing means abutting the front face of the second rotor disk along a circle coaxial with the rotor shaft and radially within the cooling air channels through the slots of the second disk.

3. Assembly according to claim 1 or 2, characterized in that the spacing means comprise an axially extending, annular knife-edge sealing support with a front and a rear end, the front end being directed radially outwards. circumferential surface comprises v and the rear surface of the first disc comprises a radially inwardly directed circumferential surface. disposed radially within the slot of the first disc and abutting the radially outward surface to form a first substantially cylindrical bearing surface therebetween, the rear end comprising a radially outwardly circumferential surface and the front face of the second disc comprises a radially inwardly facing circumferential surface that lies radially within the slots of the second disc and abuts the radially outwardly facing surface of the rear end to form a second substantially cylindrical contact surface in between.

4. Assembly according to any one of the preceding claims, characterized in that a cover plate is arranged downstream of the first disc and in contact with the rear face of the first disc to form a first rear compartment between the intermediate compartment and the axial cooling air channels 30 through the slots of the first disk, the intermediate compartment, the first rear compartment, and the cooling air channels through the slots of the first disk being in series with respect to the medium strip.

Assembly according to any one of the preceding claims, characterized in that the first disc and the spacing means are provided with openings at the first contact surface 8403845 ic -14 for dosing cooling air from the first rear compartment into the intermediate compartment. while the second disk and the spacing means are provided with openings at the second contact surface for the flow of cooling air from the intermediate compartment into the cooling air channels through slots of the second rotor disk.

6. Assembly as described and / or shown in the drawing. 8403845