WO2005017320A1

WO2005017320A1 - Rotor für eine gasturbine sowie gasturbine

Info

Publication number: WO2005017320A1
Application number: PCT/DE2004/001771
Authority: WO
Inventors: Stephan Bock; Manfred Dopfer; Sebastian Motsch; Martin Pernleitner; Joerg Reschke; Spiros Tatakis
Original assignee: Mtu Aero Engines Gmbh
Priority date: 2003-08-18
Filing date: 2004-08-06
Publication date: 2005-02-24
Also published as: DE10337868A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine Gasturbine, insbesondere für ein Flugzeugtriebwerk. Am Rotor (10) sind Schaufeln (11) angeordnet, die zusammen mit dem Rotor (10) rotieren, wobei die Schaufeln (11) am Rotor (10) befestigt sind. Erfindungsgemäß ist die Anzahl von Schaufelfüßen (17), die der Befestigung der Schaufeln (11) am Rotor (10) dienen, ungleich der Anzahl der am Rotor (10) befestigten Schaufeln (11).

Description

Rotor für eine Gasturbine sowie Gasturbine

Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine Gasturbine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Gasturbine mit einem Rotor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 19.

Moderne Gasturbinen, insbesondere moderne Flugzeugtriebwerke, müssen höchsten Ansprüchen im Hinblick auf Zuverlässigkeit, Gewicht, Leistung, Wirtschaftlichkeit und Lebensdauer gerecht werden. Bei der Entwicklung solcher Triebwerke, welche die obigen Anforderungen erfüllen, sind verschiedene Kriterien zu beachten. Exemplarisch sei hier auf die Aerodynamik, Schwingungsmechanik, Festigkeit und Wellendynamik sowie auf die Fertigungstechnik und die Werkstofftechnik verwiesen.

Gasturbinen, insbesondere Flugzeugtriebwerke, bestehen aus mehreren Baugruppen. Als Baugruppen von Gasturbinen, insbesondere Flugzeugtriebwerken, seien hier die Brennkammer, der Lüfter bzw. Fan, Hochdruckturbine sowie Niederdruckturbine und Hochdruckverdichter sowie Niederdruckverdichter genannt. Hochdruckverdichter, Niederdruckverdichter, Hochdruckturbine sowie Niederdruckturbine umfassen in der Regel mehrere Stufen. Beim Lüfter bzw. Fan rotiert ein beschaufelter Lüfterrotor gegenüber einem feststehenden Lüftergehäuse. Beim Verdichter, insbesondere beim Hochdruckverdichter und Niederdruckverdichter, sowie bei der Turbine, insbesondere der Hochdruckturbine und Niederdruckturbine, rotiert ebenfalls ein beschaufelter Rotor gegenüber einem feststehenden Stator. Die einem Turbinenrotor oder Verdichterrotor zugeordneten Schaufeln, die mit dem Rotor zusammen rotieren, bezeichnet man als Laufschaufeln. Diese Laufschaufeln des rotierenden Rotors rotieren insbesondere relativ zu dem Stator zugeordneten, feststehenden Leitschaufeln.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, jede Laufschaufel am Rotor über jeweils einen der jeweiligen Laufschaufel zugeordneten Schaufelfuß zu befestigen. Dabei verfügt nach dem Stand der Technik jede Laufschaufel über einen eigenen Schaufelfuß, wobei jeder Schaufelfuß in entsprechende Ausnehmungen eines umlaufenden Rands des Rotors eingreift. Sollen demnach zum Beispiel an einem Rotor acht Laufschaufeln befestigt werden, so wird nach dem Stand der Technik jede Laufschaufel über einen separaten Schaufelfuß am umlaufenden Rand des Rotors befestigt. In den umlaufenden Rand des Rotors sind dann acht Ausnehmungen eingebracht, in welche die Schaufelfüße eingreifen. Die Innenkontur der Ausnehmungen entspricht dabei vorzugsweise in etwa der Außenkontur der Schaufelfüße. So kann die Außenkontur der Schaufelfüße und damit die Innenkontur der Ausnehmungen des Rotorrands schwalbenschwanzförmig (dove-tail design) oder tannenbaumförmig (fir-tree design) ausgeführt sein. Nach dem Stand der Technik verfügt demnach jede Laufschaufel über einen separaten Schaufelfuß, mit welchem die Laufschaufel am umlaufenden Rand des Rotors befestigt wird. Bei einem im Sinne des Standes der Technik ausge- bildeten Rotor entspricht demnach die Anzahl der am Rotor befestigten Laufschaufeln der Anzahl der Schaufelfüße. Als diesbezüglicher Stand der Technik kann auf die DE 198 58 702 A1 und die DE 195 16 694 C2 verwiesen werden.

Bedingt durch das nach dem Stand der Technik festgeschriebene Konstruktionsprin- zip, dass die Anzahl der Schaufelfüße immer der Anzahl der am Rotor befestigten Schaufeln entspricht, ergeben sich Beschränkungen in den Designmöglichkeiten für Rotoren von Gasturbinen, insbesondere Flugzeugtriebwerken. So bestimmt das Verhältnis Schaufelfußanzahl : Schaufelanzahl von 1 : 1 die Dimensionierung und das Gewicht des umlaufenden Rotorrands und damit auch das Gewicht und die Dimensi- onierung des gesamten Rotors. Das Gewicht des Rotors bestimmt maßgeblich das Gewicht der gesamten Gasturbine bzw. des gesamten Flugzeugtriebwerks und damit die Wirtschaftlichkeit, Festigkeit und Lebensdauer desselben.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, einen neuartigen Rotor für eine Gasturbine sowie eine entsprechende Gasturbine zu schaffen.

Dieses Problem wird dadurch gelöst, dass der eingangs genannte Rotor durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 weitergebildet ist.

Erfindungsgemäß ist die Anzahl von Schaufelfüßen, die der Befestigung der Schaufeln am Rotor dienen, ungleich der Anzahl der am Rotor befestigten Schaufeln. Mit der Erfindung wird erstmals vorgeschlagen, mit der Anzahl der Schaufelfüße von der Anzahl der am Rotor bzw. Rotorrand zu befestigenden Schaufeln abzuweichen. Dies erlaubt neue Designmöglichkeiten für Gasturbinenrotoren.

Nach einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Anzahl der Schau- felfüße größer als die Anzahl der Schaufeln, die am Rotor mit Hilfe der Schaufelfüße befestigt sind. Mit dieser Weiterbildung der Erfindung kann in erster Linie eine Gewichtreduzierung erreicht werden. Diese Ausführungsform der Erfindung eignet sich insbesondere für Verdichterrotoren.

Nach einer zweiten, alternativen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Anzahl der Schaufelfüße kleiner als die Anzahl der Schaufeln, die am Rotor mit Hilfe der Schaufelfüße befestigt sind. Mit dieser Weiterbildung der Erfindung kann in erster Linie die Anzahl der benötigten Baugruppen und der Fertigungsaufwand reduziert werden. Diese Ausführungsform der Erfindung eignet sich insbesondere für Turbi- nenrotoren.

Die erfindungsgemäße Gasturbine ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 19 gekennzeichnet.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 : einen Rotor mit mehreren am Rotor befestigten Schaufeln in perspektivischer Vorderansicht;

Fig. 2: einen stark schematisierten Querschnitt durch einen Rotor zur Verdeut- lichung der aus dem Stand der Technik bekannten Befestigung der Schaufeln an dem Rotor, insbesondere an einem Verdichterrotor; Fig. 3: einen stark schematisierten Querschnitt durch einen Rotor zur Verdeutlichung der aus dem Stand der Technik bekannten Befestigung der Schaufeln an dem Rotor, insbesondere an einem Turbinenrotor;

Fig. 4: einen stark schematisierten Querschnitt durch einen Rotor analog zur Darstellung gemäß Fig. 2 zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Befestigung der Schaufeln am Rotor nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 5: einen stark schematisierten Querschnitt durch einen Rotor analog zur Darstellung gemäß Fig. 3 zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Befestigung der Schaufeln am Rotor nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 6: einen stark schematisierten Querschnitt durch einen Rotor analog zur Darstellung gemäß Fig. 2 bzw. 4 zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Befestigung der Schaufeln am Rotor nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 7: eine stark schematisierte, perspektivische Seitenansicht eines Rotors und einer Laufschaufel zur Verdeutlichung einer weiteren aus dem Stand der Technik bekannten Befestigung der Schaufeln an dem Rotor; und

Fig. 8: eine stark schematisierte, perspektivische Seitenansicht eines Rotors und einer Laufschaufel zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Befestigung der Schaufeln am Rotor.

Nachfolgend wird die hier vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 8 in größerem Detail beschrieben. Fig. 1 zeigt einen Rotor einer Gasturbine mit mehreren am Rotor befestigten Schaufeln in perspektivischer Ansicht. Anhand der Fig. 2, 3 und

7 wird die aus dem Stand der Technik bekannte Befestigung der Schaufeln am Rotor gezeigt. Fig. 4 bis 6 und 8 hingegen zeigen die Befestigung der Schaufeln am Rotor im Sinne der Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen Rotor 10 mit mehreren am Rotor 10 befestigten Laufschaufeln 1 1. Der Rotor 10 umfasst einen als Scheibe oder Ring ausgebildeten Rotorträger 12 und einen sich an den Rotorträger 12 anschließenden, umlaufenden Rand 13. Über eine Umfangsfläche 14 des Rands 13 sind die Laufschaufeln 1 1 im allgemeinen äquidis- tant zueinander angeordnet. Der in Fig. 1 dargestellte Rotor 10 kann als Verdichterrotor oder Turbinenrotor in einer Gasturbine, nämlich in einem Flugzeugtriebwerk, zum Einsatz kommen.

Nach dem Stand der Technik (siehe Fig. 2 und 3) ist jede Laufschaufel 1 1 über einen einzigen, separaten Schaufelfuß 15 im umlaufenden Rand 13 des Rotors 10 befestigt. Der Bereich der Befestigung der Laufschaufeln 1 1 im Rand 13 des Rotors 10 ist in Fig. 1 bis 3 mit der Bezugsziffer 16 gekennzeichnet. So ist in Fig. 2 der Schaufelfuß 15 der Laufschaufel 1 1 schwalbenschwanzförmig ausgebildet und greift in eine entsprechend ausgestaltete Ausnehmung 20 im Bereich des Rands 13 des Rotors 10 ein. Fig. 3 zeigt tannenbaumförmig ausgebildete Schaufelfüße 15, die in entsprechend geformte Ausnehmungen 20 des Rands 13 eingreifen. Nach dem Stand der Technik entspricht die Anzahl der Schaufelfüße immer der Anzahl der am Rotor zu befestigenden Laufschaufeln. Das Verhältnis Laufschaufelanzahl : Schaufelfußanzahl entspricht nach dem Stand der Technik demnach immer 1 : 1. Jede Laufschaufel 1 1 ist demzufolge mithilfe eines einzigen, separaten Schaufelfußes 15 am umlaufenden Rand 13 des Rotorträgers 12 bzw. des Rotors 10 befestigt.

Im Sinne der Erfindung wird ein Rotor vorgeschlagen, wobei am Rotor mehrere mit dem Rotor rotierende Laufschaufeln befestigt sind und wobei die Anzahl von Schaufelfüßen, die der Befestigung der Laufschaufeln am Rotor dienen, ungleich der Anzahl der am Rotor befestigten Laufschaufeln ist. Im Sinne der Erfindung gilt demnach:

Laufschaufelanzahl : Schaufelfußanzahl ≠ 1 : 1. Nach einer ersten, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Anzahl von Schaufelfüßen größer als die Anzahl der Schaufeln, die am Rotor mithilfe der Schaufelfüße befestigt sind. So zeigt Fig. 4 eine Laufschaufel 1 1, der in Umfangsrichtung nebeneinander zwei Schaufelfüße 17 zugeordnet sind. Mithilfe der Schaufelfüße 17 ist die Laufschaufel 1 1 im Rand 13 des Rotorträgers 12 bzw. Rotors 10 befestigt. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist demnach das Verhältnis Laufschaufelanzahl : Schaufelfußanzahl gleich 1 : 2.

Bei einem Konstruktionsprinzip, bei der die Anzahl der Schaufelfüße 17 größer ist als die Anzahl der über die Schaufelfüße 17 zu befestigenden Laufschaufeln 1 1 können die geometrischen Abmessungen der Schaufelfüße 17 und damit die geometrischen Abmessungen des umlaufenden Rands 13 des Rotorträgers 12 verringert werden. So können im Sinne der Fig. 4 schwalbenschwanzförmige Schaufelfüße 17 mit kleineren Abmessungen als nach dem Stand der Technik (siehe Fig. 2) verwendet werden, die in entsprechend kleiner geformte Ausnehmungen 20 des Rands 13 eingreifen. Mit einem derartigen Design können demnach Rotoren 10 mit einem schlanken Rotorrand 13 realisiert werden. Bei einem schlankeren Rotorrand 13 reduziert sich das Gewicht desselben. Wird das Gewicht des Rands 13 reduziert, so sinkt auch die mechanische Belastung des Rotorträgers 12 im Betrieb der Gasturbine und damit kann auch das Gewicht des Rotorträgers 12, der als Scheibe oder Ring ausgebildet sein kann, reduziert werden. Demnach stellt sich für den gesamten Rotor 10 und damit die gesamte Gasturbine bzw. das gesamte Flugzeugtriebwerk eine Gewichtsreduktion ein. Eine Gewichtsreduktion des Flugzeugtriebwerks verbessert den Wirkungsgrad desselben.

Die Weiterbildung der Erfindung, bei welcher die Anzahl der Schaufelfüße größer ist als die Anzahl der über die Schaufelfüße befestigten Laufschaufeln, eignet sich insbesondere für die Rotortypen, bei welchen eine relativ geringe Anzahl von relativ großen und damit schweren Laufschaufeln am Rotor zu befestigen sind. Eine geeig- nete Anwendung ist hier zum Beispiel die erste Stufe von Verdichtern des Flugzeugtriebwerks. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 sind jeder Laufschaufel 1 1 zwei Schaufelfüße 17 zugeordnet. In Abweichung vom gezeigten Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, jeder Laufschaufel drei oder vier oder noch mehr Schaufelfüße zuzuordnen. Auch liegt es im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, mehrere Laufschaufeln zu einem Laufschaufelsegment zusammenzufassen, wobei dann die Anzahl der dem Laufschaufelsegment zugeordneten Schaufelfüße wieder größer ist als die Anzahl der dem Laufschaufelsegment zugeordneten Laufschaufeln. So ist eine Ausgestaltung denkbar, bei der ein Schaufelsegment zwei Laufschaufeln und drei Schaufelfüße umfasst. In diesem Fall liegt das Verhältnis Laufschaufelanzahl : Schaufelfußanzahl bei 2 : 3. Auch ist es möglich, einem Laufschaufelsegment mit drei Laufschaufeln vier oder fünf oder noch mehr Schaufelfüße zuzuordnen. Die Auswahl eines geeigneten Verhältnisses zwischen Anzahl der Laufschaufeln und Anzahl der Schaufelfüße hängt vom konkreten Anwendungsfall ab. Es wird jedoch in diesem Fall gelten, dass ein Schaufelsegment mit N Schaufeln mindestens N+1 Schaufelfüße aufweist.

Fig. 5 visualisiert eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Hiernach ist die Anzahl der Schaufelfüße kleiner als die Anzahl der Laufschaufeln, die am Rotor mithilfe der Schaufelfüße befestigt sind. So ist beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 zwei Laufschaufeln 1 1 ein gemeinsamer Schaufelfuß 18 zugeordnet. Die beiden Lauf- schaufeln 1 1 sind mithilfe dieses Schaufelfußes am umlaufenden Rand 13 des Rotors 10 befestigt und greifen in eine entsprechend dimensionierte Ausnehmung 20 ein. Das Verhältnis Laufschaufelanzahl : Schaufelfußanzahl beträgt beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 demnach 2 : 1.

Das Konstruktionsprinzip, bei welchem die Anzahl der Schaufelfüße 18 kleiner ist als die Anzahl der über die Schaufelfüße 18 zu befestigenden Laufschaufeln 1 1 eignet sich vor allem bei Rotoren, bei welchen eine relativ große Anzahl von relativ kleinen, dünnen und damit leichten Laufschaufeln am umlaufenden Rand 13 des Rotors zu befestigen sind. Beispielhaft seinen hier Turbinenstufen des Flugzeugtriebwerks als Anwendungsfall genannt.

Bei dieser Ausführungsform der hier vorliegenden Erfindung ergeben sich in erster Linie fertigungstechnische Vorteile. So reduziert sich, wenn mehreren Laufschaufeln ein gemeinsamer Schaufelfuß zugeordnet ist, die Anzahl der in den umlaufenden Rand 13 des Rotorträgers 12 einzubringenden Ausnehmungen. Für die in den Rand 13 einzubringenden Ausnehmungen erhöht sich dann der zur Verfügung stehende Abschnitt der Umfangsfläche 14 des Randes 13. Hierdurch wird es möglich, von tan- nenbaumförmigen Konturen für Schaufelfuß und zugeordneter Ausnehmung auf schwalbenschanzförmige Konturen zu wechseln. Die schwalbenschwanzförmigen Konturen sind mit geringerem fertigungstechnischen Aufwand realisierbar. Ein derart ausgebildeter Rotor lässt sich demnach mit geringerem Fertigungsaufwand und damit kostengünstiger herstellen. Weiterhin werden Wartungsarbeiten am Rotor verein- facht.

Auch beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 können nahezu beliebige Verhältnisse von Laufschaufelanzahl und Schaufelfußanzahl realisiert werden. So ist es im Sinne der Erfindung möglich, drei Laufschaufeln einen gemeinsamen Schaufelfuß zuzuord- nen. Das Verhältnis Laufschaufelanzahl : Schaufelfußanzahl beträgt dann 3 : 1.

Weiterhin ist es auch bei dieser Ausgestaltung der Erfindung möglich, mehrere Laufschaufeln zu einem Schaufelsegment zusammenzufassen, wobei dann die Anzahl der Schaufelfüße je Schaufelsegment kleiner ist als die Anzahl der dem Schaufelsegment zugeordneten Laufschaufeln. So ist ein Schaufelsegment mit drei Laufschaufeln und zwei Schaufelfüßen realisierbar. Weiterhin ist im Sinne dieser Ausführungsform der Erfindung ein Schaufelsegment mit vier Laufschaufeln und drei Schaufelfüßen oder zwei Schaufelfüßen oder lediglich einem Schaufelfuß vorstellbar. Das konkrete Verhältnis von Laufschaufelanzahl zu Schaufelfußanzahl hängt wiederum vom konkreten Anwendungsfall ab. Es wird jedoch in diesem Fall gelten, dass ein Schaufelsegment mit N Schaufeln maximal N-1 Schaufelfüße aufweist.

Die hier vorliegende Erfindung ermöglicht völlig neue Designmöglichkeiten für Rotoren von Flugzeugtriebwerken. Ist die Anzahl der Schaufelfüße größer als die Anzahl der über die Schaufelfüße am Rotor zu befestigenden Laufschaufeln, so ergeben sich insbesondere Vorteile im Hinblick auf die Dimensionierung und Gewichtsreduktion des Rotors. Ist hingegen die Anzahl der Schaufelfüße kleiner als die Anzahl der über die Schaufelfüße am Rotor zu befestigenden Laufschaufeln, so ergeben sich Verein- fachungen in der Fertigung und Wartung des Rotors durch die Verringerung der Schaufelfußanzahl und der Anzahl der in den Rotor einzubringenden Ausnehmungen.

Weiterhin ist es im Sinne der Erfindung möglich, dann, wenn durch die Vergrößerung der Anzahl der Schaufelfüße gegenüber der Anzahl der Laufschaufeln eine Gewichtsreduktion realisierbar ist, durch Wechsel auf schwerere, günstigere Materialien auf die mögliche Gewichtsreduktion zu verzichten, jedoch ein preiswerteres Triebwerk bereitzustellen.

So eröffnet die hier vorliegende Erfindung eine Vielzahl von Optimierungsmöglichkeiten an Gasturbinen, insbesondere Flugzeugtriebwerken. So können, wie bereits erwähnt, bei der Ausführungsform, bei der die Anzahl der Schaufelfüße größer ist als die Anzahl der mithilfe der Schaufelfüße zu befestigenden Schaufeln, kleinere Ausnehmungen in den Rotor bzw. in den umlaufenden Rand des Rotors eingebracht werden. Die Größe und das Gewicht des Rotorrands kann dann verringert werden, wodurch eine Effizienzsteigerung des Flugzeugtriebwerks möglich ist. In diesem Fall können auch evtl. benötigte Kühlkanäle vom Schaufelfuß entkoppelt werden, da zwischen den kleineren und voneinander beabstandeten Schaufelfüßen dann ausreichend Platz zur Anordnung von Kühlkanälen vorhanden ist.

Bei der Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher die Anzahl der Schaufelfüße größer ist als die Anzahl der mithilfe der Schaufelfüße zu befestigenden Laufschaufeln, kann eine steifere Verbindung der Laufschaufeln mit dem Rotorrand erzielt werden. Ein steifere Verbindung bei gleichzeitiger Gewichtsreduktion verbessert das dynamische Verhalten, insbesondere das schwingungsdynamische Verhalten, des Rotors und damit letztendlich der Gasturbine bzw. des Flugzeugtriebwerks.

Weiterhin wird es im Sinne der Erfindung möglich, einheitlich geformte Schaufelfüße und damit einheitlich geformte Ausnehmungen im Rotorrand zu verwenden, wodurch die Anzahl der benötigten Fertigungswerkzeuge verringert werden kann.

Bei der Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher die Anzahl der Schaufelfüße kleiner ist als die Anzahl der mithilfe der Schaufelfüße zu befestigenden Laufschaufeln, kann die Anzahl der Fertigungsschritte und die Anzahl der Bauteile je Rotor verringert werden.

Mithilfe der Erfindung ergeben sich demnach zahlreiche Optimierungsmöglichkeiten im Hinblick auf den Fertigungsprozess, im Hinblick auf Wartungsarbeiten sowie im Hinblick auf eine Gewichtsreduktion und damit Effizienzsteigerung des Flugzeugtriebwerks.

Den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass die Schaufel- fuße 17 bzw. 18 integraler Bestandteil der entsprechenden Laufschaufel 1 1 sind. Die Laufschaufel 1 1 und der oder jeder zugeordnete Schaufelfuß 17 bzw. 18 sind demnach vorzugsweise einstückig ausgebildet.

Fig. 6 verdeutlicht eine Ausführungsform der hier vorliegenden Erfindung, bei wel- eher die Laufschaufeln 1 1 ebenfalls am Rotor, nämlich am umlaufenden Rand 13 des Rotorträgers 12 befestigt sind, bei welchem jedoch die Schaufelfüße 19, mithilfe derer die Laufschaufeln 1 1 am Rand 13 des Rotors 1 1 befestigt sind, als separates und damit eigenständiges Bauteil ausgebildet sind. Fig. 6 kann entnommen werden, dass der Schaufelfuß 19 zu beiden Seiten, also zu einer dem Rand 13 zugewandten Seite und einer der Laufschaufel 1 1 zugewandten Seite vorzugsweise schwalben- schwanzförmig ausgebildet ist und in entsprechende Ausnehmungen im Bereich des Rands 13 und der Laufschaufel 1 1 eingreift. So ist beim Ausführungsbeispiel der Fig. 6 eine erste Ausnehmung 20 in den Rand 13 des Rotorträgers und eine zweite Ausnehmung 21 in den Bereich der Laufschaufel 1 1 eingebracht. In diese Ausnehmun- gen 20 und 21 greift der Schaufelfuß 19 mit entsprechend geformten Abschnitten ein. Wird ein derartig ausgestalteter Schaufelfuß 19 verwendet, so ist im Sinne der Erfindung wiederum die Anzahl der Schaufelfüße 19 ungleich der Anzahl der mithilfe der Schaufelfüße 19 am Rotor zu befestigenden Laufschaufeln 1 1.

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Schaufelfüße 17, 18 oder 19 in axialer Richtung des Rotors gespalten bzw. gesplittet ausgeführt sein können. Hierzu wird in axialer Richtung ein vorzugsweise mittlerer Abschnitt aus dem Schaufelfuß herausgetrennt. Wenn im Sinne der obigen Beschreibung von mehreren Schaufelfü- ßen die Rede ist, so sind diese, wie in Fig. 4 gezeigt, nicht in axialer Richtung des Rotors hintereinander angeordnet, sondern vielmehr liegen diese Schaufelfüße dann auf einer axialen Höhe in Umfangsrichtung nebeneinander.

Bei den in Fig. 2 bis 6 gezeigten Laufschaufeln 1 1 erstrecken sich die Schaufelfüße 17, 18 oder 19 in axialer Richtung, d.h. es handelt sich um sogenannte „axial built roots". Fig. 7 und 8 zeigen „circumferential built roots".

So zeigt Fig. 7 einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Schaufelfuß 22 einer Laufschaufel 1 1 mit einer entsprechenden Ausnehmung 20 zur Verankerung des

Schaufelfußes 22 im Bereich des Rands 13 des Rotors 10 nach dem Stand der Technik. So entspricht nach diesem Stand der Technik die Anzahl der Schaufelfüße 22 wiederum der Anzahl der am Rotor zu befestigenden Laufschaufeln 1 1. Das Verhältnis von Laufschaufelanzahl : Schaufelfußanzahl ist demnach hier 1 : 1.

Fig. 8 zeigt eine entsprechende Laufschaufel 10 mit zwei Schaufelfüßen 23 im Sinne der Erfindung, wobei zwei Ausnehmungen 20 zur Verankerung der Schaufelfüße 23 vorhanden sind, die entsprechend kleiner ausgebildet sind. Das Verhältnis von Laufschaufelanzahl : Schaufelfußanzahl ist demnach hier 1 : 2. Zur Verankerung der Laufschaufel 1 1 über die Schaufelfüße 23 werden die Schaufelfüße 23 zuerst in radialer Richtung gemäß dem Pfeil 24 in die Ausnehmungen 20 eingeführt und dann im Sinne des Pfeils 25 in Umfangsrichtung verschoben. Durch diese Ausgestaltung wird die Sicherheit gegen Schaufelverlust deutlich erhöht. Die Schaufelfüße 23 tragen Randlasten in der Nähe der Ausnehmungen 20 ohne Steifigkeitsverlust. Das verbes- serte Tragverhalten hinsichtlich quasistatischer Lasten und transienter Lasten (z.B. Vogelschlag) ist insbesondere bei den ersten Verdichterstufen von Bedeutung. Bezugszeichenliste

Rotor 10

Laufschaufel 1 1 Rotorträger 12

Rand 13

Umfangsfläche 14

Schaufelfuß 15

Befestigungsbereich 16 Schaufelfuß 17

Schaufelfuß 18

Schaufelfuß 19

Ausnehmung 20

Ausnehmung 21 Schaufelfuß 22

Schaufelfuß 23

Pfeil 24

Pfeil 25

Claims

Patentansprüche

Rotor für eine Gasturbine, insbesondere für ein Flugzeugtriebwerk, mit mehreren am Rotor (10) angeordneten, zusammen mit dem Rotor (10) rotierenden Schaufeln (1 1), insbesondere Laufschaufeln, wobei die Schaufeln (1 1) am Rotor (10 ) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl von Schaufelfüßen (17, 18, 19, 23), die der Befestigung der Schaufeln (1 1) am Rotor (10) dienen, ungleich der Anzahl der am Rotor (10) befestigten Schaufeln (1 1) ist.

Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Schaufelfüße (17, 23) größer ist als die Anzahl der Schaufeln (1 1), die am Rotor (10) mit Hilfe der Schaufelfüße (17, 23) befestigt sind.

3. Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schaufel (1 1) mehr als ein Schaufelfuß (17, 23) zugeordnet ist, wobei jede Schaufel (1 1) über die Schaufelfüße (17, 23) an einem umlaufenden Rand (13) des Rotors (10) befestigt ist.

4. Rotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Schaufel (1 1) mindestens zwei Schaufelfüße (17, 23) aufweist.

5. Rotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Schaufel (1 1) zwei oder drei Schaufelfüße (17, 23) aufweist.

6. Rotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schaufeln zu einem Schaufelsegment zusammen- gefasst sind, wobei die Anzahl der dem Schaufelsegment zugeordneten Schaufeln kleiner ist als die Anzahl der dem Schaufelsegment zugeordneten Schaufelfüße.

7. Rotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaufelsegment zwei Schaufeln und mindestens drei Schaufelfüße aufweist.

8. Rotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaufelsegment N Schaufeln und mindestens N+1 Schaufelfüße aufweist.

9. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Schaufelfüße (18) kleiner ist als die Anzahl der Schaufeln (1 1), die am Rotor (10) mit Hilfe der Schaufelfüße (18) befestigt sind.

10. Rotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehreren Schau- fei (1 1) mindestens ein gemeinsamer Schaufelfuß (18) zugeordnet ist, wobei die Schaufeln (1 1) über den oder jeden Schaufelfuß (18) an einem umlaufenden Rand (13) des Rotors (10) befestigt sind.

1 1. Rotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Schaufeln (1 1) über einen gemeinsamen Schaufelfuß (18) am Rotor (10) befestigt sind.

12. Rotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder drei Schaufeln über einen gemeinsamen Schaufelfuß am Rotor (10) befestigt sind.

13. Rotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schaufeln zu einem Schaufelsegment zu- sammengefasst sind, wobei die Anzahl der dem Schaufelsegment zugeord- neten Schaufeln größer ist als die Anzahl der dem Schaufelsegment zugeordneten Schaufelfüße.

14. Rotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaufelsegment mindestes zwei Schaufeln und einen Schaufelfuß aufweist.

15. Rotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaufelsegment drei Schaufeln und maximal zwei Schaufelfüße aufweist.

16. Rotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaufelsegment N Schaufeln und maximal N-1 Schaufelfüße aufweist.

17. Rotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch ge- kennzeichnet, dass der oder jeder Schaufelfuß (17, 18) integraler Bestandteil der oder jeder Schaufel (1 1) ist.

18. Rotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Schaufelfuß (19) als separate Baugrup- pe ausgebildet ist, die einerseits in eine Ausnehmung eines Rotorrands (13) und andererseits in eine Ausnehmung der Schaufel (1 1) eingreift.

19. Gasturbine, insbesondere Flugzeugtreibwerk, mit mindestens einem Stator und mindestens einem Rotor (10), mit mehreren am Rotor angeordneten, zusammen mit dem Rotor (10) rotierenden Schaufeln (1 1), insbesondere Laufschaufeln, wobei die Schaufeln (1 1) am Rotor (10) befestigt sind, gekennzeichnet durch einen Rotor (1 1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18.