DE3101250C2 - Verdichterrotor für Gasturbinentriebwerke - Google Patents

Abstract

Bei dem aus einzelnen, koaxial zur Rotorlängsachse verlaufenden ringförmigen Bauteilen zusammengesetzten Rotor weisen die in Radial- und Umfangsrichtung nicht klemmend aufgehängten Laufschaufeln (7) (Fig. 7 und 8) in Umfangsrichtung aneinandergereihte Schaufelfußsegmente (8) auf, die zwischen den jeweils in Umfangsrichtung benachbarten, radial verlaufenden Gegenflächen sich in Axialrichtung erstreckende Ausnehmungen (9) einschließen, wobei jeweils ein erstes (1) und ein zweites ringförmiges Bauteil (S) mittels in diesen Ausnehmungen (9) ineinander- bzw. übereinandergreifender Zentrierlappen (10, 11) festlegbar sind, und hierbei die radiale Abstützung der Laufschaufeln (7) über deren Schaufelfüße bzw. Fußenden an den ringförmigen Bauteilen erfolgt. Im wesentlichen hierdurch soll unter anderem ein für hohe Drehzahlen geeigneter, gewichtlich leicht, aerodynamisch günstig sowie wartungsfreundlich auslegbarer Rotor geschaffen werden.

Description

a) Jedes Laufschaufelgitter (7, 19) weist zwischen den in Umfangsrichtung unmittelbar aneinandergrenzenden, radialen Schaufelfußgegenflächen aus gegenseitigen Fußmaterialentnahmen gebildete Axialausnehmungen (9, 18) für die miteinander korrespondierenden Zentrierlappen (10,11 bzw. 15,16) auf;

b) die an das betreffende Laufschaufelgitter (7) fußseitig angrenzenden Ringsektionen zweier ringförmiger Bauteile (S, 1) sind als Träger sich in Umfangsrichtung erstreckender, faserverstärkter Versteifungsringe (26, 27) ausgebildet, die zumindest teilweise mittels die jeweiligen Schaufelhalspartien überkragender Fußplattenenden (39, 41) des Laufschaufelgitters (7) abgedeckt sind;

c) ein jeweils beidendseitig in der entsprechenden Zentrier- und Versteifungsbauweise ausgeführtes, sich zwischen zwei aufeinander folgenden Laufschaufelgittern (7, 12 bzw. 12, 13) erstrekkendes ringförmiges Bauteil (1 bzw. 2) weist einen kastenprofilartigen, in sich geschlossenen Zwischenring (23) auf, dessen Oberseite ein Bestandteil der Verdichterkanalinnenwand zwischen den daran angrenzenden Fußplattenenden der aufeinander folgenden Laufschaufelgitter (7,12 bzw. 12,13) ist;

d) sämtliche Laufschaufeln sind in radialer sowie in Umfangsrichtung nicht klemmend am Rotor aufgehängt.

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialausnehmungen (9) in Höhe der jeweiligen Laufschaufelhälse (14) oder (18) in Höhe der jeweiligen Schaufelfußenden (17) angeordnet sind, wobei im letzeren Fall in an sich bekannter Weise zusätzliche, gewichtsmindernde Axialausnehmungen (47) zwischen den in Umfangsrichtung aneinander angrenzenden Schaufelhalspartien vorgesehen sind.

3. Verdichterrotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die faserverstärkten Versteifungsringe zwischen den Schaufelhälsen (32) eines Laufschaufelgitters (22) einerseits und den radialen Zwischenringendwänden des einen (6) und eines benachbarten weiteren ringförmigen Bauteils fS,) andererseits oder (31) zwischen den Schaufelhälsen (32) eines Laufschaufelgitters (21) einerseits und einer radialen Außenwand (32') eines als Rotorendstützring ausgebildeten, ringförmigen Bauteils (S")

andererseits angeordnet sind.

4. Verdichterrotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die faserverstärkten Versteifungsringe (26) innerhalb sich in Umfangsrichtung erstreckender, nutartiger Vertiefungen angeordnet sind, die von den radialen Zwischenringendwänden (37) eines ringförmigen Bauteils (1) und dessen jeweils an die Schaufelhälse (14) eines ersten (7) und zweiten aufeinanderfolgenden Laufschaufelgitters (12) angrenzenden Endwänden (35) gebildet sind, während — im Falle eines als Rotorendstützring ausgebildeten ringförmigen Bauteils (S) — die Vertiefung für den faserverstärkten Versteifungsring (27) zwischen einer radialen Außenwand (44) und einer an die Schaufelhälse (14) des betreffenden Laufschaufelgitters (7) angrenzenden Endwand (43) dieses ringförmigen Bauteils (^gebildet ist

5. Verdichterrotor nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den faserverstärkten Versteifungsringen (28 bzw. 29) und der betreffenden Umfangsbewandung der ringförmigen Bauteile (3 bzw. S') jeweils zusätzlich ein dünnwandiger metallischer Zwischenring (48 bzw. 49) eingesetzt ist.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verdichterrotor für Gasturbinentriebwerke, der mit vorgefertigten Axialverdichteriaufschaufeln bestückbar und aus koaxial zur Rotorlängsachse verlaufenden Ringbauteilen zusammensetzbar ist, von denen jeweils zwei mittels axial vorstehend ineinander bzw. übereinandergreifender Zentrierlappen aneinander festzulegen sind, welche dabei in Umfangsrichtung gleichförmig untereinander beabstandete, die Schaufeln eines Laufschaufelgitters fußseitig umgreifende Aussparungen einschließen, wobei sich die Laufschaufeln mit gegenüber deren Schaufelhalspartien hammerkopfartig aufgeweiteten Fußenden radial an beiden ringförmigen Bauteilen abstützen.

Der eingangs genannten Gattung liegt eine aus der DE-PS 4 39 567 bekannte Rotorkonzeption zügrunde, bei der die jeweils beiden in Achsrichtung zusammenfügbaren Ringbauteile Bestandteil einer zugehörigen Radscheibenhälfte sind und hierbei eine zangenartige Umklammerung der jeweiligen Schaufelfüße bzw. -Fußpartien zugrunde zu legen ist, die bei zusammengebauter Radscheibe eine in Umfangs- und Radialrichtung »freidehnbare« Schaufelaufhängung ausschließt und somit zu einer vergleichsweise starken Beeinträchtigung der Schaufelschwingdauerfestigkeit führt. Abgesehen von der Tatsache, daß eine derartige Rotorkonzeption nicht auf die Schaffung eines trommelartigen mehrstufigen Axialverdichters abzielt, dürfte eine derartige Rotorkonzeption, insbesondere in Mehrstufenbauweise, ein vergleichsweise hohes Eigengewicht erwarten lassen und zudem also nicht geeignet sein, die bei neuzeitlichen Gasturbinentriebwerken als Ursache vergleichsweise hoher Drehzahlen auftretenden Fliehkraftbeanspruchungen, und damit einhergehenden Verformungskräfte im Bereich der äußeren Rohrumfangsperipherie, möglichst homogen über dem Rotorumfang verteilt abzubauen und dabei gleichzeitig eine sichere aber klemmlose Schaufelverankerung am Rotor zu gewährleisten.

Im Gegensatz zu integral gegossenen Schaufelkrän-

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zen, die grundsätzlich lediglich die Vorteile einer vergleichsweise einfachen Herstellbarkeit und eines vergleichsweise geringen Eigengewichts für sich in Anspruch nehmen können, könnten ;inhand der bekannten Rotorkonzeption nach der DE-PS 4 39 567 — ungeachtet der schon erwähnten nachteilhaften Kriterien hierzu — die Vorteile der Einzelschaufelverwendung genutzt werden, die sich um einen in der

Schaufelaustauschbarkeit und anpassung an gefl.

vorhandene Rotorwuchtunterschiede sowie zum ande- to ren in einer besseren Einsatzmöglichkeit aerodynamisch optimierter Schaufelprofile äußern.

Insofern befindet sich die vorliegende bekannte Rotorkonzeption durchaus im Einklang mit einem fernerhin aus der GB-PS 10 71 865 bekannten Axialverdichterrotor für Gasturbinentriebwerke. Bei diesem bekannten Axialverdichterrotor ist zwar schon ein trommeiförmiger Rotoraufbau möglich, indem die Rotortrommel aus ringförmigen Bauteilen zusammensetzbar ist, die zum einen — zwischen zwei benachbarten Laufschaufelgittern — die innere Verdichterkanalwand fortsetzende Partien einschließen und zum anderen mit verhältnismäßig weit ins Rotorinnere radial/axial auskragenden Partien ausgestattet sind, zwischen denen sie im montierten Zustand eine Laufschaufelumfangsfußnut einschließen, unterhalb derselben sich von den Axialpartien gebildete, übereinandergreifende Zentrierlappen befinden, mit denen jeweils immer zwei benachbarte Ringkörper axial sich aneinander abstützend zusammenspannbar sein sollen.

Die geschilderte Rotorstruktur dieses bekannten Axialverdichterrotors dürfte eine verhältnismäßig große Anzahl von Steifigkeitsformsprüngen erwarten lassen, d. h., es findet im Betrieb eine verhältnismäßig häufige Umlenkung der Rotorvorspannkräfte in der Rotorstruktur statt, was zu Stabilitätsschwächenden, entsprechend häufig auftretenden Materialknick- und Beulvorgängen führen kann, insbesondere auch unter Berücksichtigung der bei einem derartigen Rotor im Regelfall stets vorhandenen Restunwuchtmassen. Zudem ergeben sich beim vorliegenden bekannten Axialverdichterrotor verhältnismäßig geringe Schaufelfußabstützflächen am Rotor bzw. an den betreffenden Ringbauteilpartien zu Lasten einer verminderten Formsteifigkeit des Rotors in Verbindung mit den radial unterhalb der Schaufelfußenden befindlichen Zentrierlappen.

Zudem dürfte auch dieser bekannte Axislverdichterrotor sich nur mit einem vergleichsweise hohen Eigengewicht fertigen lassen, ohne dabei besondere Vorkehrungen aufzuzeigen, um zugleich bei einem vergleichsweise geringen Rotoreigengewicht hohen Drehzahl — und damit verbundenen Fliehkraft - und Verformungsbeanspruchungen durchgreifend Rechnung tragen zu können.

Außerdem vermittelt die GB-PS 10 71865 im Rahmen des vorstehend behandelten bekannten Axialverdichterrotors keinerlei Hinweis auf einen die Schwingdauerfestigkeit beeinflussenden Sitz der jeweiligen Laufschaufeln.

Aus der DE-OS 17 51 156 ist es bei einer Schaufelanordnung für Strömungsmaschinen für sich bekannt, faserverstärkte Versteifungsringe vorzusehen, um die im Bereich der äußeren Rotorumfangsperipherie auftretenden Fliehkraft- und Verformungsbeanspruchungen gleichförmig über dem Rotorumfang verteilt abbauen zu können, bzw. um einen in Umfangsrichtung möglichst homogen zusammengehaltenen Schaufelverbund zu gewährleisten. Hierzu sollen bei der bekannten Anordnung die Versteifungsringe in Umfangsnuten der beidseitig axial vom jeweiligen Schaufelprofil auskragenden Fußplattenabschnitte eingebettet sein.

Im übrigen vermittelt diese bekannte Anordnung keinen weiteren sachlichen Zusammenhang im Hinblick auf einen Verdichterrotor im Rahmen der eingangs genannten Gattung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zu Bekanntem vorgetragenen Nachteile zu beseitigen und — unter Berücksichtigung eines Rotorausgangskonzepts gemäß eingangs genannter Gattung — einen trotz einzeln einsetzbarer Axiallaufschaufeln vergleichsweise gewichtlich leichten und für hohe Drehzahlen optimal geeigneten Verdichterrotor zu schaffen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe geht erfindungsgemäß aus den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1 hervor.

Auf diese Weise gelingt es, die einzelnen Laufschaufeln zugunsten einer erhöhten Schaufelschwingdauerfestigkeit »frei dehnbar« bzw. nicht klemmend aufzuhängen und trotzdem unter optimalem Kraft- und Formschluß, insbesondere hals- bzw. fußseitig so in die Rotorstruktur zu integrieren, daß die Rotorverspannung und -zentrierung unabhängig von etwaigen Kriech- oder Setzvorgängen an den Laufschaufeln ist mit der Folge einer hieraus wiederum als verhältnismäßig niedrig zu veranschlagenden Rotorvorspannkraft.

Bei der angegebenen Lösung sind selbst die mit Rücksicht auf extrem hohe Drehzahlen auftretenden Fliehkraft- und Verformungsbeanspruchungen weitestgehend homogen über den gesamten Rotorumfang verteilt kompensierbar, ohne den festen Schaufelsitz in irgend einer Form zu gefährden, wobei sich die Laufschaufeln verhältnismäßig großflächig an den betreffenden ringförmigen Bauteilen abstützen können.

Ferner wird ein vergleichsweise gewichtlich leichter und dabei extrem formsteifer Rotorverband geschaffen, bei dem die einzelnen Zentrierlappen vergleichsweise weit radial außen sowie im wesentlichen geradlinig in Rotorlängsrichtung aufeinanderfolgend angeordnet sind, so daß die Rotorvorspannkräfte im wesentlichen ebenfalls geradlinig durch die Rotorstruktur geführt werden können und demgemäß eine weitestgehend minimierte Knick- und Beulgefahr entlang der gesamten Rotorstruktur zu erwarten sein dürfte.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes aus den Patentansprüchen 2 bis 5 hervor.

Anhand der Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise weiter erläutert, es zeigt

F i g. 1 einen Rotorlängsschnitt in einer ersten Ausführungsform,

F i g. 2 ein Schnitt nach der Linie H-II der F i g. 1,

Fig.3 eine weitere als Axialschnitt dargestellte Rotorvariante,

F i g. 4 ein Schnitt nach der Linie IV-IV der F i g. 3,

Fig.5 eine weitere als Längsschnitt dargestellte Rotorvariante,

F i g. 6 ein Schnitt.nach VI-VI der F i g. 5, die

Fig. 7, 8 und 9 detaillierte Merkmale nach Fig. 1, wobei

F i g. 7 ein TeillängSbchnitt des Rotors ist,

F i g. 8 ein Schnitt nach der Linie VIII-VIII der F i g. 7 ist, und

F i g. 9 eine Teilansicht gemäß den Schnittlinien C-C sowie D-D der F i g. 7 ist,

Fig. 10, 11 und 12 detailliert dargestellte, sowie teilweise abgewandelte Einzelheiten aus F i g. 3 und 4,

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wobei

Fig. 10 ein Teillängsschnitt des Rotors nach Fig.3 ist,

F i g. 11 ein Schnitt nach der Linie XI-XI der F i g. 10, und

Fig. 12 eine Einzelheiten verkörpernde Darstellung gemäß den Schnittlinien E-Esowie F-Fgemäß Fig. 10 ist.

Die Ausführungsbeispiele z. B. nach den Fig. 1,3 und 5 zeigen einen Axialverdichterrotor eines Gasturbinen- ι ο triebwerke, der aus einzelnen, koaxial zur Rotorlängsachse L verlaufenden ringförmigen Bauteilen, z. B. 1,2 bzw. 3,4 bzw. 5,6, zusammengesetzt ist.

Hierbei weisen die Laufschaufeln des Schaufelgitters 7 (Fig.2) in Umfangsrichtung aneinandergereihte |₅ Schaufelfußsegmente 8 auf, die zwischen den jeweils in Umfangsrichtung unmittelbar aneinandergrenzenden radialen Schaufelfußgegenflächen aus gegenseitigen Fußmaterialentnahmen gebildete Axialausnehmung 9 einschließen. Dabei sind jeweils ein erstes, 1, und ein zweites ringförmiges Bauteil 2, bzw. ein erstes, 1, und ein zweites als Abstützring ausgebildetes ringförmiges Baufeil 5 mittels in diesen zuvor genannten Axialausnehmungen 9 übereinandergreifender Zentrierlappen 10,11 aneinander festlegbar (siehe hier auch F i g. 7 und 8). Die radiale Abstützung der einzelnen Laufschaufeln des Laufschaufelgitters 7 sowie auch diejenige bei den übrigen Laufschaufelgittern 12, 13 (Fig. 1) soll'über deren Schaufelfüße an den ringförmigen Bauteilen erfolgen.

Wie insbesondere aus F i g. 7 und 8 hervorgeht, sollen bei diesen genannten Varianten die Axialausnehmungen 9, und damit die Zentrierlappen 10, 11 in Höhe der jeweiligen Schaufelhälse 14 angeordnet sein.

Gemäß den anderen Varianten nach den Fig. 3, 4, 5, 6,10,11 und 12 sollen die jeweiligen Axialausnehmungen 18, und damit die Zentrierlappen 15, 16 in Höhe der einzelnen Schaufelfußenden 17 des betreffenden Laufschaufelgitters 19 angeordnet sein. Es wird im übrigen für sämtliche Varianten davon ausgegangen, daß die Laufschaufeln vorzugsweise mit einem hammerkopf fußartigen Schaufelfußprofil ausgestattet sind.

Speziell zu den Fig. 1, 3, 5, 7 und 10 wäre zu vermerken, daß die jeweils zwischen zwei Laufschaufelgittern 7,12 bzw. 19,20 bzw. 21,22 liegenden Abschnitte eines ringförmigen Bauteils, z. B. 1 oder 3 oder 5, Zwischenringe, z. B. 23 oder 24 oder 25 aufweisen, die zum einen jeweils die innere Kanalwand des Verdichters zwischen zwei Schaufelgittern fortsetzen sollen und die zum anderen zur Versteifung des Rotorverbandes beitragen sollen. Für diese Zwecke sind die Zwischenringe 23 oder 24 oder 25 kastenprofilartig ausgebildet und verlaufen als in sich geschlossene Bauteile koaxial zur Verdichterlängsachse L

Die an die betreffenden Leitschaufelgitter 7 bzw. 19 bzw. 21 fußseitig angrenzenden Ringsektionen zweier ringförmigen Bauteile, z. B. 1 S bzw. 3, S'bzw.5, S" sind als Träger sich in Umfangsrichtung erstreckender, faserverstärkter Versteifungsringe 26, 27 bzw. 28, 29 bzw. 30, 31 ausgebildet Insbesondere im Hinblick auf die Fig. 1, 3, 7 und 10 können diese Versteifungsringe durch Wickeln auf die metallischen ringförmigen Bauteile aufgebracht sein.

Im Hinblick auf die Ausführungsform nach Fig.5 könnten die Versteifungsringe 30, 31 bevorzugt durch Aufschrumpfen auf die metallischen ringförmigen Bauteile S, S" aufgebracht werden. Die ringförmigen Bauteile 5, S' S" sind im übrigen als Rotorendstützringe ausgebildet.

Wie ferner speziell aus F i g. 5 ersichtlich, können die Versteifungsringe 30, 31 sich am betreffenden Rotor jeweils zwischen den Schaufelhälsen 32 des Laufschaufelgitters 22 einerseits und einer benachbarten radialen Zwischenringwand oder, 31, zwischen den Schaufelhälsen 32 des Leitschaufelgitters 21 einerseits und einer radialen Außenwand 32' eines als Rotorendstützring ausgebildeten ringförmigen Bauteils 5" andererseits erstrecken, wobei die Versteifungsringe 30, 31 im vorliegenden Fall fast gänzlich von den Schaufelfußplattformenden 33 bzw. 34 bedeckt sind.

Bei dem speziell für das Aufwickeln der Versteifungsringe geeigneten Ausführungsformen des Rotors gemäß Fig. 1, 3, 7 und 10 sind in Umfangsrichtung sich erstreckende nutartige Vertiefungen für die Versteifungsringe 26, 27 (F i g. 7) vorgesehen, die jeweils auf der einen Seite von einer an die Schaufelhälse 14, 14' (Fig. 7 und 10) angrenzenden Endwand 35, 36, ferner von einer Ringfläche des betreffenden ringförmigen Bauteils 1 bzw. 3 und auf der anderen Seite von radialen Zwischenringwänden 37 bzw. 38 eines Zwischenrings 23 bzw. 24 gebildet sind. Auch in diesen zuletzt genannten Fällen werden die Vertiefungen im wesentlichen gänzlich von den darüberliegenden, die Schaufelhalspartien überkragenden Fußplattformen 39, 40 bedeckt. Letzteres gilt sinngemäß auch für die auf den jeweils gegenüberliegenden Seiten der Laufschaufelgitter 7 bzw. 19 von den Fußplattenenden 41 bzw. 42 abgedeckten, für die Aufnahme der Versteifungsringe 27, 29 vorgesehenen nutartigen Vertiefungen der als Rotorendstützringe ausgebildeten ringförmigen Bauteile S bzw. S', die die jeweiligen Versteifungsringe 27 bzw. 29 mit den Endwänden 43 bzw. 45 einerseits und den radialen Außenwänden 44 bzw. 46 umfassen, wobei die Endwände 43 bzw. 45 hier an die stromaufwärtigen Partien der Schaufelhälse 14 bzw. 14' angrenzen.

Gemäß einer weiteren abgewandelten Ausführungsform eines Rotors nach F i g. 10,11 und 12 sollen hierbei zusätzlich zu den in Höhe der jeweiligen Schaufelfußenden 17 angeordneten Axialausnehmungen 18 für die Zentrierlappen 15, 16 weitere Axialausnehmungen 47 zwischen den in Umfangsrichtung aneinandergrenzenden Schaufelnartien angeordnet sein, um das Rotorgewicht zu vermindern und dementsprechend die Fliehkraftbeanspruchung am äußeren Umfang des Rotors herabzusetzen.

Wie bei Fig. 10 veranschaulicht, kann zusätzlich zwischen den Versteifungsringen 28 bzw. 29 und der betreffenden Umfangsbewandung der ringförmigen Bauteile 3 bzw. 5' ein dünnwandiger metallischer Zwischenring 48 bzw. 49 eingesetzt sein.

Aus Fig. 1, 3 und 5 geht weiter hervor, daß für die Rotoraxialverspannung neben den schon erwähnten, als Endabstützringe ausgebildeten ringförmigen Bauteilen S, S', S"einerseits, andererseits ebenfalls als Endabstützringe ausgebildete ringförmige Bauteile 50, 50', 50" vorgesehen sind, wobei eine konzentrische Spannwelle 51 zur Axialverspannung der übrigen ringförmigen Bauteile 1,2 bzw. 3, 4 bzw. 5,6 vorgesehen ist Gemäß den F i g. 1,3 und 5 sind die jeweils am stromabwärtigen Axialverdichterrotorende angeordneten, als Endabstützringe ausgebildeten ringförmigen Bauteile 50, 50', 50" mit einem entsprechenden weiteren Abstützring 52 eines Radialverdichterrotorabschnitts 53 verbunden. Die Spannwelle 51 stützt sich einerseits am Radialverdichterrotorabschnitt 53 ab und wird mit dem übrigen freien Ende über Spannbauteile 54,55 axial verspannt

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In den Fig. 1, 3 und 5 sind im übrigen jeweils zugehörige Axialverdichterleitgitter — hier mit innenringloser Ausführung — jeweils der Reihe nach mit 56, 57 und 58 bezeichnet.

Für sämliche vorstehend erörterten Ausführungsbei- 5 — spiele wird vorausgesetzt, daß die Zentrierlappen koaxial zur betreffenden Rotorlängsachse L innen wie außen konzentrische Paßflächen aufweisen sowie immer gleichförmig in Umfangsrichtung untereinander — beabstandet angeordnet sind. Die jeweils stirnseitigen Anlageflächen an den Zentrierlappen sollen die Axialkraftabstützung bei Axialverspannung des Rotors mittels der Spannwelle gewährleisten.

Je nach vorhandener Fliehkraft an den Laufschaufeln — werden diese mehr oder weniger stark an die js zylindrische Innenkontur der ringförmigen Bauteile angepreßt Bei Rotorstillstand bzw. im unteren Drehzahlbereich werden die Laufschaufeln nach innen durch Anliegen der betreffenden Hals- bzw. Fußquerstegpartien an den genannten Zentrierlappen gehalten. Um die Radialbewegungen der Laufschaufeln beim Hochfahren und Abstellen des Rotors o. ä. gering zu halten, kann nur ein entsprechend kleiner Spalt G, z.B. Fig. 11, zugelassen werden.

Ein Wandern der Laufschaufeln in Umfangsrichtung wird ebenfalls durch diese Zentrierlappen bzw. -Stege zwischen den einzelnen Laufschaufeln unterbunden. Ein Verklemmen der Fußplatten der Laufschaufeln, und damit eine Minderung der Schwingfestigkeit, wird durch entsprechende Abstimmung der Umfangsspalt- und Toleranzmaße an den Fußplatten und den entsprechenden Axialausnehmungen für die Zentrierlappen bzw. -Stege der Laufschaufeln mit der notwendigen Teilungsgenauigkeit (Breiten- und Lagetoleranz) der Zentrierlappen an den ringförmigen Bauteilen verhindert Umfangsspalte zwischen den jeweils kranz-, hals- und fußseitigen Partien der Laufschaufeln sind z. B. mit t/in F i g. 11 bezeichnet.

Die Abstützung der Schaufelfliehkräfte erfordert relativ steife ringförmige Bauteile, was in den Zeichnungen z. B. durch die Kastenprofilbauweise der Zwischenringe, z.B. 24, Fig. 10 sowie durch das Einlegen bzw. Aufschrumpfen der faserverstärkten Versteifungsringe verdeutlicht sein soll.

Die Ausführung, z. B. nach F i g. 7 und 8, mit im Bereich des Schaufelhalses 14 angeordneten Zentrierlappen 10, 11 hat gegenüber der Ausführung z. B. nach F i g. 10 und 11 den Vorteil, daß

die Verbindungspunkte der einzelnen Rotorelemente (Zentrierläppen) auf einem noch größeren Durchmesser liegen und daher der Gesamtrotorverband noch steifer ausgeführt werden kann;

— die jeweiligen Schaufelfüße nicht unterbrochen sind und sich dadurch im gesamten Segmentbereich abstützen können. Durch einen hierdurch breiteren Schaufelfuß ergibt sich eine geringere Flächenpressung und eine niedrigere Biegebeanspruchung;

— die Krafteinteilung großflächig erfolgt, und damit eine punktuelle Belastung der darüberliegenden Ringelemente der ringförmigen Bauteile weitgehend verhindert wird, was sich insbesondere in Verbindung mit den zur Abstützung der Schaufelfliehkräfte in die ringförmigen Bauteile integrierten Versteifungsringen vorteilhaft auswirkt.

Eine Ausführung z.B. nach Fig. 11, d.h. mit den Axialausnehfflüngeh 13 im Bereich der Schaufelfußenden 17 ist insbesondere dann sinnvoll, wenn im Bereich der Schaufelhälse 14' zur Gewichtsminderung (Fliehkraftreduziefung) die zusätzliche Axialausnehmungen 47 zugrundegelegt werden sollen.

In Verbindung mit den faserverstärkten Versteifungsringen liegt ein weiterer Vorteil der in den Zeichnungen dargestellten Rotorbauweisen darin, daß hierdurch eine punktuelle Kraftelnleitüng auf die Versteifungsringe trotz der polygonartig wirkenden Fliehkräfte des Schaufelverbandes weitgehend verhindert wird, wobei die Einzelkräfte durch den Aufbau der metallischen, ringförmigen Bauteile vergleichmäßigt werden können. Durch die Metallringe 48, 49(Fig. 10) kann zusätzlich eine örtliche Überbelastung der Versteifungsringe, z. B. 28, 29, verhindert werden. Die Anordnung der Versteifungsringe, z.B. 28, 29 (Fig. 10), in den nutartigenVertiefungen verhindert im übrigen ein seitliches Wegquetschen bzw. Wegfließen der Versteifungsringe bei besonders hohen Drehzahlen und Fliehkräften. Die seitlichen, umlaufenden Nutstege bzw. Wände, z. B. 36,38 bzw. 45,46 (F i g. 12), erhöhen zudem die Formfestigkeit und -Stetigkeit des Rotorverbandes noch zusätzlich.

Hierzu S Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche: 31 Ol 250

1. Verdichterrotor für Gasturbinentriebwerke, der mit vorgefertigten Axialverdichteriaufschaufeln bestückbar und aus koaxial zur Rotorlängsachse verlaufenden Ringbauteilen zusammensetzbar ist, von denen jeweils zwei mittels axial vorstehend ineinander bzw. übereinandergreifender Zentrierlappen aneinander festzulegen sind, welche dabei in Umfangsrichtung gleichförmig untereinander beabstandete, die Schaufeln eines Laufschaufelgitters fußseitig umgreifende Aussparungen einschließen, wobei sich die Laufschaufeln mit gegenüber deren Schaufelhaspartien hammerkopfartig aufgeweiteten Fußenden radial an beiden ringförmigen Bauteilen abstützen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: