• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
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  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine Turbomaschine, insbesondere für eine Gasturbine wie ein Flugtriebwerk, mit mindestens einer Stufe (10), wobei die oder jede Stufe von einer Rotorscheibe (12) und an der Rotorscheibe (12) befestigten Laufschaufeln (14) gebildet ist und wobei die Laufschaufeln (14) einer jeden Stufe mit Schaufelfüßen (15) in der Rotorscheibe (12) der jeweiligen Stufe (10) verankert sind. Erfindungsgemäß sind die Laufschaufeln (14) der oder jeder Stufe (10) in ihrer Verankerungsposition in der jeweiligen Rotorscheibe (12) vor Verschiebung in axialer Richtung bzw. in Durchströmungsrichtung durch mindestens zwei Sicherungsringe (18, 20) gesichert, wobei ein Sicherungsring (20) die Laufschaufeln (14) vor einer Verschiebung in Durchströmungsrichtung (11) des Rotors und ein weiterer Sicherungsring (18) die Laufschaufeln (14) vor einer Verschiebung entgegengesetzt zur Durchströmungsrichtung (11) des Rotors sichert.
    公开号:DE102004016977A1
    申请号:DE200410016977
    申请日:2004-04-07
    公开日:2005-11-03
    发明作者:Werner Birkmann
    申请人:MTU Aero Engines GmbH；
    IPC主号:F01D5-30
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft einen Rotor füreine Turbomaschine, insbesondere für eine Gasturbine wie ein Flugtriebwerk,nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
    [0002] Rotorenfür Turbomaschinen,insbesondere Gasturbinenrotoren, verfügen in der Regel über mehrerein Durchströmungsrichtungdes Rotors axial hintereinander angeordnete Stufen, wobei jede Stufe voneiner Rotorscheibe und der Rotorscheibe zugeordneten Laufschaufelngebildet wird. Die einer Rotorscheibe zugeordneten Laufschaufelnkönnenentweder wie bei sogenannten Blisks (bladed disks) integraler Bestandteilder Rotorscheibe sein, oder getrennt von der Rotorscheibe als separateBauteile ausgeführtsein, wobei dann die Laufschaufeln über Schaufelfüße in entsprechendenAusnehmungen der Rotorscheibe verankert sind. Die hier vorliegendeErfindung betrifft solche Rotoren für eine Turbomaschine, bei welchendie Laufschaufeln und die Rotorscheibe separate Baugruppen sind,und bei welchen die Laufschaufeln über Schaufelfüße in entsprechendenAusnehmungen der Rotorscheibe verankert sind.
    [0003] EineAnforderung, die an solche Rotoren gestellt wird, ist die einfacheMontierbarkeit der Laufschaufeln an einer Rotorscheibe. Eine weitereAnforderung liegt darin, die Laufschaufeln sicher an einer Rotorscheibezu befestigen, und zwar auch dann, wenn ein Fremdkörper inden Bereich des Rotors gelangt und so hohe axiale Kräfte aufdie Laufschaufeln wirken. Bei Gasturbinenflugtriebwerken kann diesz. B. bei einem Vogelschlag im Verdichterbereich der Fall sein.
    [0004] Ausdem Stand der Technik ist es bekannt, die Laufschaufeln an Rotorscheibenz. B. durch Drahtsegmente, Schließbleche oder auch durch einenSpannring zu befestigen. Die aus dem Stand der Technik bekanntenLösungengewährleistenjedoch entweder keine einfache Schaufelmontage oder die Sicherungder Laufschaufeln gegenüberin axialer Richtung wirkenden Kräftenist unzureichend.
    [0005] Hiervonausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde,einen neuartigen Rotor füreine Turbomaschine, insbesondere für eine Gasturbine wie ein Flugtriebwerk,zu schaffen.
    [0006] DiesesProblem wird dadurch gelöst,dass der eingangs genannte Rotor durch die Merkmale des kennzeichnendenTeils des Patentanspruchs 1 weitergebildet ist. Erfindungsgemäß sind dieLaufschaufeln der oder jeder Stufe in ihrer Verankerungspositionin der jeweiligen Rotorscheibe vor Verschiebung in axialer Richtungbzw. in Durchströmungsrichtungdurch mindestens zwei Sicherungsringe gesichert, wobei ein Sicherungsringdie Laufschaufeln vor einer Verschiebung in Durchströmungsrichtung desRotors und ein weiterer Sicherungsring die Laufschaufeln vor einerVerschiebung entgegengesetzt zur Durchströmungsrichtung des Rotors sichert.
    [0007] ImSinne der hier vorliegenden Erfindung wird ein Rotor für eine Turbomaschinevorgeschlagen, der sich durch eine einfache Montage der Laufschaufelnan den jeweiligen Rotorscheiben auszeichnet. Weiterhin gewährleistetder erfindungsgemäße Rotoreine sichere Fixierung der Laufschaufeln über deren Schaufelfüße in denentsprechenden Ausnehmungen der Rotorscheiben. Auch bei z. B. durchVogelschlag wirkenden, hohen axialen Kräften ist eine sichere Fixierungder Laufschaufeln an den Rotorscheiben gewährleistet. Darüber hinausgewährleistetder erfindungsgemäße Rotorweiterhin eine gute Abdichtung des Gasstroms gegen Rezirkulation.
    [0008] Nacheiner vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ein erster Sicherungsringin einer Nut der Rotorscheibe geführt, wobei der erste Sicherungsringdurch einen Abdeckring vor einer Verschiebung in radialer Richtunggesichert ist. Die Laufschaufeln weisen an einer Plattform derselbeneine nach radial innen gerichtete Nut auf, wobei ein zweiter Sicherungsringin den Nuten der einer Rotorscheibe zugeordneten Laufschaufeln geführt ist.Der zweite Sicherungsring überdecktzumindest teilweise den Abdeckring in Umfangsrichtung sowie in radialer Richtung.
    [0009] BevorzugteWeiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen undder nachfolgenden Beschreibung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindungwird, ohne hierauf beschränktzu sein, an Hand der Zeichnung nähererläutert.Dabei zeigt:
    [0010] 1 einenAusschnitt aus einem erfindungsgemäßen Rotor, nämlich auseiner Stufe des Rotors, in perspektivischer Ansicht; und
    [0011] 2 denAusschnitt des erfindungsgemäßen Rotorsder 1 in Umfangsblickrichtung.
    [0012] Nachfolgendwird die hier vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf 1 und 2 imgrößeren Detailbeschrieben.
    [0013] 1 zeigteinen Ausschnitt aus einer Stufe 10 eines erfindungsgemäßen Rotors.In Durchströmungsrichtungdes Rotors, die in 2 durch einen Pfeil 11 visualisiertist, sind üblicherweisemehrere derartige Stufen 10 axial hintereinander angeordnet.
    [0014] Wie 1 entnommenwerden kann, wird die Stufe 10 des erfindungsgemäßen Rotorsvon einer Rotorscheibe 12 gebildet, die über denUmfang verteilt mehrere Ausnehmungen 13 aufweist, wobei injede der Ausnehmungen 13 eine Laufschaufel 14 miteinem Schaufelfuß 15 verankerbarist. Radial außenan den Schaufelfuß 15 schließt sicheine Plattform 16 der Laufschaufel 14 sowie einSchaufelblatt 17 derselben an.
    [0015] Aufder in Strömungsrichtung(Pfeil 11) stromaufwärtigenSeite ist in die Rotorscheibe 12 eine Nut eingebracht,wobei in dieser Nut ein erster Sicherungsring 18 angeordnetbzw. geführtist. Der Sicherungsring 18 sichert im Ausführungsbeispiel der 1 und 2 dieLaufschaufeln 14 vor einer axialen Verschiebung derselbenentgegengesetzt zur Durchströmungsrichtung.Wie 2 entnommen werden kann, steht der Schaufelfuß 15 derLaufschaufel 14 mit dem ersten Sicherungsring 18 inKontakt. Der erste Sicherungsring 18 ist entweder mehrteiligausgeführtund damit segmentiert oder elastisch verformbar, um den ersten Sicherungsring 18 in dieoben erwähnteNut der Rotorscheibe 12 einführen zu können. In dem Fall, in welchemder erste Sicherungsring 18 segmentiert und damit aus mehrerenSegmenten zusammengesetzt ist, müssendie Segmente des ersten Sicherungsrings 18 nicht elastischverformbar sein. Ist jedoch der erste Sicherungsring 18 einstückig ausgeführt, soist derselbe elastisch verformbar und in radialer Richtung an einer Positionaufgetrennt. Hierdurch wird dann gewährleistet, dass ein einstückiger,erster Sicherungsring 18 radial aufweitbar und in die Nutder Rotorscheibe 12 einführbar ist.
    [0016] Dererste Sicherungsring 18 wird durch einen Abdeckring 19 voreiner Verschiebung in radialer Richtung gesichert. Der Abdeckring 19 umgreiftmit einem radial innenliegenden Abschnitt die Rotorscheibe 12 undzusätzlichradial außenden ersten Sicherungsring 18. Hierdurch wird gewährleistet,dass im Betrieb des Rotors bei vorliegen hoher Fliehkräfte dererste Sicherungsring 18 in der Nut der Rotorscheibe 12 gehaltenwird.
    [0017] Weiterhinverfügtder erfindungsgemäße Rotor über einenzweiten Sicherungsring 20. Der zweite Sicherungsring 20 greiftin eine Nut innerhalb der Plattform 16 der Laufschaufeln 14 ein,wobei die Nut innerhalb der Plattformen 16 der Laufschaufeln 14 nachradial innen gerichtet ist. Der zweite Sicherungsring 20 isteinstückigausgeführtund federelastisch ausgebildet. Der zweite Sicherungsring 20 ist vorzugsweisean einer Stelle radial durchtrennt, um so eine elastische Zusammendrückbarkeitbzw. Verengbarkeit desselben zu gewährleisten. Nach Einführen deszweiten Sicherungsrings 20 in die Nut innerhalb der Plattformen 16 derLaufschaufeln 14 überdecktder zweite Sicherungsring 20 zumindest teilweise den Abdeckring 19 inUmfangsrichtung sowie radialer Richtung desselben. Der zweite Sicherungsring 20 sichertdie Laufschaufeln 14 vor einer Verschiebung derselben inDurchströmungsrichtung (Pfeil 11)des Rotors.
    [0018] ImSinne der hier vorliegenden Erfindung wird demnach ein Rotor miteiner axialen Fixierung der Laufschaufeln 14 vorgeschlagen,wobei die Laufschaufeln 14 mit Schaufelfüßen 15 inNuten 13 einer Rotorscheibe 12 des Rotors eingreifen,und wobei die axiale Fixierung der Laufschaufeln über zweiSicherungsringe 18, 20 und einen Abdeckring 19 erfolgt.Zur Montage wird zuerst der erste Sicherungsring 18 indie Nut der Rotorscheibe 12 eingeführt. Darauffolgend werden dieLaufschaufeln 14 mit Ihren Schaufelfüßen 15 in die Ausnehmungen 13 derRotorscheibe 12 eingeführt.Sodann wird der Abdeckring 19 aufgesteckt und zuletzt wirdder zweite Sicherungsring 20 montiert. Auf diese Weisesind die Laufschaufeln 14 sowohl in Durchströmungsrichtungdes Rotors als auch entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Rotors axialfixiert.
    [0019] Wiebereits erwähnt,verfügtdie Rotorscheibe 12 zur Aufnahme des ersten Sicherungsrings 18 über eineNut. Weiterhin verfügtdie Rotorscheibe 12 übereine Passbohrung zur Zentrierung des Abdeckrings 19. Dieaxiale Fixierung des Abdeckrings 19 ist über dieLaufschaufeln 14 und den zweiten Sicherungsring 20 gewährleistet.Wie bereits oben erwähnt,sichert der erste Sicherungsring 18 die Laufschaufeln 14 voraxialer Verschiebung in einer axialen Richtung. Eine Krafteinleitungvom Schaufelfuß 15 über denersten Sicherungsring 18 in die Rotorscheibe 12 solltemöglichstdicht am Nutgrund der Ausnehmungen 13 erfolgen. Dies kannz. B. dadurch erreicht werden, dass die Schaufelfüße 15 derLaufschaufeln 14 mit einem Höcker 21 versehen sind.Der zweite Sicherungsring 20 bewirkt eine Sicherung der Laufschaufeln 14 vorVerschiebung derselben in der anderen axialen Richtung.
    [0020] Wiebereits erwähnt,muss der zweite Sicherungsring 20 einstückig und elastisch nachgiebig ausgebildetsein. Ebenso kann der erste Sicherungsring 18 einstückig undelastisch nachgiebig ausgebildet sein. In diesem Zusammenhang seiangemerkt, dass sowohl der erste Sicherungsring 18 alsauch der zweite Sicherungsring 20 als einfacher Ring oderals ein doppelt gewundener Ring ausgebildet sein können. ImAusführungsbeispielder 1 und 2 ist der erste Sicherungsring 18 alsdoppelt gewundener Ring und der zweite Sicherungsring 20 alseinfach gewundener Ring ausgebildet. Um Randlasten auf die Plattformen 16 derLaufschaufeln 14 gering zu halten, sollte zumindest derzweite Sicherungsring 20 aus einem Werkstoff mit einemniedrigen spezifischen Gewicht gefertigt sein. Hier bietet sichinsbesondere Titan an.
    10 Stufe 11 Durchströmungsrichtung 12 Rotorscheibe 13 Ausnehmung 14 Laufschaufel 15 Schaufelfuß 16 Plattform 17 Schaufelblatt 18 ersterSicherungsring 19 Abdeckring 20 zweiterSicherungsring 21 Höcker
    权利要求:
    Claims (8)
    [1] Rotor füreine Turbomaschine, insbesondere für eine Gasturbine wie ein Flugtriebwerk,mit mindestens einer Stufe (10), wobei die oder jede Stufe voneiner Rotorscheibe (12) und an der Rotorscheibe (12)befestigten Laufschaufeln (14) gebildet ist, und wobeidie Laufschaufeln (14) einer jeden Stufe mit Schaufelfüßen (15)in der Rotorscheibe (12) der jeweiligen Stufe (10)verankert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufschaufeln(14) der oder jeder Stufe (10) in ihrer Verankerungspositionin der jeweiligen Rotorscheibe (12) vor Verschiebung inaxialer Richtung bzw. in Durchströmungsrichtung durch mindestenszwei Sicherungsringe (18, 20) gesichert sind,wobei ein Sicherungsring (20) die Laufschaufeln (14)vor einer Verschiebung in Durchströmungsrichtung (11)des Rotors und ein weiterer Sicherungsring (18) die Laufschaufeln(14) vor einer Verschiebung entgegengesetzt zur Durchströmungsrichtung (11)des Rotors sichert.
    [2] Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dassein erster Sicherungsring (18) in einer Nut der Rotorscheibe(12) geführtist, wobei der erste Sicherungsring (18) durch einen Abdeckring(19) vor einer Verschiebung in radialer Richtung gesichertist.
    [3] Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dassder erste Sicherungsring (18) segmentiert und/oder elastischverformbar ist.
    [4] Rotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,dass der Abdeckring (19) die Rotorscheibe (12)radial innen und den ersten Sicherungsring (18) zusätzlich radialaußenumschließt.
    [5] Rotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis4, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufschaufeln (12)an einer Plattform (16) derselben eine nach radial innengerichtete Nut aufweisen, wobei ein zweiter Siche rungsring (20)in den Nuten der einer Rotorscheibe (12) zugeordneten Laufschaufeln(14) geführtist.
    [6] Rotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dassder zweite Sicherungsring (20) einstückig und elastisch verformbarausgebildet ist.
    [7] Rotor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,dass der zweite Sicherungsring (20) den Abdeckring (19)in Umfangsrichtung sowie in radialer Richtung zumindest teilweise überdeckt.
    [8] Rotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor als Verdichterrotor einerGasturbine ausgebildet ist, wobei der erste Sicherungsring (18)die Laufschaufeln (14) vor einer Verschiebung entgegengesetztzur Durchströmungsrichtung(11) des Rotors und der zweite Sicherungsring (20)die Laufschaufeln (14) vor einer Verschiebung in Durchströmungsrichtung (11)des Rotors sichert.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004016977B4|2006-11-23|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-11-03| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2006-09-14| 8181| Inventor (new situation)|Inventor name: BRINKMANN, WERNER, 86199 AUGSBURG, DE |
    2007-05-24| 8364| No opposition during term of opposition|
    2015-11-03| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410016977|DE102004016977B4|2004-04-07|2004-04-07|Rotor für eine Turbomaschine|DE200410016977| DE102004016977B4|2004-04-07|2004-04-07|Rotor für eine Turbomaschine|
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