DE3839672A1

DE3839672A1 - SHOVEL FOOT FASTENING FOR A FIBER TECHNICAL ROTOR SHOVEL

Info

Publication number: DE3839672A1
Application number: DE19883839672
Authority: DE
Inventors: Axel Rossmann; Siegfried Sikorski; Wilhelm Hoffmueller; Josef Eichner
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 1988-11-24
Filing date: 1988-11-24
Publication date: 1990-05-31
Also published as: GB8926656D0; FR2639398A1; GB2226604B; FR2639398B1; GB2226604A; DE3839672C2

Abstract

An attachment 1, for a fibre rotor blade 2 such as a prop. fan blade, comprises a drum 8 rotatable in a rotor 3, having a dovetailed holding rail 12. The holding rail 12 is engaged by two guide flanges 13a, b of a blade-base plate 6 connected to the blade 2. Support shoulders 16a, b of the blade-base plate 6 are also provided for supporting engagement with collars 17a, b of the drum 8. The attachment has a low weight and is easily detachable. In an alternative arrangement (Fig 2) the rail and guide flanges comprise a plurality of interengaging corrugations. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaufelfußbefestigung für eine fasertech nische Rotorschaufel, insbesondere eine Propfanschaufel, bei der in dem Rotor eine um eine radiale Achse drehbare Trommel gelagert ist, an der ein mit der Schaufel verbundener Schaufelfußteller angepaßt ist.The invention relates to a blade root attachment for a fiber tech African rotor blade, in particular a Propfanschaufel, in which the rotor is mounted on a drum rotatable about a radial axis which is adapted to a blade root plate connected to the blade.

Es sind vielfältige Schaufelfußbefestigungsvorrichtungen bekannt ge worden, mittels der Fan- und Propfanschaufeln schwenkbar am Rotor gehalten sind. Dadurch wird erreicht, daß die Schaufeln an unter schiedliche Lastbedingungen angepaßt werden können, wodurch bei Be trieb außerhalb des Auslegungspunktes ein verbesserter Wirkungsgrad erzielbar ist. Ferner besteht die Möglichkeit, die Schaufeln auf Um kehrschub zu verstellen, d. h., daß sie nach Landen eines Flugzeuges als Bremse fungieren und somit aufwendige Schubumkehrklappen Überflüs sig werden. Beispielsweise aus der US-PS 39 00 274 und der DE-OS 24 03 016 sind derartige Befestigungen bekannt. Diese Konstruk tionen weisen aber entweder metallische Schaufeln auf, oder ein Me tallkern, der im Fußbereich zur Befestigung ausgeformt ist, ist im Blattbereich mit faserverstärktem Kunststoff ummantelt. Diese Kon struktionen haben jedoch schwerwiegende Nachteile: So sind diese schwingungsermüdend, schwer, schwingungsweich und weisen zudem versa gensgefährdete Klebverbindungen zwischen Metall und Fasermaterial auf.There are various known blade root fastening devices been pivoted on the rotor by means of the fan and prop vanes are held. This ensures that the blades on below different load conditions can be adjusted, which means that at Be drove an improved efficiency outside the design point is achievable. There is also the possibility of turning the blades on to adjust the reverse thrust, d. that is, after landing an airplane act as a brake and thus overflowing expensive thrust reversers become sig. For example, from US-PS 39 00 274 and DE-OS 24 03 016 such fastenings are known. This construct ions have either metallic blades or a me tallkern, which is shaped in the foot area for attachment, is in Leaf area covered with fiber-reinforced plastic. This con However, structures have serious disadvantages: this is how they are vibration-fatiguing, heavy, vibration-free and also versa gene-sensitive adhesive bonds between metal and fiber material.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Schaufelfußbe festigung für eine fasertechnische Schaufel, insbesondere für eine solche aus voll-faserverstärktem Kunststoff anzugeben, durch die eine steife und einfache austauschbare Fußgestaltung möglich ist, die gleichzeitig ein Verschwenken der Schaufel ermöglicht.Proceeding from this, it is an object of the invention to provide a blade root Fixing for a fiber scoop, especially for a to specify those made of fully fiber-reinforced plastic, through the one stiff and simple interchangeable foot design is possible that allows pivoting of the blade at the same time.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.According to the invention, the task is performed in the labeling part of the Main claim specified features solved.

Der wesentlichste durch die Erfindung erzielbare Vorteil ist darin zu sehen, daß eine außerordentliche kompakte fasertechnisch günstige Be festigung möglich ist, die zudem schnell demontierbar ist. Außerdem ist ein wesentlich geringeres Gewicht gegenüber konventionell ausge führten Rotorblättern erzielbar. Gegenüber den bekannten fasertech nischen Ausführungen mit einem metallischen Kern zeichnet sich die erfindungsgemäße Anordnung durch eine günstigere Krafteinleitung der auf die Schaufel wirkenden Flieh- und Biegekräfte in die Trommel und damit in den Rotor aus. Durch die Erfindung wird die Anwendung der bekanntermaßen lastgünstigen Schwalbenschwanzführung auch bei rotie renden, großen fahrertechnischen Rotorschaufeln möglich. Bisher war eine Schwalbenschwanzbefestigung auf starre, metallische Schaufeln beschränkt. Durch die Erfindung wird somit erstmals eine derartige Verbindung auch für solche Bauteile ermöglicht, die im Kern fasertech nisch, also nicht metallisch aufgebaut ist.The most important advantage that can be achieved by the invention is therein see that an extraordinarily compact fiber technically favorable Be consolidation is possible, which is also quickly disassembled. Furthermore is a much lower weight compared to conventional led rotor blades achievable. Compared to the well-known fiber tech niche designs with a metallic core arrangement according to the invention by a cheaper introduction of force centrifugal and bending forces acting on the blade into the drum and with it in the rotor. The application of As is well known, low-cost dovetail guidance also with rotie large, high-tech rotor blades possible. So far a dovetail attachment on rigid, metallic blades limited. The invention thus becomes the first such Connection also allows for components that are fiber-tech in the core niche, i.e. not metallic.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weist die Schaufel einen Schaft mit rechteckigem Querschnitt auf, der sich im Bereich der Schwalbenschwanz-Halteschiene verbreitert und von einer entsprechend angepaßten, hochgezogenen Wandung des Schaufelfußtellers umschlossen ist. Durch die Verbreiterung des Schaftes in seinem unteren Bereich ist eine formschlüssige Befestigung der Schaufel mit dem Schaufelfuß teller möglich, die vorzugsweise zusätzlich durch eine Klebverbindung zwischen Schaft und der Wandung des Schaufelfußtellers verstärkt wird.In an advantageous development of the invention, the blade has one Shaft with a rectangular cross section, which is in the area of the Dovetail support rail widened and made accordingly adapted, raised wall of the blade base plate enclosed is. By widening the shaft in its lower area is a form-fitting attachment of the blade to the blade base plates possible, preferably additionally by an adhesive connection between the shaft and the wall of the blade root plate is reinforced.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist der Schaufelfußteller an der Trommel zusätzlich verschraubt, wodurch die Keilkräfte der Schwalbenschwanzverbindung aufgenommen werden und durch günstige Kraftverteilung eine Überlastung der Schwalbenschwanzverbindung ver hindert wird. Ferner wird hierdurch eine steifigkeitserhöhende Vor spannung auf die Verbindung aufgebracht.In an advantageous development of the invention, the blade root plate is additionally screwed to the drum, whereby the wedge forces of the Dovetail connection can be included and by cheap Force distribution ver overloading the dovetail connection is prevented. This also makes a stiffness increasing front voltage applied to the connection.

Aus Gründen der besseren Herstellbarkeit und Montierbarkeit ist der Schaufelfußteller vorzugsweise aus zwei Halbschalen aufgebaut, wobei diese miteinander verschweißt sein können.For reasons of better manufacturability and assembly, the Blade base preferably constructed from two half-shells, wherein these can be welded together.

Die Schwalbenschwanz-Halteschiene ist in einer vorteilhaften Weiter bildung der Erfindung als Tannenbaumprofil ausgebildet. Diese aus dem Bereich der Turbinenschaufeln bekannte Maßnahme ermöglicht vorteilhaf terweise eine Verteilung der im Betrieb auftretenden Kräfte auf eine Mehrzahl von Stützflächen, wodurch die Anzahl und die Größe der kraft übertragenden Flächen vermehrbar ist und somit auch weiterhin eine erhöhte Redundanz bei Bruch einer der Bauteile möglich ist. Vorzugs weise sind dabei drei Stufen vorgesehen.The dovetail retaining rail is an advantageous addition education of the invention formed as a fir tree profile. This from the Known area of the turbine blades advantageously allows a distribution of the forces occurring during operation to one Plurality of support surfaces, reducing the number and size of the force transferring areas is reproducible and thus continues to be increased redundancy is possible if one of the components breaks. Preferential three stages are provided.

Eine weitere Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß zwischen den Führungsflanschen und der Schwalbenschwanz-Halteschiene eine doppella gige Folienzwischenlage vorgesehen ist, wodurch Reibkorrosionen an den Berührflächen bei Schwingungen vermeidbar sind. Another embodiment of the invention provides that between the Guide flanges and the dovetail retaining rail a doppella Gige interlayer film is provided, which causes fretting corrosion on the Contact surfaces in the event of vibrations can be avoided.

Eine weitere Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des Schaufelfußtellers mit dem Schaft über Querbolzen formschlüssig verbunden ist, wodurch ein Teil der im Betrieb auftre tenden Fliehkräfte von der Schaufel auf die Wandung des Schaufelfuß tellers übertragbar ist und somit die Kontaktfläche zwischen Schaft und Schaufelfußteller entlastet ist.A further embodiment of the invention is characterized in that the wall of the blade root plate with the shaft via cross bolts is positively connected, whereby part of the operation occurs tendency centrifugal forces from the blade to the wall of the blade root plate is transferable and thus the contact surface between the shaft and blade foot plate is relieved.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigtThe invention will now be described with reference to the accompanying drawings explained. It shows

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Schaufelfußbefestigung, Fig. 1 shows a longitudinal section through a Schaufelfußbefestigung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine alternative Befestigungsvorrich tung. Fig. 2 shows a longitudinal section through an alternative fastening device.

Die mit 1 bezeichnete Schaufelfußbefestigung gemäß Fig. 1 dient dazu, eine fasertechnische Schaufel 2 an einem metallischen Rotor 3 drehbar anzubringen. Die Schaufel 2 ist dazu in ihrem Fußbereich zu einem Schaft 4 ausgeformt, der von einer Wandung 5 eines Schaufelfußtellers 6 umschlossen ist. Eine Anzahl von Bolzen 7 sind quer durch den Schaft 4 getrieben und stützen sich in der Wandung 5 ab.The designated 1 Schaufelfußbefestigung shown in FIG. 1 serves to rotatably mount a fiber technical blade 2 on a metallic rotor 3. For this purpose, the blade 2 is shaped in its foot region to form a shaft 4 which is enclosed by a wall 5 of a blade base plate 6 . A number of bolts 7 are driven across the shaft 4 and are supported in the wall 5 .

Der Schaufelfußteller 6 ist auf zweifache Art mit einer Trommel 8 verbunden, nämlich einerseits über eine schwalbenschwanzartige Verbin dung 9 und andererseits über eine Anzahl von Schrauben 10, die am Umfang des Schaufelfußtellers 6 verteilt sind.The blade root plate 6 is connected in two ways to a drum 8 , namely on the one hand via a dovetail-like connection 9 and on the other hand via a number of screws 10 which are distributed on the circumference of the blade root plate 6 .

Der trommelseitige Teil der Verbindung 9 besteht aus einer senkrecht zur und durch die Trommeldrehachse 11 verlaufende Schwalbenschwanz- Halteschiene 12. Diese Schwalbenschwanz-Halteschiene 12 ist schau felfußtellerseitig von zwei Führungsflanschen 13 a und 13 b umfaßt. The drum-side part of the connection 9 consists of a dovetail holding rail 12 running perpendicular to and through the drum axis of rotation 11 . This dovetail retaining rail 12 is included on the look of the foot plate side by two guide flanges 13 a and 13 b .

Die Führungsflansche 13 a, 13 b weisen jeweils zwei Führungsflä chen 14 a, b und 15 a, b auf, wodurch eine exakte Fixierung und Führung des Schaufelfußtellers 6 gegenüber der Trommel 8 gewähr leistet ist. An der der Halteschiene 12 abgewandten Seite sind die Führungsflansche 13 a und 13 b mit Stützschultern 16 a und b versehen, die sich an entsprechend angepaßt ausgebildeten Bünden 17 a und 17 b der Trommel 8 abstützen. Dadurch wird gewährlei stet, daß im Betrieb keine Aufspreitzung der Führungsflansche 13 a, b durch Fliehkräfte auftritt.The guide flanges 13 a , 13 b each have two guide surfaces 14 a , b and 15 a , b , whereby an exact fixation and guidance of the blade root plate 6 relative to the drum 8 is ensured. On the side facing away from the holding rail 12 , the guide flanges 13 a and 13 b are provided with support shoulders 16 a and b , which are supported on appropriately adapted frets 17 a and 17 b of the drum 8 . This ensures that no spreading of the guide flanges 13 a , b occurs by centrifugal forces during operation.

Die Trommel 8 ist über eine nicht näher dargestellte Lagerungs- und Dichtungsvorrichtung 18 im Rotor 3 abgestützt, wobei die Trommel 8 relativ zum Rotor 3 um die Trommeldrehachse 11 um einen gewissen Win kel dreh- bzw. schwenkbar ist. Die Einleitung der Schwenkkräfte er folgt über eine nicht dargestellte Schwenkvorrichtung, die durch die Bohrung 19 des Rotors 3 durchgreifend am Flansch 20 der Trommel 8 angreift.The drum 8 is supported by a storage and sealing device 18 ( not shown in more detail) in the rotor 3 , the drum 8 being rotatable or pivotable relative to the rotor 3 about the drum axis of rotation 11 by a certain angle. The introduction of the pivoting forces he follows via a pivoting device, not shown, which engages through the bore 19 of the rotor 3 on the flange 20 of the drum 8 .

Der Schaft 4 ist im Bereich seines unteren Endes 21 aufgeweitet, wo durch ein Herausrutschen des Schaftes 4 aus der Wandung 5 auch bei Versagen oder Nichtvorhandensein der Bolzen 7 unter allen Betriebbe dingungen gewährleistet ist.The shaft 4 is expanded in the region of its lower end 21 , where slipping of the shaft 4 out of the wall 5 ensures that the bolt 7 will not fail under all operating conditions even if the bolt 7 fails or does not exist.

Die Führungsflansche 15 a, b weisen eine Folienzwischenlage 22 auf, die vorzugsweise als Doppellage ausgeführt ist. Genauso können auch die Führungsflächen 14 a, b mit einer derartigen Folienzwischenlage 22 versehen sein.The guide flanges 15 a , b have a film intermediate layer 22 , which is preferably designed as a double layer. In the same way, the guide surfaces 14 a , b can also be provided with such a film intermediate layer 22 .

Die alternative Ausführung gemäß Fig. 2 unterscheidet sich zu der vorher beschriebenen dadurch, daß die Schwalbenschwanzhalteschiene 12 a mehrere übereinander ausgebildete Stufen umfaßt, die übereinander angeordnet sind. Der Schaufelfußteller 6 a ist entsprechend zur Bildung mehrere Führungsflansche 23 an die Halteschiene 12 a angeformt.The alternative embodiment according to FIG. 2 differs from that previously described in that the dovetail retaining rail 12 a comprises a plurality of steps formed one above the other, which are arranged one above the other. The blade root plate 6 a is formed to form a plurality of guide flanges 23 on the holding rail 12 a .

Claims

1. blade root attachment for a fiber-technical rotor blade, in particular a propane blade, in which a rotor rotatable about a radial axis is mounted in a rotor, on which a blade root plate connected to the blade is adapted, characterized in that the drum ( 8 ) On its end face, a dovetail retaining rail ( 12 ) aligned in an axial plane of the drum ( 8 ) is welded, which are surrounded by two guide flanges ( 13 a , b ) of the blade root plate ( 6 ) forming a retaining groove, the guide flanges ( 13 a , b ) have on the side facing away from the holding rail ( 12 ) support shoulders ( 16 a , b ) which are supported on frets ( 17 a , b ) of the drum ( 8 ).

2. blade root attachment to claim 1, characterized in that the blade ( 2 ) has a shaft ( 4 ) with a rectangular cross-section, which widens in the region of the holding groove and enclosed by a correspondingly adapted, raised wall ( 5 ) of the blade root plate ( 6 ) is.

3. blade root attachment according to claim 1 to 2 characterized in that the blade root plate ( 6 ) on the drum ( 8 ) is screwed ver.

4. blade root attachment according to one of the preceding claims, characterized in that the fiber shaft ( 4 ) with the wall ( 5 ) of the blade root plate ( 6 ) is glued.

5. blade root attachment according to one of the preceding claims, characterized in that the blade root plate ( 6 ) consists of two half-shells.

6. blade root attachment according to claim 5, characterized in that the two half-shells are welded together.

7. blade root attachment according to one of the preceding claims, characterized in that the dovetail retaining rail ( 12 ) is designed as a fir tree profile.

8. blade root attachment according to one of the preceding claims, characterized in that between the guide flanges ( 13 ) and the dovetail retaining rail ( 12 ) a double-layer film intermediate layer ( 22 ) is provided.

9. blade root attachment according to one of the preceding claims, characterized in that the wall ( 5 ) of the blade root lers ( 6 ) with the shaft ( 4 ) via cross bolts ( 7 ) is positively connected.