Wie werden Verdichterscheiben mit der Welle verbunden?

Ihre Frage:

Hier ist eine Schnittansicht eines Musters und ich habe den Anschlussbereich angegeben.

Welche Verbindungselemente werden dort verwendet? Alles, was damit zusammenhängt, wird hilfreich sein.

Aus dem Titel Ihrer Frage gehen Sie davon aus, dass das verschraubte Element ein HPC-Rotor ist, und Sie fragen sich möglicherweise, warum ein Rotor mit einem stationären Element, dem Lüfterrahmen, verschraubt wird.

In der Tat würde dies keinen Sinn ergeben, und die Erklärung ist, dass der Bereich, auf den Sie zeigen, kein HPC-Rotor ist, sondern die hintere Dichtungsstütze des vorderen Sumpfs, ein stationäres Element, dessen Aufgabe darin besteht, Öl im Sumpf zu halten. Das Gestänge ist in der Tat eine Reihe von Schrauben.

Die folgende Erklärung bezieht sich auf diese Ölwannendichtung, aber wie Sie sehen werden, wird nebenbei auch erklärt, wie Scheiben mit der Welle verbunden sind, da dies bei der Abdichtung eine Rolle spielt.

Rotoren im Triebwerk sind in zwei Rahmen zentriert, dem Bläserrahmen und dem Turbinenrahmen. Der Lüfterrahmen hat außerdem die Aufgabe, den Triebwerksschub auf den Flügel zu übertragen. Diese beiden Funktionen (Zentrierung und Lastübertragung) werden durch Lager realisiert, die gekühlt und geschmiert werden müssen. Öl wird verwendet und durch geschlossene Sümpfe um die Lager herum eingeschlossen.

Vorwärtssumpf

Der Bereich in Ihrer Frage ist das Ende des vorderen Sumpfes, der sich innerhalb des Lüfterrahmens befindet. Die Ölwanne enthält Lager Nr. 1 und Nr. 2 vorne und Nr. 3 hinten. Lager Nr. 3 besteht eigentlich aus einem Kugellager zur Schubübertragung auf den Lüfterrahmen und den Befestigungspunkt am Pylon und einem Rollenlager zum Zentrieren der HPC-Welle. Hier ist eine Ansicht dieses Abschnitts für einen CFM56-7B:

^{Vorwärtssumpf - CFM56-7B, Quelle: CTC 215 , Seite 34}

Wenn Sie mit den Lagern, Ölwannen oder Dichtungen oder den Motorbefestigungspunkten nicht vertraut sind, helfen die folgenden Fragen:

• Was hält in einem Turbofan die Drehachse?
• Wie funktioniert eine Labyrinthdichtung, wenn sich der Motor nicht dreht?
• Was ist ein Siegel in der Luftfahrt?
• Wie werden Motoren auf Tragflächen montiert?

Hintere stationäre Dichtung

Wenn wir uns auf den hinteren Teil des Sumpfes konzentrieren, sehen wir, dass der Sumpf durch eine Dichtung zwischen dem Lüfterrahmen und der HD-Welle N2 verschlossen ist:

^{CFM56-7B, vorderer Sumpf, hintere stationäre Dichtung, Quelle ebenda, Seite 136}

Die Dichtung besteht aus zwei Elementen: Einem stationären Träger, der die Dichtungsspuren zentriert, die mit der Lüfterrahmennabe verschraubt sind, und der Labyrinthdichtung, die sich mit der HPC-Welle dreht. Die Schrauben sind diejenigen, die durch den Pfeil in Ihrer Frage angezeigt werden. Das sieht so aus:

^{CFM56-7B hinterer Teil des vorderen Sumpfes}

Der Dichtungsträger verschließt den Sumpf. Ein Teil des Sumpfgehäuses ist durch den Lüfterrahmen gegeben: Die Lüfternabe. Beachten Sie auch die rote (magentafarbene) N2-Welle, die mit dem Rotor der 3. Stufe verschraubt und durch die Dichtung in der Lüfternabe zentriert ist (die Last liegt tatsächlich auf den Lagern im Sumpf).

• Übrigens beantwortet dies Ihre zweite Frage, wie die HPC-Scheiben auf der Welle zentriert werden. HPC-Rotorscheiben sind in 3 Elemente gruppiert, Stufe 1-2 Einzelspule, Stufe 3 Scheibe, Stufe 4-9 Einzelspule. Die beiden Spulen (sie sehen aus wie Trommeln) sind mit der Scheibe der Stufe 3 verschraubt, die das einzige Element ist, das wie oben erklärt auf der Welle zentriert ist (aber wenn Sie mehr Details wünschen, lesen Sie bitte In einem Turbofan, was die Drehachse hält? ) . Im Gegensatz zu anderen Motoren gibt es beim CFM56-7B keine separaten Scheiben, außer Stufe 3, andere Scheiben (mit Labyrinthdichtungszähnen und Schwalbenschwanznuten für Schaufeln) werden als einzelne Spulen gegossen und bearbeitet. Von CTC 215 bereits erwähnt: ^{CFM56-7B HPC Rotoren, Spulen und Welle}
  
  
  
  

Ein Bild des stationären Teils mit den Spuren in Weiß (das ist das beste Bild, das ich finden konnte):

^{Stationäre Luft-/Öldichtung, Quelle}

Der Labyrinthdrehring ist an der horizontalen Kegelradhülse des IGB befestigt, die zum Drehen des Zubehörkastens verwendet wird.

^{IGB-Standort, Quelle}

Auf dem Bild oben sehen wir:

• Die HPC-Welle (rot) ist mit ihrem konischen vorderen Ende mit dem Stufe-3-Rotor des HPC verschraubt.
• Die IGB-Zahnräder (blau), wobei das horizontale auf der Welle befestigt ist
• Die Sumpfhöhle (grün).

Die stationäre Dichtung schließt einfach den grünen Hohlraum, indem sie die Welle mit dem Lüfterrahmen verbindet (der Rahmen wurde entfernt, um den Sumpf zu zeigen).

Weitere Informationen finden Sie in dieser Antwort .

Das Öl wird durch die Labyrinthzähne daran gehindert, den Sumpf zu verlassen, aber das ist nicht perfekt, also wird auch Luft in das Labyrinth eingespritzt, um Öl zurück in den Sumpf zu drücken. Es gibt Löcher im Labyrinthring, um Luft hereinzulassen und Öl herauszulassen. Luft und etwas Ölnebel, die nicht vom Zentrifugalfilter entfernt wurden, werden in das Mittelrohr abgelassen, das zum Auspuff führt, wo sie sich mit heißer Luft aus der Turbine vermischen (der verwendete Weg ist auf der Zeichnung in Ihrer Frage durch Pfeile gekennzeichnet).

Bei Airbus ist die Rolle des Siegels:

Die rotierende Luft/Öl-Dichtung dichtet das hintere Ende der vorderen Ölwanne ab und fungiert als Sicherungsmutter für das Lager Nr. 3.

Löcher zwischen den beiden hinteren Dichtungszähnen ermöglichen den Durchgang von Sumpfdruckluft. Löcher, die unter den vorderen Dichtungszähnen verlaufen, ermöglichen das Ablassen von Öl in den Lagerhohlraum Nr. 3.

Die rotierende Luft-Öl-Dichtung hat Innengewinde für die Installation am horizontalen Kegelrad und an seiner Vorderseite

Tatsächlich hängt diese Frage damit zusammen, was in einem Turbofan die Drehachse hält? . Diese Frage hat eine ausgezeichnete Antwort, die eng mit dieser Frage zusammenhängt (aber kein Duplikat ist). Die folgende Abbildung wird für eine relevante Antwort erneut veröffentlicht. Credits gehen an Benutzermins .

^{HP-Rotoren von CFM56-7B. Übernommen aus dem CFM56-7B Familiarization Manual}

Diese Antwort deutet auf die angegebene Abbildung des F110-GE-129 hin, kann aber gleichermaßen für andere Triebwerkstypen gelten (wie im Bild oben für ein CFM56-Turbofan-Triebwerk zu sehen ist, ist das Bild sehr ähnlich, da der CFM56-Kern kommt vom GE F101, der die Basis für den F110 war), beachten Sie, dass einige Unterschiede gefunden werden, aber die allgemeine Idee, die Rotorscheiben zusammenzubauen, ist ähnlich.

Der eingekreiste Bereich enthält die erste Rotorscheibe des Hochdruckkompressors (es sieht so aus, als würde sie frei baumeln, aber denken Sie daran, dass die Scheiben rotationssymmetrisch sind, also ist dies im Grunde ein Ring), diese Scheibe ist verschraubt oder häufiger trägheitsgeschweißt (reduzierend). strukturelle Komplexität und die Anzahl der Teile), zur nächsten (zweiten Hochdruck-) Verdichterscheibe, die mit der nächsten verbunden ist usw. Manchmal sind die Scheiben Sätze, also werden mehrere Scheiben mit einem anderen Satz verbunden oder alle zusammengeschweißt. Beachten Sie, dass der Hochdruckturbinenrotor (oder manchmal Rotoren) auch mit dieser Trommel verbunden ist.

Die trägheitsgeschweißten 12-stufigen Kompressorrotoren F101 (und CFM 56) haben nur fünf Bauteile und zwei verschraubte Flanschverbindungen.

_{aus: Bernard L. Koff, Gas Turbine Technology Evolution: A Designer's Perspective, JOURNAL OF PROPULSION AND POWER, Vol. 3, No. 20, Nr. 4, Juli–August 2004}

Die dritte Scheibe (Hochdruckkompressor) dehnt sich aus oder ist mit einer Nabe verbunden (in der Abbildung oben als N2-Welle bezeichnet). Diese Nabe enthält eine Keilschnittstelle, die mit der Hochdruckwelle verbunden ist oder die Hochdruckwelle bildet (eine solche Schnittstelle ist auch an der Turbinenscheibe vorhanden, daher gibt es zwei Punkte, an denen die Trommel an den Lagern befestigt ist). Grundsätzlich bilden alle Rotorscheiben eine Trommel mit einer Verlängerung, um die Trommel an der Welle zu befestigen, um die Spule zu bilden.

Ich habe festgestellt, dass detaillierte Querschnittsdiagramme etwas verwirrend sein können. Hier ist ein Video von einem kanadischen Gasturbinenmechaniker, der Hunderte von Videos seiner Komponenten und Montagemethoden hat. Ich denke, die Antwort auf Ihre Frage ist eine Kombination aus Keilen, Muttern und Schrauben. Wenn Sie dieses Video nicht zufriedenstellt, durchsuchen Sie den Rest seines Kanals, es ist ziemlich umfangreich.