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Austrittskegel für ein Strahlrohr eines Gasturbinentriebwerks Die
Erfindung bezieht sich auf Austrittskegel für ein Strahlrohr eines Gasturbinentriebwerks
mit radial nach außen gerichteten, hohlen Streben von stromlinienförmigem Querschnitt,
in die radial nach innen gerichtete Zapfen, die fest mit dem Strahlrohr verbunden
sind, gleitend einfassen und den Austrittskegel bei Ermöglichung einer relativen
Wärmeausdehnung im Strahlrohr zentrieren.
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Bei derartigen Austrittskegeln bereitet die Ausbildung der Gleitstelle
bzw. der Anschluß an den Zapfen gewisse Schwierigkeiten. Bei einer bekannten Ausführungsform
sind zylindrische Einsätze in die Streben eingeschweißt, die noch mit besonderen
Büchsen versehen sind, um die Beanspruchung aufnehmen zu können.
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Eine andere Bauart sieht neben Formteilen, die eine zylindrische Führung
aufweisen, noch besondere Versteifungen vor. In beiden Fällen wird also gerade an
dieser Stelle ein verhältnismäßig hoher Aufwand mit mehrfach zu bearbeitenden Teilen
getrieben, der deutlich zeigt, daß die Aufnahme der Beanspruchungen gewisse Schwierigkeiten
hervorruft bzw. besondere Vorkehrungen erfordert.
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Ziel der Erfindung ist es, für diese Anschlußstelle eine möglichst
einfache, leichte und festigkeitsmäßig günstige Ausbildung zu schaffen.
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Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß wenigstens
der radial außen liegende Teil jeder Strebe als Gußteil ausgebildet ist, dessen
Dicke am radial äußeren Ende eine wirksame Gleitverbindung mit dem Zapfen zuläßt
und in radialer Richtung nach innen bis auf eine Dicke abnimmt, die etwa der Dicke
des radial innen liegenden Blechbauteils gleich ist, an dem das Gußteil stumpf angeschweißt
ist.
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Als Anschlußstück wird also ein Gußteil verwendet, das seiner Natur
nach für unterschiedliche Wandstärken geeignet ist. Das radial außen liegende Ende
der Strebe kann an der Gleitstelle kräftige Querschnitte erhalten, die auf geringere
Querschnitte an der Stelle verkleinert werden, an der das Gußteil an das Blech angeschlossen
werden soll.
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Es ist natürlich bekannt, die Wandstärke von Gußteilen der Dicke derjenigen
Teile anzupassen, an die das Gußteil angeschweißt werden soll. Gegenüber den bekannten
Konstruktionen liegt jedoch der Fortschritt der Erfindung darin, daß gerade an dieser
Stelle ein diese Anpassung ermöglichender Werkstoff benutzt wird.
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Nach einem weiteren Merkmal, und wenn die gesamte Strebe als Gußteil
ausgebildet ist, besteht das innere Ende der Gußstrebe aus einem Stück mit einem
nach außen vorgezogenen Flansch, der stumpf an die Kante eines entsprechenden Loches
des aus Blech bestehenden Kegels angeschweißt ist, so daß der Flansch eine Hohlkehle
zwischen dem Kegel und dem Ansatz der Strebe bildet.
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Nach einem anderen Merkmal ist das gegossene, radial außen liegende
Ende der Strebe aus einem Stück mit einem Ansatz hergestellt, in den der damit zusammenwirkende
Zapfen gleitend einfaßt und der radial nach innen in das hohle Innere der Strebe
ragt.
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Der radial außen liegende Teil jeder Strebe oder auch die gesamte
Strebe mit dem nach außen gerichteten Flansch kann im Präzisionsguß (z. B. nach
dem Wachsausschmelzverfahren) hergestellt werden, so daß sämtliche Streben identisch
sind. Durch Verringerung der Wanddicke auf die Dicke des Blechbauteils (d. h. eines
radial innen liegenden Teils der Strebe oder der Kante eines Loches im Kegel), an
das das Gußteil angeschweißt werden soll, kann die Schweißung einfach und ohne Bildung
von Stufen durchgeführt werden.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt und
wird erläutert.
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Fig. 1 ist ein Längsschnitt auf einer Seite der Längsachse durch einen
Teil des Strahlrohres und Austrittskegels, der mit Streben versehen ist, die gemäß
der Erfindung im ganzen gegossen sind;
Fig.2 ist ein vergrößerter
Querschnitt durch die Strebe nach der Linie 2-2 der Fig.1; Fig. 3 ist eine perspektivische
Ansicht vom stromabwärtigen Ende der in Fig. 1 dargestellten Strebe, teilweise in
der Ansicht und teilweise in einem Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 2; Fig. 4
zeigt eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht, in der eine Strebe dargestellt ist,
bei der gemäß der Erfindung nur das radial außen. liegende Ende als Gußteil ausgebildet
ist.
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In Fig. 1 sind die Teile des Strahlrohres und des Austrittskegels
bei 10 bzw. 11 dargestellt. Ein Teil eines stromaufwärts liegenden Bauteils, an
dem der Austrittskegel bei 12 angeschraubt ist, ist bei 13 dargestellt. Diese Teile
sind aus Blech hergestellt.
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Von den radial liegenden Streben, die das Strahlrohr und den Austrittskegel
relativ zueinander festlegen, ist nur eine dargestellt. Diese Strebe ist in einem
Stück gegossen und hohl und besitzt ein verhältnismäßig dickes Oberteil 14 und eine
Seitenwand 15, die einen geeigneten stromlinienförmigen Querschnitt aufweist, wie
es in Fig. 3 dargestellt ist, und zum radial inneren Ende hin auseinandergeht. Am
radial inneren Ende ist die Strebe offen und aufgeweitet, wie es bei 16 dargestellt
ist. Wie zu erkennen ist, verringert sich die Dicke der Seitenwand vom Oberteil
14 zum Blech hin, aus dem der Hauptteil des Austrittskegels hergestellt ist. Der
Umfang des aufgeweiteten Endes ist bei 17 stumpf mit dem Rand eines Loches entsprechender
Form im Kegel verschweißt.
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Innerhalb der Strebe liegt ein mit der Strebe aus einem Stück bestehender
Ansatz 18 mit einer durchgehenden zylindrischen Bohrung, die einen Zapfen 19 aufnimmt,
der weiter unten beschrieben wird und das Strahlrohr und den Austrittskegel relativ
in ihrer Lage derart festhalten, daß eine relative Ausdehnung in radialer Richtung
aufgenommen wird. Wie am besten aus Fig. 2 und 3 zu entnehmen ist, geht dieser Ansatz
an einander gegenüberliegenden Seiten in die Seitenwand 16 über.
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Zur Lagerung des Zapfens 19 ist das Strahlrohr mit einem koaxialen
Kreisring 20 versehen, der aus dickerem Material besteht als das Blech des übrigen
Teils des Strahlrohrs. Die Dicke der Kanten dieses Kreisrings ist bis auf die Dicke
des Bleches verringert. Bei 21 ist der Kreisring mit dem Blech verschweißt. An einer
für jede Strebe geeigneten Stelle ist der Kreisring 20 mit einem Loch versehen,
auf das bei 22 ein am Boden eines hohlen Halters 24 für den zugehörigen Zapfen 19
sitzender Flansch 23 aufgeschweißt ist.
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Das äußere Ende des Halters besitzt einen radialen Flansch 25 mit
einer ebenen Oberfläche, auf der die ebene Unterseite eines Kopfes 26 des Zapfens
liegt, wobei eine Umfangsfläche auf der Oberseite des Kopfes und ein weiterer Bereich
auf der Unterseite des Flansches 25 abgeschrägt sind, so daß diese Flächen eng und
keilartig in eine innere V-förmige Nut zweier Halbringe 27 einfassen, von denen
nur einer dargestellt ist. Die Ringe werden durch Schrauben 28 zusammengehalten,
um den Zapfen in seiner Lage festzuhalten.
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Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist derHauptteil der
Seitenwand 15a derStrebe in irgendeiner geeigneten Weise aus dem Blech hergestellt,
aus dem der Austrittskegel besteht, oder es wird ein besonderer Blechteil verwendet,
der daran angeschweißt ist. Nur das radial außen liegende Ende der Strebe ist gegossen.
Das radial außen liegende Ende besitzt wie vorher einen relativ dicken Boden 14a,
der aus einem Teil mit einem Ansatz 18a für den damit zusammenwirkenden Zapfen 19
a besteht. Die Dicke der Seitenwand 15 b nimmt bis auf die Dicke des Wandteils
15 a
ab, an den die Seitenwand bei 17a angeschweißt ist. Das radial innen
liegende Ende der Strebe geht bei 16 a in den Kegelkörper über.
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Ein weiterer Unterschied dieser Ausführungsform liegt darin, daß der
Kopf 26a des Zapfens auf beiden Seiten eben und parallel ist und durch eine napfartige
Mutter 29 gehalten wird, die auf ein Außengewinde des hohlen Halters 24 a aufgeschraubt
ist. Der Flansch 23 a des Halters ist bei 30 stumpf an den Rand eines Loches im
Kreisring 20 a angeschweißt. Die Mutter 29 ist mit einem Sicherungsdraht bei 31
an einem außen liegenden Ansatz 32 des Halters befestigt.
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Durch die Ausbildung der Streben gemäß der Erfindung können diese
an ihrem radial innen liegenden, dünnwandigen Ende in einem großen Bereich in den
Kegelkörper übergehen, während die gegossenen, radial außen liegenden, dickwandigen
Enden einen kleineren Querschnitt besitzen können, um den Belastungen zu widerstehen,
denen der Kegel während des Betriebes ausgesetzt ist und die auf die Zapfen übertragen
werden, die vom Strahlrohr getragen werden.