DE1940062A1

DE1940062A1 - Geblaesekanal,insbesondere fuer ein Gasturbinen-Geblaesestrahltriebwerk

Info

Publication number: DE1940062A1
Application number: DE19691940062
Authority: DE
Inventors: Billinger Brian Arthur; Mcnamara Francis Peter; Cooper George Samuel
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1968-08-08
Filing date: 1969-08-06
Publication date: 1970-04-30
Also published as: DE1940062C3; US3603090A; FR2015287A1; GB1247691A

Description

PATENTANWÄLTE

DIPL-ING. CURT WALLACH . "■" 1 94QÖ-ß2" 'DIPL-IKG. GONTHER KOCH DR. TINO HAIBACH

8MUNCHlNi 6. AugUSt I969 : 12 174 - W/Ke

Rolls-Royce Limited, Derby, Derbyshire/England

Gebläsekanal, insbesondere für ein Gasturbinen-Gebläsestrahltriebwerk:

Die Erfindung betrifft einen Gebläsekanal, der insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, für ein Gasturbinen-Gebläse- . strahltriebwerk Verwendung finden kann.

Gemäß der Erfindung besteht der.Gebläsekanal aus zwei radial im Abstand angeordneten Wänden, bei welchen wenigstens ein Teil der Außenwand zwei Gruppen von Klappen aufweist, die an ihrem Umfang mit abwechselnder Folge angeordnet sind, wobei eine Gruppe um ein Ende radial nach einwärts schwenkbar und die andere Gruppe axial zu dem Kanal verschiebbar ist und *· durch dieses Zusammenwirken ein im wesentlichen hindernisfreier Ringspalt in dieser Außenwand gebildet wird sowie Betätigungsmittel vorgesehen sind, um die Schwenk- und Verschiebebewegung der betreffenden Klappengruppen zu bewirken. _:

Vorzugsweise ist die eine Gruppe von Klappen an ihren strömungsabwärts gerichteten Enden mit dem übrigen Teil der Kanalaußenwand schwenkbar verbunden.

Vorzugsweise besitzt die Außenwand des Gebläsekanals eine weitere, radial mit Abstand nach außen angeordnete Wand mit einem ringförmigen Teil, der radial mit den Klappen in der Außenwand des Gebläsekanals ausgerichtet und so ausgebildet ist, daß er sich axial zu dem igial verschieben kann.

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Der ringförmige Teil der weiteren Wand ist vorzugsweise mit

der einen Klappengruppe verbunden, so daß dles.e si oh bewegen, wenn der ringförmige Teil verschoben wird. Die eine Gruppe von Klappen sind innerhalb ihrer axialen Länge angelenkt, so daß sie j wenn sie radial nach innen geschwenkt werden, eich in sich selbst falten.

Vorzugsweise sind beide Klappengruppen miteinander verbunden, so daß eine relative Schwenkbewegung entsteht.

Die andere Gruppe von Klappen ist ferner vorzugsweise ebenfalls mit einem festen Teil so verbunden, daß sie sich axial und gleichzeitig mit dieser relativen Schwenkbewegung verschieben können. Vorzugswelse wird die Verschiebung des ringförmigen Teils durch kraftgetriebene Kolben od.dgl. bewirkt.

Vorzugswelse, jedoch nicht ausschließlich, 1st. der Gebläsekanal für ein Gasturbinen-Gebläsestrahltriebwerk vorgesehen, d.h. ein Gasturbinen-Strahltriebwerk, welches mehrere Gebläseflügel aufweist, die am strömungsaufwärts gelegenen Ende koaxial und drehbar angebracht sind, und zwar strömungsauewärts von dem Außengehäuse des Triebwerke und radial über dieses hinaus verlaufend.

Die Außenwand weist einen Teil einer ringförmigen Haube auf, welche die Gebläseflügel und wenigstens einen Teil des Außengehäuses des Triebwerks umgibt.

Die eine Klappengfuppe ist schwenkbar, so daß die Klappen die Kanalinnentrand berühren und den Luftstrom in dem Kanal sperren, die andere Klappengruppe kann sich gleichzeitig in eine strömungsabwärts von der einen Klappengruppe gelegene Stellung verschieben, so daß ein im wesentlichen hindernisfreier Ringspalt in der Haube geöffnet wird, durch welchen Luft radial zu dem Kanal in die Atmosphäre treten kann.

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Vorzugsweise sind in dem Ringspalt FUhrungsfliehen vorgesehen, durch welche die Luft so abgelenkt Wird,-daß sie aus dem Spalt in finer im wesentlichen aufwarte gerichteten Strömung fließt und dadurch einen Rückwärtsschub erzeugt·

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig· 1 einen axialen Teilsohnitt durch ein Gasturbinen-Geliläeestranltrlebwerk,

flg. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2der Pig. I,

Fig. 2 eine aohaubildliohe Darstellung der Klappen, Fig· 4 eine weitere schaubildliche Darstellung der Klappen, Fig. 5 eine Ansicht in RLohtung des Pfeiles 5 der Fig. 1, Fig. 6 eine weitere schaubildliche Ansicht einer Klappe.

In Fig. 1 ist ein Oasturbinen-Gebläsestrahltriebwerk in Ganzen mit IO bezeichnet. Das Außengehäuse 12 enthält den Verdichter, die Verbrennungskammer und die Expansionsturbine, die in Strömungsfolge angeordnet, aber nicht näher dargestellt sind.

Eine einzelne Stufe von GebläseflUgeln 14 1st koaxial zu dem Triebwerk angeordnet, wobei die Flügel von einer nicht dargestellten, innerhalb des Triebwerks gelagerten Welle angetrieben sind. Eine Haube 16 umgibt die Gebläseflügel Ik und wenigstens einen Teil des Triebwerkgehäuses 12 und wird im Abstand von dem Gehäuse 12 durch mehrere in umfangsrichtung mit Abständen angeordnete Streben 18 gehalten. Dadurch wird

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zwischen Gehäuse 12 und Haube 16 ein Kanal 20 gebildet.

Pie Haube 16 ist in drei Teile unterteilt, nämlich ein Vorderteil 22 und ein Hinterteil 26 sowie ein Mittelstück 24; Vorder- und Hinterteil sind starr miteinander durch mehrere in Umfangerichtung in Abständen angeordnete und axial verlaufende Träger 28 verbunden. Das Mittelstück 24 kann sich strömungsabwärts in' die' gestrichelt angedeutete Stellung verschieben. Diese Verschiebung wird durch die Betätigung von Stempeln 30 bewirkt, welche mit dem Mittelstück 24 durch Stangen 32 und mehrere radial nach innen verlaufende, an dem Mittelstück 24 befestigte Laschen verbunden sind.

Die Träger 28 dienen zur Festlegung von mehreren in Umfangsrichtung verlaufenden Luftführungsflächen 36. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind die Führungsflächen 36 in ihrem axialen Querschnitt etwa in Form einer Tragfläche ausgebildet und sie sind wie diese so gestaltet/ daß sie aerodynamische Luftströmungsflächen bilden, und zwar aus Gründen, die unten erläutert sind..

Die Anordnung der Haube l6 ist so, daß ein ringförmiger Auslaß für die Luft gebildet wird, welche, im Bedarfsfalle in einer radial nach auswärts verlaufenden Richtung hindurchströmt· Dieser Bedarfsfall 1st gegeben, wenn entweder der von dem Gebläse erzeugte Schub vernichtet oder wenn ein umgekehrter Schub der Gebläseluft erzeugt werden soll. Um diese Zustände herbeizuführen, muß die Luft, welche von den Gebläseflügeln 14 durch den Kanal 20 strömt, radial nach auswärts umgelenkt werden, wozu zwei Gruppen von bewgliehen Klappen 38 und 40 vorgesehen sind. Die Klappen 38 sind in Umfangsrlohtung des Kanals 20 angeordnet und erstrecken sich axial auf der ganzen Länge des Spaltes zwischen Vorderteil 22 und Hinterteil 26. Die Klappen 38 sind bei 42 an ihren strömungsabwärte gelegenen Enden am Hinterteil 26 angelenkt und

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sie sind ferner bei 44 etwa auf halber Länge schwenkbar zusammengefügt. Außerdem sind die Klappen 38schwenkbar mit den radial nach innen gelegenen Enden 46 der Laschen 34 verbunden; duroh diese Verbindung erhalten die Klappen 38 ihre Bewegung.

Bei Betätigung der Stempel 30 wird das Mittelstüok 24 in Stromabwärtsrichtung verschoben und diese Bewegung erzeugt über die Verbindung 46 unmittelbar eine axiale Belastung an den Klappen 38. Diese beginnen sich um das Gelenk 44 zusammenzufalten und gleichzeitig schwenken sie um das Gelenk 42 bis das Gelenk 44 das Gehäuse 12 berührt und, wie gestrichelt angegeben, den Kanal 20 sperrt.

Wie ersichtlich, bilden die Klappen 38, wenn sie sich, wie in Fig. 1 mit vollen Linien gezeigt, in der nicht sperrenden Stellung befinden, einen Teil der Außenwand des Kanals; wenn jedooh der Kanal 20 gesperrt werden soll, müssen sie in eine

Lage mit kleinerem Durchmesser geschwenkt werden. Die Klap-⁰ entweder ° *^

pen müssen daher/bei der Schwenkung sioh gegenseitig überlappen oder sie müssen in der Form so gestaltet werden, daß ihre Kanten, wenn die Klappen die Sperrstellung erreichen, aneinanderllegen.

Wie aus Fig. 3 und 4 ersichtlich, haben die Klappen 38 solche Profile, daß sie in der Sperrstellung aneinanderliegen. Die Form der Klappen ist so gewählt, daß zwischen je zwei aneinanderliegenden Klappen 38 ein Zwischenraum verbleibt, wenn die Klappen sioh in der nicht sperrenden Stellung befinden. Dieser Zwischenraum ist in Fig. 3 mit 48 bezeichnet und wird bei zwei benachbarten Klappen 38 duroh die verdeckten Kanten 50,52 begrenzt. Um zu erreichen, daß der Zwischenraum 48 gegen die Luftströmung im Kanal 20 abgedichtet wird, können sich Klappen-40 auf die Klappen 38 legen, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß eine Klappe 40 zwei benachbarte Klappen 38 überlappt.

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Wenn der Luftstrom Im Kanal 20 gesperrt und die Luft duroh die Führungsflächen 36 abgelenkt werden soll,, ist es wichtig, um die höchste Wirkung aus der hindurchgehenden Luftströmung zu erzielen, alle Hindernisse aus dem Spalt zwischen Vorderteil 22 und Hinterteil 26 zu beseitigen. Daher sind die Klappen 40 bei 53 und 55 an ihren strömungsaufwärts gelegenen Enden an den strömungsaufwärtsgelegenen Enden der Klappen 38 angelenkt und es werden, wenn die Klappen 38 bewegt werden, auch die Klappen 4o bewegt. Die Klappen 40 können sich jedoch in einer etwa geraden Linie und in der Richtung strömungsabwärts verschieben und um Um diese Bewegung zu unterstützen, sind die Klappen 40 mit Je einer hochstehenden Rippe 54 versehen, in weloher ein Schlitz 56 auegearbeitet ist. Die Rippe 54 ist in Fig. 1 aus Gründen der Klarheit nicht gezeigt, Jedoch in Fig. 2 bis 4 und in Fig. 6 dargestellt.

In ihrer nicht sperrenden Stellung wird Jede Klappe 40 an Ihrem strömungsabwärts gelegenen Ende durch einen Zapfen 60 abgestützt, weloher quer über einen Spalt 58 zwisohen zwei Bügeln 62 befestigt 1st, die an dem Hinderteil 26 angebracht sind. Dieser Zapfen 60 greift mit Gleitsitz in den Schlitz ein. In jedem Träger 28 ist eine Rille 64 vorgesehen, so daß sich ein freier Weg für die Rippe 54 ergibt, wenn die Klappen 4o verschoben werden. Außerdem sind die Ecken an den strömungsabwärts gelegenen Enden der Klappen 38 ausgeklinkt, um einen freien Weg für die Klappen 40 während ihrer Verschiebung zu schaffen.

■■■■■■■ - - - ^; . ■ ■ " ^: " " ■ ί Fig. 5 zeigt die FUhrungsflachen 36, die mit dem Vorderteil 22 und dem Hinterteil 26 durch Doppelwandglieder 64 verbunden sind, welche ihrerseits sich axial zu dem Spalt zwischen den erwähnten Teilen erstrecken. Die Glieder 64 bilden Kanäle 66, durch welche sich die Laschen 3^ bewegen können, wenn das Mittelstück 24 verschoben wird.

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Aue der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß/ falle der Sohub unwirksam gemacht oder abgelenkt werden soll« der radiale Spalt cwieohen den Vorteil 22 und Hinterteil 26 von allen unerwünschten Hinderniesen, abgesehen von den Trägern 28, frei lit und auf diese Weise einen DUsenauslaß für die abgelenkte OeblKseluft bildet, welcher frei von Droeselstel-1en u.dgl. ißt, ι

Fig. H teigt die Klappen 38 und *K) im gefalteten, gesohwenktin bzw· verechobenen Zuetand, wobei die PührungsfHiohen 36 nioht dargeeteilt sind« Nach Fig. 6 befindet sich die Klappe Ho in der vollständigverschobenen tage·

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche:

1)JGebläsekanal, insbesondere für ein Gasturbirien-Gebläse- ^-^ strahltriebwerk, bei welchem wenigstens ein Teil der Außenwand zwei ,Gruppen von Klappen aufweist, die in Umfangsrichtung abwechselnd aufeinanderfolgend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen (38) der einen Gruppe um ein Ende radial nach einwärts schwenkbar und die Klappen (40) der anderen Gruppe axial zu dem Kanal verschiebbar sind, wobei durch dieses Zusammenwirken ein im wesentlichen hindernisfreier Ringspalt in dieser Außenwand gebildet wird und Betätigungsmittel vorgesehen sind, um die Schwenk- und Verschiebebewegung der betreffenden Klappengruppen zu bewirken.

2) Gebläsekanal nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -

ζ e i c h η e t, daß die Klappen (38) der einen Gruppe an ihren strömungsabwärts gelegenen Enden mit dem übrigen Teil der Außenwand des Kanals (20) verbunden sind.

3) Gebläsekanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit radialem Abstand von seiner Außenwand eine weitere Wand vorgesehen ist.

4) Gebläsekanal nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Wand einen ringförmigen Teil (24) aufweist, der radial mit den Klappen in der Außenwand des Gebläsekanals ausgerichtet und axial zu dem Kanal verschiebbar ist.

5) Gebläsekanal nach Anspruch 4, dadurch gekenn-

z e i c h η e t, daß der ringförmige Teil (24) mit dem strömungsaufwärts gelegenen Ende der Klappen der einen Gruppe verbunden ist, so daß bei seiner Verschiebung diese Klappen (38) um ihre strömungsabwärts gelegenen Enden radial einwärts schwenken.

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6) Gebläsekanal naoh Anspruch 1 und 5» dadurch g e k e η η · zeichnet, daß die Klappen (38) der einen Gruppe innerhalb ihrer axialen Länge mit einem Gelenk versehen sind, so daß sie sich, wenn sie radial nach einwärts schwenken, zusammenfalten. "

7) Gebläsekanal nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die strömungsaufwärts gelegenen Enden der Klappen (38,²K)) der beiden Gruppen miteinander verbunden sind, so daß sie eine relative Schwenkbewegung ausführen können»

8) Gebläsekanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die strömungsabwärts- gelegenen Enden der anderen Klappen (40) mit einem festen Bauteil (64) so verbunden sind, daß eine Verschiebung der Klappen ermöglicht wird.

9) Gebläsekanal nach Anspruch 1, daduroh g e k e η η zeichnet, daß die als Betätigungsraittel dienenden kraftgetriebenen Stempel (30) mit dem strömungsaufwärts gelegenen Ende des Mittelstückes (24) verbunden sind, um dieses Mittelstück im Bedarfsfalle zu verschieben.

10). Gebläsekanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Betätigungsmittel eine Vorrichtung mit Kugel, Schraube und Mutter vorgesehen ist.

11) Gebläsekanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Betatigungsmittel durch einen Elektromagnet betätigte Stangen vorgesehen sind.

12) Gebläsekanal nach Anspruch 1, dadurch g e k en η zeichnet, daß die Innenwand des Kanals (20) durch das Außengehäuse (12) eines Gasturbinen-Strahltriebwerkes gebildet wird.

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IjJ) Gebläsekanal nach Anspruch 12/ dadurch g e k en η -^V zeichnet, daß das Triebwerk mit mehreren Gebläjseflügein (14) ausgerüstet ist, die koaxial und drehbar, vor dem strömungsaufwärts gelegenen Ende seines Außengehäuses (12) angeordnet sind.

1Λ) Gebläsekanal nach Anspruch 1 und 11, dadurch ge k e η nz e i e h ne t, daß die Außenwand einen Teil einer ringförmigen Haube (16) aufweist, die koaxial zu dem Triebwerk angeordnet ist.

15) Gebläsekanal nach Anspruoh 12 und 13, dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t, daß der strömungsaufwärts gelegene Teil (22) der Haube (16) die Gebläseflügel (14) umgibt.

16) Gebläsekanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen (38) der einen Gruppe radial nach einwärts schwenkbar sind, so daß sie die Innenwand des Kanals berühren und dadurch diesen gegen Luftdurchgang sperren..

17) Gebläsekanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen (40) der anderen Gruppe sich axial in eine strömungsabwärts von den Klappen (38) deijeinen Gruppe gelegene Stellung verschieben, wenn diese Klappen (38) radial nach innen schwenken.

18) Gebläsekanal nach Anspruch 1 und l6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Sperrstellung der Klappen (3&) der einen Gruppe die Luft aus dem Kanal radial nach auswärts durch den Ringspalt hindurchströmt, wobei Mittel vorgesehen sind, durch welche die Luft in eine im wesentlichen stromaufwärts gerichtete Strömung umgelenkt werden kann.

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19) Gebläsekanal naoh Anspruch 18, dadurch g e k e η η -Ib e i ch η e t, daß mehrere Flächen,(36) nach Art von Tragfläohen in axialen Abständen in dem Hingspalt vorgesehen und so ausgebildet sind, daß sie die hindurchströmen" de Luft in eine strömungsaufwärts verlaufende Richtung umlenken.

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