DE3008691C2 - Verstelldüse für Gasturbinentriebwerke - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Verstelldüse für Gasturbinentriebwerke nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Eine Verstelldüse dieser Gattung, jedoch mit vier im wesentlichen viertelzylindrischen Düsenschalen, ist aus der DE-OS 26 18 600 bekannt Bei dieser bekannten Verstelldüse ist jede Düsenschale im Mittenbereich ihres stromaufseitigen Randes mittels eines Scharniergelenks an dem sich stromauiseitig anschließenden feststehenden Strahlrohr angilenkt. Der Betätigungsmechanismus zum Verschwenken üv-r Düsenschalen der bekannten Verstelldüse weist je Düsenschale zwei Schubstangen auf, die an dem stromaufwärtigen Enden der beiden Längsränder der Düsenschale angelenkt und zum Verschwenken der Düsenschale im wesentlichen in Richtung der Düsenachse verschiebbar sind.

Bei manchen Gasturbinentriebwerken, beispielsweise bei Mantelgebläsetriebwerken mit Verstellgebläse, ist es wünschenswert, die gesamte Düsenkonstruktion vom stromaufseitig angrenzenden Strahlrohr weg axial nach hinten zu verschieben, um zwischen der Düsenkonstruktion und dem Strahlrohr einen zusätzlichen Lufteinlaß im Schubumkehrbetrieb des Triebwerks zu erhalten.

Eine derartige axiale Verschiebbarkeit der Düsenkonstruktion bezüglich des Strahlrohrs ist bei der eben erörterten bekannten Verstelldüse wegen der fest! 1 Anlenkung der Düsenschalen mittels Scharniergelenken am Strahlrohr nicht realisierbar. Nachteilig ist bei der bekannten Verstelldüse auch die Tatsache, daß die stromabwärtigen Enden der Düsenschalen nicht abgestützt sind und daher die gesamten, auf die Düsenschalen wirkenden Belastungen sowohl durch den auf die Innenseite der Düsenschalen wirkenden Gasdruck als auch durch den äußeren Luftdruck bzw. Luftwiderstand von den Scharniergelenken bzw. den Schubstangen des Betätigungsmechanismus aufgenommen werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verstelldüse der eingangs genannten Gattung im Hinblick auf die Möglichkeit einer axialen Verschiebbarkeit der Verstelldüse mit Bezug auf das feststehende Strahlrohr und auf eine bessere Führung der Düsenschalen auszubilden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebene Anordnung gelöst

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben. Es zeigt

F i g. J ein an einem Pylon eines Flugzeugs aufgehängtes Mantelgebläse-Gasturbinentriebwerk mit einer Verstelldüoe nach der Erfindung,

Fig.2 das Triebwerk mit in der Star,stellung befindlicher Versteildüse,

F i g. 3 das Triebwerk mit in der Schubumkehrstellung befindlicher Verstelldüse, und

F i g. 4 in vergrößerter Detaildarsteilung die Verstelldüse mit dem zugehörigen Betätigungsmechanismus.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen ein an einem Pylon 1Oi gehaltenes Mantelgebläse-Gasturbinentriebwerk 1 mit einem Baäistriebwerk 2 zum Antrieb eines von einem Gebläsemantel 4 umschlossenen, in den Zeichnungen nicht sichtbaren Gebläses. Der Gebläsemantel 4 ist mittels eines Kranzes von stromab des Gebläses angeordneten Statorschaufeln 9 (F i g. 3) starr mit einem nicht sichtbaren Zentralkörper verbunden. An denn Gebläsemantel 4 schließt sich stromabseitig eine als Verstelldüse ausgebildete Gebläsestrahldüse 13 an, durch welche der vom Gebläse geförderte Gebläsestrahl austritt

Die Verstelldüse 13 besteht aus zwei halbzylindrischen Düsenschalen 18 und 19. die symmetrisch beiderseits des das Triebwerk tragenden Pylons IO angeordnet sind und im normalen Reiseflugzustand (Fig. 1) eine kontinuierliche stromabwärtige Verlängerung des Gebläsemantels 4 bilden.

Fig.4 zeigt die Verstelldüse mit dem zugehörigen Betätigungsmechanismus in größerem Maßstab in Draufsicht, wobei die beiden Düsenschalen 18 und 19 jeweils nur im Bereich ihrer einander zugewandten Längsränder 20 und 21 dargestellt und im übrigen abgebrochen sind, und wobei der Pylon 10 nur schematisch angedeutet ist Die obce Hälfte der F i g. 4 zeigt die Düsenschale 18 in der nicht ausgeschwenkten Reiseflugstellung, während die untere Hälfte der F i g. 4 die andere Düsenschale 19 in der ausgeschwenkten Startstellung zeigt

An den Längsrändern 20 bzw. 21 der beiden Düsenschalen 18 und 19 ist jeweils ein Flansch 22 bzw. 23 gebildet, und diese Flansche 22 und 23 sind jeweils an ihrem stromaufwärtigen Ende mittels eines Gelenkzapfens 24 bzw. 25 an einer gemeinsamen Betätigungsstange 26/4 angelenkt, welche das Stellglied des als Hydraulikantrieb ausgebildeten Betätigungsmechanismus 26 bildet Die Betätigungsstange 26/4 ist in I ängsrichtung, d. h. parallel zur Triebwerksachse B, verschiebbar und in einer in der feststehenden Konstruktion gebildeten Führung 265 geführt An ihrem stromabwärtigen Ende tragen die Flansche 22 und 23 jeweils einen Kulissenzapfen 27 bzw. 28, der in einem Kulissenschlitz 29 bzw. 30 einer bezüglich des Betätigungsmechanismus 26 ortsfesten Führungsplatte 31 eingreift, die zwischen den beiden Düsenschalen 18 und 19 am Pylon gehalten ist Die Kulissenschlitze 29 und 30 divergieren in stromabwärtiger Richtung, so daß, wenn sich die Betätigungsstange 26/4 in ihrer stromaufwärtigen Stellung befindet (obere Hälfte der F i g. 4), der betreffende Kulissenzapfen sich am stromaufwärtigen Ende des betreffenden Kulissenschlitzes befindet Bei zurückgezogener Betätigungsstange 26/4 (untere Hälfte der F i g. 4) befindet sich der betreffende Kulissenzapfen

am stromabwärtigen Ende des betreffenden Kulissenschlitzes, so daß die Düsenschalen ausgeschwenkt sind. In dieser Betriebsstellung ist der Austrittsquerschnitt der Verstelldüse typischerweise um etwa 10% größer als bei in der Reiseflugstellung befindlichen Düsenscha- s len, in welcher ihre Längsränder parallel zueinander verlaufen.

Infolge der stromabwärtigen Verschiebung der Gelenkzapfen 24 und 25 beim Verschwenken der beiden Düsenschalen 18 und 19 ist eine Schwenkbewegung der Düsenschalen ohne Kollision von deren Scheitelbereichen mit dem stromabwärtigen Ende des feststehenden Düsenmuntels möglich.

Den beiden einander diametral gegenüberliegenden Längsrandbereichen der beiden Düsenschalen ist jeweils ein Betätigungsmechanismus nach Fig.4 zugeordnet

Außerdem ist ein nicht dargestellter Mechanismus zum Verschieben der beiden Düsenschalen 18 und 19 in ihrer ausgeschwenkten Stellung axial in stromabwärtiger Richtung vom feststehenden Düsenmantel 4 weg vorgesehen. Dadurch kann die Verstelidüse in die in Fig.3 dargestellte Stellung gebracht werben, in welcher zwischen dem stromabwärtigen Ende des Düsenmantels 4 und den stromaufwärtigen Enden der beiden Düsenschalen 18 und 19 zwei halbringförmige öffnungen 32 gebildet sind, die als zusätzliche Lufteinlässe im Schubumkehrtrieb des Verstellgebläses des Triebwerks dienen.

Diese Axialverschiebbarkeit der beiden Düsenschalen 18 und 19 in eine hintere Betriebsstellung kann beispielsweise dadurch realisiert werden, daß die Düsenschalen mit ihren Längsrändern 20 und 21 in an den Flanschen 22 und 23 gebildeten Führungen 32 bzw. 33 geführt sind, wobei zur Relatiwerschiebung der Düsenschalen bezüglich der Flansche nicht dargestellte hydraulische Antriebe vorgesehen sein können.

Obwohl die beiden Düsenschalen 18 und 19 an ihrem stromaufwärtigen Randbereich nicht am Gebläsemantel 4 angelenkt sind, erzeugt die axiale Verschiebung der Gelenkzapfen 24 und 25 im Zusammenwirken mit der Führung der Kulissenzapfen 27 und 28 in den Kulissenschlitzen 29 und 30 eine Schwenkbewegung der Düsenschalen, d. h. die Düsenschalen führen beim Verschwenken eine zusammengesetzte Bewegung aus, die aus einer geradlinigen axialen Verschiebung längs der Triebwerksachse B und einer Drehbewegung um den betreffenden Gelenkzapfen 24 "^w. 25 herum zusammengesetzt ist. Die Anlenkung de. Püsenschalen im Bereich der stromaufwärtigen Enden ihrer Längsseiten und ihre Führung im stromabwärtigen Bereich ihrer Längsseiten ergibt trotz fehlender Anlenkung der DüsenschrJen am Gebläsemantel eine stabile Halterung der Düsenschalen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch;

   VerslelldOse für Gasturbinentriebwerke, bestehend aus zwei im wesentlichen halbzylindrischen Düsenschalen, die jeweils um eine quer zur Düsenachse verlaufende, an ihrem stromaufseitigen Randbereich angeordnete Achse verschwenkbar sind, wobei ein Betätigungsmechanismus mit einem in Richtung der Düsenachse verschiebbaren und an den benachbarten Längsseiten der Düsenschalen _|0 angelenkten Stellglied zum Verschwenken der Düsenschalen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse jeder Düsenschale (18. 19) durch in Richtung der Düsenachse verschiebbare Drehgelenke (24, 25) ₎₅ gebildet ist und daß die Schwenkbewegung durch formschlüssigen Eingriff der über das Stellglied (26/4; axial verschiebbaren Düsenschale (18,19) mit gegenüber dem Betätigungsmechanismus (26) ortsfesten Führungen (29,30) im Bereich der stromaüsei- tigen Enden ihrer Längsseiten erfolgt