DE3015119A1

DE3015119A1 - OPERATING SYSTEM FOR A GAS TURBINE ENGINE

Info

Publication number: DE3015119A1
Application number: DE19803015119
Authority: DE
Inventors: Thomas Simmons Clayton; Dudley Owen Nash
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1979-04-23
Filing date: 1980-04-19
Publication date: 1980-11-06
Also published as: IL59497A; JPS55142937A; FR2455179A1; IL59497A0; GB2047815A; JPS642774B2; IT8020837A0; FR2455179B1; GB2047815B; IT1131033B

Description

Betätigungssystem für ein GasturbinentriebwerkActuating system for a gas turbine engine

Die Erfindung bezieht sich auf Betätigungssysteme zur Verwendung in Gasturbinentriebwerken und insbesondere auf Betätigungssysteme zur übertragung einer Bewegung von einem äußeren Betätigungsglied in einen Innenraum des Gasturbinentriebwerkes, um ein internes Gleitteil oder ein Ventil zu betätigen.The invention relates to actuation systems for use in gas turbine engines and, more particularly, to actuation systems for transmitting a movement from an external actuator in an interior of the gas turbine engine to an internal To operate a sliding part or a valve.

Die Erfindung basiert auf fortgeschrittenen Versionen von variablen Gasturbinentriebwerken. Seit den 50er Jahren besteht eine andauernde Entwicklung dieses Triebwerktyps zur Verwendung in Strahlflugzeugen. In einem Triebwerk mit variablem Zyklus werden relative Luftmengen, die anstatt durch den Brenner durch den Gebläse-Bypass geleitet werden, unter verschiedenen Betriebsbedingungen verändert, um den Wirkungsgrad des Triebwerkes zu verbessern. Bei einem derartigen Triebwerk wird die Luftströmung durch ein vorderes Schieberventilsystem gesteuert, das als eine variable Bypassdüse mit variablem Querschnitt (vorderes VABI) bezeichnet wird und das in einem Durchlaß zwischen einem inneren und einem äußeren Bypasskanal angeordnet ist und das geöffnet und geschlossen wird, um die Menge der in dem äußeren Bypasskanal strömenden Fan-Luft zu verändern und deshalb um den Brenner herumgeleitet zu werden. Ein zusätzlicher ventilähnlicher Mechanismus, der als eine hintere Bypassdüse mit variablem Querschnitt (hinteres VABI) bezeichnet wird, ist am Ende des Bypasskanales vorgesehen, um Bypassluft zurück in die Kerntriebwerksströmung zu leiten. Für eine genauere Beschreibung dieses variablen Triebwerktyps wird auf die US-PS 4 068 471 verwiesen.The invention is based on advanced versions of variables Gas turbine engines. Since the 1950s there has been an ongoing development of this type of engine for use in Jet aircraft. In a variable cycle engine, relative amounts of air are bypassed instead of through the burner through the fan are changed under different operating conditions in order to improve the efficiency of the engine. In such an engine, the air flow is controlled by a front gate valve system, which is used as a variable bypass nozzle with variable cross-section (front VABI) is referred to and in a passage between an inner and an outer bypass channel is arranged and which is opened and closed to the amount of the in the outer bypass channel to change the flowing fan air and therefore to be diverted around the burner. An additional valve-like mechanism, referred to as a rear variable section bypass nozzle (rear VABI) is at the end of the bypass channel provided to direct bypass air back into the core engine flow. For a more detailed description of this variable engine type See U.S. Patent 4,068,471.

Die vorderen und hinteren Bypassventile werden durch einen Betätigungsmechanismus betätigt, der eine axiale Bewegung von externen Betätigungsgliedern durch ein äußeres Triebwerksgehäuse hindurch zu einem innen angebrachten Ventil übertragen können. Bei bekannten Mechanismen wird eine derartige BewegungsübertragungThe front and rear bypass valves are operated by an operating mechanism actuates axial movement of external actuators through an outer engine housing can transmit to an internally mounted valve. Such a transmission of motion is used in known mechanisms

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häufig durch mehrere radiale Wellen ausgeführt, die durch das Triebwerksgehäuse hindurchführen. Es sind Einrichtungen entwickelt worden, die eine viele radiale Wellen umfassende Anordnung durch zwei oder mehr Betätigungsglieder antrieben können. Bekannte Beispiele, die für viele Jahre in Turbostrahltriebwerken verwendet worden sind, sind die Systeme, die zur Betätigung von variablen Kompressorstatorschaufeln verwendet worden sind. Variable Kompressorstatorschaufeln werden gedreht, wenn die Triebwerksdrehzahl verändert wird, um an die sich verändernden Vektorwinkel der Rotorausgangsströmung angepaßt zu werden. Diese Schaufeln werden gleichzeitig durch sich drehende Gleichlaufringe betätigt, die alle Schaufeln durch Winkelhebel miteinander verbinden, die an den Schaufelschaften befestigt sind. Die Schaufelschafte ragen radial durch die Triebwerksgehäusewand hindurch, so daß eine Drehung der Schaufelschafte bewirkt, daß alle Schaufeln innerhalb des Triebwerkes um einen gleichen Winkel gedreht werden. Die Bewegung wird durch zwei symmetrisch angeordnete Betätigungseinrichtungen herbeigeführt, die die Gleichlaufringe drehen.often carried out by several radial shafts that pass through the engine housing. Facilities are being developed which can drive a multiple radial shaft assembly by two or more actuators. Well known examples that have been used in turbojet engines for many years are the systems used to actuate them of variable compressor stator blades have been used. Variable compressor stator blades are rotated when the Engine speed is changed to match the changing vector angles of the rotor output flow. These The blades are operated simultaneously by rotating synchronous rings, which connect all the blades to one another by means of angle levers, which are attached to the blade shafts. The blade shafts protrude radially through the engine casing wall, so that rotation of the blade shafts causes all of the blades within the engine to rotate an equal angle will. The movement is brought about by two symmetrically arranged actuating devices, the synchronizing rings turn.

Ein derartiger Antriebstyp ist zwar ideal zum Drehen von vielen Statorschaufeln mit vielen radialen Wellen, er ist aber Einschränkungen unterworfen, wo relativ wenige radiale Wellen gemeinsam gedreht werden sollen, wie es bei den vorderen·.und hinteren Bypassdüsen bei variablen Triebwerken der Fall ist. Bei variablen Triebwerken ist es wünschenswert, nur drei radiale Wellen zur Betätigung des Ventils zu benutzen, um das Gewicht zu reduzieren und den gesamten Aufbau zu vereinfachen. Wenn weniger radiale Wellen verwendet werden, sind die Wellen räumlich in einem größeren Abstand zueinander angeordnet und es ist schwieriger, die Drehung der Wellen mechanisch zu synchronisieren.While such a type of drive is ideal for rotating many stator blades with many radial shafts, it has limitations subject, where relatively few radial shafts are to be rotated together, as is the case with the front · .and rear Bypass nozzles is the case with variable engines. With variable engines it is desirable to have only three radial ones To use shafts to operate the valve to reduce weight and simplify the overall structure. if fewer radial shafts are used, the shafts are spatially arranged at a greater distance from one another and it is more difficult to mechanically synchronize the rotation of the shafts.

Ein zusätzliches Problem tritt bei dem vorderen Schieberventil auf, da es in dem vorderen Abschnitt des Triebwerkes angeordnet ist, wo Steuerungen und Zubehörteile notwendigerweise einen wesentlichen Teil der Unterseite des Triebwerksgehäuses einnehmen. Der bei früheren Mechanismen verwendete GleichlaufringAn additional problem arises with the forward slide valve because it is located in the forward portion of the engine is where controls and accessories necessarily occupy a substantial portion of the underside of the engine case. The synchronizing ring used in earlier mechanisms

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umgibt in Umfangsrichtung das gesamte Triebwerksgehäuse und würde deshalb einen Teil dieses Raumes einnehmen. Die räumliche Behinderung des Ringes und der Steuerungsanlagen würde sowohl eine Vergrößerung des umgebenden Mantels als auch Wartungsprobleme hervorrufen aufgrund der Schwierigkeiten, die bei der Montage oder der Herausnahme eines Betätigungsringes innerhalb der Steuerungsanlagen auftreten würden.surrounds the entire engine casing in the circumferential direction and would therefore take up part of this space. The spatial obstruction of the ring and the control systems would cause both an enlargement of the surrounding jacket and maintenance problems due to the difficulties that would arise in the assembly or removal of an actuating ring within the control systems.

Schließlich ist es wünschenswert, ein Betätigungssystem zu verwenden, das nur ein Betätigungsglied verwendet, um Gewicht zu sparen und den komplexen Aufbau zu vereinfachen.Finally, it is desirable to use an actuation system which uses only one actuator to save weight and simplify the complex structure.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein leichtes und einfach aufgebautes Betätigungssystem zu schaffen, das synchron eine axiale Bewegung von einem oder mehreren Betätigungsgliedemdurch ein äußeres Gehäuse von einem Triebwerk hindurch überträgt, um ein intern angeordnetes Schieberventil axial zu bewegen.It is therefore the object of the invention to provide a light and simply constructed actuation system that synchronously a transmits axial movement of one or more actuators through an outer housing of an engine to move an internally arranged slide valve axially.

Erfindungsgemäß wird ein Betätigungssystem geschaffen, das eine lineare Bewegung von einem oder mehreren Betätigungsgliedern, die außenseitig von einem Triebwerksgehäuse angeordnet sind, in das Innere eines Triebwerkes übertragen kann, um ein Gleitteil zu verschieben. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung betätigt ein einziges Antriebsglied das System, indem eine einzige Kurbelwelle gedreht wird. Diese Kurbelwelle ist mechanisch mit mehreren Kurbelwellen verbunden, die gleichzeitig gedreht werden. Die Kurbelwellen führen durch das äußere Gehäuse des Triebwerksinneren hindurch. Innerhalb des Triebwerkes wird die Übertragung von den Kurbelwellen auf ein ringförmiges Gleitteil oder ein Ventil übertragen, wodurch das Gleitteil axial verschoben wird. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Betätigungssystem dazu verwendet, ein Schieberventil zwischen den inneren und äußeren Bypasskanälen eines variablen Triebwerkes zu öffnen und zu schließen.According to the invention, an actuation system is created which can transmit a linear movement of one or more actuating members, which are arranged on the outside of an engine housing, into the interior of an engine in order to displace a sliding part. In one embodiment of the invention, a single drive member operates the system by rotating a single crankshaft. This crankshaft is mechanically connected to several crankshafts that are rotated at the same time. The crankshafts lead through the outer casing of the engine interior. Within the engine, the transmission from the crankshafts is transmitted to an annular sliding part or valve, whereby the sliding part is axially displaced. In one embodiment of the invention , the actuation system is used to open and close a gate valve between the inner and outer bypass passages of a variable engine.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention will now be based on further features and advantages the following description and the drawings of exemplary embodiments explained in more detail.

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Figur 1 ist eine Querschnittsansicht von einem Gasturbinentriebwerk mit dem Betätigungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Figure 1 is a cross-sectional view of a gas turbine engine with the actuation system according to an embodiment of the invention.

Figur 2 ist eine Teilansicht von dem beschriebenen Betätigungssystem. Figure 2 is a partial view of the actuation system described.

Figur 3 zeigt in einer teilweise geschnitten dargestellten Teilansicht ein Betätigungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in Verbindung mit einem Schieberventil .Figure 3 shows in a partially sectioned partial view an actuation system according to an embodiment of the invention in connection with a slide valve .

Figur 4 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie 4 - 4 in Figur 1.FIG. 4 shows a sectional view along the line 4-4 in FIG.

Figur 5 zeigt in einer teilweise geschnittenen Teilansicht ein Ausführungsbeispiel des Betätigungssystems in Verbindung mit einer hinteren Bypassdüse mit variablem Querschnitt.FIG. 5 shows, in a partially sectioned partial view, an exemplary embodiment of the actuation system in connection with a rear bypass nozzle with variable cross-section.

Figur 6 zeigt eine Seitenansicht des in Figur 5 gezeigten Ausführungsbeispiels. FIG. 6 shows a side view of the exemplary embodiment shown in FIG.

In Figur 1 ist ein variables Gasturbinentriebwerk 10 gezeigt, das mehrere Kanäle verwendet, um die relative Luftmenge, die durch einen Bypasskanal 12 geleitet wird, anstatt durch den Brenner 13 und die Turbine 14, unter verschiedenen Betriebsbedingungen verändert wird, um die Triebwerksleistung zu verbessern. Diese Möglichkeit der Veränderung der Luftströmung gestattet, daß das Triebwerk 10 bei Unterschallgeschwindigkeit mit einem hohen Bypassverhältnis und umgekehrt bei Überschallgeschwindigkeit mit einem kleinen Bypassverhältnis arbeiten kann. Eine derartige Veränderung des Triebwerksbetriebes verbessert wesentlich den Gesamtwirksgrad des Triebwerkes. Für eine genauere Beschreibung eines derartigen variablen Triebwerkes wird auf die eingangs genannte US-PS 4 068 471 verwiesen.In Figure 1, a variable gas turbine engine 10 is shown, that uses multiple ducts to control the relative amount of air that is passed through a bypass duct 12 rather than the Burner 13 and turbine 14, under different operating conditions is changed to improve engine performance. This possibility of changing the air flow allows that the engine 10 at subsonic speed with a high bypass ratio and vice versa at supersonic speed can work with a small bypass ratio. Such a change in engine operation is improved essentially the overall efficiency of the engine. For a more detailed description of such a variable engine Reference is made to US Pat. No. 4,068,471 mentioned at the outset.

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Bei dem Triebwerk 10 wird eintretende Luft zunächst durch ein erstes Gebläse 15 beschleunigt. Ein ringförmiger Teiler 17 teilt diese Luftströmung und leitet einen Teil der Strömung durch einen inneren Bypasskanal 18 und den Rest durch einen äußeren Bypasskanal 19. Die durch den inneren Kanal 18 strömende Luft wird durch ein zweites Gebläse 16 weiter beschleunigt. Aufgrund sich ändernder Betriebsbedingungen ist es wünschenswert, sich ändernde Mengen in der Luftströmung von dem inneren Kanal 18 durch einen Durchlaß 21 hindurch zum äußeren Bypasskanal 12 zu leiten. Zur Steuerung der von dem inneren Kanal 18 in den äußeren Bypasskanal 12 strömenden Luftmenge ist in dem Durchlaß 21 ein verschiebbares Teil oder ein ringförmiges Schieberventil vorgesehen, das als eine vordere Bypassdüse mit variablem Querschnitt (vorderes VABI) bekannt ist. Dieses Schieberventil 20 wird in einer vorderen Stellung gehalten, wie sie in Figur 1 in ausgezogenen Linien gezeigt ist, damit bei Unterschall-Reiseflugbedingungen eine maximale Luftströmung in den Bypasskanal 12 eintreten kann. Wenn das Flugzeug in einen überschallbetrieb gelangt, wird das Ventil 20 in eine hintere Stellung geschoben, wie es in Figur 1 gestrichelt gezeigt ist. In der hinteren Position begrenzt das Ventil 20 die in den Bypasskanal 12 eintretende Strömung, wodurch ein größeres Volumen der vom zweiten Verdichter komprimierten Luft zu einem Eintritt in den Brenner 14 gezwungen wird, um die Brennerströmung und die schuberzeugenden Gase zu unterstützen.In the case of the engine 10, incoming air is first accelerated by a first fan 15. An annular divider 17 divides this air flow and directs part of the flow through an inner bypass duct 18 and the remainder through an outer one Bypass channel 19. The air flowing through the inner channel 18 is further accelerated by a second fan 16. Because of As the operating conditions change, it is desirable to have changing amounts in the air flow from the inner duct 18 to lead through a passage 21 to the outer bypass channel 12. To control the from the inner channel 18 in the outer The amount of air flowing through the bypass channel 12 is a displaceable part or an annular slide valve in the passage 21 provided, known as a front variable area bypass nozzle (front VABI). This slide valve 20 is maintained in a forward position as shown in solid lines in Figure 1 for subsonic cruise conditions a maximum air flow can enter the bypass channel 12. When the aircraft is in supersonic mode reaches, the valve 20 is pushed into a rear position, as shown in Figure 1 by dashed lines. In the rear position limits the valve 20 entering the bypass channel 12 flow, whereby a larger volume of the second Compressor compressed air is forced to enter the burner 14 to reduce the flow of the burner and generate the thrust Support gases.

Zur Betätigung des Ventiles 20 wird erfindungsgemäß ein einfaches, wirksames und leichtes Betätigungssystem 30 geschaffen. Der Hauptteil dieses Betätigungssystems 30 ist an der Außenseite eines äußeren Gehäuses 22 angeordnet, das den äußeren Kanal 19 und den Bypasskanal 12 umgibt. Somit beeinträchtigt das Betätigungssystem 30 die Luftströmung durch den äußeren Kanal 19 höchstens unwesentlich. Zusätzlich ist das Betätigungssystem so aufgebaut, daß keine eine Leckage bewirkenden Löcher in dem Außengehäuse 22 vorgesehen sind, wodurch jeder größere Verlust an Luft aus dem Außengehäuse 24 verhindert wird.According to the invention, a simple, effective and lightweight actuation system 30 created. The main part of this operating system 30 is on the outside an outer housing 22 which surrounds the outer channel 19 and the bypass channel 12. Thus, the operating system deteriorates 30 the air flow through the outer channel 19 is at most insignificant. In addition, is the actuation system constructed so that there are no leakage holes in the outer housing 22, thereby eliminating any major loss air from the outer housing 24 is prevented.

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Figur 2 zeigt in einer Ansicht ein Ausführungsbeispiel des Betätigungssystems 30, das auf dem Außengehäuse 22 des Triebwerkes angebracht ist. Es sind nur die externen Komponenten des Betätigungssystems 30 gezeigt, und das Schieberventil 20 ist durch die äußere Oberfläche des Gehäuses 22 verdeckt.Figure 2 shows in a view an embodiment of the actuation system 30, which is mounted on the outer casing 22 of the engine. It's just the external components of the actuation system 30, and the spool valve 20 is hidden by the outer surface of the housing 22.

Es sind mehrere drehbare Kurbelwellen 40 von denen in den Figuren 2 und 3 eine gezeigt ist, vorgesehen, um eine Antriebskraft oder eine Drehbewegung durch das äußere Gehäuse 22 hindurch in den äußeren Kanal 24 zu übertragen. Eine sich drehende Kurbelwelle ist für diese Funktion ideal, da sie leicht durch eine Durchführung 42 umschlossen werden kann, die verhindert, daß irgendwelche Luft um die Seiten der Kurbelwelle 40 herum aus dem Außenkanal 24 austritt.A plurality of rotatable crankshafts 40, one of which is shown in FIGS. 2 and 3, are provided to generate a driving force or to transmit rotary motion through the outer housing 22 into the outer channel 24. A rotating crankshaft is ideal for this function as it can easily be enclosed by a bushing 42 which prevents any air escapes from the outer passage 24 around the sides of the crankshaft 40.

Es wird zunächst die in den Figuren 2 und 3 gezeigte Kurbelwelle beschrieben, da auf sie das Hauptaugenmerk der Komponenten des Betätigungssystems zu richten ist. Die grundlegende mechanische Theorie dieses Systems 30 besteht darin, eine lineare Bewegung außerhalb des Gehäuses 20 in eine Teildrehung von jeder der Kurbelwellen 40 zu übertragen und dann innenseitig von dem Außengehäuse die Teildrehung der Kurbelwellen zurück in eine lineare axiale Bewegung des Gleitteils zu übertragen. In dem in den Figuren 2 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Gleitteil ein Schieberventil 20. Die übertragung der mechanischen Wirkung durch das Außengehäuse 22 hindurch ist besonders leicht aus den Figuren 3 und 4 zu ersehen. Es werden nun die Komponenten zur Herbeiführung dieser Bewegungsübertragung und .die Vorteile dieser Komponenten näher erläutert.The crankshaft shown in FIGS. 2 and 3 will first be described, since it is the main focus of the components of the Actuation system is to be directed. The basic mechanical theory of this system 30 is linear motion outside of the housing 20 in partial rotation of each of the crankshafts 40 and then inside of the outer housing to transfer the partial rotation of the crankshafts back into a linear axial movement of the sliding part. In the in the The embodiment shown in FIGS. 2 to 4 is the sliding part of a slide valve 20. The transmission of the mechanical effect through the outer housing 22 can be seen particularly easily from FIGS. 3 and 4. The components for the Bringing about this transfer of motion and .the advantages of this Components explained in more detail.

Gemäß Figur 2 ist eine hydraulische Betätigungseinrichtung 50, die Hydraulikdruck als eine Antriebskraft verwendet, vorgesehen, um die lineare Bewegung in dem Betätigungssystem 30 herbeizuführen. Die Antriebseinrichtung 50 wird durch eine nicht gezeigte getrennte Steuereinrichtung gesteuert. Bei den entsprechenden Stufen in dem Triebwerksbetrieb bewirkt die Steueranordnung, daß die Betätigungseinrichtung eine Antriebsstange 52 vor- oderAccording to Figure 2, a hydraulic actuator 50 using hydraulic pressure as a driving force is provided, to bring about the linear movement in the actuation system 30. The drive device 50 is controlled by a separate control device, not shown. With the corresponding Steps in the engine operation causes the control arrangement that the actuating device a drive rod 52 forwards or

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zurückzieht. Die Antriebsstange 52 ist über eine Zapfenverbindung 54 mit einem Hebelarm 56 verbunden, der später als der dritte Hebelarm bezeichnet wird. Der Hebelarm 56 ist seinerseits direkt mit einer von vielen Kurbelwellen 40 verbunden, wodurch bei einer Verlängerung der Antriebsstange 52 eine Teildrehung der Kurbelwelle herbeigeführt wird. Figur 2 zeigt in gestrichelten Linien die ausgefahrene Stellung der Antriebsstange 52 und des Hebelarmes 56 und die entsprechende Teildrehung der Kurbelwelle. Die Betätigungseinrichtung 50 ist über ein Kugelgelenk 58 befestigt, damit die Betätigungseinrichtung um einen kleinen Winkel während des Aus- oder Einfahrens der Antriebsstange 52 schwenken kann. Wenn die Betätigungseinrichtung und die Antriebsstange ausgefahren sind, befindet sich das Schieberventil in seiner "offenen" Stellung, die in Figur 3 in ausgezogenen Linien gezeigt ist, und wenn umgekehrt die Betätigungseinrichtung eingefahren ist, befindet sich das Ventil 20 in einer "teilweise geschlossenen" Stellung, die in Figur 3 gestrichelt gezeigt ist. Die Art und Weise, in der dies ausgeführt wird, wird aus der restlichen Beschreibung deutlich.withdraws. The drive rod 52 is connected via a pin connection 54 to a lever arm 56, which is later than the third Lever arm is referred to. The lever arm 56 is in turn directly connected to one of many crankshafts 40, whereby at an extension of the drive rod 52 causes a partial rotation of the crankshaft. Figure 2 shows in dashed lines Lines the extended position of the drive rod 52 and lever arm 56 and the corresponding partial rotation of the crankshaft. The actuator 50 is attached via a ball joint 58 to allow the actuator to rotate at a small angle can pivot during extension or retraction of the drive rod 52. When the actuator and the drive rod are extended, the slide valve is in its "open" position, shown in Figure 3 in solid lines is, and conversely, when the actuator is retracted, the valve 20 is in a "partially closed" Position which is shown in dashed lines in FIG. The way in which this is done is derived from the remaining description clearly.

Wie bereits ausgeführt wurde, ist in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung eine einzelne Betätigungseinrichtung 50 direkt mit einer einzelnen Kurbelwelle verbunden. Es sind Mittel vorgesehen, um eine gleichzeitige Teildrehung der übrigen Kurbelwellen 40 bei einer Drehung der einzelnen Kurbelwelle durch die Betätigungseinrichtung 50 herbeizuführen. In Figur 4 sind drei Kurbelwellen 40 und eine einzelne Betätigungseinrichtung 50 gezeigt. Die Hauptkomponente der Einrichtung zum synchronen Betätigen aller Kurbelwellen ist ein ringförmiges Betätigungsglied oder Joch 60, das in Umfangsrichtung für eine Drehung um einen Teil des Außengehäuses 22 herum angebracht ist. Das Joch 60 wird von mehreren Rollen 61 gehalten, die in konzentrische Führungen 65 auf dem Joch 60 eingreifen. Die Rollen werden durch Bügel gehalten, die an dem Außengehäuse 22 angebracht sind. Die Seiten der Bügel 63 sind auf die Führung auf dem Joch 60 gerichtet und verwenden ein reibungsverminderndes Material, damit das Joch sich frei auf den Rollen 61 drehen kann.As already stated, in one embodiment of the invention a single actuator 50 is direct connected to a single crankshaft. Means are provided for a simultaneous partial rotation of the remaining crankshafts 40 to be brought about by the actuating device 50 upon rotation of the individual crankshaft. In Figure 4 there are three Crankshafts 40 and a single actuator 50 are shown. The main component of the synchronous actuation device of all crankshafts is an annular actuator or yoke 60 that rotates circumferentially about one Part of the outer housing 22 is attached around. The yoke 60 is held by several rollers 61 which are in concentric guides 65 engage on the yoke 60. The rollers are held by brackets attached to the outer housing 22. The pages the bracket 63 are directed to the guide on the yoke 60 and use a friction reducing material to keep the yoke can rotate freely on the rollers 61.

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Das Joch erstreckt sich um etwa 2/3 des Gehäuses 22, wodurch ein unterer Bereich von dem externen Betatigungssystem frei bleibt. Die meisten Flugzeugtriebwerke benötigen diesen Raum für einen Steuerungs- und Zubehörkasten 70.The yoke extends around about 2/3 of the housing 22, creating a the lower area remains free from the external actuation system. Most aircraft engines require this space for a control and accessory box 70.

In den Figuren 2 und 4 ist das Joch 60 mit jeder Kurbelwelle über einzelene Verbindungsarme 62 verbunden. Die Verbindungsarme sind an ihren entgegengesetzten Enden mit einzelnen Hebelarmen verbunden, die von den Kurbelwellen ausgehen. Diese Verbindung des Joches mit den Kurbelwellen 40 bewirkt, daß sich jede Kurbelwelle um ein gleiches Stück dreht, wenn das Joch 60 teilweise um das Gehäuse 22 gedreht wird. Wenn also die einzelne Betätigungseinrichtung 50 die eine Kurbelwelle direkt dreht, müssen sich die restlichen Kurbelwellen 40 gleichzeitig um ein gleiches Stück drehen.In FIGS. 2 and 4, the yoke 60 is connected to each crankshaft via individual connecting arms 62. The connecting arms are connected at their opposite ends to individual lever arms extending from the crankshafts. This connection of the yoke with the crankshafts 40 causes each crankshaft to rotate an equal amount when the yoke 60 is partial is rotated around the housing 22. So if the single actuator 50 rotates a crankshaft directly, must the remaining crankshafts 40 rotate simultaneously by an equal amount.

Die Verbindungsarme 62 müssen so befestigt sein, daß sie eine nicht lineare Bewegung der Verbindungsarme während einer Teildrehung der Kurbelwelle 40 aufnehmen. Deshalb sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Verbindungsarme 62 mit einem Kugelzapfen 66 an dem Joch 60 und mit einem Kugelzapfen 68 an den Hebelarmen 64 verbunden.The link arms 62 must be mounted so as to allow non-linear movement of the link arms during partial rotation the crankshaft 40 take up. Therefore, in the embodiment shown, the connecting arms 62 are with a Ball stud 66 on the yoke 60 and connected to a ball stud 68 on the lever arms 64.

Es wird somit deutlich, daß jede Verlängerung oder jedes Ausfahren der Antriebsstange 52 bewirkt, daß sich alle Kurbelwellen 40 um ein gleiches Stück drehen. In den Figuren 3 und 4 ist nun ein Mechanismus gezeigt, um diese gemeinsame Drehbewegung in eine lineare, axiale Bewegung eines Gleitteiles oder eines Ventiles 20 innerhalb des Außengehäuses 22 umzuwandeln. Wie bereits ausgeführt wurde,führen die Kurbelwellen 40 durch das Außengehäuse 22 hindurch in den Außenkanal 19. An der Innenseite des Außenkanals 19 erstreckt sich ein innerer Hebelarm 44 (der später als zweiter Hebelarm bezeichnet wird), der an der Kurbelwelle für eine Drehung mit dieser befestigt ist, in axialer Richtung und radial nach innen zum Ventil 20. Dieser Hebelarm 44 ist mit dem Ventil über einen Kugelzapfen 46 verbunden. Der Hebelarm ist in radialer Richtung elastisch verformbar, um eine leichte Änderung in der radialen Position des Endes des Hebelarmes 44It is thus clear that any extension or extension the drive rod 52 causes all of the crankshafts 40 to rotate an equal amount. In Figures 3 and 4 is now a mechanism is shown to convert this joint rotary movement into a linear, axial movement of a sliding part or a valve 20 within the outer housing 22 to convert. As already stated, the crankshafts 40 lead through the outer housing 22 through into the outer channel 19. On the inside of the outer channel 19, an inner lever arm 44 extends (which will later referred to as the second lever arm) attached to the crankshaft for rotation therewith in the axial direction and radially inwards to the valve 20. This lever arm 44 is connected to the valve via a ball pivot 46. The lever arm is elastically deformable in the radial direction to allow a slight change in the radial position of the end of the lever arm 44

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relativ zur Triebwerksachse aufzunehmen, wenn sich der Hebelarm dreht, um das Ventil 20 in axialer Richtung zu verschieben.take up relative to the engine axis when the lever arm rotates to move the valve 20 in the axial direction.

Das Ventil 20 ist für eine areodynamische Kontinuität der Strömungsbahn sandwichartig zwischen inneren und äußeren Führungen 26 angeordnet. Wenn die Betätigungseinrichtung ausgefahren ist, befindet sich das Ventil 20 in seiner "offenen" Stellung, die in Figur 3 in ausgezogenen Linien gezeigt ist, und wenn sich die Betätigungseinrichtung in der eingefahrenen oder zurückgezogenen Position befindet, ist das Ventil in der "teilweise geschlossenen" Position, die in Figur 3 in gestrichelten Linien gezeigt ist.The valve 20 is for an aerodynamic continuity of the flow path sandwiched between inner and outer guides 26. When the control is extended, the valve 20 is in its "open" position, shown in Figure 3 in solid lines, and when the Actuator is in the retracted or retracted position, the valve is in the "partially closed" Position shown in Figure 3 in dashed lines.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung deutlich wird, ist das Betätigungssystem gemäß der Erfindung einfach aufgebaut und besitzt nur ein geringes Gewicht. Die Vorteile lassen sich auch bei anderen Anwendungsfällen nutzen, insbesondere in Verbindung mit einer einen variablen Querschnitt aufweisenden hinteren Bypassdüse 24 (hinteres VABI ) des in Figur 1 gezeigten variablen Triebwerkes 10.As is clear from the foregoing description, the operating system according to the invention is simple in construction and simple just a light weight. The advantages can also be used in other applications, especially in conjunction with a rear bypass nozzle 24 (rear VABI) of the variable shown in FIG. 1, which has a variable cross section Engine 10.

Die allgemeine Lage des Betätigungssystems 32 für die hintere Bypassdüse ist in Figur 1 gezeigt, und die Komponenten dieses Ausführungsbeispieles des Betätigungssystems sind in den Figuren 5 und 6 gezeigt. Diese Komponenten umfassen die hydraulische Betätigungseinrichtung 50, eine Kurbelwelle 40, einen äußeren Synchronisierungsring oder ein Joch 60 und einen Betätigungsring 72, dessen Bewegung im allgemeinen derjenigen des Schieberventils in der bereits beschriebenen vorderen Bypassdüse (VABI) entspricht. In dem Ausführungsbeispiel des Betätigungssystems 32 für die hintere Bypassdüse (VABI) wird der Betätigungsring 72 vorwärts und rückwärts verschoben durch das Schwenken von Armen 44, die in Figur 6 gezeigt sind und von denen jeweils einer von jeden der drei sich teilweise teilweise drehenden Kurbelwellen 40 ausgeht. Die Kurbelwellen 40 sind auf einem Nachbrennergehäuse 74 angebracht und übertragen eine Antriebskraft der Betätigungsanordnung 50 durch die Gehäusewand hindurch auf den Betätigungsring 72. Die Antriebskraft wird durch drei oder mehr Antriebs- The general location of the rear bypass nozzle actuation system 32 is shown in Figure 1, and the components thereof Exemplary embodiments of the actuation system are shown in FIGS. These components include the hydraulic actuator 50, a crankshaft 40, an outer synchronizing ring or yoke 60 and an actuating ring 72, the movement of which generally corresponds to that of the slide valve in the front bypass nozzle (VABI) already described. In the embodiment of the rear bypass nozzle actuation system 32 (VABI), the actuation ring 72 is advanced and displaced backward by the pivoting of arms 44 shown in Figure 6, one of each the three partially partially rotating crankshafts 40 goes out. The crankshafts 40 are on an afterburner housing 74 attached and transmit a driving force of the actuator assembly 50 through the housing wall to the actuating ring 72. The driving force is provided by three or more drive

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einrichtungen 50 geliefert, und die Bewegung dieser Betätigungseinrichtung wird durch einen sich in Umfangsrichtung bewegenden Synchronisierungsring oder ein Joch 60 synchronisiert, das alle Kurbelwellen 40 in der gezeigten Weise miteinander verbindet.devices 50 supplied, and the movement of this actuator is synchronized by a circumferentially moving synchronizer ring or yoke 60, all of which Connects crankshafts 40 to one another in the manner shown.

Verbindungselemente des Betätigungssystems 32 mit mehreren schwenkbaren Schächten 76 sind in Figur 5 gezeigt. An der Innenseite des Nachbrennergehäuses 44 ist ein Betätigvngsring 72 mit einerConnecting elements of the actuation system 32 with a plurality of pivotable Wells 76 are shown in FIG. On the inside of the afterburner housing 44 is an actuating ring 72 with a

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oberen Verlängerung 78 von jedem von etwa / Schächten 76 verbunden, die symmetrisch um das hintere Ende des Bypasskanales herum verteilt sind. Die Schächte 76 sind um Drehzapfen 80 herum schwenkbar, so daß eine Translation des Betätigungsringes 72 zusammen mit der oberen Verlängerung 78 bewirkt, daß die Schächteupper extension 78 of each of approximately / wells 76 connected, which are symmetrically distributed around the rear end of the bypass channel. The bays 76 are around pivot pins 80 pivotally so that translation of the actuating ring 72 together with the upper extension 78 causes the wells

in
radial nach innen/die Kerntriebwerks- KernStrömungsbahn hinein und aus dieser heraus schwenken. Die Lage der Schächte 76 und die Wirkung ihrer Bewegung innerhalb des Triebwerkes kann aus Figur 1 ersehen werden. Während des Triebwerksbetriebes wird die Betätigung der hinteren Bypassdüse mit der Betätigung der vorderen Bypassdüse koordiniert, um eine Bypass-Strömung der Gebläseluft richtig durch den Bypasskanal zu leiten und die Bypass-Strömung wieder in die Kerntriebwerksströmung einzuführen vor einem Austritt durch die Schubdüse.in
radially inward / pivot the core engine core flow path in and out. The position of the shafts 76 and the effect of their movement within the engine can be seen from FIG. During engine operation, actuation of the aft bypass nozzle is coordinated with actuation of the forward bypass nozzle to properly bypass flow of fan air through the bypass duct and reintroduce the bypass flow into the core engine flow prior to exiting the thruster.

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Claims

AnsprücheExpectations

Betätigungsanordnung zum Bewegen eines Teiles, das innen in einem zylindrischen Außengehäuse eines Gasturbinentriebwerkes angebracht ist, gekennzeichnet durch mehrere Kurbelwellen (40), die zur Übertragung einer Drehbewegung durch das Gehäuse (22) hindurchführen, eine Betätigungsvorrichtung (50) zum Drehen von einer oder mehreren der Kurbelwellen (40), eine Einrichtung für eine synchrone Teildrehung der Kurbelwellen (40) bei einer Teildrehung von einer der Kurbelwellen, wobei diese EinrichtungActuating arrangement for moving a part which is inside a cylindrical outer casing of a gas turbine engine is attached, characterized by a plurality of crankshafts (40), which are used to transmit a rotary movement pass through the housing (22), an actuating device (50) for rotating one or more of the Crankshafts (40), a device for a synchronous partial rotation of the crankshafts (40) with a partial rotation of one of the crankshafts, this facility

(a) einen Hebelarm (64), der von jeder Kurbelwelle (40) ausgeht und sich mit dieser dreht,(a) a lever arm (64) extending from and rotating with each crankshaft (40),

(b) ein ringförmiges Betätigungsglied (60), das für eine Teildrehung in ümfangsrichtung wenigstens um einen Teil des Gehäuses (22) herum angebracht ist, und(b) an annular actuator (60) capable of partial rotation is attached in the circumferential direction around at least part of the housing (22), and

(c) einen Verbindungsarm (62) aufweist, der den jeweiligen Hebelarmen (64) entspricht und von denen das eine Ende an dem Hebelarm (64) und das andere Ende an dem ringförmigen Betätigungsglied (60) schwenkbar angebracht ist, und durch Verbindungsmittel (44, 46) zum Verbinden jeder Kurbelwelle (40) mit dem zu bewegenden Teil (20) zum Verschieben des Teils bei einer Drehung der Kurbelwellen (40).(c) has a connecting arm (62) which corresponds to the respective lever arms (64) and of which one end is pivotally attached to the lever arm (64) and the other end to the annular actuating member (60), and by connecting means (44, 46) for connecting each crankshaft (40) to the moving part (20) for sliding of the part upon rotation of the crankshafts (40).

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2. Betätigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeic hnet, daß die Verbindungsmittel einen zweiten Hebelarm (44) umfassen, der innerhalb des Gehäuses (22) von jeder Kurbelwelle (40) ausgeht und schwenkbar mit dem Gleitteil (20) verbunden ist für eine axiale Bewegung des Teils bei einer Drehung der Kurbelwelle.2. Actuating arrangement according to claim 1, characterized g e characteristic The connecting means comprise a second lever arm (44) which is located within the housing (22) extends from each crankshaft (40) and is pivotally connected to the sliding part (20) for axial movement of the part when the crankshaft rotates.

3. Betätigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das ringförmige Betätigungsglied (60) ein Joch ist, das sich nur um einen Teil des Außenumfanges des Gehäuses (22) herum erstreckt.3. Actuating arrangement according to claim 1, characterized in that the annular actuating member (60) is a yoke which extends only around a part of the outer circumference of the housing (22) extends around.

4. Betätigungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Joch (60) doppelte konzentrische Ringbänder aufweist, die durch zwischen den Bändern angeordnete Rollennocken (61) getragen sind, die durch Bügel (63) mit Reibstreifen gehalten sind, die eine axiale Bewegung der Bänder verhindern.4. Actuating arrangement according to claim 3, characterized that the yoke (60) has double concentric ring bands passing through between the bands arranged roller cams (61) are supported, which are held by brackets (63) with rub strips, which an axial Prevent ligament movement.

5. Betätigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Außengehäuse (22) in ümfangsrichtung einen Bypasskanal (12) des Gebläsetriebwerkes umgibt, wobei das Gleitteil (20) ein ringförmiges Schieberventil ist zum Regeln der Luftströmung von einem Gebläseabschnitt des Triebwerkes zum Bypasskanal.5. Actuator arrangement according to claim 1, characterized that the outer housing (22) in the circumferential direction a bypass duct (12) of the fan drive unit surrounds, the slide member (20) being an annular slide valve for regulating the flow of air from a fan section of the engine to the bypass duct.

6. Betätigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (50) ein linearer Antrieb ist, der mit einem dritten, von der Kurbelwelle ausgehenden Hebelarm (56) schwenkbar verbunden ist.6. Actuating arrangement according to claim 1, characterized in that that the actuating device (50) is a linear drive with a third, of the Crankshaft outgoing lever arm (56) is pivotally connected.

7. Betätigungsanordnung zum Steuern eines ringförmigen Schieberventils, das die Luftströmung durch einen Ringkanal steuert, der einen Gebläseabschnitt eines Gasturbinentriebwerkes mit einem Bypasskanal verbindet, gekennzeichnet durch :7. Actuating arrangement for controlling an annular slide valve, which controls the flow of air through an annular duct that co-operates a fan section of a gas turbine engine connects to a bypass channel, characterized by:

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mehrere Kurbelwellen zum Übertragen einer Drehbewegung, die durch ein den Bypasskanal umgebendes zylindrisches Außengehäuse hindurchführen,several crankshafts for transmitting rotary motion that pass through a cylindrical outer housing surrounding the bypass channel,

eine Betätigungsvorrichtung für eine Teildrehung von einer der Kurbelwellen, wobei die Betätigungsvorrichtung ein linearer Antrieb ist, der mit einem von einer der Kurbelwelle ausgehenden Hebelarm schwenkbar verbunden ist, ein Joch, das in ümfangsrichtung für eine Teildrehung um einen Teil des Außengehäuses herum angebracht ist, wobei das Joch doppelte konzentrische Ringbänder aufweist, die in radialer Richtung durch Rollennocken getragen sind, die zwischen den Bändern angeordnet sind und durch Bügel mit Reibstreifen gehaltert sind, die eine Axialbewegung der Bänder verhindert,an actuator for partial rotation of one of the crankshafts, the actuator being a linear Is a drive that is pivotably connected to a lever arm extending from one of the crankshafts, a yoke mounted circumferentially for partial rotation around part of the outer housing, the Yoke has double concentric ring bands which are supported in the radial direction by roller cams that are between the belts are arranged and are supported by brackets with rub strips that an axial movement of the belts prevents

Mittel zum Verbinden des Joches mit jeder Kurbelwelle, wobei diese Mittel einen ersten Hebelarm, der von der Kurbelwelle ausgeht und sich mit dieser dreht, und einen Verbindungsarm umfassen, von dem das eine Ende mit dem ersten Hebelarm schwenkbar verbunden und das andere Ende mit dem Joch schwenkbar verbunden ist derart, daß eine Teildrehung der einen Kurbelwelle bewirkt, daß das Joch und die Verbindungsmittel synchron alle übrigen Kurbelwellen um ein gleiches Stück drehen, undMeans for connecting the yoke to each crankshaft, said means comprising a first lever arm extending from the crankshaft goes out and rotates with this, and comprise a connecting arm, one end of which with the first lever arm pivotally connected and the other end is pivotally connected to the yoke such that a partial rotation of the a crankshaft causes the yoke and the connecting means to synchronize all other crankshafts around the same Turn piece, and

Ventilverbindungsmittel, die einen zweiten Hebelarm umfassen, der sich innerhalb des Gehäuses von jeder Kurbelwelle erstreckt und schwenkbar mit dem Schieberventil verbunden ist zur Herbeiführung einer Axialbewegung von jedem Ventil bei einer Teildrehung der Kurbelwelle.Valve connection means including a second lever arm extending within the housing of each crankshaft and is pivotally connected to the slide valve for causing axial movement of each valve at one Partial rotation of the crankshaft.

Betätigungsanordnung zum Schwenken von Schächten einer hinteren Bypassdüse mit variablem Querschnitt, die innerhalb eines zylindrischen Außengehäuses eines Gasturbinentriebwerkes am stromabwärtigen Ende eines Bypasskanales angeordnet ist, gekennzeichnet durch mehrere Kurbelwellen, die zur Übertragung der Drehbewegung durch das Gehäuse hindurchführen,Actuating arrangement for pivoting shafts of a rear bypass nozzle with variable cross-section, which within a cylindrical outer casing of a gas turbine engine arranged at the downstream end of a bypass duct is characterized by several crankshafts that are used to transmit the rotary motion pass through the housing,

eine Betätigungsvorrichtung zum Drehen von einer oder mehreren Kurbelwellen,an actuating device for rotating one or more crankshafts,

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Mittel zur Herbeiführung einer synchronen Teildrehung der Kurbelwellen bei einer Teildrehung von einer der Kurbelwellen, wobei diese Mittel einen ringförmigen Synchronisierungsring oder ein Joch, das in Umfangsrichtung für eine Teildrehung um wenigstens einen Teil des Gehäuses angebracht ist, und jeder der Kurbelwellen entsprechende Mittel umfassen zum Verbinden der Kurbelwellen mit dem Ring, wobei eine Teildrehung des Ringes eine synchrone Teildrehung der Kurbelwellen herbeiführt, Means for bringing about a synchronous partial rotation of the Crankshafts with a partial rotation of one of the crankshafts, said means being an annular synchronizing ring or a yoke extending circumferentially for partial rotation at least a portion of the housing is mounted, and each of the crankshafts includes respective means for connecting of the crankshafts with the ring, whereby a partial rotation of the ring brings about a synchronous partial rotation of the crankshafts,

Mittel zum Verbinden jeder Kurbelwelle mit einem Gleitteil innerhalb des Außengehäuses zum Verschieben des Gleitteils bei einer Drehung der Kurbelwellen _} Means for connecting each crankshaft to a sliding part within the outer housing for sliding the sliding part upon rotation of the crankshafts _}

Mittel zum Verbinden des Gleitteiles mit einer oberen Verlängerung von jedem Schacht für eine Verschiebung mit diesen, undMeans for connecting the sliding part to an upper extension from each shaft for a shift with these, and

einen Schwenkzapfen für jeden Schacht, wobei eine Längsverschiebung in der oberen Verlängerung eine Schwenkbewegung von jedem Schacht zur Folge hat.one pivot pin for each well, with a longitudinal displacement results in a pivoting movement of each shaft in the upper extension.

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