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Die
Erfindung betrifft eine Turbomaschine, die wenigstens eine erste
rotierende Anordnung mit einer ersten Welle, einem Stator und einem
mit dem Stator fest verbundenen, sogenannten „Sollbruch"-Lager umfaßt, das die genannte Welle
tragen kann und geeignet ist, nachzugeben, wenn an der ersten rotierenden
Anordnung eine Unwucht auftritt. Diese Turbomaschine ist hauptsächlich dazu
bestimmt, auf dem Gebiet der Luftfahrt und insbesondere als Flugzeugmotor
verwendet zu werden.
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Ein
Beispiel für
diesen Typ einer Turbomaschine ist in 1 dargestellt,
die ein Turbostrahltriebwerk 1 wohl bekannter Art für Flugzeuge
zeigt. Dieses Turbostrahltriebwerk 1 umfaßt eine
erste rotierende Anordnung 9 und eine zweite rotierende
Anordnung 10, die von einem Stator 2 umgeben und durch
einen Hauptkanal 3 mit ringförmigem Querschnitt von letzterem
getrennt sind. In dem Hauptkanal 3 befinden sich Schaufelstufen,
die abwechselnd mit den rotierenden Anordnungen 9 und 10 und
dem Stator 2 fest verbunden sind, um die Gase zu beschleunigen
und zu verdichten, bevor die Energie genutzt werden kann, die sie
dadurch freisetzen, daß sie
sich nach der Verbrennung des Treibstoffs entspannen; so findet
man von vorne nach hinten die Schaufeln eines Niederdruckverdichters 4,
die Schaufeln eines Hochdruckverdichters 5, eine Brennkammer 6,
die Schaufeln einer Hochdruckturbine 7 und die Schaufeln
einer Niederdruckturbine 8. Die erste rotierende Anordnung 10 umfaßt den Rotor des
Niederdruckverdichters 4, den Rotor der Niederdruckturbine 8 und
eine erste Welle 12, die auch als Niederdruck- oder Hauptwelle
bezeichnet wird und die Verbindung zwischen den zwei vorgenannten
Rotoren sicherstellt. Die zweite rotierende Anordnung 9 umfaßt den Rotor
des Hochdruckverdichters 5, den Rotor der Hochdruckturbine 7 sowie
eine zweite Welle 11, welche auch als Hochdruckwelle bezeichnet wird
und die Verbindung zwischen den zwei vorgenannten Rotoren sicherstellt.
Da das Turbostrahltriebwerk 1 zwei rotierende Anordnungen 9 und 10, oder
Körper,
umfaßt,
spricht man allgemein von Zweiwellen-Turbostrahltriebwerken.
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Die
erste und zweite Welle 12 und 11 sind konzentrisch
und laufen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten um, wobei die
Drehgeschwindigkeit der ersten Welle 12 geringer als die
der zweiten Welle 11 ist. Die zwei Wellen werden mit Hilfe
von mit dem Stator 2 verbundenen Lagern gestützt; von
vorne nach hinten findet man ein vorderes Lager 13 für die erste
Welle 12, ein vorderes Lager 14 für die zweite
Welle 11, ein hinteres Lager 15 für die zweite
Welle 11 und ein hinteres Lager 16 für die erste
Welle 12. Diese Lager umfassen als aktives Element ein
oder zwei Kugel- oder
Rollenlager, die den Wellen 11 und 12 ermöglichen,
unabhängig
voneinander mit hoher Geschwindigkeit umzulaufen; die Wellen 11 und 12 sind
demnach vollständig
voneinander getrennt und mechanisch unabhängig. Jedoch stellt man fest,
daß sie
nur durch ein kleines Spiel über
einen ziemlich langen Nähebereich 17,
der im wesentlichen im rechten Winkel zum vorderen Lager 14 der
zweiten Welle 11 gelegen ist, getrennt sind.
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Die
modernen Flugzeug-Turbostrahltriebwerke haben ein hohes Verdichtungsverhältnis sowie ein
hohes Nebenstromverhältnis
der Verbrennungsgase. Ebenso sind sie mit einem den Hauptkanal 3 umgebenden
Nebenkanal 18 ausgestattet, der von Luft durchströmt wird,
die sich im hinteren Teil der Niederdruckturbine 8 mit
dem Verbrennungsgas vermischt (somit spricht man von Zweistrom-Turbostrahltriebwerken).
Die Luft, die diesen Nebenkanal 18 durchströmt, wird
durch die Schaufeln eines Gebläses 19 beschleunigt,
das fest mit der ersten rotierenden Anordnung 10 verbunden
ist und das sich vor dem Niederdruckverdichter 4 erstreckt.
Die Schaufeln des Gebläses 19 weisen
einen sehr großen
Durchmesser sowie eine erhebliche Trägheit auf. Ferner brechen sie,
wenn sich das Flugzeug im Flug befindet und ein Fremdkörper, wie
ein Vogel, zufällig
mit ihnen in Kontakt gelangt.
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Sobald
eine Gebläseschaufel
gebrochen ist, tritt an der ersten rotierenden Anordnung
10 eine
erhebliche Unwucht auf, wodurch an dieser sehr starke Vibrationskräfte erzeugt
werden, die mittels des vorderen Lagers
13 auf das zweite
rotierende Element
9 und den Stator
2 übertragen
werden. Die durch diese übermäßigen Kräfte hervorgerufenen
Schäden
sind in der Lage, sich in das gesamte Turbostrahltriebwerk
1 auszubreiten.
Aus diesem Grund ist bekannt, ein vorderes, sogenanntes „Sollbruch"-Lager
13 zu verwenden, d.h.
ein Lager, das in der Lage ist, zu brechen oder auf eine andere
Art und Weise nachzugeben, wenn an dem ersten rotierenden Element
10 eine
Unwucht auftritt. Diese Art von Lager
13 weist im allgemeinen
einen Bruchansatz in der Nähe
der ersten Welle
12 auf, es handelt sich im allgemeinen
um einen Strukturabschnitt geringer Dicke, der es mit dem Stator
2 verbindet,
oder um Verbindungsbolzen mit kleinem Durchmesser, deren Gewindestift
gekerbt sein kann; ein Beispiel für diese Art von Lager ist in
dem Patent
US 5,417,501 beschrieben.
Der Bruchansatz wird berechnet, um dann zu reißen oder zu brechen, wenn die
Unwucht auftritt, so daß sich das
vordere Lager
13 vom Stator
2 löst und die
erste Welle
12 nicht weiter trägt, die nun unter Kippen um das
hintere Lager
16 frei schwingt, ohne weiterhin übermäßige Kräfte an dem
Stator
2 zu erzeugen. Der Flugzeugpilot, dem ein Problem
dieser Art begegnet, hält
im allgemeinen das betroffene Turbostrahltriebwerk an (d.h. er stoppt
die Treibstoffverbrennung), was ermöglicht, die Wellen
11 und
12 nicht
weiter drehanzutreiben. Die Drehgeschwindigkeit der Wellen
11 und
12 nimmt
nun ab, und die zweite Welle
11 hört nach und nach auf, sich
zu drehen. Da das Flugzeug seinen Flug fortsetzt, dreht sich das
Gebläse
19,
das durch die Luft, die es durchströmt, angetrieben wird, langsam
(in bezug auf seine Normalgeschwindigkeit) weiter und treibt die
erste Welle
12 drehend an; man spricht von Autorotation
der ersten rotierenden Anordnung
10 und der Welle
12.
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Zwischen
dem Augenblick, in dem das vordere Lager 13 nachgibt und
dem Augenblick, in dem die erste Welle 12 selbstrotierend
mit geringer Geschwindigkeit umläuft,
d.h. wenn die Wellen 11 und 12 noch mit hoher
Geschwindigkeit umlaufen und sich – wie dies 2 zeigt – aufgrund
des Kippens der ersten Welle 12 um das hintere Lager 16 im
Nähebereich 17 berühren, können erhebliche
Schäden auftreten.
Während
dieses Kontakts zwischen den Wellen kommt es zu einer erheblichen
Erwärmung durch
die Reibung, die sich aus den sowohl sehr unterschiedlichen als
auch sehr hohen Drehgeschwindigkeiten (beispielsweise 4.500 U/Min.
und 17.000 U/Min.) dieser zwei Wellen 11 und 12 ergibt.
Die auf einen begrenzten Kontaktbereich 20 am Umfang der ersten
Welle 12 konzentrierte Wärmeableitung ist derart, daß diese
Welle 12 an dieser Stelle beschädigt wird und in einen metallurgischen
Zustand übergeht,
in dem sie weniger widerstandsfähiger
ist, sogar brechen kann. Man ist sich nun des Risikos des Verlustes
des Gebläses 19 infolge
des Brechens der ersten Welle 12 bewußt. Da durch den Kontakt zwischen
den Wellen auch die zweite Welle beschädigt wird, ist man darüber hinaus
gezwungen, die zwei Wellen 11 und 12 während der
Reparatur zu ersetzen.
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Um
diese Nachteile zu vermeiden, versucht eine bekannte, in dem Dokument
FR 2 773 586 beschriebene
Lösung,
die Drehgeschwindigkeiten der beiden Wellen
11 und
12 schnell
auszugleichen, so daß die
Reibungen und folglich die Erwärmung
begrenzt werden. Diese Lösung
besteht darin, im Nähebereich
17 die
erste Welle
12, die mit geringerer Geschwindigkeit als
die zweite Welle
11 umläuft,
mit einem Überzug
zu versehen, der durch Schleifen oder ein gleichartiges Verfahren
bearbeitbar ist und eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Wobei eine
solcher Überzug
aus einer Schicht aus Zirkonoxid, Yttrium-stabilisiertem Zirkonoxid,
Aluminiumoxid, Borid oder Carbid besteht.
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Trotz
der geringen Wärmeleitfähigkeit
des Überzugs,
stellt man jedoch fest, daß dessen
Bearbeitbarkeit durch Schleifen zu einer erheblichen Erwärmung führt (es
werden oft 1000°C überschritten), welche
die Eigenschaften der zwei Wellen 11 und 12 derart
verschlechtert, daß das
Risiko eines Brechens der ersten Welle 12 sowie alle dramatischen
Folgen eines solchen Bruches nicht hinreichend beseitigt sind.
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Die
vorliegende Erfindung ist bestrebt, die erste Welle besser zu schützen und
jedwedes Risiko eines Brechens dieser zu vermeiden.
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Um
dieses Ziel zu erreichen, liegt die Aufgabe der Erfindung in einer
Turbomaschine umfassend wenigstens eine erste rotierende Anordnung
mit einer ersten Welle, einem Stator und Lagern, die mit dem Stator
fest verbunden sind und die Welle tragen können, wobei eines der Lager
geeignet ist, nachzugeben, wenn an der rotierenden Anordnung eine
Unwucht auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Abschnitt
der Welle mit einem Überzug
versehen ist, der wenigstens ein mit Harz imprägniertes Gewebeteil umfaßt und der
dazu bestimmt ist, mit einem umgebenden Teil der Turbomaschine in
Kontakt zu gelangen, wenn die Unwucht auftritt.
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Die
neue Art von Überzug,
der verwendet wird, um die erste Welle zu schützen, ermöglicht, die Reibungen, und
folglich die Erwärmung,
zwischen dieser Welle und dem umgebenden Teil der Turbomaschine
zu begrenzen.
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Bevor
die Vorteile der erfindungsgemäßen Turbomaschine
herausgestellt werden, ist anzumerken, daß letztere eine oder mehrere
rotierende Anordnungen umfassen kann. Wenn die Turbomaschine eine
einzige rotierende Anordnung umfaßt, so gehört der umgebende Teil der Turbomaschine,
mit dem diese Anordnung im Falle eines Brechens einer Gebläseschaufel
in Kontakt gelangt, zum Stator. Wenn die Turbomaschine hingegen
mehrere rotierende Anordnungen umfaßt, kann der umgebende Teil
zum Stator oder zu einer dieser rotierenden Anordnungen gehören.
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Vorteilhafterweise
ist die erfindungsgemäße Turbomaschine
ein Flugzeugmotor und insbesondere ein Turbostrahltriebwerk. Nach
der vorhergehenden Anmerkung versteht man, daß dieses Turbostrahltriebwerk
ein Einwellen-, Zweiwellen- oder Dreiwellen-Turbostrahltriebwerk sein kann. Im besonderen
Fall eines Zweiwellen-Turbostrahltriebwerks,
analog zu dem in 1 dargestellten, umfaßt die Turbomaschine
eine zweite rotierende Anordnung mit einer zweiten Welle, wobei
die erste und zweite Welle, die konzentrisch sind, geeignet sind, mit
unterschiedlichen Geschwindigkeiten umzulaufen und die erste Welle
langsamer als die zweite umläuft.
Bei dieser Art der Turbomaschine gehört der umgebende Teil vorzugsweise
zur zweiten Welle.
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Die
Erfindung ist durch die Art des um den Abschnitt der ersten Welle
herum angeordneten Überzugs
gekennzeichnet. Wie weiter oben angegeben, umfaßt dieser Verbundüberzug ein
mit Harz imprägniertes
Gewebeteil. Die Verwendung eines solchen Überzugs ermöglicht einerseits, den genannten Wellenabschnitt
dadurch zu schützen,
daß er
daran gehindert wird, mit dem umgebenden Teil in direktem Kontakt
zu sein, und ermöglicht
andererseits, die Reibungen zwischen dem mit dem Überzug versehenen Abschnitt
und dem umgebenden Teil zu begrenzen.
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Um
diese Reibungen weiter zu verringern, enthält das Harz vorteilhafterweise
Trockenschmiermittel, so daß der
Reibbeiwert zwischen dem Überzug
und dem umgebenden Teil verringert wird. Diese Schmiermittel sind
vorteilhafterweise unter den folgenden Schmiermitteln ausgewählt, nämlich Graphit, Molybdändisulfid,
Bornitrid, und werden dem Harz in Anteilen zugegeben, die je nach
Schmiermittel von einigen Prozent bis 30, gar 40 % reichen können, und die
durchschnittliche Größe der verwendeten
Trockenschmiermittelteilchen liegt zwischen 2 und 10 Mikrometern.
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Das
Begrenzen der Reibungen erfolgt selbstverständlich auf Kosten der Bremsung
der ersten Welle, sie garantiert trotzdem eine hohe Sicherheit,
wobei die Risiken eines Brechens der Welle auf Null herabgesetzt
sind. Denn durch Begrenzen der Reibungen wird die Erwärmung der
in Kontakt befindlichen Elemente begrenzt, und ihre mechanischen Eigenschaften,
insbesondere ihre Bruchfestigkeit und ihr Ermüdungsverhalten werden bewahrt.
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Vorteilhafterweise
wird ein Harz gewählt,
das eine geringe Wärmeleitfähigkeit,
ein gutes Temperaturverhalten sowie gute mechanische Eigenschaften aufweist.
Als Beispiele für
gut geeignete Harze können
die Epoxydharze, die Bismaleimidharze und die Phenolharze genannt
werden. Der Temperaturgehalt des Harzes muß insbesondere in Abhängigkeit
der normalen Betriebsbedingungen der ersten Welle, d.h. ohne jeden
Kontakt, gewählt
werden; wenn die Temperatur der Welle normalerweise 120°C nicht übersteigt,
können
Epoxydharze verwendet werden, darüber hinaus werden Bismaleimidharze
und vor allem Phenolharze bevorzugt.
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Das
Gewebeteil ermöglicht,
das mechanische Verhalten des Überzugs
zu verstärken,
wenn er mit dem umgebenden Teil der Turbomaschine in Kontakt kommt.
Dieses Gewebeteil wird mit Harz vorimprägniert und um die erste Welle
gewickelt oder es ist, im Gegensatz hierzu, bereits um diese gewickelt
und wird anschließend
mit Harz imprägniert. Das
genannte Teil kann mehrere Male um die Welle gewickelt werden, so
daß die
Dicke des Überzugs angepaßt und/oder
dessen mechanische Festigkeit verstärkt wird.
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Vorteilhafterweise
ist das Gewebeteil von einem Fasergeflecht gebildet und wird um
den Abschnitt gewickelt.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist das Gewebeteil von einer Faserhülse gebildet,
die geeignet ist, über
die erste Welle gestreift zu werden. Diese besondere Form und Fähigkeit
erleichtern das Anbringen dieses Teils.
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Darüber hinaus
befindet sich der zu überziehende
Wellenabschnitt im allgemeinen zwischen zwei benachbarten Wellenteilen,
deren Außendurchmesser
größer als
der des zu überziehenden
Abschnitts ist, so daß sich
das Anbringen einer Hülse um
diesen Abschnitt als schwierig erweisen kann. Insbesondere wenn
eine Hülse
gewählt
wird, deren Durchmesser größer als
der größte Durchmesser
der Welle ist, bleibt zwischen der Hülse und dem zu überziehenden
Wellenabschnitt ein Abstand bestehen, und dieser Abstand kann Probleme
für das
Aufbringen des Harzes, für
die Befestigung des Überzugs
an der Welle oder für
das richtige Verhalten dieses Überzuges
auf der Welle aufwerfen.
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Um
dieses zusätzliche
Problem zu lösen, werden
die Fasern der Hülse
vorteilhafterweise geflochten, so daß die Hülse verformbar ist. Wenn die Hülse nun über die
Welle gestreift wird, wird sie radial gestreckt, um ihren Durchmesser
zu vergrößern und um über die
Teile der Welle zu passen, deren Durchmesser größer als der des zu überziehenden
Abschnittes ist, wodurch es möglich
ist, diese Hülse
im Bereich dieses Abschnittes leicht zu positionieren. Sobald die
Hülse richtig
positioniert ist, wird sie axial gestreckt, um ihren Durchmesser
zu verringern und um sie um den Abschnitt herum anzulegen.
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Um
ihr Anbringen weiter zu erleichtern, ist die Hülse vorteilhafterweise elastisch
verformbar. Diese Elastizität
kann beispielsweise durch das Flechten der Fasern und den verwendeten
Faseranteil erzielt werden. Die Abmessungen der Hülse werden
dann so gewählt,
daß ihr
Durchmesser im Ruhezustand höchstens
so groß wie
der Außendurchmesser
des zu überziehenden
Wellenabschnitts ist. So wird die Hülse von selbst die Kontur der
Welle im Bereich des zu überziehenden
Abschnittes annehmen, so daß zwischen
der Welle und der Hülse
keinerlei Abstand bestehen bleibt.
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Um
die Dicke des Überzugs
anzupassen und/oder um dessen mechanische Festigkeit zu verstärken, ist
es möglich,
vorteilhafterweise eine Vielzahl von Hülsen über die Welle zu streifen und
sie übereinander
anzuordnen.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist man bestrebt, die erste Welle deutlich abzubremsen,
nachdem deren Drehgeschwindigkeit infolge des Anhaltens der Turbomaschine
hinreichend abgenommen hat (wenn die Turbomaschine ein Flugzeugmotor
ist, entscheidet der Pilot des Flugzeugs über das Anhalten des Motors).
Mit anderen Worten gesagt wird dann, wenn die Unwucht auftritt und
wenn die erste Welle sehr schnell umläuft, zunächst versucht, – wie im
Vorangegangenen beschrieben – die
Reibungen zwischen dieser ersten Welle und dem umgebenden Teil der
Turbomaschine dank des Harz-/Gewebe-Überzugs zu begrenzen. Auf diese
Weise gelingt es, die Erwärmung
zu begrenzen, die um so stärker
ist, als die Intensität
der Reibungen und die Drehgeschwindigkeit der ersten Welle gegenüber dem
umgebenden Teil hoch sind. Sobald die Drehgeschwindigkeit der Welle
von selbst hinreichend abgenommen hat, kann man sich erlauben, – ohne ein
zu hohes Erwärmungsrisiko – diese Welle,
unter Erhöhung
der Reibungen zwischen dieser Welle und dem umgebenden Teil über ein
anderes Material als den Harz-/Gewebe-Überzug, deutlich abzubremsen.
Um die Reibungen zu erhöhen,
wird zwischen dem Wellenabschnitt und dem Überzug eine erste Zwischenschicht
angeordnet, die derart ist, daß der
Reibbeiwert zwischen dieser Zwischenschicht und dem umgebenden Teil
der Turbomaschine größer ist
als der Reibbeiwert zwischen dem Überzug und diesem umgebenden
Teil. Der Reibbeiwert zwischen der Zwischenschicht und dem umgebenden
Teil wird ausreichend groß gewählt, um
die erste Welle deutlich abzubremsen.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, eine zweite Zwischenschicht zwischen
dem Wellenabschnitt und dem Überzug
oder zwischen dem Wellenabschnitt und der ersten Zwischenschicht
anzuordnen, wobei diese zweite Zwischenschicht dazu bestimmt ist,
zu vermeiden, daß zwischen
der Welle und dem Überzug oder
zwischen der Welle und der ersten Zwischenschicht ein Phänomen galvanischer
Korrosion auftritt.
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Die
Erfindung sowie deren Vorteile werden beim Lesen der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen, die als nicht
einschränkend
zu verstehende Beispiele dargestellt sind, klar hervorgehen. Die
Beschreibung bezieht sich auf die beiliegenden Zeichnungen, in diesen
zeigen:
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1 einen
Schnitt eines Flugzeug-Turbostrahltriebwerks bekannten Typs;
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2 eine
Schnittansicht entlang der Ebene II-II der 1 der zwei
Wellen des Turbostrahltriebwerks der 1, wenn
die erste Welle frei schwingt;
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3 einen
Schnitt eines Teils der erfindungsgemäßen Turbomaschine, bei welcher
der einen Abschnitt der ersten Welle bedeckende Überzug mit Aufrissen dargestellt
ist;
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4 einen
Schnitt ähnlich
dem der 3, der eine zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Turbomaschine
zeigt;
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5 einen
Schnitt ähnlich
dem der 3, der eine dritte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Turbomaschine
darstellt;
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Die
zuvor beschriebene 1 zeigt ein Zweiwellen-Zweistrom-Turbostrahltriebwerk
bekannter Art für
Flugzeuge. Man wird den Nähebereich 17 bemerken,
in dem die erste Welle 12 und die zweite Welle 11 sehr
nahe beieinander liegen. Genau in diesem Bereich werden die zwei
Wellen 12 und 11 miteinander in Kontakt gelangen,
wenn das Sollbruchlager 13 infolge des Bruchs einer Schaufel
des Gebläses 19 nachgeben
wird. 2 zeigt eine Schnittansicht entlang der Ebene
II-II, die senkrecht zur Achse der ersten Welle und durch den Nähebereich 17 verläuft. In
dieser 2 kann sich die erste Welle 12 innerhalb
der zweiten Welle 11 infolge des Bruchs des Sollbruchlagers 13 frei
bewegen und gelangt in dem Kontaktbereich 20 mit der zweiten
Welle 11 in Kontakt.
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Die
in den 3, 4 und 5 teilweise, als
Beispiele der Erfindung dargestellten Turbomaschinen sind Zweiwellen-Zweistrom-Turbostrahltriebwerke
für Flugzeuge,
analog zu dem zuvor beschriebenen und in 1 dargestellten.
Aus diesem Grund werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, um die
Elemente zu bezeichnen, die der Erfindung und dem Stand der Technik
gemein sind.
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Die 3, 4 und 5 zeigen
nur den Turbomaschinenteil, der in der Nähe des Nähebereichs 17 gelegen
ist. Aus diesen Figuren ist ersichtlich, daß die erste Welle 12 oder
Niederdruckwelle über
ein vorderes Sollbruchlager 13 gehalten wird, das mit dem
Stator 2 fest verbunden und geeignet ist, im Bereich der
Versprödungsbereiche 23 zu
brechen. Um die erste Welle 12 herum befindet sich die
zweite Welle 11 (diese zwei Wellen sind konzentrisch),
die über
das vordere Lager 14, welches mit dem Stator 2 fest
verbunden ist, gehalten wird. Diese zwei Wellen liegen im Nähebereich 17 besonders
nah beieinander. Der Abschnitt 30 der ersten Welle 12,
der in diesem Bereich 17 liegt, ist auf jeder Seite von
Teilen der ersten Welle umgeben, deren Außendurchmesser größer als
der Durchmesser des genannten Abschnittes 30 sind.
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Wie
in 3 dargestellt, ist der Abschnitt 30 mit
einem Verbundüberzug
versehen, der eine Hülse 32 aus
geflochtenen, mit Phenolharz imprägnierten Fasern 34 umfaßt. Das
Harz kann Trockenschmiermittel, wie Graphit, Molybdändisulfid,
Bornitrid oder jedes andere bekannte Trockenschmiermittel enthalten.
Die Fasern 34 sind Litzen aus Kohlenstoff-, Aramid- oder
Glasfasern und wurden geflochten, so daß sie eine gewisse Elastizität der Hülse 32 sicherstellen,
mit dem Ziel, das Anbringen der Hülse zu erleichtern. Wenn die
Hülse über die
Welle gestreift wird, verformt sie sich somit leicht in Abhängigkeit
der verschiedenen Durchmesser der Welle, und wenn sie den Bereich
des Abschnittes 30 erreicht, umschließt sie diesen. Anschließend wird
die Hülse
mit Harz imprägniert.
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Die
Fasern 34 sind derart ausgerichtet, daß die mechanische Festigkeit
des Überzugs
verstärkt wird.
Der Reibbeiwert zwischen dem für
den Überzug verwendeten
Phenolharz und dem umgebenden Teil des Turbostrahltriebwerks, an
dem dieser Überzug
in Anlage gelangt, ist gering. In dem Beispiel ist der umgebende
Teil von der zweiten Welle 11 gebildet. In der Regel liegt
der Reibbeiwert – wenn
die zweite Welle 11 aus einer Titanlegierung besteht – zwischen 0.1
und 0.6. Bei einem Phenolharz beispielsweise liegt dieser Reibbeiwert
in der Größenordnung
von 0.3. Somit sind die Reibungen und folglich die Erwärmung gering,
was ermöglicht,
daß die
erste Welle 12 nicht versprödet.
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Der
Verschleiß des Überzugs
ist in Abhängigkeit
der verwendeten Werkstoffe, des Unterschieds zwischen den Drehgeschwindigkeiten
der ersten und der zweiten Welle und der Temperaturen in dem Bereich 17 mehr
oder weniger stark.
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Bei
der in 4 dargestellten besonderen Ausführungsform
der Erfindung wird zunächst
der Wellenabschnitt 30 mit einer ersten Zwischenschicht 36 überzogen,
und anschließend
wird diese Schicht 36 mit dem Gewebe-/Harz-Verbundüberzug überzogen.
Diese Zwischenschicht 36 wird beispielsweise aus Graphit
hergestellt. Der Reibbeiwert zwischen dieser Zwischenschicht 36 und
der zweiten Welle 11 ist höher als der Reibbeiwert zwischen
dem Überzug und
der Welle 11 und liegt beispielsweise zwischen 0.6 und
0.9. Die Zwischenschicht 36 gelangt mit der zweiten Welle 11 in
Kontakt, wenn der Überzug
verschlissen ist. Die mechanische Festigkeit und die Dicke des Überzugs
werden derart gewählt,
daß der Kontakt
zwischen der ersten Zwischenschicht 36 und der zweiten
Welle 11 nur dann zustande kommt, wenn die Drehgeschwindigkeit
der ersten Welle 12 ausreichend abgenommen hat. Ist diese
Geschwindigkeit gering genug, ist die Erwärmung trotz des hohen Reibbeiwertes
zwischen der Zwischenschicht 36 und der zweiten Welle 11 begrenzt.
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Bei
der in 5 dargestellten besonderen Ausführungsform
der Erfindung wurde zwischen der ersten Zwischenschicht 36 und
der ersten Welle 12 eine zweite Zwischenschicht 38 angeordnet.
Ziel dieser Schicht 38 ist es, zu vermeiden, daß zwischen der
beispielsweise aus Maraging-Stahl oder hochfestem Stahl gefertigten
Welle 12 und der ersten Schicht 36 ein Phänomen galvanischer
Korrosion auftritt. Vorteilhafterweise ist die Schicht 38 eine
Schicht aus Epoxyphenol-Farbe oder aus Aluminiumpigmentfarbe.