DE2307656C3 - Vorrichtung zur Verstellung der Gebläselaufschaufeln eines Laufrades für Turbinenstrahltriebwerke - Google Patents
Vorrichtung zur Verstellung der Gebläselaufschaufeln eines Laufrades für TurbinenstrahltriebwerkeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verstellung der Gebläseschaufeln eines für den
Durchsatz verschiedener konzentrischer Massenströme ausgelegten Laufrads eines Turbinenstrahltriebwerks,
wobei ein Teil der Verstellvorrichtung in einem die Lagerung der verstellbaren Gebläseschaufeln
des Sekundärkreises enthaltenden koaxialen Zwischenraum zwischen diesen und einer weiteren
dem Primärkreis zugeordneten Beschaufelung des Laufrads angeordnet ist.
Eine derartige Vorrichtung ist durch die US-PS 198 bekannt.
Bei dieser bekannten Vorrichtung erfolgt die Verstellung
der äußeren Geblaseschaufeln des Laufrads über ein im nabenseitigen Bereich des Laufrads angeordnetes Verstellgetriebe, von dem mehrere söge*
nannte »Steckwellen« abzweigen, die sich ihrerseits jeweils in den koaxialen Zwischenraum - zwischen
der äußeren Gebläsebeschaufelung für dert Sekundär» kreis Und der Weiteren GebiäsebeschäUfelüng für den
Primärkreis - erstrecken.
Die »Steckwellen« sind hierbei durch die feste Gebläsebeschaufelung
des Primärkreises hindurchgefuhrt und korrespondieren abtriebsseitig mit einem
sich in besagtem Zwischenraum zwischen den beiden verschiedenen Beschaufelungen in Umfangsrichtung
erstreckenden Zahnradwellen-Verteiler-Getriebe, welches mit sämtlichen äußeren Gebläselaufschaufeln
zwecks deren gleichzeitiger Verstellmöglichkeit kraftschlüssig gekoppelt sein soll.
Neben der getriebeseitigen Kompliziertheit wird ein weiterer Nachteil bei der bekannten Vorrichtung
darin gesehen, daß infolge des verhältnismäßig weitreichenden Übertraglingsweges für das Gebläse-
* schaufelverstellmoment sowie weiter infolge des gecriebeseitig
bedingten Zahnspiels eine direkte und insbesondere gleichmäßige Übertragung des erforderlichen
Schaufelverstellmomentes nicht bzw. kaum gewährleistet werden kann.
Bei einer anderen bekannten Vorrichtung (DE-OS 1428075) zur Verstellung der äußeren Gebläseschaufein
eines lediglich einfluiig ausgebildeten Axialgebläserads für Strömungsmaschinen soll das zur
Gebläseschaufelverstellung erforderliche Verstellmoment über einen zentral in das jeweilige Laufradgehäuse
hineinragendes Verstellglied (Verstellbolzen bzw. Verstellhülse), welches über ein Kugellager mit
einer Verstellscheibe kraftschlüssig verbunden ist, übertragbar sein, wobei in eine äußere Führungsnut
der Verstellscheibe Kulissensteine von mit den jeweiligen Gebläseschaufeln gekoppelten Winkelhebeln
eingreifen.
Das Gebläseschaufelverstellmoment soll im vorliegenden
bekannten Fall von außen entweder über eine Gelenkwelle, Spindeln, Kugelmuttern und mit den
letzteren gekoppelte Winkelhebel oder über ein auf eine Kurbel- bzw. Exzentwelle wirkendes Hebelgestänge
auf das jeweilige Verstellglied übertragen werden können.
Nachteile dieser bekannten Verrichtung dürften zum einen in dem verhältnismäßig komplizierten Gesamtaufbau
der Vorrichtung - (Übertragung des erforderlichen Verstellmoments aus dem achsseitigen
Bereich nach außen) - sowie zum anderen in der verhältnismäßig großen Anzahl für die Schaufelverstellverstellung
zu bewegender Teile zu sehen sein mit der Folge verhältnismäßig großer Reibkräfte sowie einer
negativen Beeinflussung der Verstellgenauigkeit und des Störanfälligkeitsgrades.
Darüber hinaus dürfte sich die bekannte Vorrichtung nicht für den praktischen Einsatz bei einem
Laufrad für Turbinenstrahltriebwerke eignen können, velches dür den Durchsatz verschiedener konzentrischer
Massenströme auszulegen wäre.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung nach der eingangs genannten Art gegenüber
Bekanntem so zu verbessern, daß unter Berücksichtigung einer mehrflutigen Laufradkonzeption für
Turbinenstrahltriebwerke in Mehrstrom-Bauweise eine verhältnismäßig einfache, direkte Übertragung
des benötigten Verstellmoments von den Antriebseinrichtungen auf die verstellbaren Gebläseschaufeln
gewährleistet ist,
Ausgehend von einer Einrichtung nach der ein^
gangs genannten Gattung ist die Erfindung zur Lösung
der gestellten Aufgabe durch die Kombination folgender Merkmale gekennzeichnet:
a) innerhalb eines dem Laufrad vor- oder nachge-
a) innerhalb eines dem Laufrad vor- oder nachge-
schalteten, zwischen Strömungsführungskanälen des Primär- und Sekundärkreises liegenden
Ringraums ist ein koaxial zur Verlängerung der Laufradfachse angeordnetes Wälzlager an einem
gehäusefesten, ringförmigen Führungselement axial verschiebbar gehaltert;
b) mittels innerhalb des Ringraums angeordneter Verstelleinrichtungen ist die zur Gebläseschaufelverstellung
erforderliche Verstellkraft über den Außenring auf das Wälzlager übertragbar; IQ
c) der Innenring des Wälzlagers ist mit einem koaxial angeordneten Ringkörper verbunden, der
In den zwischen den Gebläseschaufeln und der weiteren Beschaufelung des Laufrads liegenden
Zwischenraum hineinragt und dort mit Verstellhebeln an den Schaufelfüßen der Gebläseschaufeln
gekoppelt ist.
Nebe.n der direkten sowie einer gleichmäßigen Ubertragungsmöglichkeit des Verstellmoments für
alle zu wählenden Endstellungen der Gebläseschaufein
- bei im Betrieb rotierendem Laufrad - wird ein weiterer Vorteil der Vorrichtung in einer raumsparenden
Ausführungs- und Anordnungsmöglichkeit am Triebwerk gesehen.
Bezüglich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes wird auf die Unteransprüche
verwiesen.
An Hand der Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen teilweisen Axialschnitt de; Vorrich- so tung an einem Laufradabschnitt sowie zwischen diesem
nachgeschalteten Partien eines Primär- sowie Sekundärstromkanals eines Turbinenstrahltriebwerks,
Fig. 2 die Vorderansicht von Einzelheiten der Vorrichtung unter Zuordnung eines verstellbaren Gebläseschaufelpaares
an einem abgebrochen dargestellten Teil des Laufrads nach Fig. 1 und
Fig. 3 eine Draufsicht von Einzelheiten der Vorrichtung an einem Laufradabschnitt nach Fig. 1
und 2.
Fig. 1 zeigt einen Abschnitt eines Laufrads für ein in Mehrstrombauweise ausgeführtes Turbinenstrahltriebwerk.
Das Laufrad 1 weist einen inneren Satz koaxial zur Laufradachse angeordneter Verdichterlaufschaufeln
2 auf, welche verdichtete Luft in einen Strömungsführungskanal 3 des Primärkreises der
Grundtriebwerkseinheit fördern. Außen ist das Laufrad 1 mit einer Anzahl gleichförmig am Umfang verteilt
angeordneter, verstellbarer Gebläseschaufeln 4 versehen, weiche verdichtete Luft in einen koaxial zur
Verlängerung der Laufradachse bzw. Triebwerkslängsachse angeordneten Strömungsführungskanal 5
des Sekundärkreises fördern.
Der Abschnitt 6 des Laufrads kennzeichnet u. a. die Lagerung und Halterung der Gebläseschaufeln 4.
Innerhalb eines dem Laufrad 1 nachgeschalteten, zwischen den Strömungsführungskanälen 3.5 des Primär-
und Sekundärkreises liegenden Ringraums 7 ist die Vorrichtung zur Verstellung der Gebläseschaufeln
4 hauptsächlich angeordnet.
Als Verstelleinrichtungen für die üebläseschaufeln
4 schließt dabei die Vorrichtung mehrere mit gleichmäßigen Abständen zueinander sowie konzentrisch
innerhalb des Ringraums 7 angeordnete Verstellzylinder 8 ein mit axial darin verschiebbaren, hydraulisch
oder pneumatisch betätigbaren Verstellkol· ben.
Die Verstellzylinder 8 sind an einem festen Gehäuseabschnitt 9 angeordnet.
An Stelle der Verstellzylinder mit Verstellkolben können Huch elektromagnetisch betätigbare Verstelleinrichtungen
vorgesehen sein.
Mit den Verstellkolben verbundene, aus den Verstellzylindern 8 herausgeführte Kolbenstangen 10
sind über Ringelemente 11,12,13 mit dem Außenring 14 eines koaxial zur Verlängerung der Laufradachse
bzw. Triebwerkslängsachse sowie axial verschiebbar angeordneten Wälzlagers 15 verbunden.
Ein am Gehäuseabschnitt 9 fest angeordnetes ringförmiges Führungselement 16 umgreift einerseits mit
einem in Achsrichtung verlaufenden äußeren Abschnitt 17 einen ebenfalls in. Achsrichtung verlaufenden
Abschnitt des Ringelements 11. Andererseits umgreift das ringförmige Führungselement 16 mit einem
in Achsrichtung verlaufenden inneren Abschnitt
18 den Innenring 19 des Wälzlagers 15. An dem ringförmigen Führungselement 16 sind ferner Axialnutenführuiigen
20 für den Eingriff von Zähnen 21 de;, mit dem Außenring 14 des Wäb .gers 15 verbundenen
Ringelements 13 vorgesehen.
Auf diese Weise ist das Wälzlager 15 axial verschiebbar sowie radialelastisch sich abstützend an dem
ringförmigen Führungselement 16 gehaltert.
Zu- Übertragung der für die Verstellung der Gebläseschaufeln
4 benötigten Verstellkraft vom Wälzlager 15 über das bei Betrieb des Strahltriebwerks rotierende
Laufrad 1 hinweg auf die Gebläseschaufeln 4 ist der mit diesem stets mitrotierende innere Lagerring
19 mit einem koaxial zur Laufradachse bzw. deren Verlängerung angeordneten Ringkörper 24 verbunden.
Gemäß der in einer waagerechten Ebene abgewikkelt dargestellten Ansicht der Vorrichtung nach Fig. 3
weist der Ringkörper 24 in gleichmäßigen Abständen zueinander angeordnete Vorsprünge 25 auf. welche
über Gelenklager 26 (Fig. 2) mit Verstellhebeln 27 der Gebläseschaufeln 4 verbunden sind.
An Hand mit ausgezogenen Linien oder strichpunktiert dargestellten Konturen erläutert Fig. 3 zwei
jeweils unterschiedliche Stellungen der Gebläseschaufeln 4, resultierend aus einer Verstellbewegung
des Ringkörpers 24 von links nach rechts mit sinngemäßer Veränderung der Lage der Vorsprünge 25.
Wie weiter aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind die Gebläseschaufeln
4 jeweils mit einem Schaft 28 innerhalb eines ringförmigen Lagerträgers 29 radial gelagert.
Zur axialen Lagerung und Aufnahme der bei Rotation des Laufrads 1 auftretenden Schaufelfliehkräfte dient
weiter ein zwischen einem rotationssymmetrischen Absatz 30 des jeweiligen Schaufelschaftes 28 und dem
Lagerträger 29 angeordnetes Nadellager 31.
Pie Vorrichtung soll ferner bei Strahltriebwerkskonfigurationen eingesetzt werden können, bei denen
die jeweilige Ldi'gsmittelachse des betieffenden Gebläselaufrads
gegenüber der Längsmittelachse der Grundtriebwerkseinheit räumlich versezt angeordnet
ist.
Die Vorrichtung kann weiter bei einem u. a. als Heckgebldse eines Strahltriebwerkes fungierenden
Laufrad anwendbar sein, welches — mit einem inneren Satz konzentrisch zur Laufradachse angeordneter
Turbinenlaufschaufeln versehen - vom Gasstrom der Grundtriebwerkseinheit angetrieben werden könnte.
Darüber hinaus wäre die Vorrichtung auch bei Axialgebläselaufrädern von Hubtriebwerken in
Flach-Bauweise einsetzbar.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Vorrichtung zur Verstellung der Gebläseschaurein eines für den Durchsatz verschiedener
konzentrischer Massenströme ausgelegten Laufrads eines Turbinenstrahltriebwerks, wobei ein
Teil der Verstellvorrichtung in einem die Lagerung der verstellbaren Gebläseschaufeln des Sekundärkreises
enthaltenden koaxialen Zwischenraum zwischen diesen und einer weiteren dem Primärkreis zugeordneten Beschaufelung des
Laufrads angeordnet ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
a) Innerhalb eines dem Laufrad vor- oder nachgeschalteten, zwischen Strömungsführungskanälen
(3, S) des Primär- und Sekundärkreises liegenden Ringraums (7) ist ein koaxial zur Verlängerung der Laufradachse
angeordnetes Wälzlager (15) an einem gehäuseresten,
ringförmigen Führungselement (16) axiai verschiebbar gehauen;
mittels innerhalb des Ringraums (7) angeordneter Verstelleinnchtungen ist die zur Gebläseschaufelverstellung erforderliche Verstellkraft über den Außenring (14) auf das Wälzlager (15) übertragbar;
mittels innerhalb des Ringraums (7) angeordneter Verstelleinnchtungen ist die zur Gebläseschaufelverstellung erforderliche Verstellkraft über den Außenring (14) auf das Wälzlager (15) übertragbar;
c) der Innenring (19) des Wälzlagers (15) ist mit einem koaxial angeordneten Ringkörper
(24) verbunden, der in den zwischen den Gebläseschaufeln (4) und der weiteren Beschauf·.
lung des Laufrads (1) liegenden Zwischenraum hineinragt -nd dort mit Verstellhebeln
(27) an den Schaufelfüßen der Gebläseschaufeln (4) gedoppelt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellhebel (27) der Gebläseschaufeln
(4) über Gelenklager (26) mit dem Ringkörper (24) verbunden sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtungen
hydraulisch, pneumatisch oder elektromagnetisch betätigbar sind.
b)
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
EGA | New person/name/address of the applicant | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |