CH374248A - Rotor für Schubvermehrer - Google Patents

Description

  Rotor     für        Schubvermehrer       Die Erfindung betrifft einen Rotor für einen       Schubvermehrer    eines Strahltriebwerkes, wobei der  Luftkanal vom Abgaskanal durch eine Zwischen  wand getrennt ist.  



  Bei     Schubvermehrern,        welche    durch     ein    vom  Abgasstrom angetriebenes     Axialgebläse    gebildet wer  den und wie sie beispielsweise bei     Flugzeug-Strahl-          triebwerken        Verwendung    finden, werden Doppel  schaufeln vorgesehen, welche ein vom Abgasstrom       beaufschlagtes        Turbinemblatt    und ein in dessen radia  ler Fortsetzung angeordnetes, die Luft verdichtendes       Kompressorblatt    aufweisen.

   Da die     Doppelschaufeln     in zwei getrennten Gasströmen rotieren, müssen Mit  tel an den Schaufeln vorgesehen werden, die den Gas  durchtritt vom einen Gasstrom in den andern verhin  dern. Die     Doppelschaufeln    sind im übrigen drei ver  schiedenen mechanischen Beanspruchungen aus  gesetzt:  a)     Torsionsmomenten,    hervorgerufen von den gegen  die beiden Blätter strömenden Gasströmen;

    b) zentrifugalen     Verwindungsmomenten,    hervor  gerufen durch die Tatsache, dass die Schaufeln  verwunden sind und die Fliehkräfte bestrebt sind,  diese Verwindung rückgängig zu machen, und  c) Biege- und     Torsionsschwingungen,    hervorgerufen  durch Änderungen in der     Beaufschlagung    von  Turbinen- und     Kompressorblatt    durch die beiden  Gasströme.  



  In der Praxis müssen die Doppelschaufeln. diesen  Beanspruchungen standhalten bzw. die     Schwingungen     müssen gedämpft werden, um Lageänderungen der  Schaufeln und Ermüdungsbrüchen vorzubeugen.  



  Bei bekannten     Rotorkonstruktionen    der erwähn  ten Art werden die Doppelschaufeln mit durchgehen  den Bändern verbunden oder durch     Klemmringe    zu  sammengehalten, welche ihnen einen festen Halt ver-         leihen.    Dies ergibt, zusammen mit     einer        Rotorscheibe,     eine genügend massige und steife     Rotorkonstruktion,     welche den     Schwingungs-    und     Torsionsbeanspruchun-          gen,    hervorgerufen durch die     Gasströme    und     die        Zen-          trifugalkräfte,

      widerstehen können.  



  Der erfindungsgemässe Rotor ist gekennzeichnet  durch eine     Rotorscheibe    mit einer     Mehrzahl    von an  deren Peripherie angeordneten Doppelschaufeln,  deren jede     ein    Turbinenblatt und ein in dessen axialer  Verlängerung angeordnetes, über     ein,    Zwischenstück       mit    ihm verbundenes     Kompressorblatt    aufweist, wo  bei die einander zugekehrten Seiten benachbarter  Zwischenstücke     mit    sich gegeneinander abstützenden       Verriegelungsteilen    versehen sind,

   welche     Torsions-          und    zentrifugalen     Verwindungsmomenten    widerste  hen, jedoch., indem sie Relativbewegungen zueinander  erlauben,     Biegeschwihgungen    dämpfen, und wobei die       Zwischenstücke    mit     Mitteln    zur Abdichtung zwischen  dem Abgaskanal und dem Luftkanal versehen sind.  



  Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der  Erfindung anhand der Zeichnung     näher    beschrieben.  Es stellen dar:       Fig.    1 einen     Radialschnitt    durch einen Schub  vermehrer in Form eines vom Abgasstrom angetrie  benen     Axialgebläses,          Fig.    2 eine perspektivische Ansicht zweier Dop  pelschaufeln,       Fig.    3 die beiden     Doppelschaufeln    nach     Fig.    2       im    Grundriss in einem grösseren Massstab, mit zwi  schen den Schaufeln angeordneten     Dichtungsmitteln,

            Fig.    4 eine perspektivische Ansicht eines Dich  tungsstreifens gemäss     Fig.    3,       Fig.    5 einen     Aufriss    einer Doppelschaufel,       Fig.    6 einen Schnitt durch das     Zwischenstück    ent  lang der Linie 6-6 in     Fig.    5,     in,    einem grösseren Mass  stab,           Fig.    7 einen Schnitt ähnlich der     Fig.    6, jedoch  durch ein etwas verschiedenes Zwischenstück und       Fig.    8 eine perspektivische Ansicht eines Dich  tungsstreifens., passend zum Zwischenstück gemäss       Fig.    7.  



       Fig.    1 zeigt .einen     Schubvermehrer    am     Ausgang     eines     Flagzeug-Strahltriebwerkes.    Die feststehenden  Teile     umfassen    eine Aussenwand 11, welche die ganze       Einrichtung        unnschliesst    und eine     Eihtrittsöffnung          für    die Luft     aufweist,    eine Zwischenwand 12,  aufgeteilt in ein Vorderteil und ein Hinterteil, welche  den Luftstrom vom Abgasstrom trennen, und eine in       ein    Vorderteil und ein Hinterteil aufgetrennte Innen  wand 13, welche die innere Begrenzung des Abgas  kanals bildet.

   Die drei     genannten    Wände sind unter  einander verbunden durch radiale Streben 14     und;    15  sowie durch Flügel 16 und 17, welche     als    Turbinen  düsen bzw. als Leitschaufeln dienen. Die umlaufen  den Teile des Turboladers werden durch einen Rotor  gebildet, mit einer     Rotorscheibe    18, mit     vorder-    bzw.  rückseitigem     Wellenstümmel    19 und 20, die in je  einem Lager 21 bzw. 22 ruhen. Die Lager ihrerseits  sind mit dem feststehenden Teil bzw. den Abschnit  ten der Innenwand 13 verbunden.

   An der Peripherie  der     Rotorscheibe    18 ist eine Mehrzahl von Doppel  schaufeln 23 befestigt, die sich radial nach aussen  sowohl über den Abgaskanal, begrenzt von den Wän  den 13 und 12, als auch über den Luftkanal, begrenzt  von den Wänden 12 und 11,     erstrecken.    Jede Dop  pelschaufel besteht aus einem Turbinenblatt 24 und  einem in dessen axialer Verlängerung über ein Zwi  schenstück 26 mit ihm verbundenen Kompressor  blatt 25.

   Die vorderen und hinteren Seitenflächen,  welche in je einer Querebene liegen, sind mit Dich  tungsrippen 27 und 28 versehen, welche     mit    festste  henden, von den Abschnitten der Zwischenwand 12  getragenen     Dichtungsgliedern    29 und 30     zusammen-          wirken,    so     däss    der Gasübertritt vom einen Kanal in  den     andern    verhindert wird.  



  Wie aus     Fig.    2 ersichtlich, sind die     einander    zu  gekehrten     Seiten    der Zwischenstücke 26 mit     Verrie-          gelungsteilen    versehen, indem :die eine Seite einen       Vorsprung    32 und die andere Seite eine     Ausnehmung     31 aufweist.

   Bei auf der     Rotorscheibe    18     .montierten     Doppelschaufeln greifen die     Verriegelungsteile    be  nachbarter Zwischenstücke ineinander ein, das heisst  je ein Vorsprung des     einen    Zwischenstückes wird von  der     Ausnehmung    des nächstfolgenden     Zwischenstük-          kes        aufgenommen.    Zur Befestigung auf, der Rotar  scheibe ist jede Doppelschaufel mit einem üblichen        Tannenbaum -Fuss    33 versehen.  



       Fig.    3 zeigt noch ausführlicher die Verbindung  benachbarter Zwischenstücke und den     Eingriff    ihrer       Verriegelungsteile.    Wie punktiert     eingezeichnet,    ist  jedes Zwischenstück von beiden Seitenflächen. her       ausgehöhlt,    so dass zwei Vertiefungen 36     und    37 ent  stehen, deren jede sich nach     einer        Seitenfläche        hin     öffnet.

       Ein        Dichtungsstreifen    38 ist in je zwei gegen  einandergerichteten Vertiefungen 36, 37 eingelegt und       untergreift        die    Fuge zwischen Vorsprung 31 und         Ausnehmung    32, wodurch eine zusätzliche Abdich  tung erzielt wird.  



  Aus     Fig.    4 ist die Gestalt des Dichtungsstreifens  im Detail ersichtlich. Er besteht aus einem elastischen  Blech und weist ein längliches Mittelstück 39 und vier  seitlich abstehende,     zurückgebogene    Arme 40, 41,  42 und 43 auf. Die Enden der Arme liegen dabei  etwa parallel und im Abstand unter der Abzweigung  vom Mittelstück 39. Die Enden des Mittelstückes       sind        ebenfalls    abwärts,     jedoch    nicht zurückgebogen,  wie die Seitenarme.

   Die Arme 40, 41 werden in die       Vertiefung    36 eines Zwischenstückes geschoben und  halten sich federnd in ihrer Lage, und auf ähnliche  Weise werden die Arme 42, 43 von der Vertiefung 37  des anschliessenden     Zwischenstückes    aufgenommen.  Auf diese Weise stützen sich die Arme gegen die  obere und untere Deckfläche der Vertiefungen ab  und halten den     Dichtungsstreifen    federnde fest.  



  Wie aus.     Fig.    5 hervorgeht, nimmt die Vertiefung  37 (wie auch die     Vertiefung    36) nahezu die ganze       Seitenfläche    des Zwischenstückes 26 ein. Die Tiefe       und    die Weite der Vertiefungen 36 und 37 sind aus       Fig.    6 ersichtlich. Der Vorsprung ist auf der     voreilen-          den    Seite des Zwischenstückes angebracht, da diese  Stelle relativ grosse     Abstützflächen    44, 45 für die       aufzunehmenden    Kräfte ermöglicht.

   Der Vorsprung  an diese Stelle verlegt, ergibt ein Maximum an     Ge-          wichtsersparnis    und eine relativ einfache Herstellung.  



  Da die Doppelschaufeln die Tendenz haben, sich  um ihre Längsachse zu verdrehen (Feg. 6), so werden  die     Abstützkräfte    von der Projektion der Berührungs  fläche auf einem von     z        ausgehenden    Strahl aufgenom  men. Diese Projektion 46 der     Berührungsfläche    44  kann sich     bei    gewissen Konstruktionen von     Schub-          vermehrern    als zu klein erweisen, um die zu erwar  tenden     Abstützkräfte    aufzunehmen. In solchen Fällen  ist eine modifizierte Ausführung des Zwischenstückes  gemäss     Fig.    7 angezeigt.

   Hier sind von jeder Seite her  zwei durch einen Steg 51 getrennte     Vertiefungen    47,  49 und 48, 50 vorgesehen. Ein Vorsprung 53 und  eine entsprechende     Ausnehmung    52 erstrecken sich  etwa über die halben Seitenflächen. Da der Hebel  arm der     Abstützkräfte    durch den Steg 51 verläuft,  ist die     massgebende    Projektion der     Bierührungsfl'äche     54 identisch mit deren wahren Grösse, weshalb von  dieser Konstruktion die grösseren     Abstützkräfte    auf  genommen werden können.  



  Der zum Zwischenstück nach     Fig.7    passende  Dichtungsstreifen 55 ist in     Fig.    8 dargestellt. Er be  steht im wesentlichen aus einem halben Dichtungs  streifen 38 nach     Fig.    4 und weist ein     Mittelstück    56  mit     abwärtsgebogenen    Enden und von diesem seitlich  abstehende, zurückgebogene Arme 57 und 58 auf.

    Je einer     dieser    Dichtungsstreifen wird in die Vertie  fungen 48     und    50 eingesetzt und dann auch von den       anschliessenden    Vertiefungen 47 bzw. 49 aufgenom  men, so dass das     Mittelstück    56 die Fuge     zwischen     den benachbarten Zwischenstücken     untergreift    und       abdichtet.         Beim Betrieb des     Schubvermehrers    nach     Fig.    1       beaufschlagen    die Abgase die Turbinenblätter 24  und versetzen den Rotor in Drehung.

   Die     Kompres-          sorblätter    25 drehen mit und verdichten dabei die  Luft. Diese Luft wird dann zusammen mit den Ab  gasen ausgestossen, wodurch die insgesamt ausgesto  ssene Gasmasse und     damit    der Schub des Aggregates  vergrössert wird. Da, wie aus     Fig.    2     ersichtlich,    das       Kompressorblatt    und das Turbinenblatt     im    selben  Sinne verwunden sind, ,sucht sich die Doppelschaufel  als Ganzes     unter    dem     Einfluss    der     Gasbeaufschlagung     und der zentrifugalen     Verwindungsmomente    zu ver  drehen.

   Diesen     Torsions-    und zentrifugalen     Verwin-          dungsmomenten    widersteht das Zwischenstück mit  seinen     Verriegelungsteilen.    Da benachbarte Doppel  schaufeln sich im gleichen Sinne zu verdrehen trach  ten (in     Fig.    3 im     Uhrzeigersinn),    tritt der Widerstand  nur an der voreilenden Ecke des Zwischenstückes auf.  



  Da die Doppelschaufeln untereinander nicht     starr     verbunden sind, können sie Relativbewegungen zuein  ander ausführen:. Diese Bewegungsfreiheit     ermöglicht     eine Dämpfung der von den Schaufelblättern auf die  Zwischenstücke übertragenen Biege- und     Torsions-          schwingungen.    Um die dauernde Dämpfung zu ge  währleisten, müssen sich die     Abstützkräfte    über eine  genügend grosse Berührungsfläche verteilen können,  damit     Blockierungen    durch     Anfressen        vermieden     werden.  



  Zusätzlich zu den beschriebenen Funktionen sor  gen die     Verriegelungsteile    auch     für    die Beibehaltung  der Lage der Dichtungsrippen 27 und 28 in der  Rotationsebene.  



  Infolge der Druckdifferenz zwischen dem Abgas  kanal und dem Luftkanal trachten die Abgase danach,  in den Luftkanal durchzudringen. Um dieses Durch  lecken zu verhindern, sind     Labyrinthdichtungen    zwi  schen den Zwischenstücken und den Abschnitten der  Zwischenwand 12 vorgesehen. Die Rippen 27 auf  der der Strömung zugekehrten Seite der Doppelschau  fel arbeiten mit Dichtungsgliedern 29 und die Rippen  28 auf der der Strömung abgewandten Seite mit Dich  tungsgliedern 30 zusammen, so     d'ass    der     Gasdurchtritt     auf ein Minimum beschränkt wird. Zudem wird der       Gasdurchtritt    zwischen benachbarten     Zwischenstük-          ken    mittels Dichtungsstreifen 38 oder 55 unter  bunden.  



  Die Seitenarme der Streifen 38 werden in der  Vertiefungen 36 und 37     zusammengepresst,    wodurch    sie die Streifen in ihrer Lage halten.     Ein        inniger    Kon  takt der Streifen mit den     Innenflächen    der Vertie  fungen bei den Fugen kommt durch     Zentrifugalkräfte     zustande. Dieser enge Kontakt wirkt zusätzlich dämp  fend auf Biegeschwingungen der Doppelschaufeln.  Diese     Dämpfungswirkung    der Dichtungsstreifen auf  die     Innenflächen    der Vertiefungen verstärkt sich mit  steigender Drehzahl infolge der Zunahme der Zentri  fugalkraft.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Rotor für Schubvermehrer, bei dem der Luft kanal vom Abgaskanal durch eine Zwischenwand getrennt ist, gekennzeichnet durch eine Rotorscheibe (18) mit einer Mehrzahl von an deren Peripherie an geordneten Doppelschaufeln (23), deren jede ein Turbinenblatt (24) und ein in dessen axialer Verlän- gerung angeordnetes, über ein Zwischenstück (26) mit ihm verbundenes Kompressorblatt (25) aufweist, wobei die einander zugekehrten Seiten benachbarter Zwischenstücke (26)

   mit sich gegeneinander abstüt zenden Verriegelungsteilen (31, 32) versehen sind, welche Torsions- und zentrifugalen Verwindungs- momenten widerstehen, jedoch, indem sie Relativ bewegungen zueinander erlauben, Biegeschwingungen dämpfen, und wobei die Zwischenstücke (26) mit Mitteln (27, 28, 38, 55) zur Abdichtung zwischen dem Abgaskanal und dem Luftkanal versehen sind. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Rotor nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die einander zugekehrten Seiten der Zwischenstücke (26) mit Vertiefungen (36, 37) zur Aufnahme von Mitteln (38, 55) zur Abdichtung der Verbindung der Zwischenstücke (26) versehen sind. 2. Rotor nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d'ass die genannten Dich tungsmittel (38, 55) durch elastische Streifen gebildet sind, die sich in den Vertiefungen (36, 37) federnd in ihrer Lage erhalten., wobei die Streifen (38, 55)

   unter dem Einfluss von Zentrifugalkräften verformbar sind und dadurch Biegeschwingungen dämpfen. 3. Rotor nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischen stücke (26) auf ihren axialen Seitenflächen mit Dich- tungsrippen (27, 28) versehen sind, welche mit fest stehenden, von der Zwischenwand (12) zwischen dem Abgaskanal: und dem Luftkanal getragenen Dich tungsgliedern (29, 30) zusammenwirken.