Gasturbinentriebwerk Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gasturbinentriebwerk.
Das erfindungsgemässe Gasturbinentriebwerk axialer Bauart mit verstellbaren Leitschaufeln und zur Triebwerkachse koaxialem Leitschaufelverstell- ring, der mit den Leitschaufeln derart gekuppelt ist, dass die Winkelstellung der Leitschaufeln nicht nur von der Drehung des Leitschaufelverstellringes, son dern auch von einer axialen Verschiebung desselben geändert wird, wobei eine axiale Verschiebung des Leitschaufelverstellrings durch Rollen verhindert wird,
die in einem am Triebwerksgebäuse befestigten Stützring laufen, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Leitschaufelverstellring, dessen Grundform ein Ro tationskörper ist, um seine Nabe drehbar gelagert und innerhalb des inneren Triebwerkgehäuses ange ordnet ist, und dass die Rollen zwischen der Nabe des Leitschaufelverstellringes und dem in einem Ab stand vom inneren Gehäuse befestigten Stützring zu sammen mit der Nabe des Leitschaufelverstellringes und dem Stützring ein Axialschublager bilden,
das den Leitschaufelverstellring in bezug auf die Trieb werkachse zentriert. Das erfindungsgemässe Gasturbinentriebwerk kann ferner im Abstand radial einwärts des inneren Gehäuses am Tragrahmen einen sich in axialer Rich tung erstreckenden Doppelhebel aufweisen, der um eine radiale Achse drehbar gelagert ist und unmit telbar mit dem Leitschaufelverstellring in Verbindung steht.
Ferner kann beim erfindungsgemässen Gastur binentriebwerk der Antrieb für das Drehen des Dop pelhebels über eine drehbare Antriebswelle erfolgen, die eine hohle, schaufelförmig gestaltete Strebe im Hauptgasstrom des Triebwerks durchsetzt und mit dem Doppelhebel an einer Stelle innerhalb des inne ren Triebwerkgehäuses in Eingriff steht.
Die Erfindung wird in der folgenden Beschrei bung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeich nungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines er- findungsgemässen Gasturbinenstrahltriebwerkes für ein Flugzeug, Fig. la eine Ansicht eines Teiles des in Fig. 1 dargestellten Triebwerkes, Fig. 2 einen Schnitt, der eine Einzelheit der Fig. 1 darstellt,
Fig. 3 eine Ansicht in. Richtung des Pfeiles 3 ge- mäss Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 gemäss Fig. 2 in kleinerem Masstab, Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 gemäss Fig. 4 in grösserem Masstab,
Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie 6-6 gemäss Fig. 4 in grösserem Masstab, Fig. 7 eine schematische Ansicht eines ande ren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen Gasturbinenstrahltriebwerkes gemäss der Erfindung, Fig. 8 eine Schnittansicht eines Teiles des in Fig. 7 dargestellten Triebwerkes, Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie 9-9 gemäss Fig. 8,
Fig. 10 einen Schnitt nach der Linie 10-10 ge- mäss Fig. B.
Fig. 1 zeigt ein Gasturbinenstrahltriebwerk zum Antrieb eines Flugzeuges. Dieses Triebwerk ist von der Nebenschlussbauart. Das Triebwerk weist ein Triebwerkgehäuse 10 auf. Zwischen diesem und einer Innenwand 11 liegt der Ringkanal 12 für die Haupt-Strömung des Triebwerkes.
Die durch den Ringkanal 12 strömenden Gase werden in einem Niederdruckkompressor 13 verdichtet, ein Teil da von wird durch einen Hochdruckkompressor 14, eine Verbrennungseinrichtung 15 und durch eine Hoch druckturbine 16 bzw. eine Niederdruckturbine 17 hindurchgeleitet. Die Hochdruckturbine 16 treibt den Hochdruckkompressor 14 über eine Welle 18 an, während die Niederdruckturbine 17 den Niederdruck kompressor 13 über eine Welle 18' antreibt, die kon zentrisch zu der Welle 18 innerhalb dieser Welle 18 gelagert ist.
Das stromaufwärts liegende Ende oder das Ein lassende einer ringförmigen Nebenschlussleitung 19 steht mit einem Raum zwischen dem Niederdruck kompressor und dem Hochdruckkompressor in Ver bindung, so dass sie mit komprimierter Luft aus dem Niederdruckkompressor 13 gespeist wird. Die durch die Nebenschlussleitung 19 strömende komprimierte Luft strömt im Nebenschluss zu dem Hochdruck kompressor 14, der Verbrennungseinrichtung 15 und den Hochdruck- bzw. Niederdruckturbinen 16 bzw.
17 und tritt in das Strahlrohr 20 des Triebwerkes ein, um sich darin mit den Abgasen der Turbine in der Nähe des stromabwärts liegenden Endes eines ko nischen Diffusors 21 zu vermischen.
Ausserhalb des Triebwerkes ist auf dem Trieb werkgehäuse ein hydraulisch oder pneumatisch be tätigter, aus Kolben und Zylinder bestehender Servo motor 22 (Fig. 1 und la) befestigt, an dessen Kol benstange 23 ein Hebel 24 angelenkt ist. Der Hebel 24 ist am äusseren Ende einer drehbar gelagerten Antriebshohlwelle 25 befestigt. Die Welle 25 er streckt sich radial zu dem Triebwerk und ist durch eine hohle flügelartig gestaltete Strebe 26 hindurch geführt. Die Strebe 26 dient dazu, das äussere Ge häuse 10 von der Innenwand 11 zu distanzieren.
Das innere Ende der Antriebswelle 25 trägt einen Ansatz 28 (Fig. 2), welcher auf der Welle 25 mittels Stiften 29, 30 befestigt ist. Der Ansatz 28 ist drehbar in einem von der Innenwand 11 getragenen Rohrstück 32 gelagert.
Auf dem Ansatz 28 ist ein sich in Achsrichtung erstreckender Hebel 33 durch Keilverzahnung be festigt, der einen sich radial erstreckenden Zapfen 34 trägt. Auf dem Zapfen 34 ist eine Rolle 35 drehbar gelagert, die in einem Schlitz 36 in einem Lenker 37 (Fig. 3) befestigt ist. Der Lenker 37 erstreckt sich quer zum Triebwerk, und die Rolle 35 wirkt mit den quer zu dem Schlitz 36 im Abstand liegenden Wän den zusammen.
An den einander entgegengesetzten Enden des Lenkers 37 sind Winkelhebel 40 bzw. 41 angelenkt (Fig. 3). Die der Anlenkstelle mit dem Hebel 37 entgegengesetzt liegenden Enden der Winkelhebel 40, 41 sind gelenkig mit Lenkern 42 bzw. 43 ver bunden, die ihrerseits an Hebeln 44, 45 angelenkt sind.
Ein jeder der Hebel 40, 41, 44, 45 ist auf einer Stange 47 (Fig. 5) durch eine Keilverzahnung befe stigt und mittels eines Schraubenbolzens 48 gesichert. Jede der Stangen 47 ist in einem zylindrischen Lager 50 einer feststehenden Wand 51 drehbar gelagert.
Jede der Stangen 47 erstreckt sich in Achsrich tung des Triebwerkes und ist am stromabwärts lie genden Ende mit einem sich radial erstreckenden Arm 52 versehen. Das äussere Ende eines jeden Armes 52 greift in eine Büchse 53, die im Schaufel verstellring 54 gelagert ist, dessen Achse mit der Achse des Triebwerkes zusammenfällt. Die Büchsen liegen um 909 zueinander versetzt um den Schaufel verstellring 54 herum.
Der Schaufelverstellring 54 liegt in einer Ring nut, die durch Stützringe 55, 56 gebildet wird. Die Stützringe 55, 56 sind mit der feststehenden Wand 51 mittels Schraubbolzen 57 (Fig. 2) und Stiften 57' (Fig. 6) befestigt. Der Verstellring 54 weist mehrere Rollen 58 (Fig. 6) auf, die mit den Stützringen 55, 56 derart zusammenwirken, dass eine axiale Ver setzung des Schaufelverstellringes 54 bei dessen Dre hung verhindert wird.
Am äusseren Umfang des Schaufelverstellringes 54 sind mehrere Büchsen 60 befestigt, die gegen einander um gleiche Winkelabstände versetzt sind. Jede Büchse 60 nimmt einen Zapfen 61 auf, der einen Teil eines Kurbelarmes 62 bildet. Der Kurbel arm 62 weist einen sich in Radialrichtung erstrecken den Zapfen 63 auf, der in einem Abschnitt 64 der Innenwand 11 des Triebwerkes gelagert ist. Die Zapfen 63 sind jeweils mit den Einlassleitschaufeln 65 des Hochdruckkompressors 14 verbunden.
Wenn die Einlassleitschaufeln 65 um ihre Dreh achsen geschwenkt werden sollen, wird der Servo motor 22 betätigt, um eine Drehung der Welle 25 mittels der Stange 23 und dem Hebel 24 zu bewir ken. Dies verursacht eine Schwenkbewegung des Hebelarmes 33 und demgemäss eine Querbewegung des Lenkers 37 in Längsrichtung desselben. Eine solche Bewegung des Lenkers 37 bewirkt eine Dre hung der Winkelhebel 40, 41 um ihre Drehachsen, und eine ähnliche Drehung der Hebel 44, 45 wird durch die Lenker 42, 43 bewirkt.
Eine solche Drehung der Hebel 40, 41, 44, 45 verursacht eine Drehung der vier Stangen 47 und damit eine Schwenkbewegung der Arme 52. Dadurch wird der Schaufelverstellring 54 gedreht, wodurch eine Schwenkbewegung der Einlassleitschaufeln 65 über die Kurbelarme 62 bewirkt wird.
Da eine Strebe, zum Beispiel die Strebe 26, not wendigerweise erforderlich ist, um das Gehäuse 10 gegenüber der Innenwand 11 festzulegen, und da die Antriebswelle durch das hohle Innere dieser Strebe geführt ist, wird die Schwenkbewegung der Einlass- leitschaufeln 65 durch einen Mechanismus bewirkt, der die durch die Nebenschlussleitung 19 oder den Ringkanal 12 des Triebwerkes hindurchtretende Gasströmung nicht behindert.
Gemäss dem in den Fig. 7 bis 10 dargestellten Ausführungsbeispiel weist ein Gasturbinenstrahltrieb werk der Nebenschlussbauart, welches zum Antrieb eines Flugzeuges bestimmt ist, in Strömungsrichtung hintereinander einen Niederdruckkompressor 100, einen Hochdruckkompressor<B>101,</B> eine Verbren nungseinrichtung und eine Hoch- und eine Nieder druckturbine auf. Die Verbrennungseinrichtung und die Turbinen sind nicht dargestellt, sie sind innerhalb des Triebwerkgehäuses 102 angeordnet.
Das stromaufwärts gelegene Ende bzw. das Ein lassende der ringförmigen Nebenschlussleitung 103 steht mit einem Raum zwischen dem Niederdruck kompressor 100 und dem Hochdruckkompressor 101 derart in Verbindung, dass dieser Leitung kompri mierte Luft aus dem Niederdruckkompressor 100 zu geführt wird.
Die durch die Nebenschlussleitung 103 hindurchtretende, komprimierte Luft strömt im Ne- benschluss um den Hochdruckkompressor 101, die Verbrennungseinrichtung und die Hochdruck- und Niederdruckturbine herum und wird als ringförmi ger Strom rings um die aus dem Strahlrohr 104 aus tretenden Turbinenabgase ausgestossen.
Ausserhalb des Triebwerkes ist ein hydraulisch oder pneumatisch betätigter, aus Zylinder und Kol ben bestehender Servomotor 105 angeordnet, dessen Kolbenstange 106 schwenkbar mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Hebel verbunden ist. Dieser Hebel ist an seinem freien Ende mit dem äus- seren Ende einer drehbar gelagerten hohlen Antriebs welle 107 verbunden. Die Hohlwelle 107 erstreckt sich radial zu dem Triebwerk und läuft durch eine hohle stromlinienförmig gestaltete Strebe 108 hin durch, welche dazu dient, das Triebwerkgehäuse 102 im Abstand zu einer Innenwandun; 109 zu halten.
Das innere Ende der Antriebswelle 107 weist einen an ihr befestigten Ansatz 110 (Fig. 8) auf. Die ser Ansatz ist an der Hohlwelle<B>107</B> mittels Stiften <B>111,</B> 112 befestigt. Der Ansatz 110 ist innerhalb eines von der Innenwand<B>109</B> getragenen Bauteiles 113 drehbar gelagert.
Auf dem Ansatz 110 ist ein sich in Achsrich tung erstreckender Arm 114 mittels einer Keilver zahnung befestigt, der eine Rolle 115 trägt. Die Rolle 115 wirkt mit den Gabelarmen 116, 117 (Fig. 9) des einen Armes<B>118</B> eines doppelarmigen Hebels zusammen, dessen anderer Arm<B>119</B> an seinem freien Ende mit einem Zapfen 120 ausgestattet ist.
Die Hebelarme<B>118,</B> 119 durchsetzen ein sich in Achsrichtung erstreckendes Loch 121 eines hülsen- artien Körpers 122, der fest innerhalb eines Loches <B>123'</B> der feststehenden Gehäusewand 124 befestigt ist. Der hülsenartige Bauteil 122 weist einen an ihm befestigten, sich in Radialrichtung erstreckenden Zapfen 125 auf. Dieser Zapfen 125 läuft in einer Lagerbüchse 126, die im Mittelteil des doppelarmi- gen Hebels 118,119 angeordnet ist.
Der doppelarmige Hebel 118, 119 wird demgemäss in einer rechtwink lig zur Drehebene des Kompressors<B>101</B> liegenden Ebene schwenkbar gelagert.
Der Zapfen 120 ist in einer teilzylindrischen Lagerbüchse 127 gleitbar gelagert, die ihrerseits in einem entsprechend gestalteten Loch 128 eines Ein satzstückes 129 drehbar gelagert ist. Das Einsatz- stück 129 weist einen Teil 130 mit vermindertem Durchmesser auf, an dem zwei einander diametral gegenüberliegende Lappen 131 angeordnet sind.
Der Teil 130 mit vermindertem Durchmesser ist fest in ein Loch 132 eines im wesentlichen kegel- stumpfförmigen Leitschaufelverstellringes 133 einge setzt, der am stromaufwärts liegenden Ende einer Hülse 134 vorgesehen ist. Die Hülse 134, deren Achse mit der Triebwerkachse zusammenfällt, ist mittels Rollenlagern 135 um einen rohrförmigen Stützring 136 gelagert, der mit der feststehenden Gehäusewand 124 verschraubt ist.
Am äusseren Umfang des Leitschaufelverstell- ringes 133 sind mehrere Lagerbüchsen 137 im glei chen Winkelabstand zueinander angeordnet. Jede dieser Lagerbüchsen 137 nimmt einen Zapfen 138 auf, der einen Teil eines Kurbelarmes 139 bildet. Der Kurbelarm<B>139</B> weist einen radialen Ansatz 140 auf, der in einem Teil 141 der Innenwand 109 des Trieb werkes gelagert ist. Die Ansätze 140 sind jeweils mit Einlassleitschaufein 142 des Hochdruckkompressors 101 verbunden.
Wenn die Einlassleitschaufeln 142 um ihre Schwenkachse gedreht werden sollen, wird der Servo motor 105 betätigt, um eine Drehung der Antriebs welle 107 zu bewirken. Dies bewirkt eine Schwenk bewegung des Armes 114 und demgemäss eine Schwenkbewegung des doppelarmigen Hebels 118, 119 in einer rechtwinklig zur Drehebene des Leit- schaufelverstellringes 133 liegenden Ebene.
Wie ins besondere aus Fig. 10 erkennbar, bewirkt diese Schwenkbewegung des doppelarmigen Hebels 118, <B>119</B> eine Drehung des Leitschaufelverstellringes 133, die ausreicht, um die gewünschte Änderung der An stellung der Einlassleitschaufeln 142 zu bewirken. Der Zapfen 120 gleitet während der Bewegung des Hebels in der Lagerbüchse 127.
Notwendigerweise muss eine Strebe, zum Beispiel eine Strebe 108, vorgesehen werden, um das Gehäuse 102 im Abstand zu der Innenwand 109 zu halten. Demgemäss wird, wie bei dem in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel, die Schwenkbewe gung der Einlassleitschaufeln 142 durch einen Me chanismus bewirkt, der die Gasströmung weder durch die Nebenschlussleitung <B>103</B> noch durch den inneren Ringkanal 143 des Triebwerkes stört, weil die Antriebswelle<B>107</B> durch den hohlen Innenteil dieser Strebe geführt ist.