DE102008022271A1 - Düse für einen Strömungsantrieb - Google Patents
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Abstract
Eine Düse für einen Strömungsantrieb, insbesondere eine Schubdüse fürein Strahltriebwerk, eine Gasturbine o. dgl., ist so ausgebildet, daß ein eine Strömungsrichtung vorgebender Arbeitsraum zu einem konvergenten oder einem divergenten Durchlaßquerschnitt verstellbar ist. Erfindungsgemäß ist als Düse ein im wesentlichen einteiliger Rohrkörper vorgesehen, wobei dessen Wandung durrch eine zumindest bereichsweise radiale Verengung des Durchlaßquerschnitts sowohl einen konvergenten als auch einen divergenten Kanalteil bilden kann.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Düse für einen Strömungsantrieb, insbesondere Schubdüsen für ein Strahltriebwerk, eine Gasturbine o. dgl. Antriebsbaugruppen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Es ist bekannt, in Gasturbinen, Strahltriebwerken von Flugzeugen o. dgl. Antriebsbaugruppen jeweilige das Strömungsmittel beeinflussende Düsen einzusetzen, bei denen konvergente und divergente Kanalteile so angeordnet sind, daß damit eine verstellbare Schubdüse gebildet wird. Gemäß
DE 22 27 279 (1972) ist ein Strahltriebwerk vorgeschlagen, bei dem in Strömungsrichtung hinter einem Nachbrenner eine zylindrische Ringwand vorgesehen ist und an diese anschließend sind jeweilige Kanalbleche mit Klappen so angeordnet, daß eine Konvergent-Divergent-Verstellung möglich wird und damit durch stromabseitige Primärklappen und Sekundärklappen die verstellbare Düse wirksam ist. Bei einer variablen Schubdüse für ein Strahltriebwerk gemäßDE 79 29 746 (1979) ist eine ähnliche Konstruktion mit hydraulisch verstellbaren Klappen vorgesehen. InDE 39 40 473 (1989) ist eine Schubdüse mit Querschnittsverstellung vorgesehen, bei der jeweilige konvergente Klappen und divergente Klappen als zwei verstellbare Baugruppen zusammenwirken, wobei diese Klappen-Bereiche durch Universalgelenke und Stellringe so verbunden sind, daß entsprechende Regel- und Schwenkbewegungen auf das zweiteilige System einleitbar sind. Auch bei einer verstell- und neigbaren Schubdüseneinheit für ein Strahltriebwerk gemäßDE 690 001 500 (1990) ist eine mehrteilige Verstelldüse mit entsprechenden Regelorganen vorgesehen. Ähnliche Konstruktionen sindDE 41 02 560 (1991),DE 692 03 937 (1992),DE 42 25 603 (1992) undDE 693 00 530 (1993) zu entnehmen. Auch bei den Vorschlägen inDE 694 00 937 (1994) undDE 697 18 518 (1998) sind Schubdüsen mit variabler Geometrie bzw. einfaltbare Schubdüsen gezeigt, bei denen jeweilige gesteuerte Klappen das im Strömungskanal befindliche Strömungsmittel beeinflussen. - Sämtliche der vorbeschriebenen Düsen weisen zur Veränderung des Auslaßquerschnitts eine Vielzahl von Klappen mit einstellbarer Neigung auf. In Strömungsrichtung der Düse sind hintereinander angeordnete Kränze vorgesehen, mit denen jeweilige Klappenkränze definiert werden. Zur Verstellung dieser Vielzahl von den Strömungskanal radial umgreifenden Klappen sind vorzugsweise Druckzylinder o. dgl. eine Stellbaugruppe bildende Antriebselemente vorgesehen. Damit ist der Aufbau bekannter Düsen durch eine Vielzahl von Einzelteilen kompliziert, die Herstellung des Systems ist aufwendig, die Düsen weisen ein nachteilig hohes Gewicht auf und bilden durch einen komplexen Aufbau wartungsintensive Baugruppen.
- Die Erfindung befaßt sich mit dem Problem, eine Düse für einen Strömungsantrieb, insbesondere in Form einer Schubdüse für ein Strahltriebwerk, zu schaffen, die mit geringem technischem Aufwand eine konstruktiv einfach aufgebaute Einheit bildet und bei geringem Gewicht besonders ausfallsicher gestaltet werden kann.
- Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einer Düse mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 21.
- Das erfindungsgemäße Konzept der Düse geht davon aus, daß diese aus einem rohrförmigen Grundkörper als Basisteil aufgebaut ist, wobei dessen die Strömungsrichtung vorgebender Innenraum unmittelbar auf eine Konvergent-Divergent-Gestalt verstellbar ist. Dieser von einem flüssigen oder gasförmigen Strömungsmittel durchströmte Rohrkörper kann in seinem Durchmesser so weit verändert werden, daß ausgehend von einer rohrförmigen Grundgestalt ein eingeengter Teilbereich des Querschnitts bis zu einem nach Art einer Lavall-Düse geformten Verhältnis zweier unmittelbar aneinandergrenzender Kanalteile verändert werden kann. Diese Veränderung ist vorgesehen, um beim Einsatz der Düse als Schubdüse für ein Strahltriebwerk einen optimalen Schub für unterschiedliche Flugbedingungen bei minimalem Energieeinsatz zu erreichen.
- Mit vergleichsweise einfachen Mitteln kann die Düse ausgehend vom Rohrkörper optimal zu entsprechenden Triebswerks- und Flugzuständen eingestellt werden. Dabei ist neben den unterschiedlichen Querschnittsverhältnissen im Bereich des konvergenten und des divergenten Kanalteils vorgesehen, daß die Düse aus einer Längsrichtung des Triebwerks in verschiedene Richtungen abgewinkelt werden kann, um eine bessere Manövrierfähigkeit beim Einsatz der Düse in einem Fluggerät o. dgl. zu erreichen.
- In konstruktiv einfachster Ausführung ist vorgesehen, daß der auslaßseitig an einem Strahltriebwerk die Ausströmdüse bildende Rohrkörper eine radiale Wandung aus einzelnen achsparallelen Segmenten aufweist, die an beiden Enden eine in radialer Richtung verdrehbare Halterung aufweisen. Durch eine gleichzeitige Fixierung des jeweils anderen Endes der Segmente werden diese bei einer Dreh-Verstellung so verlagert, daß unmittelbar zwischen den beiden Enden eine Verengung im Durchlaßquerschnitt entsteht. Eine so geformte Düse weist damit die die vorgesehene Konvergent-Divergent-Profilierung bildenden Kanalteile auf, zwischen denen die variabel einstellbare Verengung vorgesehen ist, derart, daß damit ein einschaliges Hyperboloid gebildet wird.
- Eine weitere Ausführung dieses Konzeptes geht davon aus, daß der im Ausgangszustand zylindrische Rohrkörper der Düse im Bereich seiner Wandung aus einem in radialer Richtung formbaren oder flexiblen Material besteht, so daß durch eine am Außenumfang der Wandung angreifende Stellvorrichtung – mit beispielsweise einem ringförmigen Preßkörper als Stellelement – die Verengung des Durchlaßquerschnitts möglich ist und damit entsprechend den vorgesehenen Strömungsbedingungen der konvergente und der divergente Kanalteil erzeugbar bzw. einstellbar sind (Hyperboloid).
- Eine dritte Variante unterscheidet sich zu den vorherigen in der Ausführung der Verbindungselemente und damit zusätzlichen Verstellmöglichkeiten der beiden Tragringe. Durch deren spezielle Anbringung im Bereich der Stelleinrichtungen bzw. am Umfang der Düsen kann diese bereichsweise aus der Achsrichtung verlagert werden, so daß eine unterschiedliche Strahlrichtung darstellbar ist. Der innere Rohrkörper und das zugehörige Stellelement zur Bildung der Konvergent-Divergent-Düse ist dabei identisch mit dem in der zweiten Ausführung beschriebenen.
- Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, die zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Düse veranschaulichen. In der Zeichnung zeigen:
-
1 eine Perspektivdarstellung eines die Düse bildenden Rohrkörpers mit an diesem angreifender Verstellvorrichtung, -
2 eine Seitenansicht der Düse gemäß1 mit radialer Verengung des Durchlaßquerschnitts, -
3 eine vergrößerte Einzeldarstellung des Rohrkörpers gemäß1 mit einem Preßteil am Außenumfang der Wandung, -
4 eine Vorderansicht der Düse gemäß3 , -
5 eine zweite Ausführung der aus einem einteiligen Rohrkörper bestehenden Düse, wobei die Wandung aus einzelnen Segmenten aufgebaut ist, -
6 eine Seitenansicht der Düse gemäß5 mit an den Enden des Rohrkörpers angreifender Verstellvorrichtung, -
7 eine Schnittdarstellung der Düse gemäß einer Linie VII-VII in5 mit den Einzelteilen der Verstellvorrichtung, -
8 eine vergrößerte Einzeldarstellung des Rohrkörpers der Düse gemäß5 , und -
9 eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung des Rohrkörpers im Bereich von dessen Wandung bildenden Segmenten. - In
1 ist in einer Perspektivdarstellung eine insgesamt mit1 bezeichnete Düse dargestellt, die als auslaßseitige Baugruppe eines einen Gas- oder Flüssigkeitsstrom aufnehmenden Strömungsantriebs (nicht dargestellt) vorgesehen sein kann. Derartige Düsen1 sind insbesondere als Schubdüsen für Strahltriebwerke, Gasturbinen o. dgl. Baugruppen vorgesehen, mit denen ein in einem vorgelagerten Brennerteil o. dgl. Energiewandler (nicht dargestellt) erzeugter Fluiddruck umwandel- bzw. umlenkbar ist. Die Düse1 weist dabei einen im Bereich seines Durchmessers D eine Strömungsrichtung A vorgebenden Arbeitsraum2 auf. Dessen Durchlaßquerschnitt (Durchmesser D) kann an den beabsichtigten Einsatzfall der Düse1 durch diese konvergent oder divergent verändernde Bauteile angepaßt werden; wobei auf Lösungen gemäßDE 22 27 779 oderDE 39 40 473 zu verweisen ist. - Das erfindungsgemäße Konzept geht davon aus, daß als Düse
1 (3 ) ein im wesentlichen einteiliger Rohrkörper3 vorgesehen ist und dessen Wandung4 durch eine zumindest bereichsweise radiale Verengung D' des Durchlaßquerschnitts D formbar (Pfeil P,2 ,3 ) ist. Durch eine – mit entsprechenden Abstandsmaßen B und B' in2 dargestellte – Änderung des Ausgangszustands wird eine variable Umformung des Rohrkörpers3 ,3' (8 ) deutlich, wobei dieser sowohl einen konvergenten als auch einen divergenten Kanalteil5 und6 bildet. - Die beiden Ausführungen der Düse
1 bzw. deren jeweilige Rohrkörper3 (1 bis4 ) bzw.3' (5 bis9 ) verdeutlichen, daß durch eine direkte Umformung der jeweiligen Wandung4 unmittelbar aneinandergrenzend die beiden Kanalteile5 und6 ein System nach Art einer Konvergent-Divergent-Düse bilden. Dabei ist vorgesehen, daß die jeweilige Wandung4 des Rohrkörpers3 bzw.3' aus einer entsprechend verstellbaren und/oder elastischen Struktur gebildet ist, die unmittelbar zu der eine Verengung D' aufweisenden Düse1 umformbar ist. - Damit ist eine Düse geschaffen, die ausgehend von einer kreiszylindrischen Kontur (
3 , Strichdarstellung) des Rohrkörpers3 ,3' bzw. dessen jeweiliger Wandung4 so ausgebildet sein kann, daß bereits vor einer Aktivierung des nicht näher dargestellten Strömungsantriebs eine wirkungsoptimale Geometrie der beiden Kanalteile5 ,6 geformt wird, damit eine in ”Ruhestellung” veränderte Düse1 voreingestellt ist und diese für eine Vielzahl von Konstruktionen bereitgestellt werden kann. - In vorteilhafter Ausführung der erfindungsgemäßen Düse
1 ist vorgesehen, daß der Durchlaßquerschnitt D', die konvergente sowie divergente Kontur B, B' der Kanalteile5 ,6 und/oder deren jeweilige Ausrichtung zur parallel zur Längsmittelebene M verlaufenden Strömungsrichtung A auch während des aktivierten Strömungsantriebs verändert werden kann. Diese verstellbare Ausführung der Düse1 bewirkt, daß mit den beiden Kanalteilen5 ,6 und/oder in Abhängigkeit von jeweiligen einstellbaren Durchlaßquerschnitten D' variable Strömungs- bzw. Abtriebsverhältnisse A', A'' für das entsprechende Antriebsaggregat möglich werden. - Insbesondere ist vorgesehen, daß der zwischen den beiden Kanalteilen
5 ,6 gebildete Bereich des verengten Durchlaßquerschnitts auf unterschiedlich vorgebbare Durchmesser D' und/oder jeweilige räumliche Lage – z. B. Verlagerung des Mittelpunktes M' (4 ) – innerhalb der Querschnittsebene D des Rohrkörpers3 ,3' einstellbar ist. - Ebenso ist vorgesehen, daß der im Übergangsbereich der beiden Kanalteile
5 ,6 verengte Durchlaßquerschnitt D' in Richtung der Längsmittelebene M des Rohrkörpers3 ,3' in unterschiedlichen Lagen positionierbar ist, wobei diese axiale Einstellbarkeit des Systems in3 durch entsprechende Längen L, L' der beiden Kanalteile5 ,6 verdeutlicht wird. - Das Konzept der Düse
1 sieht vor, daß der jeweilige Rohrkörper3 ,3' im Bereich des verengten Durchlaßquerschnitts D' auf eine nach Art einer Venturi-Düse wirksame Geometrie eingestellt werden kann (nicht dargestellt). - Zur Realisierung dieser variablen Einstellbarkeiten der erfindungsgemäßen Düse
1 ist vorgesehen, daß die Wandung4 des Rohrkörpers3 ,3' weitgehend vollständig aus einem flexiblen Material besteht und/oder eine in Längs- und Querrichtung verstellbare Struktur aufweist. In1 bis4 ist eine Prinzipdarstellung der vollständig aus flexiblem Material bestehenden Wandung4 ersichtlich und in der Ausführungsform gemäß5 bis9 weist der Rohrkörper3' im Bereich seiner Wandung4 radial und/oder axial verstellbare Einzelelemente7 auf. - Dabei ist (ähnlich der Ausführung gemäß
1 ) der Rohrkörper3' am jeweiligen Ende seiner Wandung4 mit einem das flexible Material bzw. die Einzelelemente7 erfassenden Tragrahmen8 ,8' versehen. Diese im wesentlichen ringförmig ausgebildeten Tragrahmen8 ,8' sind in zweckmäßiger Ausführung an beiden Enden der Wandung4 vorgesehen, so daß diese beiden Tragrahmen8 ,8' eine stabile Halterung für die jeweilige Wandung4 bilden. - Im Bereich der beiden Tragrahmen
8 ,8' ist ein an die Ringkontur der kreiszylindrischen Wandung4 angepaßter und mit einem verstellbaren Haltering9 ,9' verbundener Tragring10 ,10' vorgesehen, so daß sich unterschiedliche Verstellmöglichkeiten des Systems im Bereich der Tragrahmen8 ,8' ergeben. - Für diese vorgesehene Verstellung der ersten Ausführung des Rohrkörpers
3 (1 bis4 ) ist außenseitig im Bereich der zylindrischen Wandung4 eine mit den beiden endseitigen Tragrahmen8 ,8' zusammenwirkende und zwischen diesen einen Preßteil11 aufweisende Stellvorrichtung12 vorgesehen. Mit dieser vergleichsweise einfachen Stellvorrichtung12 ist ausgehend von der zylindrischen Grundform der Wandung4 durch den die radiale Verengung D' (Pfeil P) bewirkenden Preßteil11 die vorgesehene Einstellung von Strömungsbedingungen in Pfeilrichtung A bzw. A' möglich, wobei der konvergente Kanalteil5 und der divergente Kanalteil6 durch den vorbeschriebenen Formungsvorgang gleichzeitig an vorgesehene Parameter anpaßbar sind. - Das Konzept der Stellvorrichtung
12 sieht vor, daß das Preßteil11 bei Einleitung der radialen Stellbewegung (Pfeil P) mit zumindest einem der beiden Halteringe9 ,9' der endseitigen Tragrahmen8 ,8' so zusammenwirkt, daß eine axiale Verstellung (Längenausgleich gemäß Abstand F) möglich ist. Für diese Axialverlagerung F des Halterings9 kann im Bereich der Stellvorrichtung12 ein zusätzliches Stellorgan13 in Form eines hydraulischen oder pneumatischen Zylinders vorgesehen sein. In der dargestellten Ausführung (2 ) sind in Umfangsrichtung verteilt mehrere der Stellzylinder13 vorgesehen, wobei diese parallel zu jeweiligen Stützstangen bzw. -bolzen14 der Stellvorrichtung12 so angeordnet sind, daß eine gleichmäßige Axialverlagerung F möglich ist (2 ,3 ). - In
5 bis9 ist die bereits angesprochene zweite Ausführung der Düse1 mit dem Rohrkörper3 näher dargestellt, wobei dessen Einzelelemente7 aufweisende Wan dung4 durch eine radiale Verschwenkung (Pfeil E,7 ) im Bereich einer Stellvorrichtung12 einstellbar ist. Dabei ist vorgesehen, daß diese radiale Verschwenkung E mittels zumindest eines der jeweils endseitig an der Wandung4 im Bereich des Tragrahmens8 ,8' vorgesehenen Halteringe9 ,9' erfolgt. - Mit dieser Verschwenkung E wird erreicht, daß die in Längsrichtung einstückigen Einzelelemente
7 in Form von Lamellen (8 ,9 ) in sich bzw. relativ zueinander so verdreht werden, daß durch eine ”schraubenlinienförmige” Umformung bzw. Verlagerung ein Formkörper nach Art eines einschaligen Hyperboloids mit zentral verengtem Durchlaßquerschnitt D' (8 , Strichdarstellung der Wandung4' ) gebildet wird und so die beiden aneinandergrenzenden Kanalteile5 ,6 durch die konvergent bzw. divergent zur einlaßseitigen Strömungsrichtung (Pfeil A', Pfeil A'') verlaufende ”Spreizstellung” der Einzelemente7 definiert werden. - Mit der vorbeschriebenen radialen Verdrehung bzw. Verschwenkung E im Bereich der Tragrahmen
8 ,8' bzw. deren Halteringe9 ,9' erfolgt zwangsweise auch eine Umformung der Wandung4 derart, daß die beiden in der Ausführung gemäß3 aneinandergrenzenden Kanalteile5 ,6 durch eine Drehbewegung E einfacher einstellbar sind und dabei die Formung bis nahe an die Kontur eines ”Doppelkegels” erfolgen kann. Die beiden Kanalteile5 ,6 nehmen dabei als nahezu ideale konvergent-divergente Düsenform eine einwandige Hyperboloidform ein. - Für die Umsetzung dieser weitgehend variable Strömungsparameter der Düse
1 ermöglichenden Drehverstellung E ist vorgesehen, daß an zumindest einem der Trag rahmen8 der Stellvorrichtung12' ein Stellantrieb15 vorgesehen ist, mit dem die anderenends ortsfest am zweiten Tragrahmen8' gehaltenen Einzelelemente7 mittels des auf einem Kreisbogen R verschwenkten Halterings9 (7 ) mitgenommen werden und dabei im zentralen Bereich bei D' (8 ) der variabel einstellbare Querschnitt definierbar ist. - In
5 bis9 sind dazu entsprechende Einzelteile der Vorrichtung12' näher veranschaulicht, wobei die teilweise geschnittene Seitenansicht gemäß7 den in der Zeichnungsebene vor dem Tragring10 befindlichen Haltering9 mit umfangsseitigen Teilen jeweiliger synchroner Stellantriebe15 zeigt. Denkbar ist, daß die Vorrichtung12' auch nur einen der Stellantriebe15 aufweist. Dieser ist einerseits mit einem als Antrieb vorgesehenen Motor16 (5 ) versehen, dessen den ortsfesten Tragring10 durchgreifendes Antriebselement17 in Form eines Zahnritzels bzw. -rades18 ausgebildet ist (7 ), das seinerseits mit einem als Zahnsegment geformten Verzahnungsprofil19 des Halterings9 verbunden ist. Durch eine entsprechende Antriebsbewegung des Motors16 wird das Zahnritzel18 gedreht (Pfeil Z) und damit der frei bewegliche Haltering9 in Richtung E auf dem Kreisbogen R bewegt, derart, daß die am gegenüberliegenden Haltering9' drehfest gehaltenen Einzelelemente7 (9 ) um einen radialen Bogen G verschwenkt werden. - Das vorbeschriebene Konzept der Stellvorrichtung
12' ist noch dadurch ergänzbar, daß zwischen den beiden Halteringen9 und9' jeweilige als Stehbolzen ausgebildete Verbindungsstangen20 (6 ) vorgesehen sind, wobei diese im Bereich der Zahn ritzel18 ein für die axiale Verschiebung des Systems (Pfeil F bzw. F',8 ) nutzbares Gewinde21 aufweisen. - In der Schnittdarstellung gemäß
7 wird auch deutlich, daß zusätzlich zu den in9 näher dargestellten Einzelelementen7 in Form von Lamellen entsprechende Seile bzw. Seilverbinder22 über den Umfang der Wandung4 konzentrisch angeordnet sowie gleichmäßig verteilt zwischen den beiden Halteringen9 ,9' gespannt sind. Als eine Variante der Verstellung der zylindrischen Wandung4 – die aus in Achsrichtung festen Lamellen gebildet ist – können die konzentrisch angebrachten Seile ihrerseits die Bildung der Düse übernehmen. Die Seile bzw. Seilverbinder22 können dabei in der Grundstellung die Wandung4 wendelförmig umschließen (nicht dargestellt), um zusätzlich eine Stützwirkung für den Druck im Arbeitsraum zu übernehmen. Ebenso ist denkbar, Halteelemente in Form von mehrteiligen Gliederbändern anzuwenden oder die Seile als Struktur mit Drahtgeflecht anzuordnen (nicht dargestellt). - Das vorbeschriebene Konzept der Düse
1 kann noch dadurch erweitert sein, daß im Bereich der als Lamellen ausgebildeten Einzelelemente7 bzw. der Spannseile22 von Kühlmittel durchströmbare Rohrleitungen (nicht dargestellt) vorgesehen sind. Denkbar ist auch, daß das Preßteil11 (2 ,3 ) für die radiale Einschnürung der Wandung4 in Form eines umlaufenden Rohres, eines Schlauches o. dgl. Hohlkörper ausgebildet wird. Im Bereich der jeweiligen Antriebsorgane13 bzw.15 ist die Anwendung von hydraulischen oder pneumatischen Antriebsorganen, Hydromotoren o. dgl. denkbar. - Die Gestaltung der Einzelelemente
7 ist ebenfalls weitgehend variabel, wobei diese im Querschnitt als kastenförmige, kreisringförmige oder vieleckige Hohlraumstrukturen aufgebaut sein können, so daß zur Kühlung der innenseitig durch Heißgas o. dgl. Energieträger beaufschlagten Wandung4 entsprechende Kühlmittel (nicht dargestellt) in diese Einzelelemente bzw. Lamellen7 einleitbar sind. - Das erfindungsgemäße Konzept der Düse mit Konvergent-Divergent-Kanalteil ist nicht auf Schubdüsen für Triebwerkshersteller beschränkt. Vielmehr ist denkbar, daß das System mit geringem Aufwand und ohne das vorgeschlagene Prinzip zu verändern auch durch Hersteller von Brennern, Chemieanlagen, Extrudern, Windkanälen, Gezeitenkraftwerken, Laseranlagen o. dgl. Objekten eingesetzt wird.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
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- - DE 2227279 [0002]
- - DE 7929746 [0002]
- - DE 3940473 [0002, 0021]
- - DE 690001500 [0002]
- - DE 4102560 [0002]
- - DE 69203937 [0002]
- - DE 4225603 [0002]
- - DE 69300530 [0002]
- - DE 69400937 [0002]
- - DE 69718518 [0002]
- - DE 2227779 [0021]
Claims (21)
- Düse für einen Strömungsantrieb, insbesondere Schubdüse für ein Strahltriebwerk, eine Gasturbine o. dgl., wobei ein eine Strömungsrichtung (A) vorgebender Arbeitsraum (
2 ) zu einem konvergenten oder einem divergenten Durchlaßquerschnitt (D) verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Düse ein im wesentlichen einteiliger Rohrkörper (3 ,3' ) vorgesehen ist und dessen Wandung (4 ) durch eine zumindest bereichsweise radiale Verengung (D') des Durchlaßquerschnitts (D) sowohl einen konvergenten als auch einen divergenten Kanalteil (5 ,6 ) bildet. - Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (
4 ) des Rohrkörpers (3 ,3' ) aus einer verstellbaren und/oder elastisch verformbaren Struktur gebildet ist. - Düse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der einteilige Rohrkörper (
3 ,3' ) durch eine direkte Umformung seiner Wandung (4 ) die beiden Kanalteile (5 ,6 ) nach Art einer Konvergent-Divergent-Düse bildet. - Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von einer kreiszylindrischen Kontur des Rohrkörpers (
3 ,3' ) bzw. dessen Wandung (4 ) die beiden Kanalteile (5 ,6 ) unmittelbar aneinandergrenzend formbar sind. - Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaßquerschnitt (D), die konvergente sowie divergente Kontur der Kanalteile (
5 ,6 ) und/oder deren Ausrichtung zur Strömungsrichtung (A) während des aktiven Strömungsantriebs veränderbar ist/sind. - Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit der konvergenten sowie der divergenten Kontur der Kanalteile (
5 ,6 ) und/oder in Abhängigkeit vom jeweiligen einstellbaren Durchlaßquerschnitt (D) variable Strömungs- bzw. Antriebsverhältnisse (A', A'') einstellbar sind. - Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den beiden Kanalteilen (
5 ,6 ) gebildete Bereich des verengten Durchlaßquerschnitts (D') auf unterschiedliche vorgebbare Durchmesser und/oder unterschiedliche Lagen innerhalb der Querschnittsebene des Rohrkörpers (3 ,3' ) einstellbar ist. - Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der im Übergangsbereich der beiden Kanalteile (
5 ,6 ) verengte Durchlaßquerschnitt (D') in Richtung der Längsmittelebene (M) des Rohrkörpers (3 ,3' ) in unterschiedlichen Lagen (L, L') positionierbar ist. - Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrkörper (
3 ,3' ) im Bereich des verengten Durchlaßquerschnitts (D') auf eine nach Art einer Venturi-Düse wirksame Geometrie einstellbar ist. - Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (
4 ) des Rohrkörpers (3 ) vollständig aus einem flexiblen Material besteht und damit die in Längs- und Querrichtung verstellbare Struktur gebildet ist. - Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (
4 ) des Rohrkörpers (3' ) aus radial und/oder axial verstellbaren Einzelelementen (7 ) aufgebaut ist. - Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrkörper (
3 ,3' ) an zumindest einem Ende seiner Wandung (4 ) einen das flexible Material bzw. die Einzelelemente (7 ) erfassenden Tragrahmen (8 ,8' ) aufweist. - Düse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragrahmen (
8 ,8' ) im wesentlichen ringförmig ausgebildet ist. - Düse nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden der Wandung (
4 ) ein ringförmiger Tragrahmen (8 ,8' ) vorgesehen ist. - Düse nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragrahmen (
8 ,8' ) einen an den Ringquerschnitt der kreiszylindrischen Wandung (4 ) angepaßten und verstellbar mit einem Haltering (9 ,9' ) verbundenen Tragring (10 ,10' ) aufweist. - Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß am Rohrkörper (
3 ) außenseitig im Bereich der zylindrischen Wandung (4 ) eine mit den endseitigen Tragrahmen (8 ,8' ) zusammenwirkende und zwischen diesen einen Preßteil (11 ) aufweisende Stellvorrichtung (12 ) vorgesehen ist, derart, daß ausgehend von der zylindrischen Grundform der Wandung (4 ) durch den die radiale Verengung (D') bewirkenden Preßteil (11 ) der konvergente Kanalteil (5 ) und der divergente Kanalteil (6 ) formbar sind. - Düse nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßteil (
11 ) im Bereich der Stellvorrichtung (12 ) mit einem zumindest einen der Halteringe (9 ,9' ) der beiden Tragrahmen (8 ,8' ) axial verlagernden Stellorgan (13 ) zusammenwirkt (Pfeil F, F'). - Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die in Ausgangslage parallel zur Längsmittelachse (M) des Rohrkörpers (
3' ) ausgerichtete Einzelelemente (7 ) aufweisende Wandung (4 ) durch eine radiale Verschwenkung (E) zumindest eines der endseitigen Halteringe (9 ,9' ) zu den beiden Kanalteilen (5 ,6 ) formbar ist. - Düse nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die einstückigen Einzelelemente (
7 ) in sich und relativ zueinander verdrehbar (E) sind und dabei die im verengten Durchflußquerschnitt (D') aneinandergrenzenden Kanalteile (5 ,6 ) durch eine konvergente bzw. divergente zur Strömungsrichtung (A', A'') verlaufende Spreizstellung der Einzelelemente (7 ) definiert sind. - Düse nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß mit der radialen Verschwenkung (E) der Tragrahmen (
8 ,8' ) bzw. deren Halteringe (9 ,9' ) eine Umformung der Wandung (4 ) zu den beiden nach Art eines Doppelkegels bzw. Hyperboloids aneinandergrenzenden Kanalteilen (5 ,6 ) vorgesehen ist. - Düse nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einem der Tragrahmen (
8 ) ein Stellantrieb (12' ) vorgesehen ist, mit dem die anderenends ortsfest gehaltenen Einzelelemente (7 ) auf einem Kreisbogen (19' ) verlagerbar sind.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102008022271A DE102008022271A1 (de) | 2008-05-06 | 2008-05-06 | Düse für einen Strömungsantrieb |
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