DE1045734B - Schubduese mit veraenderbarer Flaeche fuer einen Leitkanal mit einer Anzahl Duesenklappen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Schubdüsen mit veränderbarer Fläche für einen Leitkanal mit einer Anzahl Düsenklappen, die in einem Ring rings um das Ende des Leitkanals schwenkbar gelagert sind und in Abströmrichtung daraus vortreten, wobei an einem Ende jeder Klappe ein drehbar gelagerter Hebel vorgesehen ist, und mit Mitteln, um die anderen Enden dieser Hebel zu bewegen.

Die Fläche einer Schubdüse kann durch Verwendung von Scharnierklappen geändert werden, die ringförmig um die Düse herum angeordnet sind und als Einheit um tangential angeordnete Scharniere in eine Stellung beweglich sind, welche die Düse mehr oder weniger verengt. In einer Düse dieser Bauart sind die verschiedenen Klappen einzeln durch Gelenke mit einem umgebenden Ring verbunden. Wenn der Ring axial verschoben wird, bewegen sich die Gelenke aus einer im allgemeinen axialen Lage in eine im wesentlichen radiale Stellung, wodurch die Klappen nach innen bewegt werden, um die Düse zu verengen. Ein Nachteil bekannter Anordnungen der obigen Art besteht darin, daß beispielsweise eine weitere Bewegung der Klappen auf einer Seite des Leitkanals mit Bezug auf die Klappen auf der anderen Seite auftreten kann.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Schubdüse der obengenannten Art, bei der dieser Nachteil vermieden und eine vorteilhafte mechanische Arbeitsweise insofern erzielt wird, als gleichzeitige und gleichmäßige Bewegung aller Klappen gewährleistet ist.

Dies wird erfindungsgemäß durch eine im wesentlichen axial zu dem Leitkanal verlaufende, feste Führungsschiene erreicht, in der das andere Ende eines Hebels geführt ist, wobei die Bewegungsmittel das erwähnte andere Ende des Hebels entlang der Führungsschiene bewegen. Die Führungsschiene kann von einem Ende zum andern gekrümmt sein. Das Abströmende der Führungsschiene liegt vorzugsweise dichter an der Leitkanalachse als das Zuströmende. Jedes Gelenk verläuft vorzugsweise, wenn sich die Klappen in ihrer Verengungslage befinden, im wesentlichen rechtwinklig zu seiner Führungsschiene an dem Punkt, wo das Gelenk in die Führungsschiene eingreift. Die Bewegungsvorrichtung kann in an sich bekannter Weise einen Zylinder und einen Kolben umfassen, wobei der Kolben mit dem anderen Ende des Gelenks zwecks Betätigung verbunden ist, und Mittel aufweisen, um den Zylinder schwenkbar anzuordnen, damit das Gelenk der Führungsschiene folgen kann. Die Führung des Klappenbetätigungsgelenks auf einer gekrümmten Führungsbahn ermöglicht es, zu gewährleisten, daß die gewünschte, nach innen gerichtete Bewegung der Klappe bei einer verhältnis-

Schubdüse mit veränderbarer Fläche

für einen Leitkanal mit einer Anzahl

Düsenklappen

Anmelder:

United Aircraft Corporation,
East Hartford, Conn. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,

und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg, München 27,

Pienzenauerstr. 2, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 11. Februar 1955

William Hirsch Brown, Manchester, Conn. (V. St. Α.), ist als Erfinder genannt worden

mäßig kurzen Bewegung der Bewegungsvorrichtung erhalten wird und auch durch geeignete Anordnung der Führungsschiene mit Bezug auf den Drehpunkt für jede Klappe eine besonders günstige Wirkungsweise in mechanischer Hinsicht insofern erhalten wird, als der erforderliche Betätigungsdruck, im besonderen an dem inneren Ende der Klappenbewegung, auf ein Minimum verringert wird.

Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Schubdüse,

Fig. 2 einen Schnitt im wesentlichen nach der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 einen Grundriß einer Klappe, wobei Teile weggebrochen sind, und

Fig. 4 einen abgebrochen gezeichneten Schnitt im wesentlichen nach der Linie 4-4 der Fig. 1.
Die Erfindung ist in Verbindung mit einem Leitkanal 2 dargestellt, an dessen Abströmende sich eine Schubdüse 6 befindet. Der Leitkanal und die Schubdüse sind von einem äußeren Gehäusering oder Außenkanal 8 umgeben, der radialen Abstand von dem Hauptkanal hat, um einen Raum für die Anbringung der Betätigungsmittel für die nachher beschriebene Verengung der Düse zu schaffen.

Den Leitkanal 2 umgibt unmittelbar in angenähert paralleler Anordnung ein Mantel oder eine Schale 10,

Wi 697/172

die eine Wärmeabschirmung bildet und an ihrem Anströmende einen Tragring 11 aufweist, der eine Anzahl in Winkelabstand angeordnete Scharnierkonsolen 12 trägt. Eine Anzahl Klappen 14, die in einem Ring um die Düse 6 herum angeordnet sind, sind an die Konsolen angelenkt. Jede Klappe trägt einen Scharnierstift 16 an entgegengesetzten Enden ihrer Außenkante. Diese Stifte greifen in die Konsolen ein, die darstellungsgemäß zwischen benachbarten Klappen angeordnet sind. Beide Stifte an jeder Klappe sind zueinander ausgerichtet, so daß die Klappe auf einer Achse drehbar gelagert ist, die im wesentlichen tangential zu dem Umfang der Düse 6 oder zu dem Tragring 11 verläuft.

Jede Klappe trägt angrenzend an jeden Scharnierstift ein Kegelradsegment 18, das an jeder Klappe zwecks Bewegung mit dieser so befestigt ist, daß es mit einem gleichartigen Zahnradsegment an der benachbarten Klappe kämmt. Bei dieser Anordnung werden alle Klappen veranlaßt, sich gleichzeitig und gleichermaßen um ihre Scharnierstifte zu bewegen, um gleichmäßige Verengung der Düse an allen Seiten zu gewährleisten.

An der Außenfläche jeder Klappe 14 befindet sich ein vorspringender Ansatz oder Auge 20, in dem ein Ende eines Gelenks 22 drehbar gelagert ist. Das andere Ende des Gelenks ist an einem Bolzen 24 drehbar befestigt und wird in einer gekrümmten Führungsbahn 26 geführt, die durch Konsolen 27 auf in Längsrichtung verlaufenden Rippen 28 gelagert ist. Diese sind an dem Ring 11 und der Schale 10 an dem Außenkanal 8 angebracht. Die gekrümmte Führungsbahn verläuft bogenförmig um einen Krümmungsmittelpunkt, der angrenzend an die Achse des Kanals angeordnet ist, wie man aus der Zeichnung erkennt, und das Abströmende der Führungsbahn liegt dichter an der Achse des Kanals als das Zuströmende, so daß der Bolzen 24, wenn er nach hinten in die mit ausgezogener Linie gekennzeichnete Lage bewegt wird, auch radial nach innen bewegt wird. Man erkennt, daß sich das Gelenk 22 in der unbetätigten oder offenen Stellung der Klappe 14 unter einem spitzen Winkel zu der Achse oder in einer im allgemeinen axialen Richtungerstreckt. Wenn der Fiihrungsbolzert 24 nach hinten bewegt wird, dreht sich das Gelenk in dein Auge 20 und bewegt die Klappe nach innen. Während sich die "Klappe 14 in der unbetätigten oder nahezu unbetätigten Stellung befindet, ist kein wesentlicher Druck zur Ingangsetzung· der nach innen gerichteten Bewegang- der Klappe erforderlich.

Wenn sich die Klappe ihrer innersten Verengungs.-lage annähert, ist infolge des Drucks des durch die Düse verlaufenden Strömungsmittels immer mehr Druck erforderlich, um die Klappe zu bewegen. Wenn die Klappe die innere oder verengte Lage erreicht, nähert sich das Gelenk einer Stellung, die im -wesentlichen rechtwinklig zu der Düsenachse ist und sich einer Lage annähert, die näher einem rechten Winkel zu 'der Klappe und za der Führungsbahn Hegt, am eine Art Kniehebelwirkung zu erzeugen, so daß sich der Druck auf den Bolzen 24 der zur Bewegung der Klappe erforderlich ist, nicht übermäßig erhöht Mas erkennt, daß die Krümmung der Führungsbahn die Bewegung der Klappe in ihre innerste Stellung· unterstützt, wenn die Führungsbahn in der dargestellten Richtung- gekrümmt ist.

Der Balzen 24 trägt Rallen 29, die in- die Führungsbahn 26 eingreifen (Fig. 4), die mit kastenförmigem. Querschnitt ausgebildet ist. Die Betätigungsvorrichtung für den Bolzen 24 ist ein StrömrangsmittelmataE mit einem Zylinder 30, in dem sich ein Kolben 31 bewegt. Der Kolben hat eine heraustretende Kolbenstange 32, deren strömungsabwärts gelegenes Ende mit dem Bolzen 24 verbunden ist. Druckströmungsmittel wird über eine Rohrleitung 34 an das Zuströmende des Zylinders zugeführt, um die Betätigungskraft zur Bewegung der Klappe in die verengte Lage zu liefern. Das Druckströmungsmittel kann das von dem Kompressor eines Gasturbinentriebwerks ausge-

stoßene Gas sein, wobei die Düse 6 in Verbindung mit einem solchen Triebwerk verwendet wird.

Infolge der Krümmung der Führungsbahn 26 ist der Zylinder 30 so angeordnet, daß er eine Schwingoder Schwenkbewegung ausführen kann, so daß das Ende der Kolbenstange 32 der Bahnkrümmung folgen kann. Zu diesem Zweck befinden sich im Zylinderkopf 36 am Zuströmende des Zylinders radial verlaufende Bohrungen 38, um die Enden der hohlen Drehzapfen 40 aufzunehmen, die in den längs verlaufenden Rippen 28 befestigt sind. Die Zapfen 40 drehen sich in den Bohrungen 38, wie man aus der Zeichnung erkennt.

Das Antriebsströmungsmittel für den Strömungsmittelmotor wird durch die Drehzapfen 40 zugeführt.

Die Rohrleitung 34 liefert Strömungsmittel an einen der Zapfen, das durch einen axialen Durchgang 42 in dem inneren Ende einer der Bohrungen 38 nach dem linken oder Zuströmende des Zylinders 30 fließt. Eine andere Strömungsmittelleitung 44 ist mit dem anderen Drehzapfen verbunden. Aus dieser Rohrleitung erreicht Strömungsmittel das Abströmende des Zylinders durch einen axialen Durchgang 45 in einer Kammer 46, die das strömungsaufwärts liegende Ende der Kolbenstange 32 umschließt. Die Kolbenstange ist darstellungsgemäß hohl und hat einen axialen Durchgang 48 auf der Abströmseite des Kolbens für die Strömung des Strömungsmitteis in dieses Zylinderende.

Man erkennt, daß eine geeignete Ventilanordnung verwendet werden kann, am wahlweise entweder die Rohrleitung 34 oder 44 mit einer Druckströmungsmittelqaelle zu verfeinden, wodurch die Klappe veranlaßt wird, sich nach innen zti bewegen, so daß sich die Btisenfläche verengt, oder um die Klappe nach außen zu bewegen, so· daß sich die Durcliflußfläche vergrößert.

Ein getrennter Antriebskolben mit Zylinder ist für jede Klappe vorgesehen, und es wird Druckströmungsmittel an alle Antrfebszylinder gleichzeitig geliefert, wodurch die Klappen gleichzeitig in die Düsenverengungslage bewegt werden.

Der Raum zwischen! der Düse 6 und defl Klappen 14 kann, wenn sich die Klappen in der Düsenverengungsstellung befinden, durch die Verwendung eines ringförmigen Abdichtangsstreifeas 50 abgedichtet werden, der an den, Innenflächen der Klappen 14 angreift. Dieser Abdichtungsring kann als Einheit an einem Tragring-54 angeordnet sein, der angrenzend an das Abströmende des Mantels 10 befestigt ist.

6o_ . -Wenn die Düse nicht verengt ist, d. ff., wenn sich die Klappen in ihrer äußeren Lage befinden, sind sie so angeordnet, daß sie einen Durchgang strömungsabwärtsi vom festen Leitkanal 2 bilden, die in Abströmrichtung divergent ist. Es entsteht infolgedessen eine konvergent-divergente Düse, wobei der konvergierende Teil vom festen Leitkanal und der divergierende Teil van den EHisenklappen gebildet wird. Dies ist besonders wesentlich, wenn der Ströimmgsmittelidairehflitift durch die. Düse bei oder oberhalb der Schallgeschwindigkeit liegt.

Die Erfindung ist nicht auf die hier dargestellte und beschriebene besondere Ausführungsform beschränkt, sondern kann in anderer Weise benutzt werden, ohne den in den folgenden Ansprüchen umrissenen Rahmen zu überschreiten.

Claims (5)

Patentansprüche.

1. Schubdüse mit veränderbarer Fläche für einen Leitkanal mit einer Anzähl Düsenklappen, die in einem Ring rings um das Ende des Leitkanals schwenkbar gelagert sind und in Abströmrichtung daraus vortreten, wobei an einem Ende jeder Klappe ein drehbar gelagerter Hebel vorgesehen ist, und mit Mitteln, um die anderen Enden dieser Hebel zu bewegen, gekennzeichnet durch eine im wesentlichen axial zu dem Leitkanal verlaufende, feste Führungsschiene (26), in der das andere Ende eines Hebels (22) geführt ist, wobei die Bewegungsmittel (30,, 31) das erwähnte andere Ende des Hebels entlang der Führungsschiene bewegen.

2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschiene von einem Ende zum andern gekrümmt ist.

3. Düse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abströmende der Führungsschiene dichter an der Leitkanalachse als das Zuströmende liegt.

4. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Gelenk, wenn sich die Klappen in ihrer Verengungslage befinden, im wesentlichen rechtwinklig zu seiner Führungsschiene an dem Punkt verläuft, wo das Gelenk in die Führungsschiene eingreift.

5. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsvorrichtung in an sich bekannter Weise einen Zylinder und einen Kolben umfaßt, wobei der Kolben mit dem andern Ende des Gelenks zwecks Betätigung verbunden ist, und Mittel aufweist, um den Zylinder schwenkbar anzuordnen, damit das Gelenk der Führungsschiene folgen kann.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschriften Nr. 1 075 062,
997, 998 358;
britische Patentschrift Nr. 716 385;
USA.-Patentschriften Nr. 2 694 289, 2 693 078.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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