DE1103638B - Einrichtung zum Ausgleichen der Unwucht von Umlaufkoerpern, insbesondere an Laufraedern von Gasturbinentriebwerken - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Herbeiführen des Massenausgleiches an Umlaufkörpern, insbesondere zum genauen Ausgleichen der Unwucht von in ein Gasturbinentriebwerk eingebauten Rotoren.

Bisher ist es üblich, die Laufräder von Gasturbinentriebwerken vor dem Zusammenbau des Triebwerks genau auszuwuchten. Dies wird auf verschiedene Weise bewerkstelligt, zum Beispiel durch Anbringen von Gewichten, die auf Bolzen oder in Bohrungen der Laufräder angeordnet werden, oder durch Wegschleifen von Material an hierzu bestimmten Stellen des Umlaufkörpers. Dennoch ergibt sich häufig die Notwendigkeit zu einem weiteren Ausgleich nach dem Zusammenbau des Triebwerks, doch ist dies wagen der Unzugänglichkeit der umlaufenden Teile meist mit Schwierigkeiten venbunden. Oftmals muß deshalb infolge zu starker Unwucht das Triebwerk nochmals auseinandergenommen werden.

Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Einrichtung, die einen Ausgleich einer sich nach dem Zusammenbau herausstellenden Unwucht ermöglicht und trotzdem einfach und genau ist. Auch soll die Einrichtung das Gewicht des auszuwuchtenden Umlaufkörpers nicht wesentlich erhöhen und so ausgebildet sein, daß nach einmaliger Einstellung Veränderungen der Ausgleichwerte nicht möglich sind.

Es sind allerdings bereits Einrichtungen zum Auswuchten von Rotoren bekannt, an denen ein ringförmiges Element vorgesehen ist, das mehrere auf den Umfang gleichmäßig verteilte radiale Gewindebohrungen für mit entsprechendem Außengewinde versehene Ausgleichgewichte aufweist. Bei diesen bekannten Einrichtungen wird der Ausgleich einer Unwucht dadurch bewirkt, daß man Gewichte verschieden großer Masse mehr oder weniger tief in die Bohrungen hineinschraubt und sie in der jeweiligen Stellung sichert. Bei einer solchen Ausbildung der Einrichtung ergeben sich schwierig durchzuführende Berechnungen, weil nicht nur die Masse der Gewichte, sondern auch ihr radialer Abstand von der Rotorachse veränderlich sind.

Gemäß der Erfindung werden dagegen sämtliche Gewichte so angeordnet, daß der Abstand ihrer Schwerpunkte von der Rotorachse stets der gleiche ist. Dies wird durch besondere Gestaltung sowohl der radialen Bohrungen als auch der Gewichte erreicht, und zwar erhalten alle Bohrungen Anschläge, gegen die sich die Gewichte mit ihrem inneren Ende anlegen, und sämtliche verwendeten Gewichte sind so ausgebildet, daß ihr Schwerpunkt einen ganz bestimmten Abstand von der Rotorachse hat, wenn sie gegen den Anschlag der Bohrung anliegen. Vorzugsweise erhalten alle Gewichte die gleiche Länge, jedoch verschieden große Ausdrehungen symmetrisch

Einrichtung zum Ausgleichen

der Unwucht von Umlaufkörpern,

insbesondere an Lauf rädern

von Gasturbinentriebwerken

Anmelder:
Her Majesty the Queen in the Right

of Canada,
vertreten durch den Minister

of National Defence,
Ottawa, Ontario (Kanada)

Vertreter: Dipl.-Ing. G. Weinhausen, Patentanwalt,
München 22, Widenmayerstr. 46

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 10. Juli 1958

Albert Sherman Lindsey,
Santa Monica, Calif. (V. St. Α.),

und Donald Eric Jameson, Rexdale, Ontario (Kanada), sind als Erfinder genannt worden

zu ihren Schwerpunkten. Durch Auswahl entsprechender Gewichte dieser Art kann der Ausgleich einer Unwucht dann in leicht vorherbestimmbarer Weise erzielt werden. Natürlich können Gewichte mit verschieden großen Ausdrehungen auf Lager gehalten O'der aber je nach Bedarf entsprechend ausgedreht werden.

In der Zeichnung ist die Erfindung veranschaulicht, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Gasturbinentriebwerks, das an der Stelle, an der die Auswuchteinrichtung vorgesehen ist, aufgeschnitten ist,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Aus-4-5 Schnitts des Triebwerks an dieser Stelle,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Auswuchteinrichtung und

Fig. 4 einen Schnitt durch die Auswuchteinrichtung und eines der Ausgleicbgewichte.
Wie Fig. 1 zeigt, ist die Hülle des Gasturbinentriebwerks bei 11 aufgeschnitten. Hier erkennt man den Austritt 12 des Verdichters und das vordere Ende der Brennkammer 13, das durch Leitschaufeln 14 gehalten wird. Radial innerhalb der Leitschaufeln

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befindet sich ein Trommelteil 15 des Rotors, der konisch ist und an seinem vorderen Ende einen nach innen gerichteten Flansch 16 aufweist, mit dem er mit dem davorliegenden, nicht dargestellten Trommelteil verschraubt ist.

Wie Fig. 2 zeigt, ist die Brennkammer 13, deren äußere Wand mit 18 und deren innere Wand mit 19 bezeichnet ist, von einer Hülle 17 umgeben, die die Außenhülle des Triebwerks bildet. Die vorderen Kanten 20,21 der Wände 18,19 sind mit den Leitschaufeln 14 verbunden, die an ihren äußeren Enden 14a mit der Hülle 17 und an ihren inneren Enden mit einem ringförmigen Leitblech 22 verbunden sind, das zusammen mit der Hülle 17 den Auslaß für den nicht dargestellten Verdichter bildet.

Der konische Trommelteil 15 weist im Bereich der Leitschaufeln 14 auf seiner Innenfläche 15 α einen Ring 23 auf, der, wie Fig. 2 und 3 erkennen lassen, aus zwei Profil ringen besteht, die an auf den Umfang gleichmäßig verteilten Stellen durch Stege 24 miteinander verbunden sind und außen Flanschen 25 bzw. 26 aufweisen, mit denen sie mittels Niete 27 an dem Trommelteil 15 befestigt sind. Der Außendurchmesser des Ringes 23 muß etwas kleiner als der Innendurchmesser des Flansches 16 sein, damit er von vorn in den Trommelteil 15 eingebracht werden kann, gegen den er sich infolge seiner Konizität ein Stück weiter hinten von innen anlegt.

Jeder der Stege 24 ist mit einer radialen Gewindebohrung 28 versehen. Der eine der beiden Profilringe ist auch am Innenrand mit einem axialen Ringflansch 29 versehen, an dem mittels Niete 31, Schrauben oder durch Schweißen Federklappen 30 befestigt sind, die sich von innen über das innere Ende der radialen Bohrungen 28 legen. Jede Federklappe ist mit einem Stift 32 versehen, der außerhalb der Achse der jeweiligen Bohrung jedoch parallel zu ihr in die Bohrung hineinragt. Die Federklappen sind an dem Ende, mit dem sie an dem Flansch 29 befestigt sind, vorzugsweise etwas dünner, damit sie so weit nach innen gebogen werden können, daß sich die Stifte 32 ganz außerhalb der Bohrung 28 befinden.

Jede Bohrung 28 ist an ihrem inneren Ende mit einem Ringflansch 33 versehen. Die Flanschen 33 aller dieser Bohrungen haben genau den gleichen Abstand von der Achse des Rotors 15 bzw. des Ringes 23, so daß sie alle auf einem gedachten Kreis liegen. Jede Bohrung enthält ein Ausgleichgewicht 34 in Gestalt eines Gewindestöpsels. Sein Außengewinde entspricht dem Gewinde 35 der Bohrung 28. Er ist mit einer Längsbohrung 36 versehen. In beide Stirnflächen 34 σ und 34 δ sind rund um die Längsbohrung 36 vier Sacklöcher 37 eingebohrt. Die in der inneren Stirnfläche 34 b vorgesehenen Löcher sind so angeordnet, daß der an der Federklappe 30 vorgesehene Stift 32 in sie eingreifen kann.

Die in der äußeren Stirnfläche34a vorgesehenen Löcher 37 dienen zum Eingreifen eines Schlüssels T, mit dem die Ausgleichgewichte von außen her in die Gewindebohrungen 28 eingeschraubt oder aus ihnen herausgeschraubt werden können. Dieses Werkzeug besteht aus einer mit einem Handgriff 38 versehenen Spindel 39, die mit einer runden Platte 40 versehen ist, an der vier, den Löchern 37 entsprechende Stifte 41 befestigt sind. Außerdem geht von der Platte 40 in Verlängerung der Spindel 39 ein Stab 42 ab, der leicht durch die zentrale Bohrung 36 der Ausgleichgewichte 34 hindurchgeht und so lang ist, daß sein Ende 42 a, wenn sich die runde Platte 40 gegen die äußere Stirnfläche 34a eines Ausgleichgewichts anlegt, nach innen etwas aus dem Gewicht vorsteht. Dadurch drückt er gegen die Fläche 30 α der Federklappe 30 und bewegt den an dieser sitzenden Stift 32 aus einem der Löcher 37 des Gewichtes heraus, so daß das Gewicht entriegelt ist und daher gedreht werden kann.

Die Zahl der auf der inneren Stirnfläche 34 b der Ausgleichgewichte vorgesehenen Löcher 37 kann im Zusammenhang mit einem sehr flachgängigen Gewinde

ίο 35 so gewählt werden, daß alle Gewichte durch die Stifte 32 in so dichter Anlage an den Flanschen 33 gesichert werden können, daß sich alle Schwerpunkte der Gewidite mit genügender Genauigkeit in gleichem radialen Abstand von der Rotorachse befinden. Gegebenenfalls kann man die Zahl der Löcher 37 größer als vier wählen.

Zum Einführen des Schlüssels T sind in den Wänden 17,18,19 und 22 Löcher 47, 46, 45, 44 und 43 vorgesehen, mit denen durch Drehen des Rotors 15 sämtliche Gewindelöcher 28 nacheinander in Übereinstimmung gebracht werden können, so daß der Schlüssel T jedesmal an das betreffende Ausgleichgewicht angesetzt werden kann. Die Löcher 47 und 46 in der äußeren Wand 17 sind während des Betriebes mittels Stöpsel 48 und 49 verschlossen, damit aus dem Verdichter austretende Luft nicht nach außen gelangen kann. Die übrigen Löcher 43,44 und 45 brauchen nicht verschlossen zu werden.

Wie man aus Fig. 2 bis 4 erkennen kann, kann die Masse der Ausgleichgewichte durch Ausdrehen einer mehr oder weniger großen Ringnut aus dem Material des Gewichtes symmetrisch zu dessen Massenschwerpunkt verändert werden. Zur Erzielung des gewünschten Ausgleichs wird es im allgemeinen notwendig sein, von mehr als einem der Gewichte Material auszudrehen. Doch wird die Durchführung der Berechnung dadurch erleichtert, daß die Schwerpunkte aller Ausgleichgewichte immer auf einem um die Rotorachse konzentrischen Kreis liegen, auch wenn Material ausgedreht wird, so daß als wirksamer Radius in die Berechnung immer der gleiche Wert eingesetzt werden kann. Daher bleibt als einzige Veränderliche die Masse der Gewichte.

Die Anordnung von gleich angeordneten Löchern 37 an beiden Enden der Gewichte 34 sorgt für die Symmetrie der Masse um jede durch den Schwerpunkt gehende Ebene der Gewichte. Man könnte aber für die Kupplung des Schlüssels T mit den Gewichten auch andere Mittel wählen, und dies soll mit im Rahmen der Erfindung liegen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Ausgleichen der Unwucht von Umlaufkörpern, insbesondere an Läufern von Gasturbinentriebwerken, an denen ein ringförmiges Element vorgesehen ist, das mehrere auf den Umfang gleichmäßig verteilte radiale Gewindebohrungen für mit entsprechendem Außengewinde versehene Ausgleichgewichte aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß alle Bohrungen (28) Anschläge (33) aufweisen, gegen die sich die Ausgleichgewichte (34) mit ihrem inneren Ende (34 b) anlegen, und daß nur solche Ausgleichgewichte verwendet werden, deren Schwerpunkt bei Anlage des Gewichts gegen den Anschlag einen bestimmten Abstand von der Rotorachse haben.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichgewichte, (34) gleiche Länge, jedoch verschieden große Aus-

drehungen symmetrisch zu ihren Schwerpunkten aufweisen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichgewichte (34) in beiden Stirnflächen (34 a, 34 b) die gleiche Anzahl gleich großer und gleichmäßig um die Längsachse

angeordneter Sacklöcher (37) aufweisen, wobei die auf der inneren Stirnfläche (34 b) vorgesehenen Sacklöcher als Rasten für einen Sicherungsriegel (32) und die auf der äußeren Stirnfläche (34a) vorgesehenen Sacklöcher als Eingriff für einen Betätigungsschlüssel (T) dienen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen