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Turbinenstrahltriebwerk Die Erfindung bezieht sich auf ein Turbinenstrahltriebwerk,
bei dem zueinander in entgegengesetzter Richtung laufende Turbinenräder mit denselben
in je gleicher Richtung laufende Verdichterräder mittel zweier ineinander angeordneter
Wellen antreiben. wobei Turbinenräder vorgesehen sind. von denen das Niederdruckturbinenrad
die Triebwelle für die Niederdruckverdichterräder und das Hochdruckturbinenrad die
Triebwelle für die Hochdruckverdichterräder antreibt und wobei von dem den gegenläufigen
Turbinenrädern zur Verfügung stehenden Druckgefälle vom Hochdruckturbinenrad mehr
als vom Niederdruckturbinenrad verarbeitet wird und am Eintritt in das Triebwerk
mindestens zwei einkränzige Niederdruckverdichterräder vorgesehen sind, die das
Druckmittel unmittelbar der Laufschaufelung des folgenden dazu gegenläufigen ersten
Hochdruckverdichterrades zuführen.
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Es ist Zweck der Erfindung. den Wirkungsgrad und die Wirkungsweise
in der Anwendung des Turbinenstrahltriebwerkes in einem mit Cberschallcintrittsgeschwindigkeit
arbeitenden Niederdruckverdichter die bekannte bei Schallgeschwindigkeit bzw. beim
Übergang derselben auf Unterschallgeschwindigkeit in demselben auftretende Schockwirkung
in bezug auf die mechanische Beanspruchung des Triebwerkes erträglicher zu gestalten.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzcichnet, daß bei Überschallgeschwindigkeit
am Triebwerkeintritt die Kanäle der Niederdruckverdichterkränze so dimensioniert
sind, daß deren Austrittsgeschwindigkeiten kleiner als ihre jeweiligen Eintrittsgeschwindigkeiten
sind und am Niederdruckverdichteraustritt die Schallgeschwindigkeit unterschritten
ist.
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Eine Dimensionierung der Schaufelkaniile derart, daß die Austrittsgeschwindigkeit
kleiner als ihre Eintrittsgeschwindigkeit ist, ist bei Überschallverdichtern an
sich bekannt, so daß für dieses Merkmal hier kein selbständiger Schutz beansprucht
wird.
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Bei einer Ausführung eines Überschallverdichter für Strahltriebwerke
ist es auch bekannt, am Eintritt in einen mehrstufigen Verdichter ein einstufiges
Niederdruckverdichterrad vorzusehen, in dem die Überschallgeschwindigkeit auf Unterschallgeschwindigkeit
herabgesetzt wird, wobei beim Übergang auf Schallgeschwindigkeit die Schockwirkung
notwendigerweise im Eintritts-Niederdruckverdichterrad eintritt. Diese Ausbildung
hat jedoch den Nachteil, daß die Schockwirkung die mechanische Festigkeit des Triebwerkes
derart stark beansprucht, daß durch die erforderliche Dimensionierung des Triebwerkes
dasselbe ein im Verhältnis zu seiner Leistungsfähigkeit großes Gewicht erhält. Dadurch.
daß das erfindungs-<remäße Triebwerk für die Überschallgeschwindigkeit am Eintritt
in das Turbinenstrahltriebwerk aber von einer Ausbildung mit zwei gleichläufigen
Niederdruckverdichterrädern ausgeht, die zu dem mit einer größeren Stufenzahl vorgesehenen
Hochdruckverdichter gegenläufig vorgesehen sind. und als getrennte Räder mit dazwischengeschaltetem
Leitapparat einzeln mit der zugehörigen Triebwelle verbunden sind, ist man freier
in der Wahl der Stelle, wo der Ober-(lang von Überschallgeschwindigkeit auf Schallgeschwindigkeit.
also der Stoß eintritt. und kann ihn dorthin verlegen, wo den damit verbundenen
mechanischen Beanspruchungen von Triebwerk-steilen mit dem geringsten Aufwand Rechnung
getragen werden kann.
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Die Erfindung wird an Hand einer schematischen Darstellun; einer Ausführungsform
erläutert.
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Die Figur zei-t einen Axialschnitt eines Düsentriebwerkes mit Axialverdichter
und Axialturbine. Das Triebwerkgehäuse ist mit A angedeutet, der Lufteintritt mit
B, die Brennkammer mit C und die Austrittsöffnung mit D.
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In der Figur ist 1 das innere Turbinenlaufrad mit seiner Axialschaufelung
2.
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Dieses Rad 1 ist auf dem äußeren Wellenteil 3 mittels des Keiles
4 aufgekeilt.
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Der Wellenteil 3 ruht in einem Lager 5 mit seinen Lagerschalen 6 und
7. Der Wellenteil 3 ist in einem Wellentei18 verschraubt, auf welchem die Axialverdichterräder
9, 9', 92 und 93 befestigt sind.
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Dieser Wellenteil ist ferner durch die feststehende Leitschaufelscheibe
10 und durch ihre Lagerschalen unterstützt.
Das aus der Lagerschale
11 abspritzende Öl wird durch die an der Scheibe 10 festgemachte Fangvorrichtung
12 und 13 aufgefangen und nach außen geführt.
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Den Axialschaufelungen 14, 14', 142, 143 ist je eine feststehende
Leitschaufelung 15, 15', 152, 153 nachgeschaltet.
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Das äußere Turbinenrad 30 trägt eine Axialschaufelung 31 und
ist auf der Welle 32 mittels des Keiles 33 und der Mutter 34 befestigt.
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Diese Welle 32 ist im Lager 35 des äußeren Wellenteiles 3 gelagert
sowie im Lager 36 des äußeren Wellenteiles 8, annähernd an der gleichen Stelle,
wo sich außerhalb desselben das Lager 11 befindet.
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Der Austritt von Schmieröl aus dem Raum zwischen den Wellen
3, 8 und 32 wird durch Labyrinthdichtungen 37 und 38 verhindert.
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Zu diesen Labyrinthdichtungen wird Sperrluft aus dem Gebläse durch
nicht gezeichnete Bohrungen zugeführt.
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Das Schmieröl der Lager 35 und 36 verläßt die äußere Welle
8 durch die Bohrung 39 und gelangt ins Sammelgehäuse 40, von wo es
nach Kühlung und Filtrierung zur Wiederverwendung kommt.
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Ein Teil des Axialschubes des Verdichters wird von einem Kolben
41 aufgenommen.
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Auch das erste Turbinenrad 1 besitzt einen solchen Ausgleichskolben
42 zum ähnlichen Zweck. Die Leitradscheibe 10 kann ein- oder zweiteilige,
wie angedeutet, ausgeführt werden. Am vorderen Ende der inneren Welle 32 sitzt eine
Büchse 50, welche mit der Schraube 51 auf der Welle 32 befestigt ist.
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Auf dieser Büchse 50 sind zwei Axiallaufräder 52 und 52" mit ihren
Axialschaufelungen 53 und 53' befestigt.
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Zwischen diesen ist ein Leitrad 54 im Triebwerkgehäuse A untergebracht.
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Die Räder 52 und 52' haben gegenläufige Drehrichtungen zu den Rädern
9, 9', 92, 93, welche in Größerer Zahl vorhanden sind.
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L Vor dem Rad 52' ist im Triebwerkgehäuse A noch ein Leitrad 55 mit
seiner Schaufelung 56 untergebracht.
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Das Leitrad 55 hat in seiner Nabe ein Kugellager 57, welches zur Führung
des Wellenteiles 50 und damit der inneren Welle 32 dient.
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Der innere Laufring des Lagers 57 wird durch die Scheibe 58 und die
Schraube 51 bei seiner Lagerstelle an Büchse 50 und somit an Welle 32 gepreßt. Die
Ölzufuhr zu den Lagern 57, 35, 36 erfolgt durch die Leitung 59 und das Gehäuse
60.
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Für die Lager 35 und 36 sind Bohrungen 61 in der inneren Welle 32
angeordnet.
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Bei einem Triebwerk nach der Figur gelangt die Luft durch die Triebwerköffnung
B vorerst zum Leitrad 55 und dann sukzessive durch die übrigen Stufen der Verdichter
zum Brennraum C, dann zur gegenläufigen Turbine 2 und nachher bei D zum Düsenaustritt,
wo der Schub der austretenden Gase den das Triebwerk enthaltenden Flugkörper vorwärts
treibt.
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Die Arbeitsteilung in der gegenläufigen Turbine, die Umlaufgeschwindigkeiten
der Schaufelungen, ihre Ein- und Austrittswinkel sowie ihre Abmessungen werden so
gewählt, daß die damit erzeugten Leistungen für die von ihnen angetriebenen Verdichterräder
womöglich unter günstigsten Verhältnissen genügen.