DE1224563B

DE1224563B - Gasturbinenstrahltriebwerk mit einem Verdichter mit winkelverstellbaren Einlassleitschaufeln

Info

Publication number: DE1224563B
Application number: DER35147A
Authority: DE
Inventors: Nelson Hector Kent
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1962-05-22
Filing date: 1963-05-09
Publication date: 1966-09-08

Description

Gasturbinenstrahltriebwerk mit einem Verdichter mit winkelverstellbaren Einlaßleitschaufeln Die Erfindung bezieht sich auf ein Gasturbinenstrahltriebwerk mit einem Verdichter mit winkelverstellbaren Einlaßleitschaufeln und einem Verdichtergehäuse, das einen gelochten Abschnitt zur Abzapfung von komprimierter Luft aufweist, wobei eine einstellbare Einrichtung zur Abdichtung oder Freigabe des gelochten Abschnitts sowie eine Betätigungseinrichtung vorgesehen sind, welch letztere betriebsmäßig mit den Einlaßleitschaufeln und der Abdichtungseinrichtung derart verbunden ist, daß die Einlaßleitschaufeln und die Abdichtungseinrichtung gleichzeitig eingestellt werden.
Bei einem bekannten Verdichter dieser Art ist eine teilweise mechanische Verbindung zwischen den Einlaßleitschaufeln und dem Ventil in Form eines Gestänges vorgesehen. Das Gestänge schaltet dabei eine auf die Drehzahl ansprechende Einrichtung an und ab, und nachdem die auf die Drehzahl ansprechende Einrichtung selbst die Veränderung der Stellung der Einlaßleitschaufeln steuert, hat dieses Gestänge keine weitere Wirkung.
Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer vorteilhafteren Anstellvorrichtung für die Einlaßleitschaufeln und das Ventil, die insbesondere der Forderung nachkommt, daß die Abdichtungseinrichtung von der Freigabestellung in die Abdichtungsstellung nur während des anfänglichen Abschnitts des Einstellvorganges der Einlaßleitschaufeln überführt wird.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe bei einem Verdichter der eingangs genannten Bauart dadurch, daß die Anstellvorrichtung eine insgesamt mechanische Verbindungseinrichtung aufweist, die die Einlaßleitschaufeln mit der Abdichtungseinrichtung verbindet, und daß die Verbindungseinrichtung einen Totgangmechanismus solcher Art aufweist, daß bei Einstellung der Einlaßleitschaufeln durch die Antriebseinrichtung um einen vorbestimmten Winkelbereich (a -I- b) die Abdichtungseinrichtung nur während der Anfangsbewegung (a) von der Freigabestellung in die Abdichtungsstellung bewegt wird.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß die Stellung der Leitschaufeln selbst dann verändert werden kann, wenn das Ventil geschlossen ist. Bei der bekannten Anordnung wird eine solche Bewegung dagegen verhindert, wenn das Ventil in der Schließstellung befindlich ist.
Vorzugsweise besitzt der Totgangmechanismus eine Federverbindung, die einen Totgang in der Verbindungseinrichtung zuläßt, wenn die Einlaßleitschaufeln über jenen Abschnitt des Bereichs bewegt werden, der nicht der Anfangsabschnitt der Bewegung ist. Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles veranschaulicht. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht eines Gasturbinenstrahltriebwerks mit einem gemäß der Erfindung ausgebildeten Verdichter, F i g. 2 eine schematische Darstellung der mechanischen Verbindungseinrichtung.
Das Triebwerk nach F i g. 1 ist ein Nebenstrom-Gasturbinenstrahltriebwerk mit einem Niederdruckverdichter 5, einem Hochdruckverdichter 6 und einer Nebenstromleitung 7, welche mit vom Niederdruckverdichter 5 verdichteter Luft beliefert wird. Die übrigen, nicht dargestellten Teile des Triebwerks, wie die Verbrennungsanlage und die Turbinen, entsprechen einem konventionellenTriebwerk dieserArt.
Der Hochdruckverdichter 6 hat ein Gehäuse 9 mit einem gelochten Tei110 am stromabwärtigen Ende des Verdichters 6. Zwei axial versetzte Flansche 11, 12 stehen nach außen vom Gehäuse 9 ab; zwischen diesen Flanschen ist eine Reihe von Öffnungen 13 im Teil 10 angeordnet, durch welche im Verdichter 6 verdichtete Luft in die Nebenstromleitung 7 abfließen kann.
Ein axial verstellbares Entlüftungsventilgliäd 15 erstreckt sich um das Gehäuse und hat zwei axial versetzte, nach innen gerichtete Flansche 16, 17. Wenn das Ventilglied 15 in der Stellung nach F i g.1 steht, kann Druckluft durch die Öffnungen 13 entweichen. Wenn dieses Ventilglied 15 jedoch axial nach rückwärts in die Stellung nach F i g. 2 bewegt wird, in welcher die Flansche 16, 17 die Flansche 11 bzw. 12 berühren, verhindert das Ventilglied den Durchfluß von Druckluft durch diese Öffnungen 13.
Erwünschtenfalls kann dieses Ventilglied 15 an dem die Nebenstromleitung 7 umgebenden Gehäuse durch eine Anzahl von nicht dargestellten, schwenkbaren Verbindungen abgestützt sein, welche die Axialbewegung des Ventilglieds ermöglichen. Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, hat das stromabwärtige Ende des Ventilglieds einen nach außen gerichteten Ringflansch, welcher die Druckluft -aus den Öffnungen 13 stromabwärts entlang der Nebenstromleitung ableitet.
Eine Vielzahl von winkelmäßig versetzten Einlaßleitschaufeln 19 für den Verdichter 6 ist schwenkbar im Gehäuse 9 so gelagert, daß diese Schaufeln um ihre Längsachsen verschwenkt werden können. Jede solche Schaufel 19 hat eine nach außen radial vorstehende Stummelwelle 20; jede solche Stummelwelle 20 trägt einen Winkelhebel, welcher schwenkbar reit einem die Schaufel betätigenden Ring 22 verbunden ist. Dieser Ring umgibt das Gehäuse 9 und kann um die Achse des Triebwerks gedreht werden, so daß die Rotation des Rings alle Schaufeln 19 gleichzeitig verschwenkt. Diese Anordnung ist bereits allgemein bekannt und wird deshalb nicht näher beschrieben.
Die vorliegende Erfindung betrifft hauptsächlich die Verbindungseinrichtung der Anstellvorrichtung, durch welche das Ventilglied 15 und die Schaufeln 19 gleichzeitig verstellt wird.
Diese Anstellvorrichtung ist in F i g. 2 dargestellt. 'Sie umfaßt eine Betätigungseinrichtung in der Form eines nur schematisch gezeichneten hydraulischen Kolbens und eine mechanische Verbindungseinrichtung, durch welche die Schaufeln 19 mit dem Ventilglied 15 verbunden werden. Außer dem Schaufelbetätigungsring 22 umfaßt diese Einrichtung einen mit der Stummelwelle 20 einer Schaufel 19 verbundenen Hebelarm 26 (F i g. 2), eine Verbindung 27, einen dreiarmigen Hebel 28 mit Armen 29, 30, 31, der schwenkbar um einen Festpunkt 32 angeordnet ist, eine Federverbindung 33 und einen Hebel 34, der schwenkbar um einen Festpunkt 35 angeordnet ist. Die bei 36 und 41 gezeigten Verbindungen sind Drehgelenke, und es ist ersichtlich, daß der Arm 29 des dreiarmigen Hebels 28 mit der Kolbenstange 43 des Kolbens 24, der Arm 30 mit der Verbindung 27 und der Arm 31 mit einer Tauchkolbenstange 44 der Federverbindung 33 verbunden ist.
Die Federverbindung 33 hat ein hohles äußeres Gehäuse 45, in dem die Stange 44 gleiten kann, wobei diese Stange 44 gegenüber dem Gehäuse 45 (in der Darstellung nach F i g. 2) durch eine Druckfeder 46 nach rechts gedrückt wird, welche die Stange 44 umgibt und zwischen einem Kopf 47 der Stange 44 und einem Innenflansch 48 des Gehäuses 45 liegt.
Die in F i g. 2 dargestellte Schaufel 19 hat einen vorbestimmten Bewegungsbereich zwischen einer durch die Linie 50 angezeigten maximalen Winkelanstellung und einer durch die Linie 51 angezeigten minimalen Winkelanstellung. Der Schaufelbetätigungsring 22 bewirkt dabei, daß alle Schaufeln 19 jederzeit dieselbe Winkelanstellung einnehmen. Wenn die Schaufel 19 nach F i g. 2 in der maximalen Winkelanstellung steht, ist die Kolbenstange 43 durch den Kolben 24 eingezogen, und die Stange 44 stößt gegen das Ende 52 des Gehäuses 45 und bewegt dieses Gehäuse 45 und verschwenkt den Hebel 34, so daß das Ventilglied 15 gegenüber dem Triebwerk nach vorn bewegt wird, die Öffnungen 13 freigibt und es der Druckluft gestattet, durch diese öffnungen aus dem Verdichter 6 zu entweichen.
Beim Zurückdrehen ist während der Anfangsbewegung durch den winkelmäßigen Verstellbereich der Schaufeln 19, d. h., im Winkel a, die Kolbenstange 43 teilweise ausgeschoben, und die Stange 44 bewegt über die Feder 46 das Gehäuse 45 und verschwenkt den Hebel 34 so, daß das Ventilglied 15 gegenüber dem Triebwerk nach rückwärts bewegt wird, bis die Flansche 16, 17 des Ventilglieds 15 die Flansche 11 bzw.12 berühren und Druckluft nicht mehr durch die Öffnungen 13 entweichen kann. Wenn die Schaufel 19 die durch die Linie 54 angezeigte Stellung erreicht, erreicht das Ventilglied 15 gerade seine Schließstellung.
Das weitere Ausschieben der Kolbenstange 43 bewirkt nun das Verschwenken der Schaufel 19 durch den Rest ihres Bewegungsbereichs, d. h. durch den Winkel b, während die Stange 44 die Feder 46 zusammendrückt, ohne das Gehäuse 45 oder das Ventilglied 15 zu bewegen.
Es ist zu bemerken, daß die Anstellvorrichtung, durch welche die Schaufeln 19 und das Ventilglied 15 gleichzeitig bewegt werden, gänzlich radial außerhalb des Verdichters 6 angeordnet sind.
Diese Ausführungsform kann in vielen Hinsichten abgeändert werden, ohne dabei vom Grundsatz der Erfindung abzuweichen. So können beispielsweise mehrere gleichzeitig zu betätigende, winkelmäßig versetzte Verbindungseinrichtungen für das eine Ventilglied 15 vorgesehen sein. Auch muß der Schaufelbetätigungsring 22 nicht die dargestellte Form haben, sondern kann mit Führungsnuten ausgestattet sein, in welche die Hebel der Schaufeln 19 eingreifen. Der Kolben 24 kann automatisch auf eine Variable des Triebwerks, z. B. auf dessen Drehzahl, ansprechen, so daß erstens beim Anlassen des Triebwerks die Einlaßleitschaufeln in die maximale Winkelanstellung gebracht werden (Linie 50 in F i g. 2) und das Ventilglied 15 die Öffnungen 13 freigibt, zweitens beim Erreichen der Triebwerkdrehzahl eines vorbestimmten Werts der Kolben 24 beginnt, die Einlaßleitschaufeln gegen ihre normale Arbeitsstellung zu bewegen (Linie 54 in F i g. 2) und das Ventilglied 15 gegen die Stellung zu bewegt, in welcher die Öffnungen 13 verschlossen werden, und drittens, wenn das Triebwerk eine zweite vorbestimmte Drehzahl erreicht, die größer ist als die erste, der Kolben die Einlaßleitschaufeln in ihre minimale Winkelanstellung bringt (Linie 51 in F i g. 2), wobei das Ventilglied 15 die Öffnungen 13 verschlossen hält.

Claims

Patentansprüche: 1. Gasturbinenstrahltriebwerk mit einem Verdichter mit winkelverstellbaren Einlaßleitschaufeln und einem Verdichtergehäuse, das einen gelochten Abschnitt zur Abzapfung von komprimierter Luft aufweist, wobei eine einstellbare Einrichtung zur Abdichtung oder Freigabe des gelochten Abschnittes sowie eine Betätigungseinrichtung vorgesehen sind, welche letztere betriebsmäßig mit den Einlaßleitschaufeln und der Abdichtungseinrichtung derart verbunden ist, daß die Einlaßleitschaufeln und die Abdichtungseinrichtung gleichzeitig eingestellt werden, d a -durch gekennzeichnet, daß die Anstellvorrichtung eine insgesamt mechanische Verbindungseinrichtung (26, 27, 28, 33, 34) aufweist, die die Einlaßleitschaufeln (19) mit der Abdichtungseinrichtung (15) verbindet, und daß die Verbindungseinrichtung einen Totgangmechanismus (33) solcher Art aufweist, daß bei Einstellung der Einlaßleitschaufeln durch die Betätigungseinrichtung um einen vorbestimmten Winkelbereich (a -f- b) die Abdichtungseinrichtung nur während der Anfangsbewegung (a) von der Freigabestellung in die Abdichtungsstellung bewegt wird.
2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Totgangsmechanismus eine Federverbindung (33) umfaßt, die einen Totgang in der Verbindungseinrichtung gestattet, wenn die Einlaßleitschaufeln über jenen Abschnitt (b) ihres Bereichs bewegt werden, der nicht der Anfangsabschnitt der Bewegung ist.
3. Verdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Federverbindung mit diesen Abdichtmitteln durch einen schwenkbar vorgesehenen Hebel (34) verbunden ist.
4. Verdichter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtung einen schwenkbar angeordneten dreiarmigen Hebel (28) umfaßt, dessen erster Arm (31) mit der Federverbindung, dessen zweiter Arm (30) mit den Einlaßleitschaufeln und dessen dritter Arm (29) mit einer Betätigungsvorrichtung (24) verbunden ist, welche einen Teil der Anstellvorrichtung bildet. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1288 974.