DE1235072B

DE1235072B - Nachgiebige Lagergehaeuseaufhaengung an der Aussenwand eines Gasturbinentriebwerks

Info

Publication number: DE1235072B
Application number: DE1963D0041062
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Immanuel Holzapfel; Josef Tippelt
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1963-03-07
Filing date: 1963-03-07
Publication date: 1967-02-23
Also published as: GB1010401A

Description

Nachgiebige Lagergehäuseaufhängung an der Außenwand eines Gasturbinentriebwerks Die Erfindung bezieht sich auf eine nachgiebige Lagergehäuseaufhängung an der Außenwand eines Gasturbinentriebwerks durch Lenker, die innerhalb von die Wände des Strömungskanals verbindenden Stromlinienprofil-Hohlstreben - in Richtung der Triebwerksachse gesehen - zur Radialen geneigt angeordnet sind.
Bei Gasturbinentriebwerken ist es bekannt, das hintere Lagergehäuse über tangential zu diesem gerichtete Lenker, die innerhalb des Strömungskanals durch die Kanalinnen- und -außenwand verbindende stromlinienförmige Hohlstreben verlaufen, aufzuhängen.
Eine andere bei Gasturbinentriebwerken bekannte Art der Aufhängung des hinteren Lagergehäuses besteht darin, dieses mit vier um 90° zueinander versetzten, radial nach außen gerichteten Tragarmen zu versehen, mit deren Außenenden parallel zur Triebwerkslängsachse gerichtete Lenker beweglich verbunden sind, deren vordere Enden am Triebwerksaußengehäuse befestigt sind. Die Lenker sind A-förmig gestaltet, in Umfangsrichtung des Triebswerks liegend angeordnet und weisen eine geringe radiale Höhe auf, wodurch sie in Umfangsrichtung starr wirken, während sie in radialer Richtung in geringen Grenzen elastisch nachgiebig sind, so daß die während des Betriebs auftretenden Wärmeausdehnungsdifferenzen zwischen dem wärmeren Lagergehäuse und der kühleren Triebwerksaußenwand ohne Schaden für das Triebwerk aufgenommen werden. Die Tragarme durchsetzen dabei im Bereich des Strömungskanals strgmlinienförmige Hohlstreben, welche die Strömungskanalaußenwand und die Strömungskanalinnenwand fest miteinander verbinden, mit dem Lagergehäuse jedoch in keiner unmittelbaren Verbindung stehen.
Abweichend von der vorstehend beschriebenen Ausführungsform einer Aufhängung des Lagergehäuses über vier Tragarme ist es bekannt, die, Außenenden derselben gegenüber der Außenwand des Strömungskanals gleitbar zu lagern und über wie Membranen wirkende Scheiben am Außengehäuse des Triebwerks in radialer Richtung in geringen Grenzen beweglich aufzuhängen. Die im Bereich des Strömungskanals zur Durchführung der Tragarme vorgesehenen stromlinienförmigen Hohlstreben sind dabei mit ihren Enden fest mit der Strömungskanalinnen- und -außenwand verbunden.
Ferner ist es bei Gasturbinentriebwerken bekannt, die Verdichterleitschaufeln mit ihren Außenenden zur Aufnahme von Wärmedehnungen längsverschiebbar in die Wand des Strömungskanals einzusetzen. Eine andere bekannte Konstruktion bei Gasturbinentriebwerken besteht darin, das den Einbauraum für das Turbinenwellenlager einschließende Gehäuse über besondere Bauelemente in Form von Ringteilen aus Blech mit dem Strömungskanal fest zu verbinden, der innen an der Außenwand des Maschinengehäuses befestigt ist, so daß ein starrer Verband zwischen dem Lagergehäuse einerseits und dem Strömungskanal und der Außenwand des Triebwerksgehäuses andererseits entsteht. Zur Verstärkung dieses Verbands sind vielfach starkwandige Rippen vorgesehen, die einerseits mit dem Lagergehäuse und andererseits mit der Außenwand des Maschinengehäuses verbunden sind und sich durch die im Strömungskanal eingebauten hohlen Streben erstrecken.
Nachteile der bekannten Konstruktionen sind darin zu sehen, daß sie vielfach den während des Betriebs auftretenden Wärmebeanspruchungen nicht in vollem Umfang Rechnung tragen, so daß innerhalb des Festigkeitsverbands Wärmespannungen entstehen, und daß ihr Aufbau ungeeignet ist, Schwingungserscheinungen nachhaltig zu unterdrücken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung eines einfachen konstruktiven Aufbaus der Lagergehäuseaufhängung die Nachteile der bekannten Ausführungen zu vermeiden.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß gemäß der Erfindung das Lagergehäuse über in axialer und radialer Richtung beschränkt nachgiebige Querwände mit dem Innenwandabschnitt verbunden ist und daß die mit dem Innenwandabschnitt in an sich bekannter Weise fest verbundenen Hohlstreben in der Außenwand des Strömungskanals gleitbar gelagert sind.
Durch die reibschlüssige bewegliche Anordnung der radialen Außenenden der Hohlstreben in der Außenwand des Strömungskanals erfolgt eine Dämpfung der vom Triebwerksläufer erzeugten Schwingungen, die einerseits über das Lagergehäuse und die Lenker auf die Außenwand des Triebwerksgehäuses und andererseits über die durch ihre Form in geringen Grenzen nachgiebig gestalteten Querwände auf die Hohlstreben übertragen werden. Das Lagergehäuse, die durch ihre Gestaltung in gewissen Grenzen nachgiebigen Querwände sowie die Hohlstreben bilden aber gegenüber dem wesentlich steiferen Teilverband, bestehend aus dem Lagergehäuse, den Lenkern, der Außenwand des Triebwerksgehäuses und Strömungskanalaußenwand, der ein erstes Schwingungssystem darstellt, ein zweites Schwingungssystem, dessen Frequenzen und Amplituden vom ersten Schwingungssystem abweichen, wodurch Relativbewegungen zwischen den Außenenden der Hohlstreben und der Außenwand des Strömungskanals auftreten, die jedoch durch Reibung gedämpft werden, so daß eine gewollte Verstimmung der Schwingungen erreicht wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Achsschnitt durch ein Gasturbinentriebwerk im Bereich des Turbinenwellenlagers und F i g. 2 einen Radialschnitt durch das Triebwerk nach der Linie II-II der F i g. 1.
Der Einbauraum 11 des Turbinenwellenlagers 12 wird umschlossen von einem Gehäuse 13, nachfolgend Lagergehäuse genannt, das über in geringen Grenzen nachgiebig gestaltete Querwände 14 und 15, die in axialer Richtung ausladende Dehnkragen 14' und 15' aufweisen, mit einem ringförmigen Abschnitt 16' (Innenwandabschnitt) der Innenwand 16 des Strömungskanals 17 verbunden ist. Die Querwände 14 und 15 sind am Lagergehäuse 13 und am Innenwandabschnitt 16' durch Schrauben 18 und 19 lösbar befestigt. Der ringförmige Innenwandabschnitt 16' ist von der übrigen Kanalinnenwand 16 beiderseits durch Fugen 20 getrennt. Die gegenseitige Abstützung zwischen dem Innenwandabschnitt 16' und der Kanalaußenwand 21 erfolgt durch im Querschnitt stromlinienförmige Hohlstreben 22, die radial innen über den Innenwandabschnitt 16' fest mit den Querwänden 14 und 15 verbunden sind, während ihre radial äußeren Enden 22' in Richtung ihrer Hochachse 23 beweglich mit Reibschluß in der Kanalaußenwand 21 eingesetzt sind, die wiederum bei 28 über einzelne Klauen innerhalb der Außenwand 25 des Triebwerksgehäuses zentriert ist.
Das Lagergehäuse 13 ist mit der Außenwand 25 des Triebwerksgehäuses über Lenker 24 und Drehbolzen 26 und 27 verbunden. Dadurch wird eine genaue Zentrierung des Lagergehäuses 13 gegenüber der Außenwand 25 des Triebwerksgehäuses erreicht.
Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Bei während des Betriebs des Triebwerks auftretenden Ausdehnungsunterschieden (infolge Temperaturdifferenzen) zwischen der kühleren Außenwand 25 des Triebwerksgehäuses und dem wärmeren Lagergehäuse 13 ermöglichen die im Radialschnitt gesehen schräg nach außen verlaufenden Lenker 24 eine praktisch spannungsfreie radiale Relativverschiebung zwischen den beiden genannten Teilen 13 und 25, wobei die vorerwähnte Zentrierung zwischen diesen beiden Bauteilen erhalten bleibt.
Ferner tritt durch die reibschlüssige bewegliche Anordnung der radialen Außenenden 22' der Hohlstreben 22 in der Außenwand 21 des Strömungskanals 17 eine Dämpfung der vom Triebwerksläufer erzeugten Schwingungen ein, die einerseits über das Lagergehäuse 13 und die Lenker 24 auf die Außenwand 25 des Triebwerksgehäuses und andererseits über die durch ihre Form in geringen Grenzen nachgiebig gestalteten Querwände 14 und 15 auf die Hohlstreben 22 übertragen werden. Das Lagergehäuse 13, die durch ihre Gestaltung nachgiebigen Querwände 14 und 15 und die Hohlstreben 22 bilden aber gegenüber den wesentlich steiferen Teilen 13, 24, 25 und 21 (die ein erstes Schwingungssystem darstellen) ein zweites Schwingungssystem, dessen Frequenzen und Amplituden vom ersten Schwingungssystem abweichen, wodurch Relativbewegungen zwischen den Außenenden 22' der Hohlstreben 22 und der Außenwand 21 des Strömungskanals auftreten, die jedoch erfindungsgemäß durch Reibung gedämpft werden, so daß eine Verstimmung der Schwingungen erreicht wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Nachgiebige Lagergehäuseaufhängung an der Außenwand eines Gasturbinentriebwerks durch Lenker, die innerhalb von die Wände des Strömungskanals verbindenden Stromlinienprofil-Hohlstreben - in Richtung der Triebwerksachse gesehen - zur Radialen geneigt angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagergehäuse(13) über in axialer und radialer Richtung beschränkt nachgiebige Querwände (14,15) mit dem Innenwandabschnitt (16') verbunden ist und daß die mit dem Innenwandabschnitt (16') in an sich bekannter Weise fest verbundenen Hohlstreben (22) in der Außenwand (21) des Strömungskanals (17) gleitbar gelagert sind.
2. Lageraufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querwände (14, 15) in axialer Richtung ausladende Dehnkragen (14', 15') aufweisen.
3. Lageraufhängung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querwände (14, 15) durch Schrauben (18,19) sowohl mit dem Lagergehäuse (13) als auch mit dem Abschnitt (16') der Innenwand (16) des Strömungskanals (17) lösbar verbunden sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 1086 090, 1093 144; französische Patentschriften Nr. 882 330, 1037 610, 1130 410, 1217 966; britische Patentschrift Nr. 623 615; USA.-Patentschriften Nr. 2 420135, 2 724 621, 2 744 722,3 028 141.