DE1300356B

DE1300356B - Schubduesenanordnung fuer Gasturbinenstrahltriebwerke

Info

Publication number: DE1300356B
Application number: DER46262A
Authority: DE
Inventors: Wilkinson Wilfred Henry
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1966-06-17
Filing date: 1967-06-15
Publication date: 1969-07-31
Also published as: US3532274A; GB1127826A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schubdüsen- Das in Fig. 1 dargestellte Gasturbinenstrahltrieb-

anordnung für Gasturbinenstrahltriebwerke mit meh- werk 10 weist in üblicher Weise in Strömungsrichreren in ringförmiger Anordnung im Winkelabstand tung hintereinander einen Kompressor 11, eine Verzueinander angeordneten Einzeldüsen, die an den brennungseinrichtung 12 und eine Turbine 13 auf. Turbinenauslaßkanal anschließen. 5 Die Turbine 13 ist mit einem Mantel 14 versehen,

Bei bekannten Schubdüsenanordnungen dieser der seinerseits innerhalb des Triebwerksgehäuses 15 Bauart sind die Einzeldüsen starr mit dem Trieb- festgelegt ist.

werksgehäuse verbunden, und sie sind sogar im all- Ein Innengehäuse 16 ist konzentrisch innerhalb

gemeinen in ihrem äußeren Wandabschnitt aus der des Außengehäuses 15 gelagert und bildet zusammen Triebwerksgehäusewandung ausgeformt bzw. ein- io mit diesem einen Ringkanal 17, durch den die Abstückig mit dieser hergestellt. gase des Triebwerks strömen.

Diese starre Verbindung ergibt im Betrieb infolge Am stromunterseitigen Ende des Triebwerks sind

unterschiedlicher Wärmeausdehnung hohe Belastun- mehrere, z. B. neun Einzeldüsen 20 in ringförmiger gen, die insbesondere dann unzulässig hoch werden, Anordnung im Winkelabstand zueinander montiert, wenn die Einzeldüsen aus Gründen der Temperatur- 15 die an den Ringkanal 17 anschließen. Jede Einzelfestigkeit aus schwer schmelzbarem Material, ins- düse20 kann aus Gußmetall, z.B. einer Legierung besondere aus einem Keramikmaterial, bestehen. auf Nickelbasis, hergestellt sein oder aus schwer

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schmelzbarem Material bestehen, wie z. B. Silizium-Schubdüsenanordnung zu schaffen, bei der die Ein- Nitrit oder anderen Keramikwerkstoffen, zeldüsen auch bei höchster thermischer Beanspru- ao Jede Einzeldüse 20 hat eine im wesentlichen ellipchung an ihrer Verbindung mit dem Triebwerksge- tische Querschnittsgestalt. Die großen Hauptachsen häuse keinen Biegebeanspruchungen ausgesetzt sind. dieser, den Querschnitt bildenden Ellipsen liegen Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer dabei radial bezüglich der Triebwerksachse. Die Schubdüsenanordnung der eingangs genannten Bau- stromoberseitigen Enden jeder Einzeldüse 20 sind art dadurch gelöst, daß die Einzeldüsen am strom- 25 am radial inneren und radial äußeren Ende mit sich oberseitigen Ende seitlich dichtend aneinander- radial erstreckenden Flanschsegmenten 21 bzw. 22 schließen und mit radial inneren und äußeren versehen.

Flanschsegmenten ausgestattet sind, die radial nach- Mehrere im Winkelabstand zueinander angeord-

giebig durch Haltemittel mit dem Triebwerksgehäuse nete Platten 23 sind mittels Bolzen 24 am Turbinenverbunden sind, welche Haltemittel die Abgasdüsen 30 mantel 14 und am Triebwerksaußengehäuse 15 festin axialer Richtung festlegen und ihrerseits mit dem gelegt. Für jede Einzeldüse 20 ist eine derartige Triebwerksgehäuse starr verbunden sind. Platte vorgesehen, und jede Platte ist am stromober-

Auf diese Weise wird es möglich, daß sich die seitigen Ende mit einem radial nach innen stehenden Flanschsegmente relativ zu den Gehäuseteilen in Flanschsegment 25 versehen, das mit den benachradialer Richtung bewegen können, in jener Richtung 35 barten Teilen des Mantels 14 einen Ringkanal 26 bilnämlich, in der die Wärmeausdehnungsdifferenz zu det, in den das entsprechende Flanschsegment 21 der erwarten ist, wobei gleichzeitig die erforderliche Einzeldüse einsteht. Dadurch erhält jedes der starre Verbindung in axialer Richtung gewährleistet Flanschsegmente 21 eine gewisse radiale Bewegungsbleibt. Biegemomente können nicht auftreten, weil freiheit in dem zugeordneten Kanal 26. diese durch die reibungsschlüssige Verbindung auf- 40 Das Innengehäuse 16 ist mit einem Abgaskonus genommen werden. 30 verschraubt, der einen verdickten Umfangsab-

Durch die Erfindung wird weiter der Vorteil er- schnitt 31 besitzt, welcher mit einem radial nach langt, daß jede Einzeldüse bei Beschädigung leicht außen vorstehenden Ringflansch 32 ausgestattet ist. ausgewechselt werden kann und auch daß die Ein- Der verdickte Umfangsabschnitt 31 definiert zuzeldüsen in ihrer Gesamtheit sich leicht montieren 45 sammen mit seinem Ringflansch 32 und dem Innen- und demontieren lassen, so daß die Turbine von gehäuse 16 einen Ringkanal 33, in den das Flanschhinten her zugänglich wird. segment 22 eingreift. Der verdickte Umfangsabschnitt

Es hat sich gezeigt, daß diese radial nachgiebige 31 ist mit dem Innengehäuse 16 über Schraubbolzen Verbindung nur an der Außenseite erforderlich ist, 29 verbunden.

und gemäß einer bevorzugten Ausführungsform 50 Die Ringkanäle 26, 33 dienen zur axialen Festder Erfindung sind daher die inneren Flansch- legung der Einzeldüsen 20, und sie dienen außerdem segmente der Einzeldüsen sowohl axial als auch dazu, diese Einzeldüsen radial nachgiebig mit einem radial durch Haltemittel formschlüssig festgelegt. Zur gewissen Spiel zu haltern. Die Einzeldüsen 20 sind Übertragung von Kräften zwischen den Einzeldüsen demgemäß nicht starr mit den Gehäuseteilen 14 bis sind nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung 55 16 verbunden, und es werden infolgedessen auch elastische Verbindungsglieder zwischen den strom- keine Biegebeanspruchungen in radialer Richtung unterseitigen Enden der Einzeldüsen vorgesehen. von den Gehäuseteilen 14 bis 16 nach den Einzel-

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der düsen 20 übertragen, wie dies sonst der Fall ist. Die Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. Es Teile 23, 31 wirken demgemäß nur als Haltemittel zeigt 60 für die Einzeldüsen 20 und sind an Stelle der sonst

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Gasturbi- üblichen starren Bolzenbefestigung vorgesehen. Die nenstrahltriebwerks mit der erfindungsgemäßen Haltemittel 23, 31 selbst sind jedoch starr mit den Schubdüsenanordnung, Gehäuseteilen 14 bis 16 verbunden.

F i g. 2 in größerem Maßstab eine teilweise auf- Demgemäß ist die einzige Beanspruchung, der die

gebrochene Ansicht der Schubdüsenanordnung nach 65 Einzeldüsen 20 ausgesetzt sind, jene, die von den Fig. 1, hindurchtretenden Abgasen herrührt. Diese Bean-

Fig. 3 eine perspektivische teilweise abgebrochene spruchungen werden jedoch auf die einzelnen Einzel-Darstellung der Schubdüsenanordnung nach F i g. 2. düsen verteilt, und zwar durch Federn 34, die zwi-

sehen den stromunterseitigen Enden der Einzeldüsen 20 vorgesehen sind.

Zwischen jedem benachbarten Paar von Einzeldüsen 20 ist ein sich radial erstreckendes Rohr 35 vorgesehen, dessen radial äußeres Ende mit einer Kühlluftzuführung vom Kompressor 11 in Verbindung steht. Die radial inneren Enden der Rohre 35 stehen mit dem Inneren des Abgaskonus 30 in Verbindung, so daß dieser gekühlt wird.

Jedes der Rohre 35 ist am radial äußeren Ende mit einem Flansch 36 ausgestattet, der über Bolzen 37 am stromunterseitigen Ende der Platte 23 festgelegt ist.

Jedes Rohr 35 ist in einem Loch 40 des Abgaskonus gelagert und darin verschweißt, und außerdem ist es in einem Loch 41 in einem Flansch 42 gelagert und verschweißt, der sich axial von dem verdickten Umfangsabschnitt 31 des Abgaskonus 30 nach hinten erstreckt.

Jede Einzeldüse 20 ist in jeder ihrer Seitenwände am stromoberseitigen Ende mit einer Ausnehmung 45 versehen, die mit der Ausnehmung 45 einer benachbarten Einzeldüse 20 einen Spalt bildet, der Asbest oder anderes Packungsmaterial 46 aufnimmt, wodurch die Einzeldüsen 20 dichtend miteinander verbunden sind.

Beim Zusammenbau wird der Abgaskonus 30 mit den an ihm festgelegten Rohren 35 so angeordnet, daß das Vorderende vertikal nach oben zeigt. Die Einzeldüsen 20 werden dann radial nach innen eingelegt, um die Möglichkeit zu schaffen, das Flanschsegment 22 auf den Flansch 32 zu legen. Das Innengehäuse 16 wird mittels Bolzen 29 befestigt. Dann werden die einzelnen Platten 23 am Ende jedes Rohres 35 angebracht und durch Bolzen 37 gehaltert. Um die Flanschsegmente 21 der Einzeldüsen 20 in Berührung mit den entsprechenden Flanschsegmenten der Platten 23 zu halten, kann eine Vorrichtung vorgesehen werden, um die Einzelteile zu halten. Dann werden die Bolzen 24 eingesetzt und festgezogen, bevor die Bolzen 37 endgültig angezogen werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Schubdüsenanordnung für Gasturbinenstrahltriebwerke mit mehreren in ringförmiger Anordnung im Winkelabstand zueinander angeordneten Einzeldüsen, die an den Turbinenauslaßkanal anschließen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzeldüsen (20) am stromoberseitigen Ende seitlich dichtend aneinanderschließen und mit radial inneren und äußeren Flanschsegmenten (21, 22) ausgestattet sind, die radial nachgiebig durch Haltemittel (23; 30, 31) mit dem Triebwerksgehäuse verbunden sind, welche Haltemittel die Abgasdüsen in axialer Richtung festlegen und ihrerseits mit dem Triebwerksgehäuse starr verbunden sind.

2. Schubdüsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Flanschsegmente (22) der Einzeldüsen (20) sowohl axial als auch radial durch die Haltemittel formschlüssig festgelegt sind.

3. Schubdüsenanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß elastische Verbindungsglieder (34) zwischen den stromunterseitigen Enden der Einzeldüsen (20) vorgesehen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen