DE1301653B

DE1301653B - Gasturbinenstrahltriebwerk mit zwei gegenlaeufig rotierenden Wellen

Info

Publication number: DE1301653B
Application number: DE1965R0041097
Authority: DE
Inventors: Petrie James Alexander; Wilde Geoffrey Light
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1964-07-20
Filing date: 1965-07-15
Publication date: 1969-08-21
Also published as: GB1055328A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gasturbinenstrahltriebwerk mit zwei gegenläufig rotierenden Wellen, bei denen die Differenz der Winkelgeschwindigkeit zum Ausgleich der Kreiselmomente über ein Differentialgetriebe konstantgehalten wird.
Bei einem bekannten Gasturbinenstrahltriebwerk dieser Bauart wird zur Konstanthaltung der vorbestimmten Differenz der Winkelgeschwindigkeit das Ausgleichsglied des Differentials gehäusefest abgestützt. Diese Zwangssteuerung kann zu unzulässig hohen Drehmomenten in den Turbinenwellen führen. Um unter derartigen Betriebszuständen einen Bruch der Turbinenwellen zu verhindern, ist eine Überlastkupplung vorgesehen, die beim Überschreiten des zulässigen Drehmomentes wirksam wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einstellung der vorbestimmten Differenz der Winkelgeschwindigkeit ohne Zwangssteuerung vorzunehmen.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Gasturbinenstrahltriebwerk der eingangs genannten Bauart dadurch gelöst, daß das Ausgleichsglied des Differentialgetriebes mit Mitteln in Verbindung steht, die die Düsenaustrittsfläche verstellen.
Wenn sich aus irgendwelchen Gründen die Differenz der Winkelgeschwindigkeit ändert, beginnt sich das Ausgleichsglied des Differentials in der einen oder anderen Richtung zu drehen, und zwar jeweils im Sinne einer Verringerung des Fehlers. Durch die Verstellung der Klappen bzw. der Querschnittsfläche der Düse wird auf die hintere Turbine ein größerer Einfluß ausgeübt als auf die vordere Turbine, und auf diese Weise kann die Drehzahldifferenz feinfühlig wiederhergestellt werden.
Es ist zwar allgemein bekannt, daß eine Klappenverstellung eine Veränderung des Rückdruckes und somit auf die Turbine einen Einfluß ausübt, jedoch wurde diese Verstellung für die Konstanthaltung der Winkelgeschwindigkeit gegenläufig rotierender Systeme noch nicht vorgesehen.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäß ausgebildeten Gasturbinenstrahltriebwerks, F i g. 2 in größerem Maßstab eine Teilansicht des Triebwerks nach F i g. 1 in Richtung des Pfeils 2 betrachtet.
Das in F i g. 1 dargestellte Gasturbinenstrahltriebwerk kann beispielsweise am Ende eines jeden Rotorblattes eines Hubschraubers angeordnet sein. Es weist einen Lufteinlaß 11 und ein äußeres Gehäuse 12 und ein im Abstand zu diesem liegendes inneres Gehäuse 13 auf. In dem inneren Gehäuse 13 sind in Strömungsrichtung hintereinander ein Verdichter 14 mit drei Axialstufen 15 und einer Radialstufe 16, eine Brennkammer 20, eine Turbine 21 und eine freie Turbine 22 angeordnet. Die Turbine 21 treibt den Verdichter 14 über eine Welle 23 an, die im axialen Abstand zu einer Welle 24 angeordnet ist, auf welcher die freie Turbine 22 sitzt. Die freie Turbine 22 besitzt Rotorschaufeln, die mit ihren äußeren Spitzenabschnitten 25 in einem Mantelstromkanal 26 liegen. Die Turbinen 21 und 22 drehen sich gegensinnig, um die Kreiselmomente auszugleichen. Das stromunterseitige Ende des Außengehäuses 12 wird von einer Schubdüse 30 gebildet, deren Querschnittsfläche durch in Gelenken 32 schwenkbare Klappen 31 verstellt werden kann. Die die Turbinen 21 bzw. 22 tragenden Wellen 23, 24 tragen in den gegenüberliegenden Enden Sonnenräder 33 bzw. 34 eines Differentialgetriebes 35. Das Ausgleichsglied 36 des Differentials trägt die mit den Sonnenrädern 33, 34 kämmenden Planetenräder 37. Wenn die Kreiselmomente der beiden gegenläufig rotierenden Systeme sich aufheben sollen, müssen die Turbinen 21 und 22 infolge der unterschiedlichen rotierenden Massen mit unterschiedlicher Winkelgeschwindigkeit umlaufen. Das Differentialgetriebe 35 ist so ausgelegt, daß das Ausgleichsglied 36 stillsteht, wenn die Wellen mit der vorgesehenen Winkelgeschwindigkeitsdifferenz umlaufen.
Das Ausgleichsglied 36 ist über eine Reibungskupplung 42 mit einem Gestänge 41 verbunden, das an einem Ende 43 eines doppelarmigen, bei 45 gelagerten Hebels 44 angreift, dessen anderer Hebelarm schwenkbar mit einer Klappe 31 der Schubdüse verbunden ist..
Wenn die Differenz der Winkelgeschwindigkeit der Turbinen 21, 22 ansteigt, dann wird das Ausgleichsglied 36 gemäß F i g. 2 im Gegenuhrzeigersinn gedreht, so daß das Gestänge 41 radial nach außen bewegt und der wirksame Querschnitt der Düse 30 verkleinert wird.
Wenn die Differenz der Winkelgeschwindigkeit der Turbinen 21, 22 absinkt, dreht sich das Ausgleichsglied 36 gemäß F i g. 2 im Uhrzeigersinn, so daß das Gestänge 41 nach innen gezogen wird. Hierdurch wird der wirksame Querschnitt der Düse 30 vergrößert.
Auf diese Weise stellt sich selbsttätig die richtige Differenz der Winkelgeschwindigkeit wieder ein, weil bei der Verstellung der Düsenklappen 31 auf die hintere Turbine 22 ein größerer Einfluß ausgeübt wird als auf die vordere Turbine.

Claims

Patentanspruch: Gasturbinenstrahltriebwerk mit zwei gegenläufig rotierenden Wellen, bei denen die Differenz der Winkelgeschwindigkeit zum Ausgleich der Kreiselmomente über ein Differentialgetriebe konstantgehalten wird, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß das 'Ausgleichsglied (36) des Differentialgetriebes (35) mit Mitteln (31) in Verbindung steht, die die Düsenaustrittsfläche verstellen.