DE1626084A1

DE1626084A1 - Tragkonstruktion fuer Triebwerke

Info

Publication number: DE1626084A1
Application number: DE19671626084
Authority: DE
Inventors: Campbell William Bowles; Hemsworth Martin Carl; Helmintoller Augustus Mason
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1966-05-25
Filing date: 1967-02-17
Publication date: 1971-05-13
Also published as: GB1151613A; BE693994A; US3398535A; FR1516333A

Description

PATENTANWALT MÜLLER-BÖRNER PATENTANWALT DIPL.-ING. WIY

BERLIN 33 (DAHLEM) · PODBIELSKIALLEE 68 β MÜNCHEN 22 · WIDENMAYERSTRASSI *9

TELEFON 762907 ■ TELEGRAMME: PROPINDUS TELEFON 22SS85 · TELfGRAMMt: MOPIMOUS

19

General Electric Company Sehen ectady, New York (TJSA)

Tragkonstruktion für Triebwerke

Die Erfindung betrifft eine Tragkonstruktion für Triebwerke» insbesondere eine Trag- und Lastübertragungskonstruktion für die Verkleidung von Turbo-Gebläse-Triebwerken mit starker Kalt luftbe!mischung.

In den mordernen Turbo-Strahl-Triebwerken oder Turbo-Gebläse-Triebwerken mit starker Kaltluftbeimischung muß zur Erzielung des erforderlichen Schubes eine gewichtsmäßig große Luftmenge durch das Triebwerk strömen. In den Zweistrom-Turbo-Gebläse-Triebwerken, in denen in der Verkleidung eine Schubumkehreinrichtung erforderlich ist, kommen zu der Belastung, die auf die Wirkung der als ein großes Flügelprofil wirkenden Verkleidung selbst zurückzuführen ist, noch sehr hohe Zusatzbelastungen, die durch die Verkleidung übertragen werden

109820/0258

FiRNSCHNfIMR: 01S«057

müssen. Zur Erhöhung der Festigkeit von großen Turbo-Gebläse-Treibwerken hat es sich im allgemeinen als notwendig erwiesen, etwa in der Mitte der Spannweite der Leitschaufeln des Gebläses einen Ring vorzusehen. Da die Verkleidung axialen, radialen und Momentenbe lastungen ausgesetzt ist, muß eine Konstruktion vorgesehen werden, welche die Belastungen auf das innen angeordnete Grundtriebwerk überträgt, ohne das Gewicht des Triebwerks übermäßig zu erhöhen» Es ist üblich, als tragende Teile ψ die Leitschaufeln zu verwenden, so daß für die Übertragung der Belastung von der Verkleidung auf das innen angeordnete Grundtriebwerk keine zusätzlichen Verbindungsstreben erforderlich sind. Ferner sind zur Übertragung von Belastungen verschiedene V-förmige Streben angewendet worden. Schließlich ist auch die Verwendung von lösbaren Verbindungen bekannt, wodurch verschiedene Teile leicht ersetzt werden können.

k Die bekannten Konstruktionen Sind aber nur auf Triebwerke von relativ kleinem Durchmesser anwendbar, in denen die Belastungen nicht so ΐhoch sind wie in den modernen Triebwerken. Beispielsweise kann die Verkleidung eines großen Turbo-Gebläse-Triebwerks einen Durchmesser von 240 bis 300 cm haben. In dieser Verkleidung läuft ein großes Gebläse. Da die Verkleidung selbst als ein großes, tonnenförmiges Flügelprofil wirkt und außerdem eine Schubumkehreinrichtung enthalten kann., die hohe Belastungen auf die Verkleidung ausübt, erkennt man, daß diese Konstruktionen äußerst hohen, axialen, radialen und Kreiselbelastungen ausgesetzt ist.

109820/0258 ·/·

1526084

Aufgabe der Erfindung ist es-nun, für die Verkleidung von großen Turbo-Gebläse~Triebwerken eine Trag- und Lastüber— tragungskönstruktion zu schaffen, mit der die Belastungen einwandfrei auf das innen angeordnete Grundtriebwerk übertragen werden und in der Schaufeln sowohl als Austritts-Leitschaufeln als auch als .tragende Glieder verwendet werden. Infolgedessen soll mit der Erfindung eine doppelte Anordnung von Teilen vermieden werden. Ferner sind ™ diese tragenden Glieder abnehmbar und daher leicht austauschbar und instandzuhalten.

Die Erfindung betrifft eine Trag- und Lastübertragungskönstruktion für die Verwendung in einem mit einem Gebläse ausgestatteten Strahltriebwerk mit einem Innenmantel, der ein Grundtriebwerk umgibt, und einem konzentrisch angeordneten Gebläse, das sich radial über den Innenmantel hinaus erstreckt. Das Gebläse ist von einer Verkleidung umgeben, ( die in Abstand von dem Innenmantel angeordnet ist und mit diesem einen Mantelstromkanal bildet, Der beispielsweise innen angeordnete Gaserzeuger oder das innen angeordnete Grundtriebwerk steht durch eine ringförmige Eintrittsöffnung mit dem Mantelstromkanal in Verbindung. Die lastüber— ■: tragende Konstruktion umfaßt einen Ring, beispielsweise einen Mittelring. Dieses Glied ist konzentrisch zum Man— telstromkanal angeordnet. Mit der Verkleidung und dem Ring ist ein erster Satz von strebenartigen Leitschaufeln ver—

109820/0258 ./·

bunden. Radial einwärts von dem ersten Leitschaufeisatz ist ein zweiter Satz von strebenartigen Leitschaufeln mit dem Ring und dem Innenmantel verbunden. Stromabwärts von den Leitschaufeln ist ein Satz.von V—förmigen Streben mit dem Ring verbunden. Die Streben erstrecken sich von dem Ring stromabwärts schräg zu dem Innenmantel und sind so angeordnet, daß sie an ihren Scheiteln mit dem Innenmantel verbunden sind, während ihre entgegengesetzten, freien Enden stromaufwärts von den Scheiteln in Umfangsrichtung in Abständen voneinander angeordnet sind, den Ring umgeben und mit den Streben des ersten Satzes radial fluchten, so daß die Belastungen von der Verkleidung auf die Streben verteilt und von diesen auf den Innenmantel übertragen werden. Die Streben des ersten und des zweiten Satzes köruien sich radial durch den Mantelstrom erstrecken und in gleicher oder verschiedener Anzahl vorhanden sein. Der Ring hat vorzugsweise I—Profil, dessen Steg axial angeordnet ist, so daß ein hohes Widerstandsmoment und eine, minimale Auslenkung unter axialen, radialen und Torsionsbelastungen vorhanden ist. Die V-förmigen Streben können wenigstens am einen Ende schwenkbar gelagert sein, damit eine Übertragung von Momentenbelastungen vermieden wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Figuren 1 bis 3 der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert, es zeigen:

109820/0258

Fig, 1 in Draufsicht ein an einem Flügel eines Flugzeugs aufgehängtes, mit der erfindungsgemäßen Konstruktion versehenes Triebwerk mit vorn angeordnetem Gebläse;

Fig. 2 im Querschnitt einen Teü der Lastübertragungskonstruktion;

Fig. 3 in kleinerem Maßstab eine Stirnansicht der Anordnung nach Fig. 2₄

Fig. 1 zeigt als Anwendungsbeispiel, bei welchem die Erfindung benutzt wird, ein Triebwerk mit vorn angeordnetem Gebläse* Bin Konstruktionsteil des Flugzeuges, beispielsweise ein Flügel 9, trägt mit Hilfe eines üblichen Außenlastträgers 11 ein Triebwerk 10* Das Triebwerk 10 kann gemäß Fig. 1 ein konzentrisches Triebwerk mit vom angeordnetem Geblase sein* Dieses Triebwerk besitzt ein Grund-Strahltriebwerk 12, das mit Hilfe einer Austrittsdüse 13 Schub erzeugt. Das Grundtriebwerk ist in üblicher Weise von einem Innenmantel 14 umschlossen. Die !Erfindung wird zwar hier.im Zusammenhang mit einem konzentrischen Gebläse-Strahl-Triebwerk beschrieben, doch kann der Mantel 14 auch der Mantel eines Kerns in einem reinen Reiseflug-Triebwerk sein, das mit einem Gebläse versehen ist und in bekannter Weise von einem entfernt angeordneten Gaserzeuger gespeist wird* Der SSinfachheit halber wird hier die konzentrische Anordnung beschrieben. Zur Erzeugung von zusätzlichem Schub ist in bekannter Weise ein Gebläse 15 vorgesehen, das zum Motor konzentrisch angeordnet ^;.

109820/0258

ist und sich radial über den Innenmantel 14 hinaus erstreckt. Das Gebläse 15 ist von einer Verkleidung 16 umgeben, die einen größeren Durchmesser hat als das G.rundt riebwerk und im Abstand von dem Innenmantel 14 angeordnet ist und mit diesem einen Mantelstromkanal 17 bildet, der in bekannter Weise zur Erzeugung von zusätzlichem Schub durch die Bewegung von relativ großen Massen langsamer strömender Luft dient.

In einem Triebwerk mit starker Kaltluftbeimischung kann diese Luftmasse bis fünfmal so groß oder noch größer sein als die durch das Grundtriebwerk 12 hindurchtretende Strömungsmenge, Die Gebläseluft dient daher sowohl zum Antrieb des Strömungsmittels in dem Kanal 17 als auch zur Versorgung ('!supercharge") des Grundtriebwerks 12, das durch eine Ringöffnung 18 aus dem Kanal 17 mit Luft gespeist wird.

Im allgemeinen wird die Verkleidung 16 in allen drei Richtungen stark belastet. Die Verkleidung 16 kann ferner mit einer Schubumkehreinrichtung versehen sein, welche die durch den Kanal 17 hindurchtretende Strömung umsteuert, so daß sehr starke Momente und/oder Scherbelastungen auf die Verkleiä ung ausgeübt werden. Diese Momente bzw. Belastungen müssen auf den Innenmantel 14 übertragen.werden.

Gemäß Fig. 2 ist ein Triebwerk der soeben beschriebenen Art stromabwärts von dem Gebläse 15 mit Austrittsleitschaufeln

10982070258 ^ίζ ·/·

versehen.. Diese LeitschaufeIn sind als Streben bzw* als strebenartige Leitschaufeln 19 ausgebildet, welche die Verkleidung 16 mit dem Innenmantel 14 -verbinden und einen Teil der auf die Verkleidung ausgeübten Belastungen übertragen. Die Leitschaufeln 19 können schräg angeordnet sein, verlaufen jedoch vorzugsweise radial, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Infolge der großen Durchmesser und der großen Masse der Luftströmung ist zwischen den Enden der Leitschaufeln 19 ein ™ Zwischenring 20 vorgesehen, der vorzugsweise in der Mitte der Spannweite der Leitschaufeln oder gemäß Fig. 2 etwas außerhalb der Mitte der Spannweite angeordnet ist. Die Leitschaufeln 19 haben in bekannter Weise ein Flügel- bzw. Stromlinienprofil und eine so hohe Festigkeit, daß sie sowohl als stromabwärts von dem Gebläse 15 angeordnete Austrittsleitschaufeln zum Laminarisieren der Strömung als auch als Streben zum Übertragen der Belastungen der Verkleidung dienen können. Der Zwischenring 20 besteht vorzugsweise aus einem ununterbro- λ

chenen I-Profil, dessen Steg axial in dem Mantelstromkanal liegt, so daß ein hohes Widerstandsmoment vorhanden ist und der Ring nur minimal verbogen oder verdreht werden kann.

XJm den Austausch von beschädigten Teilen und die Instandhaltung zu erleichtern, sind die Leitschaufeln 19 an der Verkleidung mit Hilfe eines Außenringes 22 befestigt. Mit diesem Ring sind die Leitschaufeln lösbar mit.geeigneten Mitteln, beispielsweise Schrauben 2h,verbunden. Eine ähnliche Befestigung ist innen mit Hilfe des Innenringes 26 und der Verschraubung

109820/0258

vorgesehen. Der Steg des I-Profils gewährleistet nicht nur • ein großes Widerstandsmoment in der gewünschten Richtung, sondern teilt auch in zweckmäßiger Weise die Leitschaufeln 19 in einen ersten Satz von äußeren Leitschaufeln 30» die in der angegebenen Weise lösbar mit der Verkleidung verbunden sind, und einen zweiten Satz von inneren, strebenartigen Leitschaufeln 32 auf, die in der beschriebenen Weise mit dem Innemmantel 1k verbunden sind. Der Steg bildet eine Plattform, mit der die anderen Enden der Leitschaufeln beider Sätze durch Schrauben 3"· verbunden sind. Gemäß Fig. 3 kann die Anzahl der Leitschaufeln 30 des ersten Satzes ebensogroß sein wie die Anzahl der inneren Leitschaufeln 32 des zweiten Satzes. Die Anzahl der Leitschaufeln in beiden Sätzen kann aber auch verschieden sein. Vorzugsweise fluchtet jede strebenartige Leitschaufeln des zweiten Satzes radial mit einer strebenartigen Leit schaufeln des ersten Satzes, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Auf diese Weise wird eine Ausübung von Momenten auf den Zwischenring vermieden. Zwischen den miteinander fluchtenden, strebenartigen Leitschaufeln kann man eine oder mehrere strebenartige Zwischen—Leitschaufeln 33 vorsehen, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.

Zur Übertragung eines Teils der Axialbelastung auf den Innenmantel ist außer den strebenartigen Leitschaufeln eine neuartige Anordnung von V-förmigen Streben vorgesehen. Diese Anordnung ist mit 3k bezeichnet und besitzt einen dritten Satz von

109820/0258 ·/.

Strebeiij deren Scheitel am Innenmantel 14 angeordnet sind und die am einen Ende duarah einen Schwenkzapfen. 36 verbunden sein können, damit die Übertragung von Momentenbelastungen auf die Streben 3k möglichst herabgesetzt öder vermieden wird. Der Scheitel des V befindet sich somit stromabwärts von den Leitschaufeln 19 tmd gemäß Fig. 1 auch stromabwärts von der Ringöffnung, die an den Kanal 1? anschließt. Zur einwandfreien Übertragung von Druck- und Zugbelastungen von der Verklei- " dung fluchten die V-förmigen Streben gemäß Fig* 3 iadial mit einer äußeren Strebe 30 oder 33» so daß die Belastungen von den Leitschaufeln im wesentlichen an einem Punkt auf die Strebe 3^· übertragen und unnötige Momente an dem Ring 20 vermieden, werden.

Infolge der Anordnung der Leitschaufeln 19 in zwei Teilen und 32 und der Verwendung des Zwiechenringes 20 bilden die Leitschaufeln abnehmbare, tragende Glieder, die mit dem Zwi- i schenring, der ein großes Widerstandsmoment hat, do zusammenwirken, daß eine Verdrehung vermieden wird* Die Leitschaufeln wirken ferner mit V-fÖrmigen Streben 3^ zusammen, die in der angegebenen Weise verspannt oder schräg angeordnet sind. Auf diese Weise wird eine Konstruktion von höchster Starrheit bei der Übertragung der verschiedenen Belastungen gewährleistet, die auf die Verkleidung 16 einwirken. Bei Verwendung eines vorn angeordneten Gebläse«,wie in dem dargestellten Auäführüngsbeiepiel, trägt die Konstruktion auch das umlaufende Gebläse. "

109020/0258 ./.

Die Streben 3^ können an ihrem inneren Ende schwenkbar gelagert sein, sind aber an dem anderen Ende vorzugsweise mit einem Fuß 38 versehen, der auf einfache Weise mit einem breiten Auflager in Form des stromabwärts angeordneten Flansches des I-Trägers verbunden werden kann, so daß die Belastungslinie zu einem Punkt führt, der etwa in der Mitte des Zwischenringes liegt und mit der äußeren, strebenartigen Leitschaufel fluchtet, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Zur Verbindung der Streben mit dem Flansch kann man jede geeignete, leicht lösbare Einrichtung verwenden, beispielsweise Schrauben kO.

Durch die gezeigte Verschraubung der äußeren und inneren Leitschaufeln mit dem Zwischenring und die Ausbildung und Anordnung der V-förmigen Streben wird eine be lastungsübertragende Konstruktion von höchster Starrheit erzielt und die Auslenkungen der Verkleidung gegenüber dem Innenmantel werden sehr klein gehalten. Infolge der abnehmbaren Befestigung der Teile können diese leicht ausgetauscht und instandgehalten werden.

Zur Erfindung gehört alles dasjenige, was in der Beschreibung enthalten und bzw. oder in der Zeichnung dargestellt ist, einschließlich dessen, was in Abweichung von den konkreten Ausführungsbeispielen für den Fachmann naheliegt.

^sP/^bt 109820/0258

Claims

PATENTANWÄLTE "^26084 A* PÄTENT«NW« - DIPU-ING. RICHARD MOLLER-BÖRNER A* PATENTANWALT DJPt.-lNG. HANS-HEINIIICH WEY BERLIN-DAHLEM - PODBIELSfCIALLEE 68 MÜNCHEN 22 · WlDENMAYEJtSTItASSE TELEJ=ON: 762907 · TELEGRAMME: PROPINDUS TELEFON: 225585 - TELEGRAMME: PROPINDUS BERLINER BANK AKTIENGESELLSCHAFT DEPKA 3» DRESDNER BANK AG MÜNCHEN - DEFKAUEOFOLDSTR, BERLIN-ZEHLENDORF - KONTO-NUMMER «123 KONTO-NUMMER«««« POSTSCHECKKONTO: BERLIN-WEST NUMMER M91 POSTSCHECKKONTO: MÖNCHEN NUMMER 3545» 19 General Electric Company Sehenectady, New York (USA) Patentanspruch, e

1. -Tragkonstruktion für die Verwendung in einem mit einem Gebläse versehenen Strahl-Triebwerk, das einen Innenman— •feel besitzt» ferner ein mit dem Innenmantel konzentrisches Gebläse, das sich radial über den Innenmantel hinaus erstreckt, einer das Gebläse umgebenden Verkleidung, die in Abstand von dem Innenmantel angeordnet ist und mit diesem einen Mantelstromkana! bildet, und einem beispielsweise innerhalb des Innenmantels angeordneten Gaserzeuger, der durch, eine ringförmige Eintritts öffnung mit dem Mantelstromkanal verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in. dem Mantelstromkanal (17) ein Ring (20) konzentrisch, ange-

ordnet ist, der mit der Verkleidung (16) durch einen ersten Satz von strebenartigen Leitschaufeln (3O) und mit dem Innenmantel (1*0 durch einen zweiten Satz von strebenartigen Leitschaufeln (3*0 verbunden ist, und ein

FERNSCHAClBCRt Ot* 4017

109820/0258

dritter Satz von V-förmigen Streben (3*0 vorgesehen ist, von denen je ein Schenkel stromabwärts von einer Strebe (30) des ersten Leitschaufelsatzes und radial mit ihr fluchtend mit dem Ring (20) verbunden ist, während die Scheitel 'der V-förmigen Streben mit dem Innenmantel (i4) verbunden sind.

2. Tragkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Streben (30, 32) des ersten und zweiten Satzes im wesentlichen radial durch den Mantelstromkanal (17) erstrecken und die Scheitel (36) der V-förmigen Streben stromabwärts von der ringförmigen Eintrittsöffnung (18) des Gaserzeugers mit dem Innenmantel 0*0 verbunden sind.

3. Tragkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (20) ununterbrochen und im wesentlichen in der Mitte-des Mantelstromkanals (17) angeordnet ist.

4. Tragkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Streben (32) des zweiten Satzes mit je einer Strebe (30) des ersten Satzes radial fluchten.

5. Tragkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (20) ein I-Profil aufweist, dessen Steg in dem Mantelstromkanal (1?) axial

109820/0258 *^A

angeordnet ist und die Schenkel (34) der V-förmigen Streben mit dem stromabwärtigen Flansch, des I-Profils verbunden sind.

6. Tragkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß alle Streben (30, 32, Jk) mit dem Ring ·. (20), dem Innenmantel (14) bzw. der Verkleidung (16) abnehmbar verbunden und die V-förmigen Streben (3*0 wenigstens am einen Ende schwenkbar gelagert (36) sind.

■ . ■ i

7. Tragkonstruktion nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, ansοnat wie beschrieben und bzw. oder dargestellt.

109820/0258