DE1776114C3 - Aufhängung eines Nabenkörpers innerhalb des Gehäuses eines Strahltriebwerks - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufhängung eines Nabenkörpers innerhalb des Gehäuse« eines Strahltriebwerks mit einem Stützkörper, der innerhalb des Nabenkörpers koaxial angeordnet ist und den Nabenkörper trägt und mit zwischen dem Gehäuse und ten.

Bei einer bekannten Aufhängung dieser Art (britische Patentschrift 846 329), die in der Schubdüse eines Gasturbinentriebwerks angeordnet ist, bestehen die Verbindungselemente aus vier über den Umfang verteilten, radial verlaufenden, hohlen, profilierten Armen, die sowohl mit dem Gehäuse als auch dem Nabenkörper der Schubdüse fest verbunden sind. Im Betrieb treten in der Aufhängung große Spannungen auf, die von der mechanischen, aerodynamischen und insbesondere thermischen Beanspruchung der Bauteile hervorgerufen werden. Die Spannungen können ihrerseits merkliche Verformungen zur Folge haben, die vor allem die Zentrierung des Nabenkörpers im Gehäuse und somit die Stärke und Richtung des Strahls beeinflussen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mechanisch widerstandsfähige Aufhängung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei der eine thermische Beanspruchung keine unkontrollierbaren Verformungen der Einzelteile zur Folge hai und die Zentrierung des Nabenkörpers unter allen Betriebsbedingungen gewährleistet ist, wobei sich der Nabenkörper allenfalls in Längsrichtung verschieben darf.

Dies wird bei einer Aufhängung der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Verbindungselemente aus wenigstens zwei Gruppen von Gelenkstangen bestehen, die zur Achse des Nabenkörpers geneigt verlaufen und jeweils mit ihrem äußeren Ende am Gehäuse und mit ihrem inneren Ende am Stützkörper angelenkt sind, und daß der Stützkörper wenigstens zwei relativ zueinander axial bewegliche Abschnitte aufweist, wobei am einen Abschnitt die eine Gruppe der Gelenkstangen und, axial dazu versetzt, am anderen Abschnitt die andere Gruppe der Gelenkstangen angclenkt ist.

Die Verwendung von Gelenkstangen zur Aufhängung von thermisch hoch beanspruchten Turbinenteilen ist an sich bereits bekannt. In der österreichischen Patentschrift 57 302 ist beispielsweise dargestellt, wie die in radialer Richtung ineinander liegenden Schaufelkränze zweier gegensinnig umlaufender Schaufelräder über Gelenkstangen mit den Rotoren verbunden sind. Aus der französischen Patentschrift 981 922 ist es bereits bekannt, das Gehäuse eines Gaturbinen-Triebwerks mittels mehrerer über den Umfang verteilter Gelenkstangen am Tragflügel eines Flugzeuges zu befestigen.

Die Erfindung dagegen betrifft die Aufhängung eines im Gehäuse angeordneten Nabenkörpers, wobei durch die Aufteilung des Stützkörpers in zwei relativ zueinander verschiebbare Abschnitte, die über zwei Gruppen von Gelenkstangen jeweils mit dem Gehäuse gelenkig verbunden sind, örtlich verschiedene Wärmedehnungen ohne Schaden aufgefangen werden können. Bei einer unterschiedlichen Ausdehnung der beiden Gruppen von Gelenkstangcn kann sich der Nabenkörper höchstens in axialer Richtung, nicht jedoch in radialer Richtung verschieben.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

An Hand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt durch die Schubdüse eines Gasturbinen-Strahltriebwerks mit einer erfindungsgemäßen Aufhängung für einen in der Düse angeordneten Nabenkörper,

F i, 2 einen Längsschnitt durch die in F i g. 1 dar-Bestellte Aufhängung in verg.ößertem Maßstabs - F i s. 3 und 4 jeweils eine schematised Draufsicht auf eines von /wci verschiedenen Ausführungsbe.-spielen der Aufhängung, wobei die Verteilung der Verbindungselemente gezeigt ist.

Die Fig. 1 stell, ein Strahltriebwerk R dar. an dessen hinterem Ende eine Schubdüse angeordnet ist. Die Schubdüse weist ein Gehäuse 1 auf. das einem Nabenkörper 3 zugeordnet ist. Die beiden Batterie bilden zusammen einen konvergent-divergenten Ringraum, durch den die Abgase des Triebwerks Bei dem in
spiel sind d.e

hause 1 ^dera" ,
eine ^"VP^e *^ld

^AuH^dcs Nahc„kö,ner, erfolg,, m.tte.s eines Stützkörpers'z, der innerhalb des Nabenkörpers koaxial angeordnet ist und den Nabenkörper tragt.

Der Nabenkörper 3 is. zusammengesetzt aus einer Nase 4. die in Achsnahe angeordnet ,st. em.m EmcanaskonusS. einen, Ring6. der im Bereich des engsten Querschnitts angeordnet ,st. (wobei diese Bementc vorzugsweise «ineinander ν erschwert sind), einem ersten Austnttskonus 7 und einem zweiten Austn.tskonus 8. die mn den obengenannten EIementen verschraubt sein können, und schließen einem Endstück 9, das vorzugsweise am Konus 8 an-

t:^U.2 zu ersehen ist. trägt cie Nase einen nach innen verlaufenden Ansatz 10 auf dem Hülsenabschmtt 11 des Stützkörpers 2 glrubar ge-

^eVäützkörper setzt sich im wesentlichen zusamrnen aus einem im wesentlichen zylindrischen inneren Abschnitt 12, der an seinem einen Ende mit einem zvlindrisch-komschen Stützelement 13 verschraubt ist. wobei dieses mit dem Hülsenabschmtl Ii cnstückig ausgebildete Stützelement über seinen Umfang verteilt eine Reihe von Gelenken 14 trag die zur Lagerung von zu einer ersten Gruppe gehörenden Gelenkstangen 15 dienen; einem im wesentlichen zylindrischen zweiten Abschnitt, der koaxial zum ersten Gclcnkabschnitt angeordnet ist und z*e> hülsenförmige Elemente 16, 17 aufweist, die jeweils mit einem zweiten zylindrisch-konischen Stützelement verschraubt sind, wobei das Stützelement eine Rehe von über den Umfang verteilten Gelenken 19 aufweist, die zur Lageiung von zu einer zweiten Gruppe W 'l9 und 25 in de-

⁴; _{i( drdek}.

um den Nabenkür-

g , _{£ ;} jedoch nicht nur

per herum f^'^"^^^^^ 15, 20 diese ^Anwd?^unS^^^ie _2USSer Ingeordnet können auch '^^fJX^u _isl sein «| η F' ^ «gj^^ _vf_rbinden das Ge_k..^Prf^l™ ^Ee, Sie tragen jedoch zur hau^l m« djj. Nabenkorpe, Sh^ g. ,

ausschiießl^ur Führung der Strömung um d,e Ge-

x₅ ^len^^tanS^e" J*;-J_{ie SehuUü}._e im Bereich der Baum B^^b > ^die £"ht (Gehäuse. Nabenkörper, tu ^- ^aus «™^l _p*„^l _{en aufiI}esetzt. die sowohl von Aufhängung · ^™^Ui^ⁿ _auso-_ubten statischen und den ^u ^diese E5™^^^ _{und ae}rodvnami- ». dvnam^™^\™t™Vermisch bedingten un- ^A Γ Ausdehnung herrühren. Die Aufhän-Ausoeⁿ - thermisch be-

°Schin Ausdehnungen empfindc icane _{Axialverschie}bung der

,5 '«^«^ ^^Celenkstangen und der unterschied.ichen Länder be^Gn^pen v^Gelenk-

^«"^ _diese Spannungen bedingt

sind. -^^-^S^de^c^ dorung des N ^^k»j;5™^zu8licn hauses beemir^htig ™£ _{15 der einen der}

L.m. Langun der L s _{rein axjale}

beide. Gruppen Ix M η _inncren

^^ ¹^^ Mtzkörperi Eine Längung 13 des b p^ _q ^ ^

- _Axiai_verschiebung des äußeren ^^f₆ ⁰^ ^ _des Stützkörpers zur Folge. Abschn Its 16 17 1β ο _b^_{ndcne H}ülsen-

^m Ansatz 10, so daß die betreffenden Abschnitts Nabenkörper übertragen. Die ιγ _{H Abschnitts} des

45 ^A^J^S ^^Γη über das kegelstumpf- ^utzkorpersJc men ag _{t G d kstangen 2}4 auf

SSffiÄ Sen-.», -er so.it ,edigUch rein

z^e^rmt^ ,

mit de⁸m inneren Abschnitt 12 13 bzv, dem äußeren Abschnitt 16,17,18 verschraubt sind.

Die Befestigung des Nabenkorpers 3 am Stutzkorper 2 erfolgt einerseits durch ein kegelstumpf»™.-ges Element 23, das mit seinem einen Ende am außefen Abschnitt 16, 17, 18 des Stützkörpers betestigt ist und mit seinem anderen Ende mittels kleiner Gelenkstangen 24 am Austnttskonus 7 angelenkt ist. Auf der anderen Seite erfolgt die Befestigung des S.ützkörpers über den weiter oben beschriebenen Hülsenabschnitt 11, der gleitbar auf dem Ansatz der Nase 4 des Nabenkorpers gelagert ,st.

Der auf diese Weise mit dem Nabenkörper fes vcrbundene Stützkörper wird am Gehäuse 1 durch die Gelenkstangen 15. 20 gehalten die in dem ringform.-gen Zwischenraum zwischen Gehäuse und Nabe körper in zwei Gruppen gleichmäßig veiteilt angeordnet sind.

^t^J sich zu verfor-

im alleemeinsUn Fall, wenn die Axialverschie-Im ^all8^e™^¹^ ™ ' _{icn dcr} Stützkörper bungen verscl»,eden smd kam »cjι ^ ^

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Wellungen 21«, 22 α la sen »ch d J ?^ ^

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ax.ale Rt^^ 'Regung ^ ^ ^^ ^

S u zko Pers ur K B „ _{oder der Gelenk}

^^^. die Gelenkstangen w-erden also bei

Temperaturänderungen weder auf Zug noch auf Knickung beansprucht. Ihre Längenänderung und eine unter Umständen auftretende wärmebedingte Verformung des Gehäuses können frei erfolgen und beeinträchtigen in keinem Fall die genaue Zentrierung des Nabenkörpers.

Die Gleillagerung des Hülsenabschnitts 11, auf dem Ansatz 10 und die Gelenkstangen 24 zwischen dem Nabenkörper und dem Stützkörper lassen eine gewisse Verschiebung des Nabenkörpers zu. Um die Gelenkigkp.it der Anordnung zu vergrößern, könnte man die Gelenkpunktc 25 der Gelenkstangen 15 und 20 am Gehäuse derart anbringen, daß sie begrenzt verschiebbar sind. Falls die Aufhängung mehr als zwei Gruppen Gclenkstangen aufweist, besteht der Stützkörper aus einer der Anzahl der Gelenkstangengruppen entsprechenden Anzahl von Abschnitten, die relativ zueinander axial verschiebbar sind, wobei an jedem dieser Abschnitte eine andere Gruppe von Gelenkstangen befestigt ist.

Wie bereits erwähnt, spielen die Rippen 26 bei der Aufhängung keine Rolle. Um zu vermeiden, daß sie die Ausdehnung der Gelenkstangen oder eine Axialverschiebung des Nabenkörpers behindern, kann man im Bereich ihrer Befestigung am Düsenmantel 1 ein gewisses Axialspiel / vorsehen (s. F i g. 2), wobei eine entsprechende Dichtung für die Abdichtung dieses Bereiches sorgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentensprüche:

1. Aufhängung eines Nabenkörpers innerhalb des Gehäuses eines Strahltriebwerks mit einem Stützkörper, der innerhalb des Nabenkörpers koaxial angeordnet ist und den Nabenkörper trägt, und mit zwischen dem Gehäuse und dem Stützkörper angeordneten Verbindungselementen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente aus wenigstens zwei Gruppen von Gelenkstangen (15, 20) bestehen, die zur Achse des Nabenkörpers (3) geneigt verlaufen und jeweils mit ihrem äußeren Ende am Gehäuse

(1) und mit ihrem inneren Ende am Stützkörper

(2) angelenkt sind, und daß der Stützkörpcr wenigstens zwei relativ zueinaner axial bewegliche Abschnitte (12; 16, 17, 18) aufweist, wobei am einen Abschnitt die eine Gruppe der Gelenkstangen und, axial dazu versetzt, am anderen Abschnitt die andere Gruppe der Gelenkstangen angelenkt ist.

2. Aufhängung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abschnitte des Stützkörpers aus im wesentlichen zylindrischen oder prismatischen Elementen (12, 16, 17, 18) bestehen, die im Inneren des Nabenkörpers (3) koaxial zu diesem angeordnet sind.

3. Aufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine (12) der beiden Abschnitte des Stützkörpers (2) am Nabenkörper

(3) gleitbar gelagert ist.

4. Aufhängung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Abschnitt (16, 17, 18) des Stützkörpers (2) mittels einer Reihe über den Umfang verteilter kleiner Gelenkstangen (24) am Nabenkörper (3) befestigt ist.

5. Aufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abschnitte des Stützkörpers (2) durch flexible Membranen (21, 22) miteinander verbunden sind.

6. Aufhängung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranen Wellungen (21 a, 22 a) aufweisen.

7. Aufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkstangen (15, 20) der beiden Gruppen am Gehäuse (I) derart angelenkt sind, daß jeweils zwei der Gelenkstangen eine gemeinsame Gelenkachse (25) aufweisen und sie somit ein dreieckiges Gebilde darstellen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkstangen (15, 20) der beiden Gruppen am Gehäuse (1) derart angelenkt sind, daß sich die Gelenkstangen der beiden Gruppen in Umfangsrichtung abwechseln.

dem Stützkörper angeordneten Verbindungselemen-