DE1937679A1 - Einrichtung zur Veraenderung des Querschnitts von Gasfuehrungskanaelen,insbesondere fuer Rueckstossduesen von Strahltriebwerken - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Veränderung des Querschnitts von Gasführungskanälen, insbesondere für Rückstoßdüsen von Strahltriebwerken.
• Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Veranderung des Querschnittes von Gasführungskanälen, m-it mehreren am Umfang des Kanals angeordneten, in den Kanalquerschnitt schwenkbaren Klappen.
• Derartige Einrichtungen können beispielsweise dazu dienen, die Durchflußmenge eines -Gases zu regeln bzw. den Durchfluß ganz abzusperren.
• Es sind insbesondere bei Rückstoßdüsen von Strahltriebwerken bereits Einrichtungen der eingangs genannten Art bekannt, bei denen am hinteren DUsenrand über den gesamten Umfang verteilt schmale Klappen gelenkig so angeordnet sind, daß sie in Richtung zur Düsenachse in den Strahlquerschnitt geschwenkt werden können. Dabei überlappen sich die Klappen an ihren- Rändern umsomehr, je weiter sie einwärts geschwenkt werden. Eine vollständige Verschließung des Düsenquerschnittes ist jedoch wegen der endlichen Breite der Klappe nicht möglich. Daher sind derartige Einrichtungen bisher nur für die Anpassung der Düsen an die verschiedenen Triebwerksbedingunge,n, wie beispielsweise Normal- oder Nachbrennerbetrieb, anwendbar. Ein weiterer Nachteil wird darin gesehen, daß die Klappen nicht in die feste Rumpfkontur einziehbar sind, so daß sie stets zum schädlichen Oberflächenwiderstand beitragen.
• Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zuschaffen,'welche bei einfachem Aufbau eine stufenlose Regulierung des Kanalquerschnittes von der geöffneten bis zur vollständig verschlossenen Stellung erlaub, und bei der, die Klappen bei geöffneter DUse f,as,t vollständig in der Kanalwand verschwinden.
• Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die lamellenförmigen Klappen schaufelartig etwa entsprechend dem Krümmungsradius der'Kanalwand gebogen sind und aus einer in die Kanalwand zurückgezogene Lage um eine senkrecht zu dieser stehende Achse bis in eine im wesentlichen in Strömungsrichtung ausgerichtete Lage verschwenkbar sind, wobei sie sich nach Art einer Irisblende teilweise überlappen.
• Die Klappen werden demnach nicht lediglich in radialer Richtung verschwenkt, sondern vielmehr aus einer quer zur Strömungsrichtung weisenden Lage um etwa 900 in eine in Strömungsrichtung weisende Lage geschwenkt.
• Die Einrichtung hat die verschiedensten Anwendungsbereiche, beispielsweise in der Luft- und Klimatechnik, und ist insbesondere zur Regelung der Lufteinlässe bzw. Gasaustrittsdüsen von Strahlflugzeugen bestimmt.
• Bei einer Rückstoßdüse von Strahltriebwerken ist nach einem Merkmal der Erfindung vorgesehen, daß die Gesamtheit der Klappen in voll ausgefahrener Stellung den gesamten Austrittsquerschnitt verschließen. Dadurch werden die bisher neben den Verstellklappen fUr eine Schubumkehr erforderlichen, in den Gasstrahl einschwenkbaren Umlenkschaufeln oder dgl. überflüssig, da beide Aufgaben von dem gleichen Bauelement wahrgenommen werden.
• Nach einem weiteren lderkmal der Erfindung sind alle Klappen über Lenker mit einem gemeinsamen, koaxial zur Düse angeordneten und in Umfangsrichtung verdrehbaren Verstellring verbunden.
• Damit wird eine einfache, stets synchrone Betätigung aller Klappen durch einen einzigen Antriebsmotor gewährleistet.
• In der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß der Verstellring gleichzeitig mit einem stromaufwärts der Klappenlagerung koaxial zum Strahlrohr angeordneten Schieber-Ring verbunden ist, welcher bei Verdrehung Offnungen zum Austritt der Triebwerksgase freigibt. Diese nach Art eines Drehschiebers arbeitende Einrichtung gibt von dem Augenblick an,. in dem die Rtlckstoßdüse ihren kleinsten zum Vortrieb noch verwendbaren Querschnitt erreicht hat, nach und nach die seitlich am Strahlrohr angeordneten oeffnungen frei. Diese oeffnungen sind in an sich bekannter Weise mit Schaufelgittern oder dgl. versehen, so daß die austretenden Schubgase eine Bremskomponente erhalten.
• In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Antrieb des Schieber-Ringes sowie des damit verbundenen Verstellringes über einen auf dem Schieber-Ring angeordneten Zahnkranz durch ein mit einem Antriebsmotor verbundenes Ritzel erfolgt. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Flugzeugstrahldüse in einer Seitenansicht; Fig. 2 eine Strahldüse gemäß Fig. 1 in einer Rückansicht, wobei die Klappen in geoffneter halbgeöffneter sowie geschlossener Stellung dargestellt sind.
• Am rückwärtigen Ende des Strahlrohres 1 ist ein das Strahlrohr umgebender Ring 2 angeordnet, welcher einerseits zur F'lhrung eines Sekundärluftstromes dient und andererseits die gesamte Lagerungs- sowie Verstelleinrichtung für die die Düse bildenden Klappen 3 beinhaltet. Die Klappen sind schaufelartig in der dargestellten Weise gekrümmt, so daß sie bei voll ausgefahrener Stellung den gesamten Düsenquerschnitt verschließen. Jede der Klappen 3 ist über einen Zapfen bzw. Achse 4 auf einem innerhalb des Ringes 2 angeordneten Traggestell 5 drehbar gelagert und kann um diesen Zapfen aus der dargestellten, voll ausgefahrenen Stellung seitlich bis in eine weitgehend innerhalb des Ringes 2 eingefahrene Stellung verschwenkt werden. Dabei paßt sich die Klappe mit ihrer KrMmmung genau der Krümmung der Strahlrohrwand an.
• Zur Betätigung der Klappen sind jeweils Lenker 6 vorgesehen, welohe einerseits gelenkig mit den Klappen und andererseits mit einem Verstellring 7 verbunden sind. Der Verstellring 7 ist gleichzeitig Bestandteil eines Schieberringes 8, welcher Uber seinen Umfang verteilt Öffnungen 9 aufweist, die zum Auslassen der Schubgase zum Zwecke einer Strahlbremsung dienen.
• Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist auch das Strahlrohr selbst mit Öffnungen 10 versehen, welche sich je nach der Stellung des Ringes 8 mit den Öffnungen 9 mehr oder weniger stark Uberdecken. Sind die Klappen 3 ausgefahren, so daß sie den DUsenquerschnitt verschließen, so nehmen gleichzeitig die Öffnungen 9, 10 eine derartige gegenseitige Stellung ein, daß sie die gesamten, vom Triebwerk erzeugten Schubgase ins Freie strömen lassen. Bei voll geöffneter Schubdüse sind jedoch die Öffnungen 9, 10 gegeneinander verschoben, so daß keine Gase austreten können. In den Öffnungen 9 sind Leitschaufeln 11 angeordnet, welche die Bremsstrahlen die gewünschte Richtung geben. Außerdem ist mit dem Ring 8 noch ein weiterer Steuerringlß verbunden, welcher bei geöffneter Düse die in Kanal 14 strömende Sekundärluft des zweiten Triebwerkskreises (Fan-Luftstrom) sowie teilweise die in Kanal 15 strömende, vom Triebwerksverdichter abgezapfte Kühlluft hindurchtreten läßt, bei geschlossener Düse jedoch die Vcrbindung zwischen dem durch die Klappen gebildeten Gasraum und den Kanälen 14, 15 versperrt, um keine heißen Triebwerksgase eindringen zu lassen.
• Zux Antrieb des Schieber-Ringes 8 dient ein durch einen nicht näher dargestellten Motor angetriebenes Ritzel 12, welches mit einem am Schieber-Ring befestigten Innenzahnkranz,f3 zusammenwirkt.
• Fig. 2 zeigt schematisch die die Düse bildenden Klappen in drei verschiedenen Stellungen, und zwar ist mit 30 die vollständig geschlossene Stellung, mit 31 die halbgeöffnete und mit 32 die vollständig geöffnete Stellung bezeichnet. In der Stellung 30 wird der Düsenquerschnitt vollständig abgesperrt, so daß die Klappen damit die Funktion der bisher dblichen, in den Strahlweg einschwenkbaren Umlenkschaufeln Ubernehmen. Beim Einfahren geben die Klappen den DUsenaustrittsquerschnitt mehr und mehr frei, wobei sie sich nach Art einer fotografischen Irisblende mehr und mehr überdecken. In der Stellung 32 geben sie schließlich den gesamten DUsenquerschnitt frei, wobei sie wegen der fast vollständigen gegenseitigen Oberlappung nur sehr wenig Raum einnehmen.

Claims (6)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Einrichtung zur Veränderung des Querschnittes von GasfGhrungskanälen, mit mehreren am Umfang des Kanals angeordneten, in den Kanalquerschnitt schwenkbaren Klappen, dadurch g e -k @ n n z e i c h n c t, daß die lamellenförmigen Klappen (3) schaufelartig etwa entsprechend dem Krümmungsradius der Kanalwand gebogen sind und aus einer in die Kanalwand zurUckgezogenen Lage um eine senkrecht zu dieser stehende Achse (4) bis in eine im wesentlichen in Strömungsrichtung ausgerichtete Lage verschwenkbar sind, wobei sie sich nach Art einer lrisblende teilweise Uberlappen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, insbesondere fUr Rückstoßdüsen von Strahltriebwerken, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Gesamtheit der Klappen (3) in voll ausgefahrener Stellung den gesamten Austrittsquerschnitt verschließen.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß alle Klappen (3) über Lenker (6) mit einem gemeinsamen, koaxial zur Düse angeordneten und in Umfangsrichtung verdrehbaren Verstellring (7) verbunden sind.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Verstellring (7) gleichzeitig mit einem stromaufwärts der Klappenlagerung koaxial zum Strahlrohr (1) angeordneten Schieber-Ring (8) verbunden ist, welcher bei Verdrehung Öffnungen (9, 10) zum Austritt der Triebwerksgase freigibt.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß der Antrieb des Schieber-Ringes (8) sowie des damit verbundenen Verstellringes (7) über einen auf dem Schieber-Ring angeordneten Zahnkranz (13) durch ein mit einem Antriebsmotor verbundenes Ritzel (12) erfolgt.

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß mit dem Schieber-Ring (8) ein weiterer Steuerring. (16) verbunden ist, welcher bei geöffneter DUse den rückwärtigen Austritt der das Strahlrohr umgebenden Sekundärluftkanäle (14, 15) öffnet, bei geschlossener DUse jedoch verschließt.