DE1956119U

DE1956119U - JET ENGINE.

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Publication number: DE1956119U
Application number: DEB66883U
Authority: DE
Original assignee: Bristol Siddeley Engines Ltd
Current assignee: Bristol Siddeley Engines Ltd
Priority date: 1965-06-28
Filing date: 1966-06-28
Publication date: 1967-02-23
Also published as: DE1476948A1; US3381475A

Description

333*29.7.66333 * 7/29/66

5470-66/Dr.Sd/Bru5470-66 / Dr.Sd / Bru

Bristol Siddeley Engines Limited Colston Avenue, Bristol 1, GroßbritannienBristol Siddeley Engines Limited Colston Avenue, Bristol 1, UK

StrahltriebwerkJet engine

Die !Teuerung betrifft Strahltriebwerke, insbesondere Turbinen-Luft-Strahltriebwerke mit einem umlaufenden Luftverdiehter, gewöhnlieh in lorm eines Axialverdichters, der die Verbrennungsluft nach rückwärts in eine Brennkammeranordnung fördert, einem Turbinenläufer (hier als "erster Turbinenläufer¹¹ oder "erste turbinenstufe" bezeichnet), der von den in der Brennkammeranordnung erzeugten Verbrennungsprodukten beaufschlagt wird und den Verdichter antreibt, und einer sogenannten "Aft-Fan-Anordnung" mit einem Düsengebläse., das durch eine zusätzliche Turbinenanordnung, die von den Ver— brennungsprodukten nach Beaufschlagung der ersten Turbinenstufe beaufschlagt wird, angetrieben wird und dessen Beschaufelung in einem Düsenkanal angeordnet ist, durch den die vomThe price increase relates to jet engines, in particular turbine-air jet engines with a rotating air compressor, usually in the form of an axial compressor that conveys the combustion air backwards into a combustion chamber arrangement, a turbine runner (here referred to as "first turbine runner ¹¹ or" first turbine stage "), which is acted upon by the combustion products generated in the combustion chamber arrangement and drives the compressor, and a so-called "aft fan arrangement" with a nozzle fan. is driven and the blading is arranged in a nozzle channel through which the from

G-ebläse geförderte Luft n.aeh rückwärts zu einer Düsenanordnung strömt, die zusammen mit der Düsenanordnung, durch die die Verbrennungsprodukte nach. Beaufschlagung der !Turbinen abströmen, die Schubdüse bildet.G-ebläse conveyed air backwards to a nozzle arrangement flows, which together with the nozzle arrangement, through which the combustion products after. Discharge of the turbines, forms the exhaust nozzle.

Der Ausdruck "Aft-Fan" bedeutet daher hier in seinem üblichen Sinne ein in einem Strömungskanal angeordnetes Gebläse, das durch eine !Turbinenstufe angetrieben wird, die von den Verbrennungsprodukten beaufschlagt wird, nachdem diese die Hauptturbinenstufe beaufschlagt haben, die vor der das Gebläse antreibenden (Turbinenstufe angeordnet ist und einen luftverdichter antreibt, der die Brennkammern, in denen die Verbrennungsprodukte erzeugt werden, mit Luft beliefert.The term "aft fan" therefore means here in his common sense a fan arranged in a flow channel, which is driven by a turbine stage, which is acted upon by the combustion products after this have acted on the main turbine stage before the das Fan driving (turbine stage is arranged and an air compressor drives that the combustion chambers in which the Combustion products generated are supplied with air.

Der Einfachheit halber soll hier angenommen werden, daß die Verbrennungsprodukte durch eine einzige Heiß-Schubdüse ausströmen und die vom Gebläse geförderte Luft ebenfalls durch eine einzige KaIt-Schubdüse ausströmt, obwohl in beiden Fällen auch zwei oder mehr solche Düsen vorgesehen sein können. Ferner bezeichnen die Ausdrücke "Heißsehubdüse" und "Kaltschubdüse" hier in der üblichen Weise eine Düse (oder Düsen), durch welche die Verbrennungsprodukte ausgestoßen werden, bzw. eine Düse (oder Düsen), durch welche die vom lebläse geförderte Luft ausgestoßen wird, gleichgültig ob das Ausstoßen jeweils direkt in die Atmosphäre erfolgt oder ob die Düsen (wie es der Fall sein kann) so angeordnet sind,For the sake of simplicity, it will be assumed here that the products of combustion are passed through a single hot exhaust nozzle and the air conveyed by the fan also flows out through a single KaIt thrust nozzle, although in both In some cases, two or more such nozzles can also be provided. Furthermore, the terms "hot-stroke nozzle" and "Cold thrust nozzle" here, in the usual manner, means a nozzle (or nozzles) through which the products of combustion are expelled or a nozzle (or nozzles) through which the air conveyed by the fan is expelled, regardless of whether the ejection is in each case directly into the atmosphere or whether the nozzles (as it may be the case) are arranged in such a way that

daß die Verbrennungsprodukte und die Luft von den einzelnen Heiß- und Kaltdüsen in eine gemeinsame Düse strömen, bevor sie endgültig in die Atmosphäre ausgestoßen werden.that the products of combustion and the air of the individual Hot and cold nozzles flow into a common nozzle before being finally expelled into the atmosphere.

Die Heuerung ist besonders auf solche Iriebwerkskonstruktionen anwendbar, bei denen die Beschaufelung des ; Gebläses auf die Beschaufelung eines Turbinenläufers aufgesetzt ist. Bei derartigen Konstruktionen mußte man bisher einen Kompromiß zwischen den Spitzengeschwindigkeitserfordernissen des Gebläses .und des dieses antreibenden Turbinenläufers eingehen. Um die Auswirkungen dieses Kompromisses möglichst gering zu halten, wurden die Durchmesser der entsprechenden · Läufer verhältnismässig großjfiemessen, so daß sich große laben/ Spitzen-Verhältnisse ergaben. Dies wirkt sich nachteilig auf das Gewicht und den Luftwiderstand aus, und es ist die Aufgabe der'!feuerung, eine gegenüber diesen bekannten Anordnungen vorteilhafte Anordnung zu schaffen.The hiring is especially on such engine constructions applicable where the blading of the; Fan is placed on the blades of a turbine runner. With such constructions one had to previously a compromise between top speed requirements of the fan and the turbine rotor driving it. To the effects of this compromise as possible To keep it small, the diameters of the corresponding Measure runners relatively large, so that large runners Top ratios resulted. This has a detrimental effect on weight and air resistance, and it is the task of the fire, one over against these known arrangements to create advantageous arrangement.

Um diese Aufgabe zu lösen, besteht neuerungsgemäss das Strahltriebwerk'aus einem umlaufenden Luftverdichter, der eine Brennkammeranordnung mit Luft beliefert, einem ersten !Turbinenläufer, der von den aus der Brennkammeranordnung ausströmenden Verbrennungsprodukten beaufschlagt wird und den Verdichter antreibt, sowie einer Aft-Fan-Anordnung mit einem zweiten und einem dritten Turbinenläufer, die von den Verbrennungsprodukt en, nachdem diese den ersten Turbinenläufer be-In order to solve this problem, according to the innovation the jet engine 'from a rotating air compressor, the a combustion chamber assembly supplies air, a first ! Turbine runner, which flows out from the combustion chamber arrangement Combustion products is applied and the Compressor drives, as well as an aft-fan arrangement with one second and third turbine runners from the combustion product after the first turbine runner

aufschlagt haben, nacheinander beaufschlagt werden, einem den zweiten und den dritten Turbinenläufer zwecks Einstellung des "Verhältnisses ihrer Drehzahlen verbindenden Getriebe und einen mit dem zweiten oder dem dritten Turbinenläufer verbundenen Düsengebläse.have hit, be hit one after the other, one the second and third turbine runners for adjustment the "ratio of their speeds connecting gear and one connected to the second or third turbine rotor Jet blower.

Die G-ebläseschaufelung ist zweckmäßigerweise auf die Beschaufelung eines der Turbinenläufer, vorzugsweise des dritten Turbinenläufers, beispielsweise mittels eines Ringes, mit dem die Schaufelspitzen des betreffenden Turbinenläufers verbunden sind, aufgesetzt. Die Beschaufelungen des G-ebläses und der Turbine können axial gegeneinander versetzt und an den beiden Enden des Singes, der Kegelstumpfform haben kann, angeordnet sein. Das den zweiten mit dem dritten Turbinen läufer kuppelnde Getriebe ist vorzugsweise so konstruiert und angeordnet, daß diese Turbinenläufer gegensinnig umlaufen. The blower scooping is expediently on the Blading of one of the turbine rotors, preferably the third turbine rotor, for example by means of a Ring, with which the blade tips of the turbine rotor in question are connected, put on. The blading of the G-ebläses and the turbine can be axially offset from one another and at the two ends of the chant, the truncated cone shape can be arranged. The transmission coupling the second with the third turbine rotor is preferably constructed in this way and arranged that these turbine rotors rotate in opposite directions.

Das Getriebe kann" zweckmäßigerweise in einem Gehäuse angeordnet sein, das entweder sich vor dem zweiten und dem dritten Turbinenläufer befindet und von dem Strömungskanal, durch den die Verbrennungsprodukte vom ersten Turbinenläufer zum zweiten und dritten Turbinenläufer strömen, umgeben ist oder sieh hinter dem dritten Turbinenläufer befindet und von dem Strömungskanal, durch den die Verbrennungsprodukte zur Heißschubdüse, durch die sie ausgestoßen werden, strömen, umgeben ist.The transmission can "expediently in a housing be arranged, which is either in front of the second and the third turbine rotor and from the flow channel, through which the combustion products flow from the first turbine runner to the second and third turbine runner or see located behind the third turbine runner and from the flow channel through which the combustion products to Hot thrust nozzle through which they are ejected flow is surrounded.

In den beigefügten Zeichnungen sind zwei Ausführungsformen der feuerung,und zwar mit der oben genannten unterschiedlichen Anordnung des ö-etriebes, beispielsweise veranschaulicht. Is zeigernIn the accompanying drawings are two embodiments the firing, with the above-mentioned different arrangement of the Ö-etriebes, for example illustrated. Is pointing

Figur 1 eine Seitenschnittansicht in einer die Drehachse enthaltenden Ebene, wobei ein Teil des Triebwerkes mit den drei Turbinenläufern, jedoch unter Weglassung der Verdichter- und Brennkammeranordnung, die üblich ausgebildet und angeordnet sein können, und außerdem lediglich die obere Hälfte der G-e samt or dnung, die gleich ausgebildet ist wie die untere Hälfte, gezeigt sindj undFigure 1 is a side sectional view in a plane containing the axis of rotation, with part of the engine with the three turbine rotors, but with the omission of the compressor and combustion chamber arrangement, which are usually designed and can be arranged, and also only the upper half of the G-e including the order, which is designed the same as the lower half, shown are j and

figur 2 eine der figur 1 entsprechende Schnittansicht einer anderen Ausführ-ungsform der Heuerung.FIG. 2 shows a sectional view corresponding to FIG. 1 of another embodiment of the hay.

Bei der Ausführungsform nach Figur 1 ist angenommen, daß die Aft-Fan-Anordnung am rückwärtigen Ende einer üblichen Verbrennungsturbine eingebaut ist, die einen Axialverdichter enthält, der Luft in eine Brennkammeranordnung fördert, deren \ferbrennungsprodukte einen ersten Turbinenläufer oder eine erste Turbinenstufe T beaufschlagen, die durch eine Welle 1A direkt mit dem Läufer des Verdichters gekuppelt ist. -Die Af tfan-Einheit besteht aus einem Hingkanal 2, in den die Verbrennungsprodukte vom Auslaß 3 der Turbine 1 strömen und dessen rückwärtiges Ende über Leitsehaufeln 4- in den Einlaß eines Turbinenaggregats mündet, das aus einem Gehäuse 2A be-In the embodiment of Figure 1, it is assumed that the aft-fan arrangement at the rear end of a conventional Combustion turbine is built in, which has an axial compressor contains, which conveys air into a combustion chamber arrangement, whose combustion products a first turbine runner or a act on the first turbine stage T, which is coupled directly to the rotor of the compressor by a shaft 1A. -The Af tfan unit consists of a hanging duct 2 into which the combustion products flow from the outlet 3 of the turbine 1 and its rear end via guide vanes 4- into the inlet of a turbine unit opens, which is loaded from a housing 2A

steht, das einen zweiten lurbinenläufer 5 und einen dritten Turbinenläufer 7, von dem die Verbrennungsprodukte in ein · Strahlrohr 8 abströmen, enthält.stands that a second turbine runner 5 and a third Turbine rotor 7 from which the combustion products flow off into a jet pipe 8.

Im Abstand um das Gehäuse 2A und das Strahlrohr 8 ist eine Ummantelung 9 angeordnet, die zusammen mit dem Gehäuse 2A und dem Strahlrohr 8 einen Ringkanal bildet, in dem ein Gebläsesehaufelkranz 10 umlaufen kann, der zwischen Gehäusestützstreben 1OA und feststehenden Schaufeln 1OB angeordnet und vom dritten Turbinenläufer 7 axial nach vom versetzt ist, wobei die Beschaufelung 10 innenseitig am vorderen Ende eines kegelstumpfförmigen Ringes 7A gehaltert ist, dessen rückwärtiges Ende auf den äußeren Enden der Beschaufelung des Läufers 7 montiert ist.. Dies hat den Vorteil, daß dadurch die Wärmeausdehnung und -zusammenziehung der Beschaufelung des lurbinenläufers 7 erleichtert wird, der verhältnismäßig starken Wärmebeanspruchungen ausgesetzt ist, während der die Gebläsesehaufelung tragende Ring verhältnismässig kalt bleiben kann und daher der Wärmeausdehnung der Besehaufölung des Läufers 7 einen starken Widerstand entgegensetzen würde, wenn die Gebläsebeschaufelung auf einem Ring angeordnet wäre, der auf die Spitzen der Turbinenbeschaufelung 7 aufgesetzt ist und in der gleichen Eb.ene damit liegt, wenn nicht spezielle Vorkehrungen getroffen werden, um diese Wirkung zu kompensieren. ■-At a distance around the housing 2A and the jet pipe 8, a casing 9 is arranged, which together with the housing 2A and the jet pipe 8 forms an annular channel in which a fan blade ring 10 can rotate between the housing support struts 1OA and fixed blades 1OB arranged and offset from the third turbine rotor 7 axially to the front is, the blading 10 is held on the inside at the front end of a frustoconical ring 7A, the rear end is mounted on the outer ends of the blades of the rotor 7 .. This has the advantage that thereby the thermal expansion and contraction of the blades of the turbine rotor 7 is facilitated, which is relatively is exposed to strong heat stresses, while the ring carrying the fan cladding is relatively can stay cold and therefore the thermal expansion of the oiling of the rotor 7 would offer a strong resistance if the fan blades are arranged on a ring would be, which is placed on the tips of the turbine blades 7 and is in the same Eb.ene with it, if no special precautions are taken to compensate for this effect. ■ -

Der zweite und der dritte Turbinenläufer 5 und 7 sind auf konzentrischen Wellen 12 bzw. 13 gelagert, die von den Turbinenläufern nach vorn in das Innere eines G-ehäuses ragen, das innerhalb der Innenwand des Ringkanals 2 angeordnet ist und in dem die Wellen 12 und 13 durch ein Getriebe gekuppelt sind, das aus einem auf der Welle 12 sitzenden Innenzahnrad 15, einer Reihe von im"Gehäuse H gelagerten Zwischenwellen mit Zahnrädern 16 und einem mit dem benachbarten Ende der Welle 13 verbundenen äußeren Zahnkranz 17 besteht. Dieses G-etriebe verkuppelt somit den zweiten und den dritten Turbinenläufer 5 und 7 so, daß diese Läufer gegensinnig mit Drehzahlen umlaufen, die in einem vorbestimmten Verhältnis zueinander stehen, wobei im vorliegenden Falle der Turbinenläufer 5 mit erheblich höherer Drehzahl umläuft als der Turbinenläufer 7. Die Gebläsebesehaufelung 10 wird daher durch eine Kraft angetrieben, die teilweise vom Turbinenläufer 7 unmittelbar und teilweise vom Turbinenläufer 5 über das Getriebe 15,16,17 abgeleitet wird.The second and third turbine rotors 5 and 7 are mounted on concentric shafts 12 and 13, respectively, which are of the turbine rotors forward into the interior of a G-e housing protrude, which is arranged within the inner wall of the annular channel 2 and in which the shafts 12 and 13 through a gear are coupled, which consists of an internal gear 15 seated on the shaft 12, a number of intermediate shafts mounted in the "housing H" with gears 16 and one with the adjacent end the shaft 13 connected outer ring gear 17 consists. This gearbox thus couples the second and the third Turbine rotors 5 and 7 so that these rotors rotate in opposite directions at speeds that are in a predetermined ratio stand to each other, in the present case the turbine rotor 5 revolves at a significantly higher speed than the turbine rotor 7. The fan cladding 10 is therefore through a force driven partly by the turbine runner 7 directly and partly by the turbine runner 5 via the gearbox 15,16,17 is derived.

Bei der Ausführungsform nach Figur 2 ist gleichfalls ■ vorausgesetzt, daß die Aft-Fan-Anordnung am rückwärtigen Ende eines üblichen Strahltriebwerks mit einem Axialverdichter angeordnet ist, der Luft in die Brennkammeranordnung fördert, deren Yerbrennungsprodukte einen ersten Turbinenläufer 18 beaufschlagen, der dem Turbinenläufer 1 in figur 1 ähnlich ist und durch eine Welle 18A direkt mit dem Yer—In the embodiment according to FIG. 2, it is also assumed that the aft fan arrangement is at the rear The end of a conventional jet engine with an axial compressor is arranged, which conveys air into the combustion chamber arrangement, the combustion products of which act on a first turbine runner 18, which is attached to the turbine runner 1 in FIG is similar and through a shaft 18A directly to the Yer—

dichterläufer gekuppelt ist. Die Aft-fan-Anordnung besteht aus einem kurzen Ringkanal 19, in den die Yerbrennungsprodukte nach Beaufschlagung des Turbinenläufers 18 strömen und der mit Leitsehaufein 20 versehen ist, durch welche die Yerbrennungsprodukte in den Einlaß einer Turbinenanordnung gelenkt werden, die ein Gehäuse 21 aufweist, das einen zweiten lurbinenläufer 22 und einen dahinter angeordneten dritten Turbinenläufer 23 enthält, von dem aus die Terbrennungsprodukte in ein Strahlrohr 24, das in einer Heißschubdüse 25 endet, abströmen.dense runner is coupled. The aft-fan arrangement exists from a short annular channel 19 into which the combustion products after exposure to the turbine rotor 18 and which is provided with Leitsehaufein 20, through which the Combustion products into the inlet of a turbine assembly be steered, which has a housing 21 which has a second turbine rotor 22 and a third arranged behind it Turbine rotor 23 contains, from which the Terburnprodukte into a jet pipe 24 which ends in a hot thrust nozzle 25.

Das Gehäuse 21 und das Strahlrohr 24 sind im Abstand von einer Ummantelung 26 umgeben, die zusammen mit dem G-ehäuse 21 und dem Strahlrohr 24 einen ringförmigen luftströmungskanal 27 bildet, in dem ein Gebläsensehaufelkranz 28 drehbar ist, der vor feststehenden, den Kanal 27 quer durchsetzenden Schaufeln 29 angeordnet ist. Hinter den Leitsehauf ein 29 und den Turbinenläufer 23 sind den Kanal 27 und das Strahlrohr 24 quer durchsetzende Rohrstutzen 30 angeordnet, die mit ihren inneren Enden an einem Getriebegehäuse 31 befestigt und von stromlinienförmigen Verkleidungen 32,33 umhüllt sind.The housing 21 and the jet pipe 24 are surrounded at a distance by a casing 26, which together with the G-ehäuse 21 and the jet pipe 24 an annular air flow channel 27 forms, in which a fan blade ring 28 is rotatable, the before fixed, the channel 27 transversely penetrating blades 29 is arranged. Behind the Leitsehauf 29 and the turbine runner 23 are the channel 27 and the jet pipe 24 is arranged transversely penetrating pipe stubs 30, the inner ends of which are attached to a gear housing 31 attached and encased by streamlined fairings 32,33.

Der Kanal 29 endet in einer Kaltschubdüse 34, welche die Heißschubdüse 25 umgibt.The channel 29 ends in a cold thrust nozzle 34 which surrounds the hot thrust nozzle 25.

Ein ringförmiger Halter 3,5 für den Gebläses chaufel-A ring-shaped holder 3.5 for the fan shovel

kranz 28 sitzt auf einem kegelstumpfförmigen Tragring 36, der seinerseits auf der Beschaufelung des Turbinenläufers 23 aufsitzt.wreath 28 sits on a frustoconical support ring 36, which in turn sits on the blades of the turbine rotor 23.

Der Turbinenläufer 22 sitzt auf einer Welle 37» während der Turbinenläufe-r 23 auf einer Welle 34 sitzt. Die beiden konzentrischen Wellen 37 und 38 ragen in das Gehäuse 31 j das ein Getriebegehäuse für ein Planetengetriebe bildet, das aus einem auf der Welle 37 befestigten Sonnenzahnrad 39» einem auf der Welle 38 befestigten Zahnkranz 40 mit Innenverzahnung und in Lagern 41A im Gehäuse 31 gelagerten Planetenzahnrädern 41, deren jedes mit dem Sonnenzahnrad 39 und dem Zahnkranz 40 kämmt, besteht.The turbine runner 22 sits on a shaft 37 »during the turbine runner 23 is seated on a shaft 34. the two concentric shafts 37 and 38 protrude into the housing 31 j which forms a gear housing for a planetary gear, which consists of a sun gear mounted on the shaft 37 39 »a ring gear 40 fastened on the shaft 38 with internal teeth and mounted in bearings 41A in the housing 31 Planetary gears 41, each of which meshes with the sun gear 39 and the ring gear 40.

Wie man sieht, wird somit die auf die Gebläsebeschaufelung 28 übertragene Kraft teilweise vom Turbinenläufer 22 über das Getriebe 39, 41, 40, die Welle 38, den Turbinenläufer 23 und den !Tragring 36 und teilweise vom Turbinenläufer 23 direkt über den Tragring 36 abgeleitet, wobei das Verhältnis zwischen den Drehzahlen der gegensinnig umlaufenden Turbinenläufer 22 und 23 durch das Getriebe 39, 41,40 bestimmt wird.As you can see, this will affect the fan blades 28 power transmitted partly from the turbine runner 22 via the gear 39, 41, 40, the shaft 38, the turbine runner 23 and the support ring 36 and partly from the turbine runner 23 derived directly from the support ring 36, the ratio between the speeds of the opposite directions rotating turbine rotor 22 and 23 is determined by the gear 39, 41, 40.

Claims

PJUOO 333 * 29.7.6 Protection claims

1.jet engine with a rotating air compressor, forcing air backward into a combustion chamber assembly, a first one of the products of combustion from the combustion chamber arrangement acted upon, the compressor rotor driving the turbine rotor and an arrangement with a fan, which is operated by a further one, from the combustion products after the first turbine rotor has been acted upon acted upon turbine unit is driven and with its blading in a flow channel is arranged, through which it calls air backwards against one or more nozzles during operation, which together, with one or more nozzles through which the combustion products flow after the turbine rotors have been acted upon Form thrust nozzle assembly, characterized in that that the further turbine unit from

consists of a second and a third turbine rotor, with one of which the fan is directly connected, while one coupling the second and third turbine rotors Transmission determines the ratio between the speeds of the second and third turbine rotor.

2. jet engine according to claim 1, characterized marked that the gearbox is between

bilz second and the third turbine runner run in opposite directions Rotation of this turbine rotor causes

3. jet engine according to claim 1, characterized marked that the fan directly with is connected to the third turbine runner.

4. Jet engine according to claim 1, characterized in that the blading of the Fan is supported by the blades of the turbine rotor, with which it is directly connected.

5. jet engine according to claim 4, characterized in that the blading of the Fan directly with the blading of the corresponding turbine rotor through an axially extending support ring is connected, one end of which with the fan blades and the other inde with the blades of the turbine rotor connected is.

6. jet engine according to claim 1, characterized marked that the second and the third turbine rotor coupling gear is arranged in a housing in front of these rotors, and inside of the flow channel through which the combustion products from the first turbine runner to the second and to the third turbine runner flow.

7 · jet engine according to claim 1, characterized characterized in that the second and the Third turbine rotor coupling gears in one housing is arranged, which is behind these! runners and within the channel through which the combustion products flow from the third turbine runner to the exhaust nozzle.