DE2033114B2 - Vorrichtung zum verstellen von klappen einer schubduese eines gasturbinen-strahltriebwerkes - Google Patents
Vorrichtung zum verstellen von klappen einer schubduese eines gasturbinen-strahltriebwerkesInfo
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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Description
einen Stellhebels (27) direkt und das besagte andere 40 robusten Mitteln erreicht, wobei eine sehr hohe
Ende des anderen Stellhebels (19) über einen Gelenkhebel (25) an der zugehörigen Steuerklappe
(9) angelenkt ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Gestänge jeweils
Teil einer geschlossenen Synchronisationskette sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Hilfsklappen (33), die mit
ihrem einen Ende am Düsenkanal (7) angelenkt sind und mit ihrem anderen Ende an den Steuerklappen
(9) lose anliegen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verstellen
von Klappen einer Schubdüse eines Gasturbinen-Strahltriebwerkes, mil mehreren über den Umfang der
Schubdüse verteilten verstellbaren Klappen, von denen zumindest einige als Steuerklappen ausgebildet sind und
von denen jede an zwei axial versetzten Bereichen gelenkig aufgehängt ist, und einem zwischen Gchäuscmantel
und Düsenkanal koaxial angeordneten, am Gehäuse festgelegten, ringförmigen, geschlossenen
Querträger, mit dem jede Steuerklappe durch mindestens einen Stellhebel gelenkig verbunden ist.
Bei einer vorbekannten Vorrichtung dieser Art (FR-PS 12 25 736) ist jede Steuerklappe einerseits über
Steligenaugikeit ermöglicht wird. Dennoch ist durch die
besondere Art der Aufhängung dafür gesorgt, daß die im Betrieb auftretenden thermisch, mechanisch oder
aerodynamisch bedingten Beanspruchungen keinen nachteiligen Einfluß auf die V erstellvorrichtung haben.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß die Gesi.inge in eine geschlossene
Synchronkeue eingebaut werden können, wodurch sichergestellt wird, daß der Halsquerschnitt und der
Austrittsquerschnitt der Schubdüse, insbesondere bei
aysmmeirischer Arbeitsweise der Stellmotoren, kreis
förmig und zu sich selbst konzentrisch bleiben.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 beschrieben.
Anhand der Zeichnungen wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es
zeigt
Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Schubdüse veränderlicher Geometrie eines Gasturbinen-Strahltriebwerks,
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teil der in Fig. 1
gezeigten Schubdüse, wobei der Gehäusemantel entfernt ist,
Fig. 3,4, 5 Querschnitte längs der Linien 111-111,IV-IV
und V-V in Fig. 1,
F i g. 6 eine schematische Darstellung einiger Stellungen der Schubdüse veränderlicher Geometrie.
In den Figuren ist eine Schubdüse dargestellt, wobei
der vordere Abschnitt des Strahltriebwerkes nicht
gezeigt ist.
Das Strahltriebwerk weist eine von einem Primärstrom Fdurchströmte Schubdüse 1 mit einer Achse Xx
auf. die im Inneren eines Gehäusemantels 2 angeordnet
aUf. dlC im inilCICU Cllita utnouitiuomtu *. aiigvuiuiici
ist; der Querschnitt des Gehäusemantt is 2 ist wesentlich
größer als der der Schubdüse 1. Der Gehäusemantel, der Wände 3, 4 aufweist, erstreckt sich stromabwärts über
den Austrittsquerschnitt 5 der Schubdüse 1 hinaus und ist an seinem stromabwärtigen Ende mit verstellbaren
Klappen (nicht gezeigt) versehen. Der Gehäusemantel und die Schubdüse schließen zwischen sich einen
Ringraum 6 ein, der zur Aufnahme eines Sekundärstroms /dient, der sich hinter dem Austrittsquerschnitt
der Schubdüse 1 teilweise mit dem Primärstrom mischt;
die beiden miteinander gemischten Ströme bilden den Schubstrahl des Strahltriebwerks.
Die Schubdüse 1 besteht aus einem Düsenkanal 7 starrer Geometrie, der in einem Flansch 8 endet, und aus
einer Anzahl (im gewählten Beispiel 32) von über den Umfang verteilten Klappen, die abwechselnd als
Steuerklappen 9 und als Folgeklappen 109 ausgebildet «ind. Die Seitenränder der Steuerklappen und Folge
klappen überlappen sich, damit die Dichtheit der Schubdüse in allen Öffnungsstellungen sichergestellt ist.
Bei dem gewählten Beispiel sind somit 16 Steuerklappen
und 16 Folgeklappen vorhanden.
Jede der Steuerklappen weist eine Platte 9a auf. die an ihrer Außenseite zur Verstärkung dienende Längsrippen
96 und Querrrippen 9c trägt. Die Folgeklappen 109 J0
werden in an sich bekannter Weise durch den Druck des Primärstroms Fgegen die Seitenränder der Steuerklappen
gedrückt. Jede der Klappen 9, 109 besitzt, gesehen in einer Axialebene, ein derart gekrümmtes Profil, daß
die Schubdüse in gewissen Stellungen der Klappen konvergent-divergent verläuft.
Der Düsenkanal 7 ist an seinem hinteren Ende im Gehäusemantel 2 mittels ungefähr dreieckiger Streben
10 zentriert, die durchbrochen sind, damit Sekundärluft durchströmen kann. 4C
Ein Querträger 15, der im gewählten Beispiel von einem torusförmigen Hohlring gebildet wird, erstreckt
sich im wesentlichen koaxial zur Schubdüse 1 in dem Ringraum 6 zwischen den Klappen 9, 109 und dem
Gehäusemantel 2. An diesem Querträger sind ungefähr rechteckige Flansche 16 (im gewählten Beispiel 32),
beispielsweise durch Schweißen, befestigt, die über den
Umfang des Querträgers gleichmäßig verteilt sind und jeweils in einer zur Achse x'-x der Schubdüse parallelen
Fbcnc liegen. An den vier Ecken eines jeden Flansches 16 sind Bohrungen 16a, b, α d vorgesehen, in denen die
im wesentlichen tangential verlaufenden Gelenkachsen
17a, b, c, d sitzen. Sechzehn dreieckige, ebenfalls
durchbrochene und über den Umfang verteilte Gelenkarme 18 sind jeweils an zwei aufeinanderfolgenden
Flanschen 16 um ciie Gelenkachse 17<i und an dem
Gehäusemantel um eine Gelenkachse 12 schwenkbar angebracht. Man erhält somit für den Querträger
eine widerstandsfähige mechanische Aufhängung, bei der die thermisch, aerodynamisch oder mechanisch
bedingten Dehnungen unbehindert sind und der Querträger 15 und der Gehäuscmantcl 2 dcnnocii
koaxial zentriert bleiben.
Jede der Steuerklappcn ist an dem Querträger
mittels zweier voneinander unabhängiger Gestänge aufgehängt, die zum Verstellen der Steuerklappcn
dienen.
Die erste der beiden Gestänge weist für jede Klappe einen Stellhebel 19 auf, der sich in dem Raum zwischen
zwei benachbarten Gelenkarmen 18 erstreckt. Der Stellhebel 19 ist an dem einen seiner beiden Enden an
zwei benachbarten Flanschen 16 des Querträgers 15 um eine Gelenkachse 176 schwenkbar angebracht. An
seinem anderen Ende weist der Stellhebel 19 zwei Gelenke auf. durch die er über eine Achse 20 und über
ein Kugelgelenk 21a ir.it einem ersten Stellorgan
schwenkbar verbunden ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Stellorgan 21 die bewegliche
Stange eines Stellmotors 22, dessen unbeweglicher Teil um eine Achse schwenkbar ist, die von einem mit dem
Gehäusemantel fest verbundenen Gelenkträger getragen wird. An der Achse 20 ist außerdem mittels zweier
Gelenke, das eine Ende eines Gelenkhebels 25 angelenkt, dessen anderes Ende in einem ersten Bereich
der Steuerklappe 9 schwenkbar angebracht ist, und zwar um eine erste Gelenkachse 26, die im wesentlichen
tangential verläuft und in zwei mit der Steuerklappe fest verbundenen Gelenken gelagert ist (F i g. 5).
Das zweite Gestänge weist für jede Steuerklappe 9 einen Stellhebel 27 auf, der sich in der gleichen
Umfangsanordnung wie der Steilhebel 19 befindet. Der Stellhebel 27 ist an einem seiner beiden Enden an /wei
aufeinanderfolgenden Flanschen 16 um die Gelenkachse 17d schwenkbar angebracht. An seinem anderen Ende
weis*, er zwei Lager auf, durch die er unmittelbar in einem zweiten Bereich der Steuerklappe 19 um eine
zweite Gelenkachse 28 schwenkbar ist, die im wesentlichen tangential verläuft und in zwei mit der
Klappe fest verbundenen Gelenken gelagert ist. An jeder der Gelenkachsen 28 ist unter Zwischenschaltung
eines Kugelgelenks 29a ein zweites Stellorgan 29 angelenkt. da>- im dargestellten Ausführungsbeispiel die
bewegliche Stange eines Stellmotors 30 ist. Der unbewegliche Teil des Stellmotors ist an einer Achse
angelenkt, die von einem mit dem Gehäusemantel fest verbundenen Gelenklager getragen wird.
Somit können die sechzehn Steuerklappen 9 durch eine erste Gruppe von sechzehn stromaufwärts
liegenden Stellmotoren 22 und eine zweite Gruppe von sechzehn stromabwärts liegenden Stellmotoren 30 um
die Achsen 26 bzw. 28 geschwenkt werden.
Die Stellung der Steuerklappen 9, die durch die Lage ihrer Achsen 26 und 28 festgelegt wird, ändert sich nicht
nur in der Querrichtung, sondern auch in der Längsrichtung. Um die Kontinuität und die Dichtheit
der Schubdüse 1 unabhängig von der Stellung der Klappen sicher/ustellen, wird der Raum /wischen dem
Düsenkanal 7 und den Klappen 9 durch Hilfsklappen abgedeckt. Die Hilfsklappen sind an einem ihrer Enden
mit dem Düsenkanal 7 gelenk'g verbunden. An ihrem anderen Ende weisen sie jeweils eine Verdickung auf.
die sich unter dem Druck des Primärstroms F an die
Innenfläche der Wand einer Steuerklappe 9 anlegt. Zwischen den Hilfsklappen 33 sind Hilfs-Folgeklappen
133 frei schwenkbar gelagert.
Mindestens das eine und vorzugsweise beide Gestänge einer Steuerklappe 9 bilden Teil einer geschlossenen
Synchronisationskette, die es insbesondere ermöglicht, die ausgefahrenen Abschnitte der Stange der Stellmotoren
gleich lang zu machen, die somit eine gemeinsame mittlere Stellung einnehmen.
Fine solche Synchronisationskette, die der ätromaufwärtigen
(bzw. stromabwärtigen) Verstellung der Steuerklappen 9 zugeordnet ist. weist eine Reihe von
Zwischcnhcbeln 37 (b/w 47) auf. die oberhalb der Folgeklappen 109 angeordnet sind. Jeder der Zwischen-
hebel 37 (bzw. 47) ist an einem seiner beiden Enden an zwei aufeinanderfolgenden Flanschen 16 des Querträgers
15 angelenkt und um die Gelenkachse \7a (bzw. 17c) schwenkbar. An seinem anderen Ende ist er mit den
beiden ihn einschließenden Stellhebeln 19 (bzw. 27) gelenkig verbunden, und zwar unter Zwischenschaltung
zweier Synchronisationsstäbe 38 (bzw. 48).
Wie man sieht, sind die Zwischenhebel 37 um die gleichen Gelenkachsen 17a wie die Gelenkarme 18
schwenkbar; sie sind somit radial an der unteren Stelle der Gelenkarme 18, jedoch auf einem kleineren
mittleren Radius angeordnet.
Die Glieder der auf diese Weise gebildeten Synchronisationskette bestehen somit aus einem Stellhebel
19 (bzw. 27), einem Synchronisationsstab 38 (bzw. 48), einem Zwischenhebel 37 (bzw. 47), einem weiteren
Synchronisationsstab 38 (bzw. 48), einem weiteren Stellhebel 19 (bzw. 27) usw.
Die Vorrichtung ium Befestigen und Verstellen der
Steucrklappen 9 besteht somit aus einem am Gehäusemantel 2 angelenkten, ringförmigen Querträger 15, an
dem zwei ausfahrbare und verformbare Kränze von Hebeln und Stäben, die jeweils Teil einer Synchronisationskette
bilden, im wesentlichen symmetrisch zur Mittelebene des ringförmigen Querträgers angebracht
sind. Diese Kränze definieren für jedes Paar von
ίο veränderlichen Stellungen der Achsen 26, 28 einen
bezüglich der Achse der Schubdüse rotationssymmetrischen Konus, der die Stellung der Steuerklappen 9
festlegt.
In Fig.6 sind schematisch einige Betriebsstellungen
A, B, C, D dargestellt, die die Schubdüse einnehmen
kann.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Vorrichtung zum Verstellen von Klappen einer
Schubdüse eines Gasturbinen-Strahltriebwerkes, mit mehreren über den Umfang der Schubdüse verteilten verstellbaren Klappen, von denen zumindest
einige als Steuerklappen ausgebildet sind, und von denen jede an zwei axial versetzten Bereichen
gelenkig aufgehängt ist, und einem zwischen Gehäusemantel und Düsenkanal koaxial angeordneten, am Gehäuse festgelegten, ringförmigen, geschlossenen Querträger, mit dem jede Steuerklappe
durch mindestens einen Stellhebel gelenkig verbunden ist gekennzeichnet durch folgende
Merkmale:
a) der Querträger (15) ist mittels mehrerer über den Umfang verteilter Gelenkarme (18). die mit
ihrem einen Ende am Gehäusemantel (2) und mit ihrem anderen Ende am Querträger (15)
angelenkt sind, wärmebeweglich-zentrisch im Gehäuse aufgehängt;
b) die Steuerklappen (9) sind jeweils an ihren beiden Gelenkbereichen über zwei unabhängige
Gestänge an dem Querträger (15) aufgehängt;
c) jedes der beiden Gestänge weist einen Stellhebel (19, 27) auf, dessen eines Ende am
Querträger (15) angelenkt ist und dessen anderes Ende jeweils mit einem Stellorgan (21,
29) verbunden und an der Steuerklappe (9) gelenkig direkt oder indirekt befestigt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden Stellorgane (21, 29)
einer Steuerklappe (9) von dem beweglichen Teil eines Stellmotors (22, 30) gebildet wird, dessen
unbeweglicher Teil am Gehäusemantel (2) angelenkt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß das besagte andere Ende des
einen Gelenkhebel am Gehäuse angelenkt und anderer seits über einen weiteren Gelenkhebel an einem
Verbindungsstück angelenkt das seinerseits sowohl an dem Querträger wie auch an dem Stellmotor angelenki
ist Die Steuerklappe ist außerdem an ihrem stromauf - wärtigen Ende mit einer Hilfsklappe gelenkig verbun
den, die ihrerseits über einen zweiten Stellmotor
verstell! werden kann. Da ciie Steuerklappe mit dem
Gehäuse verbunden ist sind der Bewegungsfreiheit di r
ίο Steuerklappe gewisse Grenzen gesetzt Da ferner d.e
Steuerklappe einerseits über den ihr unmittelbar zugeordneten Stellmotor und andererseits über den di r
Hilfsklappe zugeordneten Stellmotor verstellt wird, im es relativ schwierig, eine gewünschte Betriebsstellun-r
präzise anzusteuern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Vorrichtung der angegebenen Art so auszubilden, daß die Bewegungsfreiheit der Steuerklappen vergrößeu
und die Verstellgenauigkeit erhöht wird.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der
eingangs angegebenen Gattung erfändungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:
a) der Querträger ist mittels mehrerer über den Umfang verteilter Geler karme. die mit ihrem einen
Ende am Gehäusemantel und mit ihrem anderen Ende am Querträger anjjelenkt sind, wärmebeweglich
zentrisch im Gehäuse aufgehängt:
b) die Steuerklappen sind jeweils an ihren beiden Gelenkbereichen über zwei unabhängige Gestänge
an dem Querträger aufgehängt;
c) jedes der beiden Gestänge weist einen Stellhebel auf, dessen eines Ende am Querträger angelenkt ist
und dessen anderes Ende jeweils mit einem Stellorgan verbunden ist und an der Steuerklappe
gelenkig direkt oder indirekt befestigt ist.
Auf diese Weise lassen sich - innerhalb eines bestimmten Betriebsbereiches — praktisch jede Stellung
für die Steuerklappen ind somit für die Form des Düsenkanals verwirklichen. Dies wird mit einfachen und
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR6922624 | 1969-07-03 | ||
FR6922624A FR2030532A5 (de) | 1969-07-03 | 1969-07-03 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2033114A1 DE2033114A1 (de) | 1971-02-11 |
DE2033114B2 true DE2033114B2 (de) | 1976-08-05 |
DE2033114C3 DE2033114C3 (de) | 1977-03-24 |
Family
ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB1293868A (en) | 1972-10-25 |
DE2033114A1 (de) | 1971-02-11 |
US3612106A (en) | 1971-10-12 |
FR2030532A5 (de) | 1970-11-13 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |