DE2061425C3 - Gasturbinen-Gebläsetriebwerk - Google Patents

Description

3. Triebwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gebläsestator einen Trennmantel (41) aufweist, der stromabwärts von der Rotorbeschaufelung (12, 32) angec/dnet ist und die Luftströme der inneren und, äußeren Rotorbeschaufelung voneinander trennt

4. Triebwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennmantel (41) einen Einlaufkanal für das Haupttriebwerk bildet, in dem ein Leitschaufelkranz (36) fest angeordnet ist

5. Triebwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorbeschaufelung (12) durch eine Servoanlage (15—20), die zumindest teilweise innerhalb der Nabe (H) angeordnet ist, verstellbar ist

6. Triebwerk nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Rotorbeschaufelung (12) verstellbar und die innere Rotorbeschaufelung (32) unverstellbar ist

7. Triebwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Man' telstromgebläse als Baueinheit (A) derart mit dem Haupttriebwerk (B) verschraubbar ist, daß der Gebläserotor entweder von der Welle direkt oder von einem im Haupttriebwerk angeordneten Untersetzungsgetriebe antreibbar ist

8. Triebwerk nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gebläsestator ein Untersetzungsgetriebe (7) angeordnet ist, das den Gebläserotor antreibt und seinerseits von der Triebwerkswelle antreibbar ist (F i g. 3,4).

9. Triebwerk näeh Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Untersetzungsgetriebe (37) ferner zum Antrieb von Nebenaggregaten dient

10. Triebwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Gebläserotor nach vorne in die Nabe erstreckt

11. Triebwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Baueinheit gehörende Mantel (13) des Mantelstromgebläses den gesamten Mantelstrom des Triebwerks führt

12, Triebwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Haupttriebwerk einen fest angeordneten Mantelabschnitt aufweist, der mit dem Mantel des Gebläses fluchtet und eine rückwärtige Verlängerung des Mantels bildet

Die Erfindung betrifft ein Gasturbinen-Gebläsetriebwerk mit einem an seinem vorderen Ende vorgesehenen Mantelstromgebläse mit einem Gebläsestator, der einen

ij den Mantelstrom umgebenden Gehäusemantel aufweist und einem über eine Antriebsverbindung mit der Haupttriebwerkswelle verbundenen Gebläserotor, der eine Laufradbeschaufelung sowie eine Nabe aufweist, wobei das als Baueinheit ausgebildete Mantelstromgeblase als Ganzes am Haupttriebwerk befestigbar bzw. vom Haupttriebwerk abnehmbar ist

Bei einem vorbekannten Triebwerk dieser Art (Zeitschrift Interavia, 1967, Heft 12, S. 1880) ist der Mantel des Mantelstromgebläses unmittelbar über

2s Statorschaufeln am Gehäuse des Haupttriebwerks befestigt, und der Gebläserotor ist fest mit der Haupttriebwerkswelle verbunden. Diese Anordnung und Ausbildung dürfte zum einen gewisse Schwierigkeiten bei der Montage und zum anderen Probleme hinsichtlich einer exakten Lagerung des Gebläserotors mit sich bringen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gasturbinen-Gebläsetriebwerk mit einem vom Haupttriebwerk als Ganzes abnehmbaren Mantel-Stromgebläse so auszubilden, daß eine präzisere Lagerung des Gebläserotors ermöglicht wird, ohne daß dadurch die Montage des Mantelstromgebläses erschwert wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Gasturbinen-Gebläse-

triebwerk mit den eingangs angegebenen Merkmalen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Gebläsestator einen am vorderen Ende des Haupttriebwerks anschraubbaren Gehäusekörper aufweist, in dem Lager zur Lagerung des Gebläserotors angeordnet sind, und daß der Gebläserotor mit der Haupttriebwerkswelle durch eine Steckverbindung verbindbar ist, so daß beim Anfügen des Mantelstromgebläses an das Haupttriebwerk die Antriebiverbindung selbsttätig hergestellt wird.

Durch die Verwendung eines gesonderten Gehäusekörpers kann der Gebläserotor praktisch im Bereich der Rotorschaufeln gelagert werden, wodurch eine sehr präzise und eindeutige Lagerung des Gebläserotors erreicht wird, so daß Festigkeits- und Schwingungsprobleme wesentlich vermindert werden. Dennoch läßt sich aufgrund der Verwendung einer losen Drehverbindung zwischen dem Gebläserotor Und der Haupttriebwerks* welle das Mantelstromgebläse in sehr einfacher Weise allein durch Verschrauben mit dem Haupttriebwerk montieren.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand der Zeichnungen werden drei bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert Eh zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Mantelstromgebläse eines Gasturbinengebläsetriebwerks, von dem lediglich der an dem Mantelstromgebläse unmittelbar

angrenzende Teil angedeutet ist,

Fig,2 eine Vorderansicht des Mantelstromgebläses nach Fig. 1, wobei die linke Hälfte dieser Figur einen Querschnitt lings der Linie IMI in F i g, 1 darstellt,

Fig.3 eine der Fig. I entsprechende Ansicht einer s anderen Ausffihningsfonn eines Mantelstromgebläses,

F i g. 4 die obere Hälfte eines Axialschnitts durch die dritte Ausführungsform eines Mantelstromgebläses.

Die in den Zeichnungen dargestellten Mantelstromgebläse sind jeweils am vorderen Ende eines Gasturbi- ι ο nentrifibwerks angeordnet. Bei jedem der dargestellten Ausführungsbeispiele ist das Mantelstromgebläse A als eine Baueinheit ausgebildet, die als Ganzes am Haupttriebwerk B befestigbar und vom Haupttriebwerk B abnehmbar ist Zur Verdeutlichung sind das Mantelstromgebläse mit voll ausgezogenen Linien dargestellt, wogegen die angrenzenden Abschnitte der Haupttriebwerke mit strichpunktierten Linien gezeichnet sind. Jedes der Mantelstromgebläse weist einen drehfest angeordneten Statorteil mit einem Gehäusekörper 10 auf. Der Gehäusekörper 10 ist mit einer Trennfläche Cversehen, an der das Mantelstromgebläse A mit dem vorderen Ende des Haupttriebwerks B verschraubt ist Das Mantelstromgebläse A weist ferner einen Gebläserotor auf, der eine Nabe U und eine Rotorbeschaufelung 12 aufweist und mittels Wälzlager in dem drehfest angeordneten Gehäusekörper 10 gelagert ist Die Rotorbeschaufelung 12 ist verstellbar, wobei die Anstellung der Schaufeln umkehrbar ist damit die Luftströmung innerhalb eines drehfesten Mantels 13, indem sich das Mantelstromgebläse befindet umgekehrt werden kann. Der Mantel 13, der zu dem Gebläsestator gehört wird von dem Gehäusekörper 10 Ober einen stromabwärts von der Rotorbeschaufelung 12 angeordneten Leitschaufelkranz 14 getragen.

Die Schaufelverstellung der Rotorbeschaufelung 12 erfolgt unter der Steuerung einer Servoanlage, die einen innerhalb der Nabe 11 angeordneten, doppelt wirkenden, beschaufelten Stellmotor 15 aufweist Zusammenwirkende Schaufeln 16 und 17 (Fig.2) des Stellmotors 15 sind an Abtriebsgliedern 18 bzw. 19 befestigt die als Kegelrad-Zahnräder ausgebildet und in entgegengesetztem Drehsinn um die Achse D des Mantelstromgebläses drehbar sind, jede der verstellbaren Laufrad-Schaufeln 12 besitzt ein verhältnismäßig kleines Kegelrad-Ritzel 20, das jeweils am Schaufelfuß befestigt ist Die Verzahnung 22,23 der Kegelrad-Zahnräder 18 bzw. 19 stehen mit den Ritzeln 20 auf diametral gegenüberliegenden Seifen des Ritzels in Eingriff. Auf diese Weise sind sämtliche Schaufeln 12 gemeinsam verstellbar, wobei auf die Schaufelfüße von dem Stellmtor 15 ein ausgeglichenes Drehmoment ausgeübt wird

Innerhalb des Stollmotors 15, und zwar koaxial dazu, ist ein Folgeventil (nicht gezeigt) angeordnet, das die Schaufelverstellung steuert Das Folgeventil kann von herkömmlicher Bauart sein und ist beispielsweise mit einem nach hinten ragenden Schaufeiverstellungs-Steuerglied verbunden, das sich in der Mitte aus der Gebläseanordnung A heraus erstreckt und von außen ^ zur Schaufelverstellung betätigbar ist Alternativ hierzu kann das Folgeventit mittels Hydraulikdruck gesteuert werden, der über eine in der Mitte der Gebläseanordnung befindliche Steuerleitung zugeführt wird, wobei eine Rückführungsyerbindung, die sich von dem Folgeventil nach hinten zu der Steuereinrichtung erstreckt, den hydraulischen Steuerdruck liefert Als weitere Alternative kann die Schaufelverstellung durch einen Drehzahlregler gesteuert werden; in diesem Fall wird der hydraulische Steuerdruck des Drehzahlreglers an das Steuerventil innerhalb der Nabe 11 abgegeben.

Eine Nabenhaube 24, die zu dem Gebläserotor gehört, umgibt das vordere Ende der Nabe U, und ein Sicherungsring 25, der in dem Mantel 13 eingebaut ist (Fig, I), umgibt die Schaufelspitzen der Rotorbeschaufelung 12. Dies schützt den Mantel im Fall eines Schaufelbruchs.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig.! und 2 trägt die Nabe 11 die Rotorbeschaufelung 12 lediglich eines einzigen Mantelstroms, mit dem sowohl der Triebwerksverdichter (nicht gezeigt) als auch der Mantelstromkanal beaufschlagt werden. Der Gehäusekörper 10 des Mantelstromgebläses Λ ist an dem vorderen Ende des Triebwerksgehäuses 26 unmittelbar vor dem Einlauf 27 des Triebwerksverdichters angeschraubt Ein hohler mittlerer Abschnitt 28 der Nabe, der sich rückwärts von der Rotorbeschaufelung 12 in dem Gehäusekörper 10 erstreckt <st in den bereits erwähnten, im Abstand angeordnete« Lagern 29 gelagert und wird über eine Kupplungsmuffe einer Steckverbindung 30 angetrieben, die — über eine Keilnut- oder Paßfederverbindung — einerseits mit dem Nabenabschnitt 28 und andererseits mit einem vorderen Hohlabschnitt 31 der Triebwerkswelle drehfest verbunden ist Der Nabenabschnitt 28 trägt den Rest des Gebläserotors und ist unmittelbar durch die Lager 29 im Gehäusekörper 10 gelagert

Bei den in den F i g. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispielen sind zwei beschaufelte Mantelstromkanäle vorgesehen. Der äußere Mantelstromkanal ist mit der verstellbaren Rotorbeschaufelung 12 versehen und dient zur Beaufschlagung des Mantelstromkanals innerhalb des Mantels 13, wogegen die Rotorbeschaufelung 32 des inneren Mantelstroms den Triebwerksverdichter über den Einlauf 27 beaufschlagt Ein Kanal 33, der innerhalb des Gehäusekörpers 10 gebildet ist führt von der inneren Rotorbeschaufelung 32 zum Einlauf 27 des Triebwerksverdichters. Lediglich die äußere Rotorbeschaufelung 12 ist verstellbar, und zu diesem Zweck sind die Schaufelfüße dieser Beschaufelung mittels Lager 34 in einer Ringhülse 35 gelagert, die die Schaufelspitzen der inneren Rotorbeichaufelirag 32 umgibt und mit diesen verbunden ist Die Ringhülse 35 gehört somit zu dem Rotorteil der Gebläseanordnung, und die Schaufeln 32 des inneren Mantelstroms sind hohl, damit sich die Schaufelfüße der äußeren Schaufeln 12 durch die Schaufeln 32 in die Nabe 11 erstrecken können, in der die Ritzel 20 zur Schaufelverstellung, wie bereits beschrieben, angeordnet sind.

Ein sich nach außen erweiternder Trennmantel 41, der Teil des drehfest angeordneten Gehäusekörpers 10 bildet, trennt die beiden Luftströme, von denen der eine zum Verdichtereinlauf 27 und der anttere zum Mantelstromkanal innerhalb des Mantels 13 führt; der Trennmantel 41 stellt — im aerodynamischen Sinn — eine Verlängerung der Ringhülse 35 dar. Der Trennmantel 41, der die Außenwand des Kanals 33 bildet, trägt nicht nur den Leitschaufelkranz 14 im AuBenkanal, der seinerseits den Mantel 13 des Mante!strofngebläses A trägt, sondern stellt eine Verlängerung des Verdichtereinlaufs 27 nach vorne bis zu der Rotorbeschaufelung 32 des Innenstrom! dar. Der Trennmantel 41 bildet somit einen Eintrittsabschnitt des Verdichtereinlaufs, und innerhalb dieses Eintrittsabschnitts ist ein weiterer Leitschaufelkranz 36 vorgesehen, der in dem Kanal 33 fest angeordnet ist.

Bei dem Mantelstromgebläse A nach den F i g. 3 und 4 befindet sich in dem drehfesten Gehäusekörper 10 ein Untersetzungsgetriebe 37, das koaxiale Eingangs- und Ausgangsglieder 38 bzw. 39 aufweist Das Eingangsglied 38 wird von der Triebwelle 14 angetrieben, und das Abtriebsglied 39 ist unmittelbar mit dem mittleren Hohlabschnitt 42 (Fig.3) der Nabe gekuppelt Der Gehäusekörper 10 erstreckt sich nach vorne in die Nabe

11 und dient somit als Lagerträger far die Nabe, die mittels im Abstand zueinander angeordneter Lager 43 (F i g. 3) vor dem Untersetzungsgetriebe 37 gelagert ist Dies erfordert, daß der Stellmotor 15 innerhalb der Nabenhaube 24 (F i g. 3) vor der Rotorbeschaufelung 12 und der Rotorbeschaufelung 32 angeordnet wird; die als Abtriebsglieder dienenden Kegelrad-Zahnräder haben entsprechend gekröpfte Stege, so daß sie sich nach hinten um den nach vorne ragenden Lagerabschnitt 44 (F ί g. 3) ersti cokey, UiTi iiiii dcii RiiZCiü 20 der Schaufeln

12 des Außenstroms kämmen zu können.

Die Ausführungsbeispiele der F i g. 3 und 4 sind im wesentlichen gleich, abgesehen davon, daß bei der Ausführungsform gemäß Fig.4 das Untersetzungsgetriebe 37 zusätzlich als Antrieb für Hilfsaggregate dient, und zwar über eine vertikal angeordnete Antriebswelle 45, die sich nach oben durch eine der Leitschaufeln 36 in den Trennmantel 41 erstreckt, wo sie über eine rechtwinklige Kegelrad-Verzahnung 46 ein mit Innennuten versehenes, hohles Antriebsglied 47 antreibt Wenn das Mantelstromgebläse A und das Haupttriebwerk B zusammengebaut sind, erfolgt der Hilfsantrieb vom Antriebsglied 47 über eine mit Nuten versehene Hilfswelle 48, die sich in das vordere Triebwerksgehäuse und, falls sie gegenüber der Triebwerkswelle 40 versetzt ist, oberhalb des Verdichtereinlaufs 27 erstreckt

Bei den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen stellt der Mantel 13 des Mantelstromgebläses A den gesamten Mantelstromkanal des Gasturbinenwerks dar. Wenn jedoch ein Mantelstrom größerer Länge erforderlich ist, kann das Haupttriebwerk B -»Ι-«»·»^.»!!«· wi·» «timam et ati/vnBrjAn Mantpltptl ypfCphpn werden, der als rückwärtige Verlängerung des Mantels 13 des Mantelstromgebläses A ausgebildet wird, wobei das Mantelstromgebläse A immer noch als Einheit am Haupttriebwerk B montierbar bleibt

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche;

1. Gasturbinen-Gebläsetriebwerk mit einem an seinem vorderen Ende vorgesehenen Mantelstromgebläse mit einem Gebläsestator, der einen den Mantelstrom umgebenden Genäusemamel ausreist, und einem Ober eine Antriebsverbindung mit der Haupttriebwerkswelle verbundenen Gebläserotor, der eine Laufradbeschaufelung sowie eine Nabe aufweist, wobei das als Baueinheit ausgebildete Mantelstromgebläse als Ganzes am Haupttriebwerk befestigbar bzw. vom Haupttriebwerk abnehmbar ist,, dadurch gekennzeichnet, daß der Gebläsestator einen am vorderen Ende des Haupttriebwerks (B) anschraubbaren Gehäusekörper (10) aufweist, in dem Lager (29) zur Lagerung des Gebläserotors angeordnet sind, und daß der Gebläserotor mit der Haupttriebwerkswelle durch eine Steckverbindung (30) verbindbar ist, so daß beim Anfügen des Mantelstromgebläses an das Haupttriebwerk die Antriebsverbindung selbsttätig hergestellt wird.

2. Triebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelstromgebläse eine innere Rotorbeschaufelung (32) als Vorverdichter für das Haupttriebwerk und eine äußere Rotorbeschaufelung (12) für den Mantelstromkanal aufweist (F i g. 3,