DE2063984A1 - Schubdüsenanordnung - Google Patents

Description

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R. 793

Augsburg, den 28. Dezember 1970

Rolls-Royce Limited, Moor Lane, Derby, England

Schubdüsenanordnung

Die Erfindung betrifft Schubdüsenanordnungen, welche aus einer Strahldüse und einem dazu koaxial angeordneten
Bauteil bestehen, die beide ein stromab angeordnetes Endteil von allgemein kegeIstumpfförmiger Gestalt aufweisen.

Bei der Verwendung von Turbowellen-Gasturbinentriebwerken zum Antrieb von Hubschraubern treibt das mit einer

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Leistungsturbine versehene Triebwerk den Hubschrauberrotor über ein Getriebe, beispielsweise über ein Untersetzungsgetriebe. Wenn die von der Leistungsturbine erzeugte Wellenleistung die Leistung übersteigt, welche vom Getriebe übertragen werden soll, dann ist es wünschenswert, das an der Turbine herrschende Druckgefälle so vermindern zu können, daß es zur Erzeugung der gewünschten, vom Getriebe zu übertragenden Wellenleistung gerade ausreicht, wohingegen es außerdem wünschenswert ist, die zur Verfügung stehende Überschußleistung in Form eines größeren Druckgefälles an der Schubdüse zur Erzeugung eines größeren Vorwärtsschubes auf den Hubschrauber zur Verfügung zu stellen.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, bei Schubdüsenanordnungen der eingangs dargelegten allgemeinen Bauart beispielsweise zu dem soeben angegebenen Zweck das am Auslaß der Strahldüse zur Verfügung stehende Druckgefälle verändern zu können.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß jedes der Endteile der Strahldüse und des dazu koaxial angeordneten Bauteils jeweils einen schräg zu seiner Achse liegenden Auslaß aufweist, daß ferner die Strahldüse und das dazu koaxial angeordnete Bauteil ineinandergeschoben und relativ zueinander zwischen einer Stellung, in welcher

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die Ebenen ihrer Endteil-Auslässe sich im wesentlichen decken und einer Stellung drehbar sind, in welcher sich diese Ebenen kreuzen, und daß endlich Mittel zur Erzeugung einer solchen Relativdrehung vorgesehen sind.

Die Erfindung wird nunmehr unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen in ihren Einzelheiten beispielsweise beschrieben. In den Zeichnungen stellen dar:

Fig. 1 ' eine ^ehr schematische, teil

weise geschnittene Aufsicht auf ein Zwillingsgasturbinentriebwerk mit zwei Schubdüsenanordnungen nach der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Aufsicht auf

eine Strahldüse einer der in Fig. 1 dargestellten Schubdüsenanordnungen in vergrößertem Maßstab und in einem Abschnitt ihrer Herstellung,

Fig. 3 . eine Aufsicht ähnlich Fig. 2,

die jedoch die Strahldüse in fertiggestelltem Zustand zeigt,

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Pig. 4 eine schematische Aufsicht auf

eine der beiden Schubdüsenanordnungen des in Pig. I dargestellten Strahltriebwerks in größerem Maßstab,

Fig. 5 eine schematische Endansicht

L· ■ der in Fig. 4 gezeigten Schub

düsenanordnung, in Richtung des Pfeiles E in Fig. 4 gesehen,

Fig. 6 eine ähnliche Aufsicht wie

Fig. 4, die jedoch die Schubdüsenanordnung in einer anderen Betriebsstellung zeigt₉

Fig. 7 eine Endansicht ähnlich Fig„ 5,

die jedoch die Schubdüsenanordnung in der in Fig. 6 gezeigten Betriebsstellung !zeigt und gifax⁰ in Richtung des Pfeiles Q in Fig. 6 gesehen, und

Fig. 8 einen schematischen Teilschnitt

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durch das in Pig. 1 dargestellte Strahltriebwerk, welcher eine Einzelheit desselben in größerem Maßstab zeigt.

Das in Pig. 1 sehr schematisch dargestellte Zwillingsgasturbinentriebwerk weist zwei Turbotriebwerke auf, welche an den Stellen 11, 11 angeordnet sind und jeweils einen an der Stelle 12 angeordneten Verdichter, ein an der Stelle angeordnetes Brennkammersystem und eine an der Stelle 14 angeordnete Turbine aufweisen, wobei diese Teile jeweils strömungsmäßig in der aufgeführten Reihenfolge hintereinander angeordnet sind. Die von der Turbine 14 ausgestoßenen Abgase werden nach hinten in ein Strahlrohr 15 ausgestoßen, aus welchem sie über eine Schubdüsenanordnung 16 in die Atmosphäre austreten.

Gemäß der Erfindung ist die Schubdüsenanordnung 16 jeweils folgendermaßen aufgebaut:

Wie Fig. 2 zeigt, ist der untere Rand eines kreiskegelförmigen Stahlblechkörpers 21 mit seinem Umfang an das eine Ende eines Kreiszylinders 22 angeschweißt, welcher aus Stahlblech gebildet ist und gleichen Durchmesser wie

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die Basis des Kreiskegels 21 hat. Das Ende dieser Anordnung wird sodann längs einer Ebene X-X normal zur Zeichnungsebene abgeschnitten, welche am Umfang des kreiskegeligen Körpers 21 durch einen Punkt 23 und am Stahlzylinderteil durch einen Punkt 24 hindurchgeht, so daß eine Strahldüse entsteht, die in Fig. 3 schematisch im Schnitt dargestellt ist. Wie Fig. 4 zeigt, wird diese Strahldüse 25 von einem äußeren Bauteil 26 umgriffen, welches im wesentlichen hinsichtlich seiner Gestalt identisch mit der Strahldüse 25 ist. Das äußere Bauteil 26 ist relativ zur Strahldüse 25 drehbar auf zwei Dichtungsringen 27 und 28 angeordnet, welche in Fig. 8 erkennbar sind und jeweils in gegenseitigem Axialabstand im Umfangsnuten 29 und 30 der Wandung der Strahldüse 25 gelagert sind. Die beiden Umfangsnuten 29 und sind mit Bezug auf die Strahldüsenwandung so angeordnet, daß sie in allen möglichen Drehwinkelstellungen des Bauteils relativ zur Strahldüse 25 an der Innenfläche des zylindrischen Teils des äußeren Bauteils 26 dichtend anliegen. Auf diese Weise verhindern die Dichtungsringe 27 und 28 ein Hindurchlecken der aus dem Auslaß der Strahldüse 25 austretenden Abgase stromauf durch den Ringraum zwischen der Strahldüse und dem äußeren Bauteil 26 hindurch.

Fig. 4 zeigt eine Stellung, in welcher der Auslaß des äußeren Bauteils 26 sich im wesentlichen mit dem Auslaß

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der Strahldüse 25 deckt und folglich der wirksame Strömungsquerschnitt des Auslasses der Schubdüsenanordnung in einer Ebene normal zur gemeinsamen Mittellinie 31 derselben die in Fig. 5 schraffierte, mit der Bezugsziffer 32 bezeichnete elliptische Form hat.

Fig. 6 zeigt die Anordnung in einer Betriebsstellung, in welcher das äußere Bauteil 26 aus der in Fig. 4 gezeigten Stellung heraus um l80° gedreht worden ist, so daß nunmehr " der wirksame. Austrittsq-..*srschnitt ^er Schubdüsenanordnung normal zur Mittellinie 33 des Gasaustrittes aus der Düsenanordnung auf den Querschnitt vermindert ist, dsr in Fig. 7 schraffiert dargestellt und mit der Bezugsziffer 34 bezeichnet ist.

Aus Fig. 8 ist ersichtlich, daß das äußere Bauteil 26 einen radial nach außen ragenden Ringflansch 37 aufweist, dessen äußerer Rand 38 in Axialrichtung gebogen ist. An |

diesem Rand 38 sind zwei Zapfenreihen 39 befestigt, auf welchen Rollen 35 gelagert sind, welche jeweils an der stromauf und an der stromab gelegenen Seite eines Ringflansches 36 anliegen, der radial von der Wandung der Strahldüse 25 nach außen absteht, so daß das äußere Bauteil 26 daran gehindert wird, sich relativ zur Strahldüse 25 in axialer Richtung zu verschieben.

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Das äußere Bauteil 26 weist einen weiteren j radial nach außen abstehenden Flansch 41 auf, welcher an seinem äußeren Rand mit Kettenzähnen 42 versehen ist. In die Kettenzähne 42 greift eine Triebkette 43 ein, welche um das Kettenrad 44 eines Drehmotors 45 herumgelegt ist, welch letzterer mit Bezug auf das Strahlrohr 15 fest angeordnet ist. Der Drehmotor 45 wird durch von außen kommende Signale gesteuert und dreht jeweils nach Art dieser Signale das Kettenrad 44 in einem bestimmten Drehsinn, welches seinerseits den Außenkörper 26 relativ zur Strahldüse 25 um einen bestimmten Drehwinkelbetrag dreht.

Bei dem in Fig. 1 sehr schematisch dargestellten Zwillingsgasturbinentriebwerk sollen sich die beiden Außenkörper 26 jeweils mit Bezug aufeinander in entgegengesetztem Drehsinn drehen. Folglich sind zwei Triebketten vorgesehen, welche jeweils um Kettenräder 44 und 44· herumgelegt sind. Die Triebwelle 46' des Kettenrades 44^f ist unabhängig von dem Drehantrieb gelagert und über Stirnräder 47 mit der Triebwelle 46 des Kettenrades 44 verbunden, so daß eine Drehung dieses Kettenrades mittels des Drehantriebes 45 jeweils eine Drehung des anderen Kettenrades 44' um den gleichen Drehwinkel, jedoch in entgegengesetztem Drehsinn bewirkt.

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   I !./Schubdüsenanordnung, bestehend aus einer Strahldüse und einem dazu koaxial angeordneten Bauteil, die beide ein stromab angeordnetes Endteil von allgemein kegelstumpf förmiger Gestalt aufweisen, dadurch gekennzeichnet, Λ daß jedes dieser Endteile (21, 22) jeweils einen schräg zu seiner Achse liegenden Auslaß (23, 24) aufweist, daß ferner die Strahldüse (25) und das dazu koaxial angeordnete Bauteil (26) ineinandergeschoben und relativ zueinander zwischen einer Stellung (Fig. 4), in welcher die Ebenen ihrer Endteil-Auslässe sich im wesentlichen decken und einer Stellung (Pig. 6) drehbar sind, in welcher sich diese Ebenen kreuzen, und daß endlich Mittel (41 ... 47) zur Erzeugung einer solchen Relativdrehung vorgesehen sind.
2. 2. Schubdüsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das koaxial zur Strahldüse (25) angeordnete Bauteil (26) relativ zur Strahldüse drehbar auf zwei Dichtungsringen (27, 28) angeordnet ist, die ihrerseits jeweils in zwei mit gegenseitigem Axialabstand an der Strahldüsenwandung angebrachten Umfangsnuten (29, 30) gelagert sind.

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3. 3. Schubdüsenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das koaxial zur Strahldüse (25) angeordnete Bauteil (26) gegen Axialverschiebungen relativ zur Strahldüse durch zwei an diesem Bauteil angeordnete Rollenkränze gesichert ist, deren Rollen (35) jeweils

   an den stromauf und stromab gelegenen Seiten eines Umfangsflansches (36) anliegen, der radial von der Strahldüsen-P wandung absteht.
4. 4. Schubdüsenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das koaxial zur Strahldüse (25) angeordnete Bauteil (26) treibend mit einem Antrieb (41 ... 47) verbunden ist, der es um die gemeinsame Achse (33) relativ zur Strahldüse um einen bestimmten Drehwinkel zu drehen vermag.
5. fc 5· Anwendung von Schubdüsenanordnungen nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auf Gasturbinentriebwerke.
6. 6. Anwendung von Gasturbinentriebwerken nach Anspruch auf den Antrieb von Plugzeugen.

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