DE2216220A1

DE2216220A1 - Fluidvortriebsystem

Info

Publication number: DE2216220A1
Application number: DE19722216220
Authority: DE
Inventors: Robert Leslie; Marshall John; Belfast Jennings (Irland)
Original assignee: Short Brothers and Harland Ltd
Current assignee: Short Brothers PLC
Priority date: 1971-03-31
Filing date: 1972-04-04
Publication date: 1972-10-05
Also published as: FR2132380A1; GB1386232A; FR2132380B1

Description

SHORT BROTHERS & HARLAND LIMITED

Airport Road, Belfast

Nordirland S l6 P 72

Fluidvortriebsystem

Die Erfindung befasst sich mit Pluidvortriebsystemen und insbesondere mit der Schubumkehr von Pluidvortriebsystemen wie beispielsweise von Gasturbinen. ■

Die Schubumkehr in einer Gasturbine wird oft dadurch erreicht, dass man einen schuberzeugende Gase führenden Kanal blockiert und gleichzeitig einen anderen Auslass für diese Gase öffnet. Auf diese Weise liefern die Gase keinen Vorwärtsschub mehr, sondern statt dessen einen Schub in der umgekehrten Richtung. Die Blockierung eines Ringkanals wird allgemein mit Hilfe einer Mehrzahl von in Angeln beweglichen Sperrtüren bewerkstelligt , die an einer Kanalwand angeordnet sind und die man über den Kanal in nahen Kontakt miteinander und mit der anderen Kanalwand verschwenkt. Die Konstruktion der Kanalwände derart, dass solche Sperrtüren angebracht und betätigt werden können, und zwar mit einem Minimum an Druckverlusten, bringt eine Reihe von Schwierigkeiten mit sich und die Endausführung ist oft ein Kompromiss unter Hinnahme von höherem Gewicht, grösseren Kosten und aerodynamischen Verlusten.

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Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Schubumkehr zu ermöglichen, für die keine Sperrtüren oder ähnliche in Angeln aufgehängte Teile für die Schubumkehr erforderlich sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Pluidvortriebsystem vorgeschlagen, das gekennzeichnet ist durch eine Innenwand und durch eine Aussenwand, welche eine ringförmige Durchtrittsöffnung für die Pluidströmung zwischen sich definieren, die an ihrem einen Ende mit einer Vortriebsfluidquelle und am anderen Ende mit einem Auslass in Verbindung steht, wobei die Aussenwand einen stromaufwärts gelegenen Wandteil und einen stromabwärts gelegenen Wandteil aufweist und wobei der stromabwärts gelegene Wandteil achsial beweglich ist zwischen einer Normalstellung, in der der stromabwärts gelegene Wandteil unter Bildung der erwähnten ringförmigen Durchtrittsöffnung für die Pluidströmung an dem stromaufwärts gelegenen Wandteil anliegt, und einer Schubumkehrstellung, in der der stromabwärts gelegene Wandteil unter Freilassen eines ringförmigen, oder im wesentlichen ringförmigen, Spaltes sich achsial im Abstand von dem stromaufwärts gelegenen Wandteil befindet und in der der stromabwärts gelegene Wandteil die Durchtrittsöffnung für die Fluidströmung verschliesst, wobei die Anordnung so getroffen ist, dass die Richtung der Strömung des Fluids aus der Durchtrittsöffnung umgekehrt wird, wenn es durch den ringförmigen, oder im wesentlichen ringförmigen, Spalt hindurchtritt.

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COPY

Vorzugsweise weist die Innenwand einen ringförmigen Teil vergrösserten Durchmessers und der stromabwärts gelegene Wandteil einen ringförmigen, radial nach innen vorspringendengenden Teil auf, der so konstruiert und angeordnet ist, dass in der Schubumkehrstellung der sich radial nach innen erstreckende Teil an dem Teil mit dem vergrösserten Durchmesser anliegt.und die Durchtrittsöffnung für die Pluidströmung verschliesst.

Vorzugsweise weist ausserdem der stromabwärts gelegene Wandteil * eine Strahlablenkungsanordnung auf, wobei der stromabwärts gelegene Wandteil und die Strahlablenkungsanordnung gemeinsam bewegbar sind zwischen der Normalstellung, in welcher die Strahlablenkungsanordnung achsial den stromaufwärts gelegenen Wandteil umfasst und der Schubumkehrstellung, in welcher die ■ Strahlablenkungsanordnung in dem ringförmigen, oder im wesentlichen ringförmigen Spalt, angeordnet ist, wobei der stromabwärts gelegene Wandteil und die Strahlablenkungsanordnung die gleiche Relativposition zueinander beibehalten, und zwar sowohl in der Normalstellung als auch in der Schubumkehrstellung.

Im Schutzbereich der Erfindung liegt auch eine By-pass-Gasturbine für ein Flugzeug mit einem Pluidvortriebsystem nach einem der vorstehend beschriebenen Typen, wobei die Aussenwand eine". By-pass-Nebenverkleidung aufweist, welche ein Vorderrad der Maschine umgibt, wobei die Innenwand einen Teil des Gehäuses der Gasturbine umfasst.

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Unter einem weiteren Gesichtspunkt umfasst die Erfindung eine Gasturbine für ein Plugzeug mit einem Pluidvortriebsystem nach einem der vorstehend beschriebenen Typen, wobei die Aussenwand mit einer Auslassdüse für die heissen Abgase der Gasturbine und die Innenwand einen koachsial mit der Düse angeordneten Mittelkörper umfasst.

Die Erfindung wird an zwei in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert; in den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer Gasturbine mit einem By-pass-Nebengehäuse;

Fig. 2 einen Teilquerschnitt des Nebengehäuses entlang der Linie II - II aus Figur 1;

Fig. 3 schematisch einen Teillängsschnitt entlang der Linie III - III aus Figur 2, nämlich einen stromabwärts gelegenen Teil des Nebengehäuses in einer Normalstellung;

Fig. 4 ähnlich der Figur 3 den stromabwärts gelegenen Teil des Nebengehäuses in einer Schubumkehrstellung;

Fig. 5 eine Teil-Unteransicht der Gasturbine und des Nebengehäuses nach den Figuren 1-4, nämlich den stromabwärts gelegenen Teil der Schubumkehranordnung in der Schubumkehrstellung;

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Pig. 6 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungs- form einer Gasturbine mit einer Strahldüse;

Fig. 7 einen Querschnitt der Strahldüse entlang der Linie VII - VII aus Figur 6;

Fig. 8 schematisch einen Teillängsschnitt der Strahldüse, nämlich einen stromabwärts gelegenen Teil der Düse in einer Normalstellung;

Fig. 9 schematisch einen Teillängsschnitt der Strahldüse, nämlich den stromabwärts gelegenen Teil in einer Schubumkehrstellung;

Fig. Io einen Teillängsschnitt der Strahldüse entlang der Linie X-X aus Figur 7» nämlich die zweite Ausführungsform der Schubumkehranordnung, und zwar in gestrichelten Linien für die Normalstellung und in ausgezogenen Linien für die Schubumkehrstellung.

Wie sich zunächst aus Fig. 1 ergibt, ist eine Gasturbine 2o an der Tragfläche oder am Rumpf eines (nicht dargestellten) Flugzeugs mit Hilfe einer Stütze 21 befestigt. Die Turbine umfasst eine Kompressorstufe 22 und eine Turbinenstufe 23» die in Strömungsrichtung in Serie hintereinander liegen, sowie eine Zusatzausrüstung 24, wobei die Gasturbine von einem Turbinengehäuse 25 umgeben ist, das einen Teil 6o mit vergrössertem

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Durchmesser aufweist, um die Zusatzausrüstung 2k aufzunehmen. Die Turbine treibt ein Vorderrad 26, das von einer By-pass-Verkleidung 27 umgeben ist, welche im Abstand von dem Maschinengehäuse 25 angeordnet ist, und zwar mit Hilfe von Streben 28, so dass ein ringförmiger By-pass-Kanal 29 zwischen der Verkleidung 27 und dem Gehäuse 25 gebildet wird.Die Streben 28 sind an einem stromaufwärts gelegenen Teil der Verkleidung befestigt, damit ein separater, stromabwärts gelegener Teil 3o in einer weiter unten beschriebenen Weise frei bewegt werden kann.

Im Betrieb treibt die sich drehende Turbine das Vorderrad 26 an, welches Luft durch den By-pass-Kanal 29 und die Düse treibt, um Schub zu erzeugen, welcher den von den Turbinenabgasen erzeugten Schub vergrössert. In Anlagen, bei denen das Verhältnis dieses von der By-pass-Luft gelieferten Schubs im Verhältnis zu dem von den Turbinenabgasen gelieferten Schub hinreichend hoch ist, kann es ausreichen, wenn man nur die By-pass-Luft umkehrt, um eine hinreichende Schubumkehr der Turbine zu erreichen.

Wie sich am besten aus den Fig. 2,3 und 5 ergibt, umfasst der stromabwärts gelegene Teil 3o der Verkleidung 27 einen im wesentlichen ringförmigen Bereich der, an einem Ende, in eine Hinterkante 31 übergeht und der am anderen Ende mit einer gebogenen, sich radial erstreckenden Wand 32 versehen ist, die komplementär zur Form des stromabwärts gelegenen Endes 59 der Verkleidung 27 ist, wie sich am besten aus den Figuren 3 und k

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—. ¹J mm

ergibt.

Wie in Figur 4 dargestellt, umfasst die gebogene radiale Wand 32 eine radial nach innen vorwärts weisende Kante 33» welche zu einem achsial versetzten Teil 34 führt und in einer radial nach aussen vorwärts weisenden Kante 35 endet.

Der stromabwärts gelegene Teil 3o ist starr mit einer Strahlablenker an Ordnung verbunden, welche (wie man am besten in Fig. 2 sieht) vier gebogene Schaufelanordnungen 36 umfasst. Jede Schaufelanordnung umfasst zwei sich in achsialer Richtung erstrekkende Stangen 37, welche zwischen dem stromabwärts gelegenen Teil 3o und einem Ring 9o verlaufen. Zwischen jedem Stangenpaar 37 ist eine Anzahl von tragflügelförmigen Bogenschaufeln 38 angeordnet, deren Krümmungsmittelpunkt koachsial mit der Achse der Verkleidung 27 liegt. Zusätzlich sind die beiden oberen Schaufelanordnungen 36 mit einer Anzahl von sich achsial erstreckenden, tragflügelförmigen Schaufeln 39 versehen, welche sich zwischen dem stromabwärts gelegenen Teil 30 und dem Ring 9o erstrecken und die Bogenschaufeln 38 schneiden.

Die Verkleidung 27 ist, wie in Fig. 4 gezeigt, mit einem ringförmigen Hohlraum 4o zwischen ihrer Innenfläche und ihrer Aussen· fläche ausgebildet. Wie sich am besten aus den Figuren 2 und 5 ergibt, ist die Verkleidung 27 mit oberen und unteren, im Querschnitt rechteckigen Konstruktionsteilen 4l, 42 versehen.

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welche sich jeweils in achsialer Richtung durch die Verkleidung erstrecken. Das obere Konstruktionsteil 4l erstreckt sich in Achsrichtung bis etwa zur Hinterkante 31 der Verkleidung 27· Das untere Konstruktionsteil erstreckt sich in Achsrichtung über die ganze Länge der Turbine, wie man am besten aus Figur 1 ersieht. Die beiden Konstruktionsteile verlaufen durch den Ringhohlraum 40. Sechs lineare Hubglieder 44 sind an der Innen-Hohlraumes 4o mit ihren Gehäusen 45 so befestigt, dass sie in einer Achsialrichtung liegen und ihre Betätigungs- ■ stangen 46 an dem stromabwärts gelegenen Teil 3o befestigt sind, wie man am besten aus Figur 5 ersieht. Das Gehäuse 45 eines jeden Hubglieds 44 ist mit zwei Flanschen 47 versehen, welche sich von zwei einander gegenüberliegenden Seiten her erstrecken, wie man am besten in Figur 2 sieht.Zusätzlich ist jedes der Konstruktionsteile 41 und 42 mit zwei sich achsial erstreckenden Schlitzen 48 versehen.

Wie sich weiterhin aus Fig. 2 ergibt, sind die 4 Schaufelanordnungen 36 zu zwei Paaren zusammengefasst mit Hilfe einer Platte 49, welche sich zwischen zwei Stangen 37 erstreckt und eine im wesentlichen halbkreisförmige Anordnung bildet. Jede Stange 37 weist einen Kanal 5o auf, welcher mit einem zugehörigen Flansch 47 an einem Hubglied 44 in Eingriff steht» so dass die Schaufelanordnungen 36 im Hohlraum 4o sich nur in Achsrichtung gleitend bewegen können.

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■ Die vereinigten Schaufelanordnungen 36 sind ebenfalls auf eine

■ Bewegung in Achsrichtung beschränkt, und zwar durch zwei Längsplatten 52, welche mit einer Kante an der radial gesehen am weitesten aussen liegenden Kante derjenigen Längsstangen 37 befestigt sind, welche den oberen und unteren Konstruktionselementen 4l, 42 benachbart liegen und die eine Anzahl von Gleitelementen 51 aufweisen, welche im Abstand voneinander entlang

< der anderen Längskante angeordnet sind. Die Gleitelemente 51 sind mit einem im Querschnitt T-fÖrmigen Flansch 53 ausgebildet, welcher mit einem zugehörigen Schlitz 48 in Eingriff steht, welcher in den oberen und unteren Konstruktionselementen 41, 42 ausgebildet ist.

Dichtungen (nicht dargestellt) sind zwischen dem oberen Konstruktionselement 41 und den Längsplatten 52 vorgesehen. Weitere Dichtungen (nicht dargestellt) sind zwischen dem unteren Konstruktionselement und der benachbarten Längsplatte 52 vorgesehen. Auch können Dichtungen 56, wie in Figur 4 gezeigt, zwischen den Schaufelanordnungen und der Verkleidungskante 57 vorgesehen sein.

Im Reiseflug liegen die Schaufelanordnungen, wie in Figur 2 gezeigt, voll zurückgezogen in dem ringförmigen Hohlraum 4o der Verkleidung 27. Die gebogene radiale Wand 32 des stromabwärts gelegenen Teils 3o liegt in unmittelbarer Nähe des komplementär gebogenen Teils 59 der Verkleidung 27 und bildet eine glatte Aussenwand 70 für den By-pass-Kanal 29. Ausserdem liegen die

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Treibstangen 46 der Hubglieder 44 voll zurückgezogen in den Gehäusen 45 ·

Wenn man den Schub der By-pass-Luft umzukehren wünscht, werden die sechs Hubglieder 44 betätigt und synchron verstellt, so dass ihre jeweiligen Treibstangen 46 sich zusammen bewegen. Der stromabwärts gelegene Teil wird somit aus seiner Stellung, in der er in Kontakt mit der Verkleidung 27 steht und mit dieser zusammenwirkt, verschoben. Der stromabwärts gelegene Teil 3o und die Schaufelanordnungen 36 bewegen sich zwangsweise nur in einer achsialen Richtung, und zwar durch den Eingriff der Gleitelemente 51 in die Schlitze 48 und durch den Eingriff der kanalförmigen Teile 50 an den Stangen 37 mit den Flanschen 47 an den Gehäusen

Bei weiterem Ausfahren der Hubglieder 44 kommt die sich radial nach innen vorwärts erstreckende Kante 33 der vorderen radialen Wand 32 des stromabwärts gelegenen Teils 3o in eine Stellung, in der sie sich an den Bereich mit dem vergrösserten Durchmesser des Turbinengehäuses 25 anlegt, so dass der stromabwärts gelegene Teil 30 seine volle Schubumkehrstellung erreicht und den By-pass-Kanal 29 blockiert, wie dies in Figur 4 gezeigt ist. In dieser Stellung können sich der stromabwärts gelegene Teil 30 und die Schaufelanordnung 36 nur in Achsialrichtung bewegen, und zwar durch den Eingriff der Gleitelemente 51 in die Schlitze 48, wie in Figur 5 dargestellt.

Der grösste Teil der By-pass-Luft tritt somit durch die Schaufelanordnungen 36 und wird in eine Vorwärtsrichtung abgelenkt

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durch die Tragflügelform der Schaufeln 38 und durch die Form der radialen Wand 32 des stromabwärts gelegenen Teils 3o. Die durch die achsialen Schaufeln 39 im oberen Paar der Schaufelanordnung durchtretende Luft ändert die Bewegungsebene der umgekehrten Luft und vermeidet so unerwünschte Auswirkungen auf die Plugzeugzelle oder die Triebwerksanlage durch die umgekehrte Luft.

In den Figuren 6-10 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung in ihrer Anwendung bei der Auslassdüse einer Gasturbine dargestellt.

Wie sich aus Figur 6 ergibt, ist eine Gasturbine loo mit Hilfe einer Stütze lol an einem Flugzeug befestigt und umfasst einen Kompressor Io2 und eine Turbinenausrüstung Io3 sowie eine Hilfsausrüstung lo4.Die Turbinenwelle treibt ein Vorderrad Io5, welches in einer Verkleidung Io6 liegt, die zusammen mit dem Hauptmaschinengehäuse Io8 einen By-pass-Kanal Io7 bildet. Die heissen Abgase der Turbine werden durch einen ringförmigen Auslasskanal Io9 geschickt, der zwischen einem Mittelkörper Ho und einer Innenwand der Auslassdüse 111 des Hauptgehäuses Io8 gebildet wird. Der Mittelkörper Ho ist im allgemeinen im Querschnitt kreisförmig und ändert seinen Radius entlang seiner Länge so, dass ein Teil 113 mit grossem Radius entsteht (wie am besten in Figur 8 zu sehen) . Der Mittelkörper Ho ist mit Hilfe von Streben H¹I im Abstand von der Auslassdüse 111 ange-

^ordnet· 209841/0880

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Wie sich aus den Figuren 7,8,9 und 10 ergibt, ist die
Auslassdüse 111 unterteilt, so dass der stromabwärts gelegene
Teil 112 von den übrigen Teilen der Auslassdüse 111 getrennt
ist. Der stromabwärts gelegene Teil 112 bildet einen vollen Ring
mit einer Hinterkante 115 und einer gebogenen Vorderwand 116,
welche radial äussere und radial innere vorwärts weisende Kanten
117 bzw. 118 sowie einen achsial versetzten Mittelteil 119 aufweist . Diese gebogene Wand 116 ist komplementär mit der rückwärtigen Kante 12o der Auslassdüse 111 und zwar so, dass, wenn die
beiden Teile zusammenwirken, wie dies in Figur 8 gezeigt ist,
die Auslassdüse 111 glatte innere und äussere Oberflächen aufweist.

Wie sich am besten aus den Figuren 7 und 9 ergibt, weist der j stromabwärts gelegene Teil 112 eine Strahlablenkeranordnung )

mit einer starr an dieser befestigten Schaufelanordnung 121 auf, j

welche sich über einen vollen Ring erstreckt. Bie Schaufelanord- !

nung umfasst vier sich achsial erstreckende zylindrische Qe- \

häuse 122, welche starr an dem stromabwärts gelegenen Teil 112 j

befestigt und winkelmässig in gleichen Abständen verteilt ange- j

ordnet sind. Diejenigen Enden der Gehäuse 122, welche von den _; stromabwärts gelegenen Teil 112 entfernt liegen, sind mit einem
sich ringförmig erstreckenden, im Querschnitt kastenförmigen

Balken 123 zusammengefasst. Eine Mehrzahl von Schaufeln 125,

I die tragflügeiförmigen Querschnitt und eine gebogene Form haben, · erstrecken sich in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Paaren

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von Gehäusen 122» Eine Reihe von Schaufeln 125 erstreckt sich zwischen jedem Paar benachbarter Zylindergehäuse 122, wobei die Schaufeln 125 einer jeden Reihe in gleichem Abstand voneinander angeordnet sind. Zusätzlich ist eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung im Abstand voneinander liegenden, 3ich achsial erstreckenden Schaufeln 126 zwischen den Balken 123 und dem stromabwärts gelegenen Teil 112 angeordnet, wobei die Schaufeln 126 die Bogenschaufeln 125 schneiden.

Jedes zylindrische Gehäuse 122 ist mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden Kanal 127 an der radial gesehen inneren Seite seiner äusseren Oberfläche versehen. Der Kanal 127 steht in Eingriff mit dem Kopf 128 einer Führung 129, die an der inneren Wand der Auslassdüse 111 in einer Ausnehmung 13o zwischen der Innenwand und der Aussenwand angeordnet ist. Die Führungen 129 dienen dazu,eine Bewegung der Schaufelanordnung 121 nur als Gleitbewegung in achsialer Richtung zuzulassen. Wie sich am besten aus Figur IO ergibt,sind vier lineare Hubglieder 131 vom Schraubengewindetyp achsial mit Lagergehäusen 132 an der Innenwand der Auslassdüse 111 verankert. Jedes Schraubenglied 131 ist konzentrisch mit seinem zugehörigen Gehäuse 122 und greift in eine daran befestigte Mutter 131 ein. Die vier Stellglieder 131 sind so ausgebildet, dass sie sich synchron drehen können und somit eine Achsialbewegung der Gehäuse 122 und des daran befestigten, stromabwärts gelegenen Teils 112 bewerkstelligen.

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Wie sich aus den Figuren 8 und 9 ergibt, ist eine Ringdichtung vorgesehen, welche den Spalt zwischen dem stromabwärts gelegenen Teil 112 und der Auslassdüse 111 abdichtet, wenn der stromabwärts gelegene Teil 112 sich in der normalen Reieeposition befindet. Zusätzlich ist eine weitere Dichtung 137 zwischen der Schaufelanordnung 121 und der Auslassdüse 111 vorgesehen um den Eintritt von Auslassgasen in den Raum 13o zu verhindern.

Wie sich aus Figur 8 ergibt, liegt die Schaufelanordnung 121 in der normalen Reiseposition vollständig in dem Ringraum 13o der Auslassdüse 111, und die komplementären Teile der Auslassdüse 111 und des stromabwärts gelegenen Teils 112 wirken so zusammen, dass sie gemeinsam mit dem Mittelkörper Ho einen glatten Auslasskanal Io9 für die Auslassgase bilden.

Um den stromabwärts gelegenen Teil in eine Schubumkehrposxtion zu bewegen, werden die vier Schraubglieder 13I synchron gedreht, so dass sie sich in ihren zugehörigen Muttern 133 verstellen und eine achsiale Bewegung der Gehäuse 122 und des an diesen befestigten stromabwärtsgelegenen Teils 112 bewerkstelligen. Die radial nach innen vorwärts weisende Kante 118 des stromabwärts gelegenen Teils 112 erreicht, wie sich aus den Figuren 9 und Io ergibt, eine Stellung, in welcher er dicht bei dem Teil 113 mit dem grössten Durchmesser des Mittelkörpers Ho liegt. In dieser Stellung ist der Auslasskanal I09 im wesentlichen vollständig verschlossen, und der grösste Teil der Auslassgase wird durch die Schaufelanordnung 121 umgeleitet in der gleichen Weise wie

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die By-pass-Luft von der Schaufelanordnung 36 der unter Bezugnahme auf die Figuren 1-5 beschriebenen Ausfuhrungsform umgeleitet wird.

Es sei darauf hingewiesen, dass die unter Bezugnahme auf die Figuren 1-5 beschriebene Ausführungsform der Erfindung vorzugsweise Verwendung findet, wenn die Befestigungsstützen 21 oder Konstruktionsteile 41, 42 vorhanden sind, welche durch das Gehäuse verlaufen, in welchem die Schaufelanordnungen 36 untergebracht sind. In diesem Fall müssen die Schaufelanordnungen in zwei Teile unterteilt sein.

In der mit Bezugnahme auf die Figuren 6 - Io beschriebenen Ausführungsform sind keine Stützen oder Konstruktionsteile vorhanden, so dass eine durchgehende ringförmige Schaufelanordnung 126 benutzt werden kann. Infolgedessen ist diese zweite Ausführungsform der Erfindung auch anwendbar auf By-pass-Verkleidungen, bei denen keine störenden Konstruktionsteile oder Stützen vorhanden sind. Diese zweite Ausführungsform der Erfindung kann ebenfalls bei einer Gasturbine benutzt werden, die keinen By-pass-Kanal hat und die nur von den Turbinen-Abgasen angetrieben wird. Diese Ausführungsform kann auch zusammen mit einem By-pass-Schubumkehrer benutzt werden, bei dem das Verhältnis des By-pass-Schubs zum Schub der Turbinenabgase nicht ausreichend gross ist, den benötigten Gesamtumkehrschub ohne die Umkehr der Turbinenabgase zu liefern.

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In beiden oben beschriebenen Ausführungsformen ist die Breite der Kanäle 29, Io9 so gewählt, dass, wenn die stromabwärts gelegenen Teile 3o, 112 aus der normalen Reiseposition in die Schubumkehrposition wandern, die gesamte Auslassfläche, die die Fläche des Kanals, welcher von den stromabwärts gelegenen Teilen nicht blockiert wird, und den sich durch die Schaufelanordnungen bietenden Auslass umfasst, im wesentlichen konstant bleibt. Auf diese Weise bleibt der Gegendruck auf das Vorderrad 26 oder die Turbinenstufe Io3 im wesentlichen konstant, so dass es nicht erforderlich ist, bei der Schubumkehr die Turbinengeschwindigkeit zu vermindern, und die Gasturbine hat eine im wesentlichen konstante Belastung während des Schubrichtungswechsels.

Die auf den stromabwärts gelegenen Teil sowohl in der normalen Reiseposition als auch in der Schubumkehrposition wirkenden aerodynamischen Kräfte sind bestrebt, diese in ihrer Stellung zu halten. Dieses Merkmal stellt eine Ausfallsicherung dar. In der normalen Reiseposition wirkt der Innendruck in dem By-pass-Kanal 29 oder dem Auslasskanal Io9 stromaufwärts und zwingt so den stromabwärts gelegenen Teil 3o, 112 zur Anlage gegen die betreffende Verkleidung 27 oder die Auslassdüse 111. In der voll ausgefahrenen Schubumkehrposition wirken die aerodynamischen Kräfte auf die Schaufeln 38 und 125 und auf die vordere radiale Wand 32, II6 so, dass eine Kraft stromabwärts auf den stromabwärts gelegenen Teil 3o, 112 ausgeübt und dieser somit in der Schubumkehrposition gehalten wird.

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Die Schaufeln 38, 125 werden als Einzelteile der Schaufelanordnungen 36, 121 hergestellt, so dass die Schaufeln einzeln ersetzt werden können. Die Bogenschaufeln 38, 125 und die Achsialschaufeln 39, 126 können aber auch als integrale Untereinheit hergestellt werden, welche von den zugehörigen Komponenten 3^, 37, 9o und 119, 122, 123 abnehmbar ist. Auf diese Weise kann eine komplette Schaufeluntereinheit leicht ersetzt werden.

Um die Schaufelanordnungen steifer zu machen, können Diagonalversteifungen zwischen benachbarten Längsbalken 37 im ersten Ausführungsbeispiel oder zwischen den Zylindern 122 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel vorgesehen sein, wobei die Versteifungen sich mit den Bogenschaufeln 38, 125 zwischen benachbarten Gliedern schneiden. Die Diagonalversteifungen können auch in einer Untereinheit der im vorhergehenden Absatz erwähnten Art eingearbeitet sein.

Der Mittelkörper Ho, die Innenwand der Auslassdüse 111 und der stromabwärts gelegene Teil 112 können mit einem (nicht dargestellten) geräuschvermindernden Belag zur Vermindung des Lärmpegels versehen sein. Da in dieser zweiten Ausführungsform das Verhältnis der Kanaloberfläche zur Düsenströmung gross ist, hat jede solche geräuschdämpfende Auskleidung einen bemerkenswerten Effekt.

Obwohl die Erfindung unter besonderer Bezugnahme auf eine Gasturbine beschrieben wurde, ist sie auch anwendbar auf Schubumkehrvorrichtungen für jedes Düsensystem mit einem schuberzeugen-

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den Fluid, das einen Mittelkörper innerhalb einer Ringdüse aufweist. Wenn, wie oben beschrieben, das Arbeitsfluid ein Gas" ist, können die Impuls erteilenden Elemente ein Düsenrad oder ein anderer Gaskompressor sein, dem sich gegebenenfalls, aber nicht notwendigerweise, eine Wärmezusatzstufe anschliessen kann, um die Vortriebsenergie zu erhöhen.

Das Rad kann von einer entfernt liegenden Kraftquelle mittels mechanischer, pneumatischer, hydraulischer oder elektrischer Mittel angetrieben sein.

Die vorstehend beschriebenen Schubumkehranordnungen sind bei Vortriebsystemen von Boden- oder Luftfahrzeugen mit Gas als dem Antriebsmedium anwendbar, oder bei Vortriebsystemen von Oberflächen- bzw. Unterwasserfahrzeugen mit einer Flüssigkeit als Antriebsmedium.

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Claims

Patentansprüche

1. Pluidvortriebsystem, gekennzeichnet durch eine Innenwand und durch eine Aussenwand, welche eine ringförmige Durchtrittsöffnung für die Pluidströmung zwischen sich definieren, die an ihrem einen Ende mit einer Vortriebsfluidquelle und am anderen Ende mit einem Auslass in Verbindung steht, wobei die Aussenwand einen stromaufwärts gelegenen Wandteil und einen stromabwärts gelegenen Wandteil aufweist und wobei der stromabwärts gelegene Wandteil achsial beweglich ist zwischen einer Normalstellung, in der der stromabwärts gelegene Wandteil unter Bildung der erwähnten ringförmigen Durchtrittsöffnung für die Pluidströmung an dem stromaufwärts gelegenen Wandteil anliegt, und einer Schubumkehrstellung, in der der stromabwärts gelegene Wandteil unter Freilassen eines ringförmigen, oder im wesentlichen ringförmigen, Spaltes sich achsial im Abstand von dem stromaufwärts gelegenen Wandteil befindet und in der der stromabwärts gelegene Wandteil die Durchtrittsöffnung für die Pluidströmung verschliesst, wobei die Anordnung so getroffen ist, dass die Richtung der Strömung des Fluids aus der Durchtrittsöffnung umgekehrt wird, wenn es durch den ringförmigen, oder im wesentlichen ringförmigen, Spalt hindurchtritt.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand einen ringförmigen Teil vergrösserten Durchmessers und der stromabwärts gelegene Wandteil einen ringförmigen, radial nach innen vorspringenden Teil aufweist, der so konstruiert und angeordnet ist, dass in der Schubumkehrstellung

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der sich radial nach innen erstreckende Teil an dem Teil mit dem vergrösserten Durchmesser anliegt und die Durchtrittsöffnung für die Fluidströmung verschliesst.

3. System nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der stromabwärts gelegene Wandteil eine Strahlablenkungsanordnung aufweist, wobei der stromabwärts gelegene Wandteil und die Strahlablenkungsanordnung gemeinsam bewegbar sind zwischen der Normalstellung, in welcher die Strahlablenkungsanordnung achsial den stromaufwärts gelegenen Wandteil umfasst, und der Schubumkehrstellung, in welcher die Strahlablenkungsanordnung in dem ringförmigen oder im wesentlichen ringförmigen Spalt angeordnet ist, wobei der stromabwärts gelegene Wandteil und die Strahlablenkungsanordnung die gleiche Relativposition zueinander beibehalten, und zwar sowohl in der Normalstellung als auch in der Schubumkehrstellung.

Jj. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der stromaufwärts gelegene Wandteil einen inneren, im wesentlichen ringförmigen Hohlraum aufweist, in dem in der Normalstellung die Strahlablenkungsanordnung liegt.

5. System nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlablenkungsanordnung eine Mehrzahl von Schaufeln aufweist, die so angeordnet sind, dass in der Schubumkehrstellung die Schaufeln die Richtung der Strömung des Fluids aus der Durchtrittsöffnung für die Fluidströmung umkehren, wenn es durch den ringförmigen Spalt tritt.

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6. System nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln im wesentlichen Bogenschaufeln sind, deren Krümmungsmittelpunkt koachsial mit der Achse der Durchtrittsöffnung für die Flüssigkeitsströmung liegt, wobei die Längsachse einer jeden Schaufel in einer Ebene liegt, die normal zur Achse der Durchtrittsöffnung für die Fluidströmung verläuft.

7. System nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln achsial im Abstand zueinander angeordnet sind, wobei die radial gesehen Aussenflachen der Schaufeln eine Zylinderfläche definieren, deren Achse koachsial mit dem Kanal für die Flüssigkeitsströmung verläuft.

8. System nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln zusammen in einer Mehrheit von bogenförmigen Ablenkergruppen zusammengefasst sind, wobei wenigstens einige der Ablenkergruppen mit einer Mehrheit von sich achsial erstreckenden Schaufeln versehen sind, welche mit den ersterwähnten Schaufeln ein rechteckiges Gitter bilden, und wobei die Achsialschaufeln so angeordnet sind, dass sie die umgekehrte Luft in einer Ebene ablenken, die normal zur Achse der Durchtrittsöffnung für die Flüssigkeitsströmung verläuft.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkergruppen so untereinander verbunden sind, dass sie zwei im wesentlichen halbkreisförmige Strahlablenkereinheiten bilden, wobei jede Strahlablenkereinheit Führungen aufweist,

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mit denen die Einheit gezwungen wird, sich nur in Achsrichtung zwischen der Normalstellung und der Schubumkehrstellung zu bewegen.

10. System nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass die Führungen eine Mehrzahl von Gleitelementen aufweisen, die entlang von zwei sich achsial erstreckenden Kanten einer jeden Ablenkereinheit angeordnet sind, wobei die Führungen einer jeden Kante in einen zugehörigen, sich achsial erstreckenden Schlitz eingreifen.

11. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkergruppen zusammen eine einzige, im wesentlichen ringförmige Strahlablenkereinheit bilden, wobei jede Strahlablenkereinheit entsprechende Führungen aufweist, mit denen die Einheit gezwungen wird, sich nur in achsialer Richtung zwischen der Normalstellung und der Schubumkehrstellung zu bewegen.

12. System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der stromabwärts gelegene Wandteil zwischen der Normalstellung und der Schubumkehrstellung durch einen Betätigungsmechanismus bewegt wird, der eine Mehrzahl von sich in achsialer Richtung erstreckenden hydraulischen Pressen aufweist, die im Winkelabstand um die Aussenwand angeordnet sind, wobei jede hydraulische Presse einen Kolben und einen Zylinder aufweist und zwischen dem stromaufwärts gelegenen Wandteil und dem stromabwärts gelegenen Wandteil angeordnet ist, wobei die Zylinder mit einer Druckflüssigkeitsquelle in Verbindung stehen.

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sodass die Kolben synchron bewegt werden können und den stromabwärts gelegenen Wandteil zwischen der Normalstellung und der Schubumkehrstellung bewegen.

13. System nach Anspruch 12 in seiner Abhängigkeit von Anspruch 9 oder Io, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder relativ zu den stromaufwärts gelegenen Wandteilen feststehen, und dass die Führungen eine Mehrzahl von sich achsial erstrekkenden Schlitzen in den Strahlablenkereinheiten aufweisen, wobei jeder Schlitz einen einer entsprechenden Mehrheit von sich achsial erstreckenden Flanschen aufnimmt, die an den Zylindern der hydraulischen Pressen ausgebildet sind.

14. System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der stromabwärts gelegene Wandteil zwischen der Normalstellung und der Schubumkehrstellung mit einem Betätigungsmechanismus bewegt wird, welcher eine Mehrzahl von sich achsial erstreckenden Stellschrauben aufweist, die im Winkelabstand um die Aussenwand herum angeordnet sind, wobei «jede Stellschraube ein Gewindestück und ein Mutterstück aufweist, und wobei das eine Stück an dem stromabwärts gelegenen Wandteil befestigt ist, während das andere Stück an dem stromaufwärts gelegenen Wandteil befestigt ist, und wobei die Gewindestücke und die Mutterstücke aller Stellschrauben relativ zueinander synchron drehbar sind, um so den stromabwärts gelegenen Wandteil zwischen der Normalstellung und der Schubumkehrstellung zu bewegen.

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15. System nach Anspruch 14 in seiner Abhängigkeit von Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutterstücke an dem stromabwärts gelegenen Wandteil angebracht sind und dass die Führung eine Mehrzahl von sich achsial erstreckenden Kanälen aufweist, die in den Mutterstücken ausgeformt sind, wobei jeder Kanal in Eingriff steht mit einer entsprechenden Mehrheit von Führungen, die relativ zu dem stromabwärts gelegenen Wandteil befestigt sind.

16. System nach einem der Ansprüche 12 bis 15 in ihrer Abhängigkeit von Anspruch H, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsmechanismus in der Normalstellung des stromabwärts gelegenen Wandteils in dem inneren ringförmigen Hohlraum des stromaufwärts gelegenen Wandteiles liegt.

17· By-pass-Gasturbine für ein Flugzeug, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Fluidvortriebsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16 ausgestattet ist, wobei die Aussenwand eine By-pass-Nebenverkleidung aufweist, welche ein Vorderrad der Maschine umgibt, wobei die Innenwand einen Teil des Gehäuses der Gasturbine umfasst.

18. Gasturbine für ein Flugzeug, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Fluidvortriebsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17 ausgestattet ist, wobei die Aussenwand mit einer Auslassdüse für die heissen Abgase der Gasturbine ausgestattet ist und die Innenwand einen koachsial mit der Düse angeordneten Mittelkörper umfasst.

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