DE2247400C2

DE2247400C2 - Vorrichtung zum Abblasen von verdichteter Luft aus einem Verdichter eines Gasturbinenstrahltriebwerks

Info

Publication number: DE2247400C2
Application number: DE2247400A
Authority: DE
Inventors: Eckhard 8000 Muenchen Kraft; Gregor 8060 Dachau Pennig; Wolfgang 8061 Hebertshausen Pollert
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines GmbH
Priority date: 1972-09-27
Filing date: 1972-09-27
Publication date: 1975-01-16
Also published as: IT993227B; FR2209044B1; FR2209044A1; US3898799A; DE2247400B1; GB1445415A

Description

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, da- stellung belriebsnotwendige Spiel zwischen dem Vendurch gekennzeichnet, daß die Führungsschlitze tilring und dem Verdichtergehäuse führt dies zu erin der Art von Gewindegängen wendelförmig höhter Instabilität der gesamten Verteileinrichtung ausgebildet sind. 4» und gefährdet weiter die einwandfreie Verstellung

des Ventilrings auch im Interesse genau einzustellender Abblaseluftmengen, insbesondere, nachdem die geschilderte Instabilität weiter zu unerwünschten

Schwingungen der Verstelleinrichtung einschließlich

45 des Ventilrings und damit zum Bruch des letzteren führen kann, wobei hierbei vom Verdichtergehäuse induzierte Schwingungen ursächlich sind sowie insbesondere aber durch aerodynamische Erregung her-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung vorgerufene Schwingungen des Ventilrings, welche zum Abblasen von verdichteter Luft aus einem Ver- 5° aus der relativ schroffen Querschnittsänderung bei dichter eines Gasturbinenstrahltriebwerks über eine geöffnetem Ventil resultieren.

koaxiale Ringkammer in einen diese umhüllenden Die geschilderten Schwingungen der Verstellein-

Mantelstromkanal mittels eines mit einem festen Ge- richtung einschließlich des Ventilrings können unter häuseteil zusammenwirkenden koaxialen, schrauben- Umständen weiter zu einer ungleichförmigen Verförmig verstellbaren Ventilrings, wobei das Verstell- 55 dichterluftabblasung am Verdichtergehäuseumfang moment über eine Betätigungswelle, einen mit dieser und damit zu Formabweichungen von der notwendiverbundenen Hebel sowie über eine sphärische Gc- gen Koaxialität der Vorrichtung (Verdichtergehäuse, lenkvefbirtdung auf den Ventilring übertragbar ist. Flansche, Ventilring) führen, wodurch auch aus die-

Bei Turbinenstrahltriebwerken mit mehreren hin- sen Gesichtspunkten die Funktionssicherheit gefährtereinander geschatteten, mechanisch voneinander 60 del sein kann.

unabhängigen Verdichtern kann in bestimmten Be- Bei einer anderen bekannten Verdichterluft-Abtriebsbereichen der Fall eintreten, daß 2. B. die Dreh- blasvorrichtung für Strahltriebwerke nach der deutzahl und damit auch die Fördermenge des ersten sehen Offertlegungsschrift 2 045 983 ist ein außerhalb Verdichters im Verhältnis zur erreichten Drehzahl an einem Verdichtergeha'use in axialer Richtung vereines nachgcschalteten zweiten Verdichters zu hoch 65 schiebbaren und diir die Verschließsteliung leicht raist. Um einem sich hierbei gegebenenfalls einstellen- dial beweglich angelenkter Ventilring vorgesehen, den sogenannten »Verdichterpumpen« entgegenzu- um aus dem Verdichtergehäuse herausragende, entWirken, ist bereits vorgesehlagen worden, Verdichter- sprechend der Verjüngung des Ventilrings schräg an-

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gestellte öffnungen /.weeks Verdichterluftabblasung eingangs angegebenen Art zu schaffen, welche den freizugeben, bzw. zu verschließen, betrieblichen Dauerbeanspruchungen besser gewach-Hieibei ist der Ventilring innerhalb einer größeren sen ist und dabei eine noch leichtere und noch geAnzahl gleichförmig am Verdichtergehüuseumfang nauere BeiUtigung gewährleistet, verteilt angeordneter Ausnehmungen axial verschieb- 5 Weiterhin soll in der Außerbetriebsstellung der bar geführt. Vorrichtung eine einwandfreie Abdichtung der Ver-

Bei der Verstellung dieses Ventilrings sind infolge dichterluft-Entnahmeöffnungen erzielbar sein. der dabei gegebenen relativ großen metallischen Ausgehend von einer Vorrichtung nach der einReibflächen hohe Verstellkräfte zu erwarten. gangs genannten Gattung, schlägt die Erfindung zur Infolge der rein metallischen Dichtflächen zwi- io Lösung der gestellten Aufgabe vor, daß der Ventilschen dem Ventilring und den Rändern der öffnun- ring mit einem umhüllenden Gehäusering zusammengen, ist weiter eine gute Abdichtung bei nicht ge- wirkt, der an seinem freien Ende radial nachgiebig wünschter Abblasung kaum erzielbar. aufgehängt ist und öffnungen aufweist, die in Ruhe-Wegen der relativ starren Zuordnung des Ventil- stellung des Ventil rings zwischen einem Paar von auf rings zum Verdichtergehäuse muß auch bei dieser 15 letzterem außen angeordneten Dichtungsringen liebekannten Lösung damit gerechnet werden, daß Ge- gen und in eine mit dem Mantelstromkanal in Verhäuseschwingungen, wie sie besonders beim Durch- bindung stehende Ringkammer münden, daß der fahren kritischer Drehzahlen auftreten können, un- Ventilring in gleichen Abständen sowie in gleichem mittelbar auf den Ventilring übertragen werden, wo- Ausmaß zur Triebwerksachse geneigt angeordnete durch die Betriebssicherheit der Vorrichtung nicht so Führungsschlitze aufweist, in die je eine am Gehäuunerheblich beeinträchtigt wird. sering befestigte Rolle mit balliger Oberfläche ein-Um eine über den gesamten Verdichtergehäuseum- greift, und daß weiter zur Übertragung des Verstellfang gleichmäßig am Ventilring angreifende "erstell- moments auf den Ventilring ein beidseitig sphärisch kraft zu erzielen bzw. ein Verkanten oder Verklem- angelenkter Zwischenhebel zwischen dem mit der men derselben beim Verstellen weitestgehend auszu- 35 Betätigungswelle verbundenen Hebel und dem Venschalten, ist bei dieser bekannten Vorrichtung weiter tilring angeordnet ist.

eine Anzahl am Umfang des Verdichtergehäuses An Hand der vorgeschlagenen Führungs- und Begleichmäßig verteilt angeordneter Betätigungseinrich- tätigungsmittel des Ventilrings besteht keine Gefahr tungen (hydraulische Verstellzylinder od. dgl.) not- des Verkantens bzw. Verklemmens des Ventilrings, wendig. 30 obwohl die Verstellkraft nur an einer Stelle amVer-

Durch die deutsche Offenlegungsschrift 2 121 043 dichtergehäuse auf den Ventilring übertragen wird, ist weiter eine Verdichterluft-Abblasvorrichtung be- Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Vorrichtung kannt, bei der ein Verdichterluftführungskanal mit- gegenüber Bekanntem besteht darin, daß im Betrieb tels einer Ruhe um Querachsen verschwenkbarer des Strahltriebwerks auftretende Verdichtergehäuse-Klappen geöffnet bzw. verschlossen werden kann. 35 schwingungen infolge der Zuordnung der koaxialen Für die synchrone Betätigung aller Klappen wird Dichtungsringe zum bzw. deren Anordnung am Venhierbei zunächst ein außen am Verdichtergehäuse tilring weitestgehend gedämpft werden, koaxial zu diesem angeordneter sogenannter Hierzu trägt weiter die am freien Ende radiale »Gleichlaufring« verdreht, welcher über einen außen nachgiebige Aufhängung des Gehäuserings bei. am Verdichtergehäuse angeordnten Winkelhebel und 40 Vorteilhafterweise treten beim Abblasen der Vereinen Zwischenhebel mit der Kolbenstange eines dichterluft weiter keine Luftschwingungen auf, Stellglieds (hydraulischer Verstellzylinder od. dgl.) ge- welche zu Schwingungen der Verstelleinrichtung einkoppelt ist, wobei etwaige Radialbewegungen der schließlich des VentUrings Anlaß geben könnten. Hebel durch diverse Kugelgelenke in der geschilder- An Hand der Zeichnung ist die Erfindung beiten Hebelverbindung ermöglicht bzw. abgeglichen 45 spielsweise erläutert; darin ist

werden. Fig. I ein Längsschnitt der zwischen zwei Ver-

Für die eigentliche Klappenverstellung selbst ist dichtem und dem Mantelstromkanal eines Strahl-

der verdrehbare Gleichlaufring über weitere außen triebwerks angeordneten Vorrichtung,

am Verdichtergehäuse in ihrem Scheitelpunkt ver- F i g. 2 die Ansicht eines Abschnitts der Vorrich-

drehbar gelagerte Winkelhebel und Zwischenhebel 50 tung in Blickrichtung A der Fi g. 1 und

mit den Schwenkachsen der Klappen gekoppelt, wo- Fig. 3 ein Schnitt nach der Linie ΙΠ-ΙΙΙ der

bei auch hier mehrere Kugelgelenke zwischenge- F i g 2.

schaltet sind. Bei üeispielsweiser Anwendung der Vorrichtung Neben der Vielzahl der 7ur synchronen Klappen- auf ein Turbinenstrahltriebwerk in Menrstrom-Mehrbetätigung erforderlichen bewegten Elemente macht 55 wellen-Bauweise kann ein Teil der z. B. vom MiUeI-diese bekannte Vorrichtung durch die Klappen — druckverdichter 2 (Fi g. 1) geförderten Verdichterluft insbesondere mit Rücksicht auf deren voll geöffnete entweder in de" Mantelstromkanal 12 des Trieb-Stellung — eine relativ große Einbauhöhe notwen- werks abgeblasen werden; sie könnte aber auch über dig. den Mantelstromkanal 12 durchsetzende Hohlprofil-

Ein weiterer Nachteil dieser vorbekannten Lösung 60 streben 16 ins Freie abgeblasen werden, liegt in der hohen mechanischen Reibung und der Gemäß F i g. I fördert der im wescntüichen durch dadurch bedingten hohen Verstellkraft zur Klappen- Leit- bzw. Laufschaufeln 17 bzw. 18 angedeutete betätigung. Durch die Vielzahl der zur Klappenbetä- Mittcldruckverdicnter 1 komprimierte Luft (Pfeiltigung erforderlichen bewegbaren bzw. beweglich ge- richtung K) in eine koaxiale Ringkammer \9. Innerlagerten Elemente ist die Störanfälligkeit höher. 65 halb dieser Ringkammer 19 ist ein schraubenförmig Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die verstellbarer Ventilring 20 vorgesehen, welcher bei Nachteile der bekannten Verdichterluft-Abblasvor- der Verstellbewegung öffnungen 21 eines diesen umrichtungen zu beseitiget! und eine Vorrichtung der hüllenden Gehäuserings 22 und damit die Ver-

dichteriuftbcaufschlagung einer außerhalb des Gehäuserings 22 angeordneten weiteren Ringkammer 23 freigibt, welche über weitere öffnungen 24 mit dem Mantelstromkanal 12 des Strahltriebwerks in Verbindung steht.

Der Ventilring 20 bildet weiter an Hand zweier mit der Innenseite des Gehäuserings 22 zusammenwirkender Dichtungsringe 25, 26 einen Ringraum 26', welcher in der dargestellten Ruhelage des Ventiltings 20 gegenüber der koaxialen Ringkammer 19 abgesperrt ist.

Der Gehäusering 22 ist im Bereich seines freien Endes radial nachgiebig aufgehängt und bewikrt mittels eines Dichtungsringes 27 eine Abdichtung der Ringkammer 23 gegenüber der koaxialen Ringkammer 19.

Das Verstellmoment des Ventilrings 20 wird mittels einer durch den Mantelstromkanal 12 hindurchgeführten Betätigungswelle 28, einen mit dieser verbundenen Hebel 29 und einen Zwischenhebel 30 auf den Venturing 20 übertragen.

Der Hebel 29 und der Zwischenhebel 30 sowie dieser und der Ventilring 20 sind durch sphärische Gelenklager 31, 32 miteinander verbunden.

Für die schraubenförmige Verstcllbewegung des Venlilrings 20 weist dieser jeweils in gleichem Ausmaß zur Triebwerksachse geneigt angeordneten Führungsschlilzc 33 (F i g. 2) auf, von denen z. B. drei oder sechs, in gleichen Abständen am Umfang angeordnet sind.

Mit diesen Führungsschlitzen 33 ist der Ventilring

ίο 20 entlang Rollen 34 (Fig. 3) verfahrbar, die innen am Gehäusering 22 angeordnet und mittels Exzenterbolzen 35 einstellbar sind.

Hierbei ergibt sich der Vorteil einer praktisch spielfreien Lagerung des Venlilrings 20, indem die

is Rollen 34 mittels der Exzenterbolzen 35 je Führungsschlitz 33 abwechselnd gegen eine rechte und gegen eine linke Flanke eines Schlitzes eingestellt werden können.
Bei der Vorrichtung kann weiter die Verstellbewe-

ao gung des Ventilrings 20 auch mit wendeiförmigen Führungsschlitzcn in der Art von Gewindegängen erreicht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

ι 2 s luft zwischen dem ersten und zweiten Verdichter zu Patentansprüche: entnehmen, und zwar so lange, bis wieder ein mög lichst konstantes Druckverhältnis der Verdichter im

1. Vorrichtung zum Abblasen von verdichteter Rahmen des optimalen Auslegpunkts des Triebwerks Luft aus einem Verdichter eines Gasturbinen- 5 erreicht ist.

Strahltriebwerks über eine koaxiale Ringkammer Nach der Gattung geht die Erfindung von einer in einen diese umhüllenden Mantelstromkanal bekannten Verdichter-Abblasvorrichtung nach der mittels eines mit einem festen Gehäuseteil zusam- deutschen Offenlegungsschrift 1 403 090 aus.
menwirkenden koaxialen, schraubenförmig ver- Bei dieser bekannten Vorrichtung wird die ko-

stellbaren Ventilrings, wobei das Verstellmoment w axiale Ringkammer, aus der Verdichterluft abgebhüber eine Betätigungswelle, einen mit dieser ver- sen werden soll, im wesentlichen zwischen zwei bundenen Hebel sowie über eine sphärische Ge- außen am Verdichtergehäuse angeordneten, kolenkverbindung auf den Ventilring übertragbar axialen und radial vorstehenden Flanschen gebildet, ist, dadurch gekennzeichnet, daß der In der Ruhelage bzw. AußerSjetriebsstellungder Vor-Ventilring (20) mit einem umhüllenden Gehäuse- 15 richtung soll eine Abdichtung der Ringkammer daring (22) zusammenwirkt, der an seinem freien durch gewährleistet sein, daß der Ventilring mit Ende radial nachgiebig aufgehängt ist und öff- einem ebenfalls radial gerichteten Abschnitt an der nungen (21) aufweist, die in Ruhestellung des Innenseite des einen Flansches zur Anlage gebracht Ventilrings zwischen einem Paar von auf letzte- wird, während die weitere Abdichtung der Rirmkr.mrem außen angeoiüneten Dichtungsringen (25, 20 mer durch bloße Auflage eines weiteren koaxial zum 26) liegen und in eine mit dem Mantelstromkanal Verdichtergehäuse angeordneten Wandabschnitts des (12) in Verbindung stehende Ringkammer (23) Ventilrings auf dem anderen radial vorstehenden münden, daß der Ventilring in gleichen Abstän- Flansch am Verdichtergehäuse gebildet wird,
den sowie in gleichem Ausmaß zur Triebwerks- Besonders die letztgenannte Maßnahme der blo-

achse geneigt angeordnete Führungsschlitze (33) 25 Ben Auflage des Ventilrings auf dem radial vorsteaufweist, in die je eine am Gehäuserhg befestigte henden Flansch kann keine einwandfreie Abdichtung Rolle (34) mit balliger Oberfläche eingreift, und der Ringkammer gewährleisten und fühl i darüber daß weiter zur Übertragung des Verstellmoments hinaus bei Verstellung des Ventilrings zu relativ hoauf den Ventilring ein beidseitig sphärisch ange- hen zu überwindenden Reibkräften,
lenkter Zwischenhe' si (30) zwischen dem mit der 30 Bei dieser bekannten Vorrichtung ist weiter der Betätigungswelle (28) verbundenen Hebel (29) Ventilring zur Erzwingung der schraubenförmigen und dem Ventilring angeordnet ist. Verstellbevvegung durch eine Reihe gleichmäßig am

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Verdichtergehäuseumfang verteilt angeordneter, mit kennzeichnet, daß die am Gehäusenvig (22) an- radialer Nachgiebigkeit spährisch angelenkte Hebel geordneten Rollen (34) über Exzenter einstellbar 35 verstellbar.

sind. Mit Rücksicht auf das für eine einwandfreie Ver-