DE2362261A1

DE2362261A1 - Befestigungsanordnung fuer nasenteil mit geschossform

Info

Publication number: DE2362261A1
Application number: DE2362261A
Authority: DE
Inventors: Peter Richard Hull
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1973-12-14
Filing date: 1973-12-14
Publication date: 1975-06-26

Description

Befestigungsanordnung für Nasenteil mit Geschoßform

Im allgemeinen betrifft die Erfindung eine Befestigungsanordnung für einen Nasenteil mit Geschoßform und insbesondere eine leicht lösbare Befestigungsanordnung für einen Nasenteil mit Geschoßform, wie er gewöhnlich am vorderen Teil eines Triebwerkes für Luftfahrzeuge vorgesehen ist.

Um eine glatte und gleichmäßige aerodynamische Strömung um ein
Triebwerk für ein Luftfahrzeug herum oder durch dieses Triebwerk hindurch zu erhalten, ist es oft notwendig, daß der vordere Teil

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des Triebwerkskerns so stromlinienförmig gestaltet wird, daß er im allgemeinen an die Form eines Geschosses angenähert ist. Dieser geschoßförmige vordere Teil wird allgemein al3 ein "Näsenteil mit Geschoßform¹¹ bezeichnet und wird vorzugsweise so gestaltet, daß er von dem übrigen Kernteil abgenommen werden kann, um einen leichten Zugang zu Lagern und anderen ähnlichen Strukturen zu schaffen, die darin eingeschlossen sein können und eine periodische Wartung oder Reparatur benötigen. Solche Nasenteile mit Geschoßform sind seit langem in Luftfahrzeugantrieben bekannt und wurden ursprünglich an den Propellernaben von Kolbenmotoren verwendet. Insbesondere wurden auch Nasenteile mit Geschoßform bei Gasturbinentriebwerken benutzt, um den vorderen Teil eines Gebläseoder Verdichterkerns stromlinienförmig zu gestalten.

Man hat bereits vor geraumer Zeit erkannt, daß solche Nasenteile mit Geschoßform so gestaltet werden müssen, daß sie vom vorderen Ende des Flugzeugmotors gelöst werden müssen, um eine leichte Wartung der Struktur und der Einzelteile zu begünstigen, welche darin enthalten sind. Diese Forderung hat jedoch den Konstrukteuren für solche Motoren die größten Schwierigkeiten bereitet, da es bisher zur Befestigung eines Nasenteils mit Geschoßform in einer solchen Weise, welche ihn leicht abnehmbar von dem vorderen Ende des Motors macht, notwendig war, mindestens einen Befestigungsbolzen auf der Außenseite des geschößförmigen Nasenteils vorzusehen. Ein solcher Befestigungsbolzen kann sich jedoch lösen oder brechen infolge der Vibration des Triebwerkes oder anderer Einflüsse, und in diesem Falle kann sich möglicherweise der Bolzen vollständig lösen oder zerbrechen und es besteht dann im Falle eines Gasturbinen-Triebwerkes eine große Wahrscheinlichkeit, daß der Bolzen durch den Verdichter gesaugt wird und schwere Beschädigungen an den Laufschaufeln des Verdichters verursacht. Im Falle von solchen Motoren des Propellertyps besteht ebenfalls eine Gefahr, daß ein gelöster Bolzen die Schaufelblätter eines Propellers beschädigt.

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Es ist daher eine Hauptaufgabe dieser Erfindung, eine einfache Möglichkeit der Befestigung eines geschoßförmigen Nasenteils an einem Triebwerkskern zu schaffen, wobei dieser geschqßförmige Nasehteil leicht von dem vorderen Ende des Triebwerkskerns abgenommen werden kann und die Gefahr einer Lösung von Haltebolzen und ihres Eintritts in den Luftstrom vollständig beseitigt ist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Befestigungsanordnung für einen geschoßförmigen Nasenteil zu schaffen, bei der alle Haltebolzen innerhalb des geschoßförmigen Nasenteils verbleiben, um dadurch gelöste Bolzen zurückzuhalten und in positiver Weise zu verhindern, daß sie in den Luftstrom eintreten können.

Die Einrichtungen zur Befestigung eines 'geschoßförmigen Nasenteils an dem Kern eines Triebwerkseinlasses enthalten eine Vielzahl von Haltebolzen. Jeder Bolzen enthält einen mit Gewinde versehenen Teil und einen Kopfteil mit größerem Durchmesser als der Gewindeteil. Der Kopfteil jedes Bolzens enthält auch eine dort vorgesehene vertiefung zur Aufnahme eines Befestigungswerkzeuges. Um die Nabe herum sind im Umkreis im Abstand Einrichtungen für einen Verschraubungseingriff mit dem Haltebolzen vorgesehen. Der geschoßförmige Nasenteil enthält einen Umfangsflansch, welcher sich von seiner Kante aus nach innen erstreckt, und der Flansch enthält eine Vielzahl von am Umkreis im Abstand angeordneten : ⁿSchlüssellochⁿ-Nuten"durch den Flansch. Diese Schlüssellochnuten sind im wesentlichen koaxial ausgerichtet mit den Einrichtungen angeordnet, welche in Eingriff mit den Haltebolzen gelangen. Der geschoßförmige Nasenteil enthält auch eine Vielzahl von am Umkreis im Abstand angebrachten öffnungen, Welche im wesentlichen koaxial zu den Schlüssellochnuten und den Einrichtungen für den Bolzeneingriff ausgerichtet sind. Jedes Loch durch den geschoßförmigen Nasenteil ist dabei so bemessen, daß es den Durchgang eines Haltebolzens durch das Loch ausschließt und gleichzeitig die Einführung des Befestigungswerkzeuges gestattet. Ein besseres Verständnis der Erfindung ergibt sich aus der nachstehenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Abbildungen.

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Figur 1 ist eine perspektivische Teilansicht des vorderen Teils eines typischen Gasturbinen-Triebwerkes, welches hier eine Befestigungsanordnung gemäß der Erfindung enthält.

Figur 2 zeigt einen Teilschnijtt des Gasturbinen-Triebwerkes nach

Figur I.Figur 3 ist ein vergrößerter Teilschnitt entlang der Linie 3~3

der Figur 2.

Es folgt nachstehend eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform. Die Figuren 1 und 2 zeigen den Einlaßteil eines typischen Gasturbinen-Triebwerkes 10, welches entweder ein Turbostrahltriebwerk oder ein Turbogebläsetriebwerk sein kann. Das Gasturbinen-Triebwerk 10 ist mit einem äußeren Gehäuse oder Gondel 12 abgebildet, welches die folgenden Teile umschließt, die in konventioneller Weise strömungsmäßig in Reihe angeordnet sind: einen Verdichterabschnitt, einen Brenner.und einen Turbinenabschnitt, der antriebsmäßig mit dem Verdichterabschnitt verbunden ist. Die einzelnen Abschnitte sind in den Abbildungen nicht dargestellt. Der Turbinenabschnitt ist. antriebsmäßig mit dem Verdichterabschnitt mit Hilfe einer drehbaren Welle verbunden, deren vorderer Teil bei 14 sichtbar ist. Selbstverständlich kann die Befestigungsanordnung gemäß der Verbindung auch mit einem Kolbenmotor verwendet werden, wo ein geschoßförmiger Nasenteil zur Abdeckung einer Propellernabe vorgesehen ist.

Ein ringförmiger Einlaßkanal 16 ist zwischen der Gondel 12 und einem inneren Kern gebildet, welcher durch eine Verkleidung 18 gebildet wird. Eine Vielzahl von im Umkreis im Abstand angebrachten Einlaßleitschaufeln 20 erstrecken sich radial nach außen von der inneren Verkleidung 18 zur Gondel 12. Obwohl diese Einlaßleitschaufeln hier fest verbunden zwischen der Verkleidung und der Gondel 12 dargestellt sind, können jedoch auch an sich bekannte variable Einlaßleitschaufeln benutzt werden.

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Figur 2 zeigt die Welle l4, welche drehbar bezüglich der Verkleidung 1 8 mit Hilfe der Lageranordnung 22 gelagert ist. Diese umfaßt einen inneren kreisringförmigen Ring 24 zusammen mit einer Vielzahl von Rollenelementen 26, die am Umkreis über den inneren Lagerring verteilt sind und radial relativ zum inneren Lagerring mit Hilfe eines äußeren kreisringförmigen Lagerrings 28 gehalten werden.

In geringem Abstand hinter der Lageranordnung 22 ist eine konventionelle Drehdichtung 30 des Labyrinthtyps gezeigt, die ein Statorelement 32 in Drehungseingriff mit einem Rotorelement 34 umfaßt, welches die Welle 14 umschließt. Das RotOrdichtungselement 34 wird am vorderen Ende der Welle 14 gehalten durch Eingriff gegen einen integralen schulterförmigen Ansatz 36 um die Welle. Der innere Kreisring 24 liegt an der vorderen Kante des Rotordichtungselementes 34 an und wird in fester Lage zur Rotor-? welle 14 zur Drehung mit derselben mit Hilfe einer Haltemutter gehalten, welche im Gewindeeingriff mit dem vorderen Ende der Welle 14 steht. Es kann weiterhin ein Käfig 40 vorgesehen sein, um einen umfangsmäßigen Abstand zwischen den Röllenelemehten 26 in an sich bekannter Weise zu erhalten» Die Lagerelemehte können durch nicht gezeigte konventionelle Mittel geschmiert werden, wobei das Schmiermittel auf den Bereich der Lager mit Hilfe einer Schmiersumpfabdeckung 42 beschränkt ist. Die bisher beschriebene Struktur ist konventionell und an sich bekannt für das Gebiet von Gasturbinen*

Um eine glatte und gleichförmige aerodynamische Strömung in den\ ringförmigen Einlaß 16 hinein zu schaffen ist es notwendig, daß der vordere Teil der Verkleidung 18 stromlinienförmig gestaltet ist und allgemein an die Form eines geschoßförmigen Nasenteils angenähert ist, wie dies am besten aus der; Figur 1 ersichtlich ist. Um für Wartungsarbeiten oder Reparaturen einen Zugang zu der Lageranordnung 22 zu schaffen ist es notwendig, daß der vordere stromlinienförmige Teil der Verkleidung 18 abnehmbar gestaltet wird. Zu diesem Zweck ist ein ablösbarer geschoßförraiger Na-

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senteil 44 vorgesehen, welcher in noch zu beschreibender Weise schnell an der Verkleidung 18 befestigt oder von ihr gelöst werden kann.

Der geschoßförmige Nasenteil 44 ist mit einem nach innen gerichteten ÜBifangsflansch 46 ausgestattet, welcher integral mit dem geschoßförmigen Nasenteil 44 gestaltet werden kann oder an diesem durch konventionelle Mittel, beispielsweise Nieten, befestigt werden kann. Die vordere Kante der Verkleidung 18 enthält ebenfalls einen nach innen gerichteten ümfangsflansch 48 zum Eingriff mit dem Flansch 46 des geschoßförmigen Nasenteils. Der Umfangsflansch 46 enthält eine Vielzahl von umkreisförmig im Abstand angebrachten Schlüssellochnuten 49, welche am besten aus den Figuren 1 und 3 ersichtlich sind. Diese SchlUssellochnuten sind dabei In kritischer Weise so bemessen, daß sie die Haltebolzen aufnehmen. Der Teil 52 der Schlüssellochnut 49 besitzt den größten Durchmesser und ist so bemessen, daß der Kopfteil 54 des Haltebolzens 50 frei durch diesen Teil durchgehen wird. Der enge Teil56 der Schlüssellochnut ist so bemessen, daß nur der mit Gewinde versehene Teil 58 des Haltebolzens 50 frei durch diesen Nutenteil gehen kann. Der Umfangsflansch 48 enthält eine Vielzahl von im Umkreis im Abstand angeordneten Aufnahmebohrungen 62 für Haltebolzen, welche so bemessen sind, daß sie den Gewindeteil 58 der Bolzen 50 aufnehmen. Benachbart zu diesen Aufnahmebohrungen 62 sind mit Plansch versehene Muttern 64 vorgesehen, welche an dem Umfangsflansch 48 so befestigt sind, daß sie in Gewindeeingriff mit den Haltebolzen 50 kommen. Die mit Flansch versehenen Muttern 64 können an dem umfangsflansch 48 angenietet oder angeschweißt sein oder alternativ hierzu können die Bohrungen 62 zur Aufnahme der Haltebolzen mit Innengewinde versehen sein, um in Gewindeeingriff mit den Haltebolzen 50 zu kommen und dadurch die mit Plansch versehenen Muttern 64 wegzulassen.

Ein Sockel 66 ist im Kopf jedes Haltebolzens 50 so vertieft eingelassen, daß er ein Werkzeug T aufnehmen kann, beispielsweise einen Inbus-Schlüssel zum Festziehen oder Lösen jedes Haltebolzens. Eine

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Vielzahl von umfangsmäßig im Abstand angebrachten Bohrungen 68 sind durch den geschoßförmigen Nasenteil 44 im wesentlichen koaxial mit den Schlüsselrochnuten Λ9 ausgerichtet vorgesehen, wie dies am besten aus Figur 1 ersiehtlieh ist. Die Bohrungen oder ■ öffnungen 68 sind so gestaltet, daß sie die Durchführung von Befestigungswerkzeugen wie Inbus-Schlüsseln gestatten, jedoch den Durchtritt ,von Bolzen 50 durch die Bohrungen behindern-_t Ein Orientierungsnippel zur Einstellung der lagemäßigen Beziehung ist auf dem Umfangsflansch 46 zum Eingriff mit einer entsprechenden Delle oder Vertiefung72 in dem Umfangsflansch 48 vorgesehen. ■ ""-'-^:-

Zur Befestigung des geschoßförmigen Nasenteils 44 an der Verkleidung 18 werden zunächst die Haltebolzen 50 durch die Aufriahmebohrungen 62 eingeführt und dann werden die Bolzen in Gewindeeingriff mit den mit Plansch versehenen Muttern 64 gebracht. Die Bolzen 50 werden zu diesem Zeitpunkt nicht vollständig angezogen« wie dies aus Figur 1 ersichtlich ist. Dann wird der geschoßförmige Nasenteil 44 benachbart zur Verkleidung 18 so angesetzt, daß die Bolzenköpfe 54 durch die vergrößerten Teile 52 der Schlüssellochnuten 49 durchragen. Als nächstes wird der geschoß-förmige Nasenteil 44 im Uhrzeigersinne, gesehen vom Triebwerkseinlaß, gedreht und daraufhin werden die Bolzenköpfe 54 so angezogen, daß sie in Eingriff mit dem umfangsflansch 46 in den Bereichen in der Umgebung der engen Teile 56 der Schlüssellochnuten 49 kommen. Das Einfügen des Nippels 70 in die Delle 72 gewährleistet, daß eine vollständige Drehung im Uhrzeigersinne erfolgt ist, und verhindert einen Drehschlupf zwischen dem geschoßförmigen Nasenteil 44 und der Verkleidung 18 für den Fall, daß sich die Haltebolzen geringfügig lockern. Es ist ersichtlich, daß nach der Drehung des geschoßförmigen Nasenteils in dem Uhrzeigersinn in seine Endlage die Haltebölzen 50 dadurch festgezogen werden können, daß ein Werkzeug T durch die öffnungen 68 zum Eingriff mit den Sockeln 66 in den Bolzenkopf eingeführt wird. '. _ _: ^: -".'■"■ - "; -.■:■.■·-- / ""-.:. - -^: -

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Es kann periodisch erforderlich sein, zur Wartung der Lageranordnung 22 den geschoßförmigen Nasenteil 44 zu entfernen. Hierzu wird dann der vorstehende Vorgang umgekehrt und zunächst werden die Haltebolzen durch Einführung des erwähnten Werkzeuges gelockert. Nach dem Lockern der Haltebolzen wird der geschoßförmige Nasenteil über eine begrenzte Strecke nach vorn bewegt und dadurch der Nippel 70 außer Eingriff mit der Delle 72 gebracht. Der geschoßförmige Nasenteil wird als nächstes im Gegenuhrzeigersinn so gedreht, daß die Teile 49 der Schlüssellochnuten 52,· welche den größeren Durchmesser besitzen, in Ausrichtung mit den Köpfen 54 der Haltebolzen 50 gelangen und hierdurch das Abnehmen des geschoßförmigen Nasenteils von der Verkleidung 18 ermöglicht wird.

Die vorstehend beschriebene Befestigungsanordnung überwindet endlich ein seit langem in dem Gebiet der Plugzeugmotoren bekanntes Problem, welches sogar bereits bei den älteren Kolbenmotoren bestand, bei denen allgemein geschoßförmige Nasenteile zur.Abdekkung von Propellernaben verwendet wurden. Wie bereits erörtert, wurde seit geraumer Zeit erkannt, daß geschoßförmige Nasenteile so gestaltet werden können, daß sie zu einer Erleichterung der Wartung vom vorderen Ende des Motors oder Triebwerkes gelöst werden können. Diese Forderung hat den Konstrukteuren für solche Motoren oder Triebwerke die größten Schwierigkeiten bereitet. Bisher war es notwendig, zur Befestigung eines geschoßförmigen Nasenteils in einer solchen Weise, daß er leicht vom vorderen Ende des Motors gelöst werden kann, mindestens einen Befestigungsbölzen an der Außenseite des geschoßförmigen Nasenteils anzuordnen. Durch Vibration des Motors oder durch andere Ursachen kann sich jedoch ein solcher Befestigungsbolzen lösen oder brechen, und wenn sich dann ein solcher Bolzen vollständig ablöst, besteht eine große Gefahr, daß tier Bolzen eine schwerwiegende Beschädigung an den Verdichterlaufschaufeln erzeugt. Für den Fall eines Motors oder Triebwerkes des Propellertyps besteht die gleiche Gefahr, da ein gelöster Bolzen die Laufschaufeln eines Propellers beschädigen wird.

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Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung diese Schwierigkeit dadurch überwindet, daß alle Haltebolzen innerhalb der Umgrenzung durch den geschoßförmigen Nasenteil enthalten sind. Wenn sich daher ein Bolzen durch Vibration oder andere Ursachen löst, dann wird dieser Bolzen innerhalb des geschoßförmigen Nasenteils zurückgehalten. Die öffnungen durch den geschoßförmigen Nasenteil werden absichtlich kleiner gestaltet als die Haltebolzen, um die Möglichkeit eines Durchtritts der Bolzen durch diese öffnungen in den Einlaßluftstrom sogar für den Fall auszuschließen, daß sich einer der Bolzen löst. Die Köpfe der Haltebolzen müssen mit Innensockel oder eingelassenem Sockelteil ausgestattet werden um zu gestatten, daß da3 Befestigungswerkzeug durch die öffnungen 68 durchgeht und gleichzeitig, die Möglichkeit auszuschließen« daß Bolzen durch die gleichen öffnungen austreten können.

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Claims

- ίο - Patent ansprüche

1. /Befestigungseinrichtung für einen geschoßförmigen Nasenteil ^ an einem Triebwerk, dadurch gekennzeichnet, daß er umfaßt:

eine Vielzahl von Haltebolzen (50) mit einem Gewindeteil (58) und einem Kopfteil (5*0 mit größerem Durchmesser als der Gewindeteil, wobei jeder Kopfteil (5*0 einen vertieft darin angebrachten Sockel (66) zur Aufnahme eines Befestigungswerkzeuges (T) enthält,

am Umkreis an dem Triebwerk im Abstand angeordnete Einrichtungen (64) zum Gewindeeingriff mit den Befestigungsbolzen (50) und

einen Umfangsflansch (46), der sich von der Kante des geschoßförmigen Nasenteils (44) aus nach innen erstreckt und eine Vielzahl von Schlüssellochnuten (49) besitzt, welche am Flansch (46) im Umkreis im Abstand und im wesentlichen koaxial mit den Einrichtungen (64) für den Eingriff mit den Haltebolzen (50) angeordnet sind, wobei das geschoßförmige Nasenteil (44) eine Vielzahl von umkreisförmig im Abstand angebrachten durchgehenden öffnungen (68) besitzt, welche im wesentlichen koaxial zu den Schlüssellochnuten (49) und den Einrichtungen (64) für den Eingriff mit den Bolzen (50) ausgerichtet sind, wobei jede dieser öffnungen (68) so bemessen ist, daß sie den Durchgang eines Haltebolzens (50) durch die öffnung ausschließt und gleichzeitig die Einführung des Befestigungswerkzeuges gestattet.

Befestigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß.die Teile (52) der Schlüssellochnuten' (49) mit großem Durchmesser eine ausreichende Größe besitzen, um den Durchgang der Kopfteile (54) jedes Haltebolzens (50) durch diesen Nutteil zu gestatten und die Teile (56) der Schlüs3ellochnuten mit kleinem Durchmesser so bemessen sind, daß sie den Durchgang de3 Gewinde-

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teils (58) jedes Haltebolzens gestatten und in Eingriff mit den Kopfteilen (54) Jedes Haltebolzens sind.

Befestigungseinrichtung für einen geschoßförmigen Nasenteil bei einem Gasturbinen-Triebwerk zu einer inneren Verkleidung des Triebwerkes, dadurch g e k e η η ζ ei c h■■-η et, daß er umfaßt:

eine Vielzahl von Haltebolzen (50) mit einem Gewindeteil (58) und einem Kopfteil (54) mit größerem Durchmesser als der Gewindeteil, wobei jeder Kopfteil einen dort vertieft eingelassenen Sockel zur Aufnahme eines Befestigungswerkzeuges besitzt, -

einen ersten Umfangsflansch(48), der sich von der Kante der Verkleidung (18) aus nach innen erstreckt und am Umkreis im Abstand am Flansch angebrachte Einrichtungen (64) zum Gewindeeingriff mit den Haltebolzen (50) besitzt, und

einen zweiten Umfangsflansch (46), der sich von der Kante des geschoßförmigen Nasenteils (44) aus nach innen erstreckt und eine Vielzahl von durchgehenden Schlüssellochnuten (49) besitzt, die am Umkreis im Abstand an dem zweiten Flansch (46) so angeordnet sind, daß sie im wesentlichen koaxial mit den Einrichtungen zum Gewindeeirigriff mit den Bolzen sind und der geschoßförmige Nasenteil eine Vielzahl von am Umkreis im Abstand angebrachten öffnungen (68) besitzt, welche im wesentlichen koaxial mit den Schlüssellochnuten (49) und den Einrichtungen (64) zum Gewindeeingriff mit den Bolzen ausgerichtet sind, wobei jede dieser öffnungen so bemessen ist, daß sie den Durchtritt eines Haltebolzens durch die öffnung ausschließt und gleichzeitig die Einführung eines Befestigungswerkzeuges gestattet.

Befestigungseinrichtung nach Anspruch 3, d ad ur cn g e k e η η ze i c h η e t , daß die Teile (52) der Schlüssellochnuten (49) mit großem Durchmesser eine ausreichende Größe besitzen, um einen Durchtritt der Kopf-

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teile (5²I) jedes Bolzens durch diese Nutteile zu gestatten und die Teile (56) der Schlüssellochnuten mit kleinem Durchmesser eine solche Größe besitzen, daß sie den Durchgang der Gewindeteile (58) jedes Haltebolzens gestatten und im Eingriff mit den Kopfteilen jedes Haltebolzens sind.

Befestigungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtungen (64) zum Gewindeeingriff mit den Haltebolzen eine Vielzahl von öffnungen durch den ersten Umfangsflansch (48) enthalten, wobei jede öffnung im wesentlichen mit einer Mutter ausgerichtet ist, welche an dem ersten Umfangsflansch zum Gewindeeingriff mit einem Haltebolzen befestigt ist.

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