DE3013034C2 - Rotor-Wellen-Anordnung für ein Gasturbinentriebwerk - Google Patents

Rotor-Wellen-Anordnung für ein Gasturbinentriebwerk

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Description

dadurcb gekennzeichnet, daß der Wellenendtei! (15) gegenüber der starren Antriebswelle (16) vergleichsweise biegefähig und in der Antriebswelle fest eingespannt ist.
2. Rotor-Wellen-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenendteil (15) innerhalb der hohlzylindrischen Antriebswelle (16) an einer zwischen deren beiden L\gern (22, 23) gelegenen Stelle an der Antriebswelle befestigt ist.
3. Rotor-Wellen-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Lager (28) und das rotornahe Lager (23) der Antriebswelle (16) unmittelbar nebeneinanderliegend zu einer getneinsar.ien Lageranordnung zusammengefaßt sind.
Die Erfindung betrifft eine Rotor-Wellen-Anordnung für ein Gasturbinentriebwerk nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei Rotoren von Gasturbinentriebwerken, beispielsweise bei großen Gebläsen, kann im Betrieb eine Unwucht auftreten, wenn bei laufendem Triebwerk eine Laufschaufel ganz oder teilweise abreißt, beispielsweise infolge eines in das Triebwerk gelangenden Fremdkörpers. Die dann auf den Rotor einwirkende starke Unwuchtkraft bewirkt eine radiale Auslenkung des Rotors, der dann zunächst mit seiner geometrischen Achse um die ursprüngliche Drehachse umläuft. Nach einer begrenzten Anzahl von Umdrehungen in diesem stark instabilen Rotationszustand tritt eine sogenannte Inversion, d. h. eine Änderung des Rotationsverhaltens des Rotors derart ein, daß der Rotor nunmehr um eine durch den neuen Rotorschwerpunkt verlaufende Drehachse umläuft und demzufolge wieder einen stabilen Rotationszustand einnimmt.
Eine Rotor-Wellen-Anordnung der eingangs genannten Gattung ist aus der DE-OS 21 57 514 bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung ist das mit einer Innenkeilvcrzahnung versehene Ende des starren Wellenendteils auf das mit einer Außenkeilverzahnung versehene rotorseitige Ende der Antriebswelle aufgesteckt, und von den beiden die Antriebswelle radial starr abstützenden Lagern ist das rotorseitige Lager als Pendellager ausgebildet und trägt das rotorseitige Ende dci Antriebswelle mittelbar über das dieses umschließende Ende des Wellenendteils. Das radial auslenkungsfähig abgestützte dritte Lager, das den mit dem Rotor verbundenen Rohransatz lagert, ist mit beträchtlichem Axialabstand von dem als Pendellager ausgebildeten Antriebswellenlager angeordnet Infolgedessen kann der Rotor bei Eintritt einer starken Rotorunwucht radial auslenken, indem der Wellenendteil sich bezüglich der übrigen Antriebswelle etwas anstellt, wobei das Pendellager als Gelenk wirkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, demgegenüber eine Rotor-Wellen-Anordnung der eingangs genannten Gattung im Hinblick auf eine Vereinfachung der Wellenlagerung insgesamt auszubilden, nämlich insbesondere derart, daß kein Pendellager erforderlich ist und die beiden Antriebswellenlager als relativ einfache Lager ausgebildet werden können.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Anordnung gelöst
Mit dem Merkmal des Anspruchs 2 läßt sich zusätzlich zur Vereinfachung der Gesamtkonstruktion noch der Vorteil einer beträchtlichen Verkürzung der notwendigen axialen Baulänge der Gesamtkonstruktion erreichen.
Das Merkmal des Anspruchs 3 gestattet durch die räumliche Zusammenfassung des dritten Lagers und des rotornahen Lagers der Antriebswelle eine weitere konstruktive Vereinfachung sowie eine kompaktere und gewichtssparende Bauweise, beispielsweise durch Verwendung eines gemeinsamen Lagergehäuses und nur einer einzigen gemeinsamen Abstützung in der festen Triebwerkskonstruktion.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen mehr im einzelnen Beschrieben, in welchen zeigt
F i g. 1 in schematischem Axialschnitt ein Frontgebläse-Gasturbinenflugzeugtriebwerk mit einer Gebläserotor-Antriebswellen-Anordnung nach der Erfindung,
Fig.2 die Gebläserotor-Antriebswellen-Anordnung des Triebwerks nach Fig. 1 im Axia"'.albschnitt, und
<o F i g. 3 eine Abwandlung dieser Anordnung.
F i g. 1 zeigt ein Mantelgebläsetricbwerk 10 mit einem in einem Gcbläsekanal 12 arbeitenden Frontgebläse 11 mit einer Anzahl von Gebläseschaufeln 13, die am Umfang einer Rotorscheibe 14 befestigt sind. Die Rotorscheibe 14 ist auf einem an einer Antriebswelle 16 befestigten biegefähigen Wellenendteil 15 montiert. Eine Turbine 17, die ihrerseits vom Abgasstrom des aus einem Verdichter 18, einer Brenneinrichtung 19 und einer Turbine 20 bestehenden Basistriebwerk angetrieben wird, treibt die Antriebswelle 16 an. Der Abgasstrom des Triebwerks tritt durch ein Strahlrohr 21 am hinteren Triebwerksende aus.
Gemäß F i g. 2 ist die Antriebswelle 16 in zwei Lagern 22 und 23 radial abgestützt, die an der feststehenden Konstruktion 24 des Triebwerks befestigt sind. Das vordere Lager 23 ist als Kugelstützlager und das hintere Lager 22 als Rollentraglager ausgebildet.
Der biegefähige Wellenendteil 15 ragt über das vordere Lager 23 der Antriebswelle 16 hinaus und ist durch ein Rohr 25 gebildet, das torsionssteif ist, also das von der Turbine 17 abgegebene Drehmoment auf den Gcbläscrotor 11 übertragen kann. Das Rohr 25 ragt in die Bohrung der hohlzylindrischen Antriebswelle 16 hinein und ist an dieser an einer /wischen den beiden Lagern 22 und 23 gelegenen Stelle befestigt.
An seinem vorderen Ende weist das Rohr 25 einen Radialflansch 26 auf, an welchem die Gebläsei otorschnibc 14 angeschraubt ist. Von der Rotorschcihc 14 ragt ein
damit einteilig ausgebildeter Rohransatz 27 nach hinten weg, der unmittelbar in einem dritten Lager 28 abgestützt ist.
Das dritte Lager 28 weist einen inneren Lagerlaufring 29, der auf dem Rohransatz 27 der Rotorscheibe 14 montiert ist, einen äußeren Lagerlaufring 30, der mit Radialabstand in einer von der feststehenden Konstruktion 24 gehalterten Zwischenfiülse 31 sitzt, und zwischen den beiden Lagerlfuifringen angeordnete Rollen 32 auf. In den Zwischenraum 33 zwischen derr· äußeren Lagerlaufring 30 und der Zwischenhülse 31 wird öl zur Bildung eines ölquetschfilms zugeführt.
Das öl wird mit Hilfe von Labyrinthdichtungen 34 im Lager 28 gehalten. Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, sind die beiden Lager 23 und 28 zu einer gemeinsamen Lageranordnung zusammengefaßt, was die Schmierölversorgung und die ölabdichtung vereinfacht.
Zwischen dem Rohransatz 27 der Rotorscheibe und dem das biegefähige Wellenendteil 15 bildenden Rohr 25 sowie zwischen diesem und dem vorderen Ende der Antriebswelle 16 können elastische Gummipolster 35 zur Stoßabsorption und Dämpfung angeordnet sein.
F i g. 3 zeigt eine Abwandlung der durch das vordere Antriebswellenlager 23 und das dritte Lager 28 gebildeten Lageranordnung. Dabei ist in einer Kammer 37 ein zerquetschbares oder zerbrechbares Stützelement 36 zwischen der Zwischenhülse 31 und der feststehenden Konstruktion 24 angeordnet. Die Zwischenhülse 31 ist so verkürzt, daß sie sich nur über die
Ό axiale Länge des dritten Lagers 28 erstreckt. Das zerquetschbare Stützelement 36 kann aus einem plastisch verformbaren Werkstoff, beispielsweise geschäumtem Metall oder Streckmetall oder anderem zelligem Material, oder aus federelastischem Werkstoff, wie beispielsweise Gummi hergestellt sein, um eine Dämpfung zu erzeugen. Im Zwischenraum 33 ist ein Ölquetschfilm gebildet, wie schon mit Bezug auf F i g. 2 beschrieben. Die Kammer 37 kann außerdem noch Öl enthalten, um eine Dämpfung für den Fall zu erzielen, daß Unwuchtkräfte das Lager 2S stark radial auslenken.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Rotor-Wellen-Anordnung für ein Gasturbinentriebwerk, mit
a) einer Antriebswelle, die in zwei Lagern radial starr abgestützt ist,
b) einem Wellenendteil, der an seinem einen Ende drehfest an der Antriebswelle befestigt ist,
c) einem Rotor, der mit dem anderen Ende des Wellenendteils drehfest verbunden ist, und
d) einem mit dem Rotor auf dessen der Antriebswelle zugewandten Seite drehfest verbundenen Rohransatz, der den Wellenendteil teilweise umgibt und an seiner Außenseite mittels eines dritten, beim Eintritt einer Rotorunwucht radial austenkungsfähig abgestützten Lagers gelagert ist,
DE3013034A 1979-04-07 1980-04-03 Rotor-Wellen-Anordnung für ein Gasturbinentriebwerk Expired DE3013034C2 (de)

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