DE3720123A1 - Lastuebertragungsaufbau - Google Patents
LastuebertragungsaufbauInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Lastübertragungs
aufbau und insbesondere auf einen Lastübertragungs
aufbau, der für Gasturbinentriebwerke geeignet ist.
Bei einer speziellen Bauart von Gasturbinentriebwerken
für Flugzeuge ist ein herkömmliches Gasturbinen-Kern
triebwerk vorgesehen, dem stromab eine Nutzleistungs
turbine nachgeschaltet ist, die eine oder mehrere Schaufel
kränze von Fanschaufeln antreibt. Wenn die Fanschaufeln
direkt am radial äußeren Umfang der Turbinenschaufeln
der Nutzleistungsturbine festgelegt sind, dann liegen
diese und die Verkleidung, die in üblicher Weise die
Schaufeln umschließt, notwendigerweise am stromabwärtigen
Ende des Triebwerks. Bei einer solchen Anordnung ist es
notwendig den Aufbau, durch den das Triebwerk am Flugzeug
aufgehängt wird, in der Nähe der Nutzleistungsturbine
anzuordnen. Infolgedessen wird das Kerntriebwerk nicht
direkt am Flugzeug aufgehängt, sondern an der Nutzleistungs
turbine.
Der Hauptträgeraufbau innerhalb der Nutzleistungsturbine,
an der das Kerntriebwerk gelagert werden muß, liegt radial
innerhalb des Gasströmungspfades durch die Nutzleistungs
turbine. Das Kerntriebwerk ist jedoch gewöhnlich am strom
abwärtigen Ende eines Außengehäuses so aufgehängt, daß
der Lastübertragungsaufbau, der das Kerntriebwerk mit der
Nutzleistungsturbine verbindet, durch die heiße Gasströmung
hindurch stehen muß, die im Betrieb vom Kerntriebwerk nach
der Nutzleistungsturbine strömt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen derartigen
Lastübertragungsaufbau zwischen dem Kerntriebwerk und der
Nutzleistungsturbine derart zu verbessern, daß dieser
durch den thermischen Gradienten, der durch die Heißgas
strömung verursacht wird, nicht beeinträchtigt wird.
Die Erfindung geht aus von einem Lastübertragungsaufbau
zur Übertragung von Lasten zwischen einem ersten und
einem zweiten ringförmigen Glied, die koaxial zueinander
liegen und im radialen Abstand zueinander angeordnet sind,
wobei der Lastübertragungsaufbau mehrere, in Umfangsrichtung
im Abstand zueinander liegende, radial verlaufende Arme
besitzt, die das erste und das zweite Glied miteinander
verbinden.
Hierbei wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß
jeder Arm an dem ersten Glied in der Weise befestigt
ist, daß im wesentlichen nur eine relative radiale Be
wegung dazwischen zustande kommen kann, wobei die Be
festigung an dem zweiten Glied an wenigstens zwei im
axialen Abstand aufeinander ausgerichteten Stellen er
folgt, wobei jeder Arm mit einem in Umfangsrichtung
verlaufenden Abschnitt ausgestattet ist, der benachbart
zu dem zweiten Glied liegt und mit einem in Umfangsrichtung
benachbarten Arm in der Weise zusammenwirkt, daß eine
radiale Lastübertragung stattfindet, jedoch keine Last
übertragung in Umfangsrichtung, jeweils zwischen dem Arm
und dem in Umfangsrichtung verlaufenden Abschnitt eines
benachbarten Armes.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung
zeigen:
Fig. 1 einen Teilschnitt eines Mantelstrom-Fan-
Gasturbinentriebwerks mit einem Lastüber
tragungsaufbau gemäß der Erfindung;
Fig. 2 in größerem Maßstab einen Axialschnitt des
Lastübertragungsaufbaus gemäß der Erfindung;
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie A-A gemäß
Fig. 2.
In Fig. 1 ist ein Mantelstrom-Fan-Gasturbinentriebwerk
10 dargestellt, das ein Kerntriebwerk 11 und eine an
dessen stromabwärtigen Ende angeordnete Nutzleistungs
turbine 12 besitzt. Das Kerntriebwerk ist von herkömm
lichem Aufbau und weist einen Lufteinlaß 13, einen
Kompressor 14, eine Verbrennungseinrichtung 15 und
eine Turbine 16 auf. Das Kerntriebwerk 11 arbeitet in
herkömmlicher Weise, wobei die durch den Einlaß 13 ein
strömende Luft durch den Kompressor 14 verdichtet wird,
bevor sie mit Brennstoff vermischt und die Mischung in
der Verbrennungseinrichtung 15 verbrannt wird. Die aus
der Verbrennung resultierenden Verbrennungsprodukte
entspannen sich über die Turbine 16, bevor sie in die
Nutzleistungsturbine 12 ausgeblasen werden.
Die Nutzleistungsturbine 12 ist jedoch nicht von her
kömmlicher Bauart. Sie weist mehrere Stufen gegen
läufiger Turbinenschaufeln auf, und zwei Stufen hier
von tragen Gebläseschaufeln 17 und 18, die an ihren
radial äußeren Enden ansetzen. Die Fanschaufeln 17
und 18 drehen sich im Gegenuhrzeigersinn und werden
von einem Fangehäuse 19 umschlossen.
Im Betrieb werden heiße Gase, die aus dem Kerntriebwerk
11 ausgestoßen werden, auf die Nutzleistungsturbine 12
gerichtet, um deren Turbinenschaufeln im Gegensinn zu
drehen und um dadurch die stromlinienförmigen Vortriebs
schaufeln 17 und 18 ebenso im Gegensinn anzutreiben. Ein
gewisser Anteil des Vortriebsschubs wird durch die Gase
geliefert, die aus der Nutzleistungsturbine 12 über den
ringförmigen Auslaßkanal 20 ausgeblasen werden. Der Haupt
anteil des Vortriebsschubes des Gasturbinentriebwerks 10
wird jedoch durch Luft geliefert, die am stromoberseitigen
Ende 21 des Fankanals 19 angesaugt und durch die im Gegen
sinn umlaufenden Fanschaufeln 17, 18 beschleunigt wird,
bevor die Luft aus dem stromabwärtigen Ende 22 der Fan
verkleidung 19 austritt.
Die Fanverkleidung 19 ist mit dem Kerntriebwerk 11 über
mehrere allgemein radial verlaufende, nach vorn gerichtete
Streben 23 verbunden, während mehrere radial verlaufende
nach hinten gerichtete Streben 24 die Fanverkleidung 19
mit der übrigen Nutzleistungsturbine 12 verbinden. Die
rückwärtigen Streben 24 übertragen den Hauptteil der Last
zwischen dem Triebwerk 10 und dem Flugzeug, an dem es mon
tiert ist, und sie sind an ihrem radial inneren Ende am
axial stromabwärtigen Ende eines allgemein zylindrischen
Trägers 25 innerhalb der Nutzleistungsturbine 12 ver
bunden. Der zylindrische Träger 25 trägt alle im Gegen
sinn umlaufenden Elemente der Nutzleistungsturbine 12
und er ist an seinem stromaufwärtigen Ende mit dem strom
abwärtigen Ende des Gehäuses 26 des Kerntriebwerks 11
über einen Lastübertragungsaufbau 27 verbunden, wie dies
deutlicher aus Fig. 2 hervorgeht.
Der Lastübertragungsaufbau 27 umfaßt ein ringförmiges
Lagergehäuse 28, welches ein Lager 29 trägt, das das
stromaufwärtige Ende 30 des sich drehenden Teils der
Nutzleistungsturbine 12 abstützt. Das Lager 28 ist fest
am stromaufwärtigen Ende des zylindrischen Trägers 25
befestigt, wobei eine radial verlaufende Ringwand 31
am stromaufwärtigen Ende und eine allgemein kegelstumpf
förmige Wand 32 am stromabwärtigen Ende vorgesehen sind.
Diese Wände 31 und 32 sind mit Rändern 33 und 34 ausge
stattet, die die radial inneren Enden mehrerer Arme 35
abstützen, die radial über den Gaskanal 40 verlaufen und
das Kerntriebwerk 11 mit der Nutzleistungsturbine 12 ver
binden.
Jeder Arm 35 weist einen Mittelabschnitt 36 mit aerody
namischer Form auf, um die Gasströmung zwischen dem
Kerntriebwerk 11 und der Nutzleistungsturbine 12 so wenig
als möglich zu stören. Jeder Arm ist am radial äußeren
Ende mit einem im Querschnitt kreisförmigen Zapfen 37
versehen, der in einer entsprechend bemessenen Buchse 38
lagert, die im Kerntriebwerksgehäuse 26 angeordnet sind.
Es könnten jedoch auch andere Verbindungen zwischen den
Armen 35 und dem Kerntriebwerksgehäuse 26 benutzt werden,
wenn nur eine relative Radialbewegung ohne relative
Axialbewegung möglich ist.
Die Arme 35 sind in Umfangsrichtung im Abstand zueinander
angeordnet, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist, und jeder
Arm ist am radial äußerem Umfang mit in Umfangsrichtung
verlaufenden Plattformen 38′ und 39 ausgestattet, die
zusammen einen Teil der radial äußeren Begrenzung des
Gaskanals 40 bilden, der die Arme 35 aufweist. Die
Ränder der Plattformen 38′ und 39 sind durch einen
Umfangsspalt 54 getrennt, um eine thermische Ausdehnung
der Plattformen 38′ und 39 zu ermöglichen. Dichtungen 41
herkömmlicher Bauart, die zwischen benachbarten Plattformen
38′ und 39 angeordnet sind, ermöglichen diese thermische
Ausdehnung.
Die radial innere Begrenzung des Gaskanals 40 wird durch
mehrere, in Umfangsrichtung verlaufende Plattformen 42
und 43 definiert, und jeder Arm 35 trägt jeweils eine
in Umfangsrichtung verlaufende Plattform 42 und eine in
Umfangsrichtung verlaufende Plattform 43 am radial inneren
Ende. Die in Umfangsrichtung verlaufenden Plattformen 42
erstrecken sich über einen größeren Umfangsabschnitt als
die in Umfangsrichtung verlaufenden Plattformen 43, und
sie sind jeweils mit einem Stufenabschnitt 44 versehen,
mit dem sie an der benachbarten Plattform 43 in der Weise
formschlüssig angreifen, daß eine radiale Kraftübertragung,
jedoch keine Kraftübertragung in Umfangsrichtung dazwischen
erfolgen kann. Ein Umfangsspalt 45 wird auf diese Weise
zwischen benachbarten Plattformen 42 und 43 definiert, um
dazwischen eine relative Bewegung in Umfangsrichtung zu
ermöglichen.
Der Rand 33, der am radial äußeren Ende der Ringwand 31
vorgesehen ist, kann - wie aus Fig. 2 ersichtlich - im
Querschnitt L-förmig sein, um einen radial verlaufenden
gelochten Flansch 46 und eine axial verlaufende Träger
oberfläche 47 zu bilden. Der Rand 34 am radial äußeren
Ende der kegelstumpfförmigen Wand 32 hat einen ähnlichen
L-förmigen Querschnitt, um einen radial verlaufenden ge
lochten Flansch 48 und eine radial verlaufende Stütz
oberfläche 49 zu bilden. Jeder Arm 35 ist an seinem radial
inneren Ende mit gelochten Ansätzen 50 bzw. 51 versehen,
die auf den Rändern 33 bzw. 34 aufsitzen. Die Ansätze
und die Flansche 50 und 46 sowie 51 und 48 sind miteinander
über hohle Dübelbolzen 52 verbunden. Die Bolzen 52 sind -
wie aus Fig. 3 ersichtlich - auf die Mittelabschnitte 36
der Arme 35 ausgerichtet und sie sind außerdem axial auf
einander ausgerichtet.
Jede der in Umfangsrichtung verlaufenden radial inneren
Plattformen 42 liegt im radialen Abstand von den axial
verlaufenden Tragoberflächen 47 und 49, die an den Rändern
33 bzw. 34 angeordnet sind, mit Ausnahme jenes Abschnitts
53, der radial innerhalb der benachbarten Plattform 43
liegt, mit der er zusammenwirkt.
Im Betrieb treten Abgase, die aus dem Kerntriebwerk 11
mit hoher Temperatur austreten, über die Arme 35, wo
durch eine große Temperaturdifferenz zwischen den ver
schiedenen Teilen des Lastübertragungsaufbaus 27 er
zeugt werden kann, die bis zu 500 Grad C betragen kann.
lnsbesondere dehnen sich die Arme 35 thermisch mit einer
größeren Rate aus als die Ränder 33 und 34, auf denen
sie gelagert sind. Diese Differenz der thermischen
Expansion führt zu einer Veränderung der Umfangsspalte
45 und 54, aber es führt nicht dazu, daß die Arme 35 aus
ihrer Stellung mit gleichem Winkelabstand abgelenkt
werden. In gleicher Weise führt eine radiale Ausdehnung
des Lastübertragungsaufbaus 27 zu einer relativen Radial
bewegung zwischen jedem Zapfen 37 und der Hülse 38, in
der der Zapfen eingesetzt ist, wodurch gewährleistet
wird, daß keine Radialbelastung auf das Kerntriebwerks
gehäuse 26 ausgeübt wird. Durch das Zusammenwirken von
Zapfen 37 und Hülse 38 wird gewährleistet, daß der
zylindrische Träger 35 und das Kerntriebwerksgehäuse 26
durch den Lastübertragungsaufbau 27 koaxial zueinander
gehalten werden.
Die Erfindung wurde vorstehend in Verbindung mit einem
Gasturbinentriebwerk beschrieben, das mit einem Mantel
stromfan versehen ist. Die Erfindung ist natürlich auch
für andere Gasturbinentriebwerke anwendbar, beispiels
weise für Triebwerke mit frei umlaufenden Propeller
schaufeln.
Claims (12)
1. Lastübertragungsaufbau zwischen ersten und
zweiten allgemein ringförmig verlaufenden,
koaxial im radialen Abstand zueinander an
geordneten Bauteilen, bestehend aus einer
Vielzahl von in Umfangsrichtung im Abstand
zueinander angeordneten radial verlaufenden
Armen, die den ersten und zweiten ringför
migen Bauteil verbinden,
dadurch gekennzeichnet, daß jeder Arm (35)
an dem ersten Ringbauteil (26) in der Weise
befestigt ist, daß im wesentlichen nur eine
relative Radialbewegung dazwischen möglich
wird, während die Arme mit dem zweiten Ring
bauteil (28) an wenigstens zwei axial auf
einander ausgerichteten, im axialen Abstand
zueinander angeordneten Stellen verbunden
sind, wobei jeder Arm (35) mit einem in Um
fangsrichtung verlaufenden Abschnitt (42)
versehen ist, der benachbart zu dem zweiten
Bauteil (28) liegt und mit einem in Umfangs
richtung benachbarten Arm (35) in der Weise
zusammenwirkt, daß eine radiale Lastübertragung,
aber keine Lastübertragung in Umfangsrichtung
zwischen jedem Arm (35) und dem in Umfangsrichtung
verlaufenden Teil (42) eines benachbarten Armes
(35) stattfinden kann.
2. Lastübertragungsaufbau nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und
zweiten Ringbauteile (26, 28) Abschnitte des Kern
triebwerks (11) bzw. einer Nutzleistungsturbine
(12) eines Gasturbinentriebwerks (10) sind, und
daß die Arme (35) radial durch einen ringförmigen
Gaskanal (40) hindurchstehen und das Kerntriebwerk
(11) mit der Nutzleistungsturbine (12) verbinden.
3. Lastübertragungsaufbau nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß jener Teil des Kern
triebwerks (11), an dem die Arme angreifen, das
Außengehäuse (26) des Triebwerks ist, und daß
das radial äußere Ende eines jeden Arms (35)
an dem Außengehäuse (26) angreift.
4. Lastübertragungsaufbau nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß jeder Arm (35) mit
einem radial vorstehenden Zapfen (37) am radial
äußeren Ende versehen ist, der mit radialem
Gleitsitz in einer entsprechenden Hülse (38)
sitzt, die im Kerntriebwerksgehäuse (26) ange
ordnet ist.
5. Lastübertragungsaufbau nach den Ansprüchen
3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß jeder Arm (36) am
radial äußeren Ende mit Plattformabschnitten
(38, 39) versehen ist, und daß die in Umfangs
richtung verlaufenden Plattformabschnitte (38, 39)
benachbarter Arme dichtend in Eingriff stehen,
so daß diese Plattformabschnitte (38, 39) einen
Teil der radial äußeren Begrenzung des ring
förmigen Gaskanales (40) bilden, der das Kern
triebwerk (11) mit der Nutzleistungsturbine (12)
verbindet.
6. Lastübertragungsaufbau nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das radial innere
Ende eines jeden Arms (36) an einem Teil (28)
der Nutzleistungsturbine festgelegt ist.
7. Lastübertragungsaufbau nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Teil (28) der
Nutzleistungsturbine von zwei im axialen Abstand
zueinander verlaufenden ringförmigen Wänden
(31, 32) gebildet ist, die jeweils einen Randab
schnitt (33, 34) definieren, an dem das jeweils
radial innere Ende (50, 51) eines jeden Arms (36)
an axial aufeinander ausgerichteten, im Abstand
zueinander liegenden Schellen festgelegt ist.
8. Lastübertragungsaufbau nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine
(32) der Wände (31, 32) eine kegelstumpfförmige
Form besitzt.
9. Lastübertragungsaufbau nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß jeder Randabschnitt
(33, 34) einen radial verlaufenden Flansch
(46, 48) und eine axial verlaufende Stützfläche
(47, 49) aufweist, und daß das radial innere Ende
eines jeden Armes (36) an der Verbindung mit dem
in Umfangsrichtung verlaufenden Abschnitt (42)
fest an dem Flansch (46, 51) und radial im Ab
stand von der axial verlaufenden Stützfläche
(47, 49) angeordnet ist, und daß die freien
Enden der in Umfangsrichtung verlaufenden Platt
formabschnitte (42) auf den axial verlaufenden
Stützflächen (47, 49) angreifen.
10. Lastübertragungsaufbau nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden
eines jeden in Umfangsrichtung verlaufenden
Arms (42) radial durch ein entsprechend ge
formtes Teil (43) erfaßt werden, welches am
radial inneren Ende des benachbarten Armes (36)
festgelegt ist.
11. Lastübertragungsaufbau nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die in Umfangs
richtung verlaufenden Plattformabschnitte
(42) der Arme einen Teil der radial inneren
Begrenzung des Gaskanals (40) bilden.
12. Lastübertragungsaufbau nach einem der Ansprüche
1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil
(28) außerdem eine Abstützung für ein Lager
innerhalb der Nutzleistungsturbine bildet.
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DE1126196B (de) * | 1958-11-24 | 1962-03-22 | Rolls Royce | Gasturbinenstrahltriebwerk mit Mantelstromverdichter |
US3070285A (en) * | 1959-11-26 | 1962-12-25 | Rolls Royce | Gas turbine engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH0672571B2 (ja) | 1994-09-14 |
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JPS6325323A (ja) | 1988-02-02 |
GB8616151D0 (en) | 1986-08-06 |
GB2192233B (en) | 1990-11-28 |
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