DE3942203A1 - Turbinenanordnung mit heckseitig angebrachten ausstroemleitschaufeln - Google Patents
Turbinenanordnung mit heckseitig angebrachten ausstroemleitschaufelnInfo
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Description
Die Erfindung betrifft allgemein Turbinenanordnungen
und bezieht sich insbesondere auf Gasturbokraftmaschinen
anordnungen wie z. B. Gasturbinentriebwerksanordnungen, die
dünne strukturelle Stütz- oder Haltestreben zur Stützung
des Turbinenaufbaus enthalten, die bezüglich des Austritts
wirbels einer Niederdruckgasturbine ausgerichtet sind,
und die darüber hinaus eine Anordnung von Austritts- oder
Ausströmleitschaufeln enthält, die bezüglich der Streben
heckseitig, d. h. hinter diesen Streben, angeordnet sind
und zur Entwirbelung der Ausströmgase bzw. Abgase vor
gesehen sind.
Das Aufkommen von Hochtemperaturturbokraftmaschinen
und -turbinentriebwerken hat die schwerpunktmäßige Be
deutung von einstufigen Turbinentriebwerksauslegungen
mit hoher Energieextraktion vergrößert. Turbomaschinen
bzw. Turbinentriebwerke mit einer einzigen Stufe werden
insbesondere bei Luftfahrtanwendungen angestrebt, weil
einstufige Turbinentriebwerke eine geringere Masse auf
weisen und leichter instandzuhalten sind als die ent
sprechenden Pendents mit mehrstufiger Auslegung. Jedoch
haben Auslegungen mit einer einzigen Stufe traditionell
bestimmte, diesen Auslegungen eigene Probleme aufgeworfen,
die z. B. ein vergrößertes Wirbelausmaß oder Wirbelbewe
gungsausmaß in den Ausströmgasen bzw. Abgasen beinhalten.
Diese Wirbelbildung ist insbesondere bei Auslegungen mit
mittlerem oder hohem Bypassverhältnis vorherrschend, bei
denen das Verhältnis der Fankanalmassenströmung zur
Hauptkanalmassenströmung relativ hoch ist.
Bei Turbinentriebwerken mit erhöhtem Bypassverhält
nis wird die Niederdruckturbine einer erhöhten Belastung
unterworfen, woraus ein höherer Austrittswirbel resul
tiert. Das heißt, die die Niederdruckturbine verlassende
Luftströmung weist eine relativ hohe Tangentialgeschwin
digkeit in der Größenordnung von 30° oder mehr auf. Um
große Vorschubverluste zu vermeiden, muß der Wirbel,
bevor die heißen Ausströmgase oder Abgase aus dem Aus
strömsystem abgelassen werden, geradegerichtet werden.
Ein bekannter Versuch zur Entfernung oder Begradi
gung des Wirbels bestand darin, eine Reihe von Entwirbe
lungs- oder Ausströmleitschaufeln unmittelbar hinter
dem Niederdruckturbinenrotor und vor den oder koplanar
mit den strukturellen Stützstreben und Verkleidungen
anzubringen. Eine weitere bekannte Lösung kombiniert
die Strukturhaltestreben und Ausströmleitschaufeln zu
einer begrenzten Anzahl relativ langer tragflügelartig
geformter Teile.
Zusätzlich zur Notwendigkeit der Entfernung von
Wirbeln aus den Gasen, die die Niederdruckturbine ver
lassen, ist anzustreben, die Hochdruck- und Niederdruck
turbinenlagerhalterungen (Lagersterne oder Lagerstütz
schalen) und die diesen zugeordneten Strukturrahmen
dicht miteinander zu koppeln, um die Größe und die Ab
messungen des Triebswerks zu minimieren und die Steifig
keit des Niederdruckrotors zu erhöhen. Durch dichte
Lagerung oder Kopplung der Hochdruck- und Niederdruck
turbinenlager kann die axiale Distanz zwischen diesen
Lagern herabgesetzt werden und die Größen- und Massen
verminderungen sind erzielbar. Ferner ist es wünschens
wert, die axiale Distanz zwischen dem Niederdruckturbi
nenrotor und dem heckseitigen oder hinteren Strukturrahmen,
der das heckseitige oder hintere Lager trägt, aus dem
selben Grund zu minimieren, um eine verminderte Trieb
werksumhüllung und ein herabgesetztes Gewicht zu erzielen
und die Rotorsteifigkeit zu erhöhen.
Frühere einstufige Turbinen haben eine Anordnung
von Ausströmleitschaufeln verwendet, die auf der Zu
stromseite oder vor dem hinterwärtigen Lagerstruktur
rahmen angeordnet waren, oder haben die Ausströmleit
schaufeln mit dem hinteren Lagerstrukturrahmen kombiniert
oder darin integriert. Jede dieser Lösungen beinhaltet
eigene Nachteile. Durch Anbringen der Ausströmleitschau
feln vor dem hinteren Lagerstrukturrahmen muß die axiale
Länge des Rotorsystems vergrößert werden, da der hintere
Lagerstrukturrahmen weiter heckseitig oder hinten posi
tioniert werden muß, um die zusätzliche axiale Ausdeh
nung der Ausströmleitschaufeln aufzunehmen. Die Kombi
nation der Ausströmleitschaufeln mit dem hinteren Lager
strukturrahmen oder hinteren Lageraufbau erfordert das
Vorliegen zahlreicher langer sich radial erstreckender
Ausströmleitschaufeln, die schwer zu kühlen sind. Diese
Lösung erforderte zudem ausgedehntere, breitere oder
dickere Ausströmleitschaufeln zur Erzielung baulicher
Festigkeit, woraus höhere aerodynamische Drehungs- und
Luftwiderstandsdruckverluste resultierten.
Um die Vorschubsleistung eines Turbinentriebwerks
zu erhöhen, können ein Schubverstärker oder Nachverbren
ner auf der Abstromseite der Niederdruckturbine typi
scherweise innerhalb des Ausströmkanals des Triebswerks
vorgesehen werden. Zusätzlicher Treibstoff kann in den
Ausströmkanal injiziert werden und gezündet werden, um
einen zusätzlichen Hochenergiegasstrom zu liefern, der
mit der Fanbypassluft gemischt werden kann und durch ein
Austrittsdüsensystem ausgetrieben werden kann, um eine
Zusatz-Hochenergieschubausgangsleistung aus dem Trieb
werk zu liefern. Es ist wichtig, daß die Hochgeschwindig
keitsgase, die in den Nachverbrenner strömen, zuvor mit
tels Leitschaufeln (auch Direktions- oder Umlenkschaufeln)
geradegerichtet oder entwirbelt worden sind, so daß diese
Gase effektiv verteilt oder zerstreut werden. Die
gleichmäßige und vollständige Verteilung oder Zerstreu
ung der Austrittsgase oder Abgase ist notwendig, um die
Verbrennung des innerhalb der Gase enthaltenen Sauer
stoffs bei deren Strömung durch den Nachverbrenner zu
maximieren.
Einige frühere Turbinentriebwerksauslegungen ordne
ten die Ausströmleitschaufeln quer durch den Ausström
pfad vor den mechanischen Stützstreben an, die einen Teil
des Strukturrahmens bildeten, der das hintere Nieder
druckturbinenlager trägt. Diese Stützstreben oder Halte
streben stützten oder halterten nicht nur das hintere
Lager oder heckseitige Lager und die intere Rotorwelle,
sondern stellten auch interne Passagen zur radialen Lei
tung von Kühlluftströmung und Triebwerksöl durch die
Stützstreben bereit. Abschirmungen mit tragflügelartiger
Kontur, die die Stützstreben abdeckten, setzten ihre
aerodynamischen Luftwiderstandsverluste herab und unter
stützten den Verteilungsprozeß. Obwohl die Ausströmleit
schaufeln den Wirbel beseitigen, so erzeugten sie
nichtsdestoweniger große Luftwiderstandseffekte infolge
der Strömung mit hoher Machzahl, die unmittelbar an
grenzend an den Niederdruckturbinenaustritt vorliegt,
wo die Ausströmleitschaufeln angebracht waren.
Andere frühere Turbinentriebwerksauslegungen haben
gewölbte oder gekrümmte Tragflügelformen verwendet,
um gleichzeitig die Ausströmgase zu entwirbeln und
die mechanischen Stützstreben abzuschirmen. Wegen der
großen Querschnitte, die für die mechanischen Stützstre
ben erforderlich waren, erforderten diese abgeschirmten
Auslegungen dicke Abschirmungen oder Ummantelungen mit
großer axialer Länge. Diese Auslegungen resultierten in
erheblichen Luftwiderstandseffekten und unvollständiger
Wirbelbeseitigung. Tatsache ist, je dicker die Stütz
streben und/oder Ausströmleitschaufeln, um so größer ist
die Strömungsblockierung oder -unterbrechung, um so
größer sind die Druckverluste und um so größer sind
die Vorschubverluste.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Hauptaufgabe
zugrunde, eine Ausströmleitschaufelanordnung anzugeben,
die hinter, mit anderen Worten heckseitig der mecha
nischen Stützstreben des hinteren oder heckseitigen
Turbinenlagerrahmens, angebracht ist. Durch diesen Lö
sungsweg werden die Ausströmleitschaufeln (oder auch
Umlenk- oder Direktionsschaufeln) weiter abstromseitig
vom Niederdruckturbinenaustritt als bei früheren Aus
legungen angeordnet, so daß der Vorteil aus der ge
ringeren Machzahl der Region an diesem Punkt ausgenutzt
wird, um die nachteiligen aerodynamischen Luftwider
standseffekte zu vermindern, die mit der Wirbelbeseiti
gung verknüpft sind.
Gemäß einem weiteren Merkmale der Erfindung wird die
Ausströmleitschaufelanordnung innerhalb der Diffusor
konstruktion (Konstruktion der Verteilereinrichtung)
angeordnet, um eine gleichförmige und vollständige Ver
teilung innerhalb des Abgasausströmungspfades zu erzielen.
Dies ist insbesondere bei Auslegungen, die Schubverstär
ker und Nachverbrenner enthalten, zu bevorzugen.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden
Ausströmleitschaufeln angegeben, die als axiale Ausdeh
nungen oder Verlängerungen zu den Stützstreben wirken,
wodurch die Auslegung einer relativ dünnen tragflügel
artigen Form möglich ist, d. h. ein Tragflügelprofil,
das ein geringeres Dicken- zu Flügeltiefenverhältnis,
verbunden mit der entsprechend herabgesetzten aerodyna
mischen Unterbrechung oder Blockierung aufweist.
Gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal
wird eine Ausströmleitschaufelanordnung angegeben,
die die Verwendung dünnerer und kürzerer verkleideter
Streben mit nichtgewölbten oder gekrümmten symmetri
schen Querschnitten gestattet, die bezüglich der Strö
mung der Abgase oder Ausströmgase ausgerichtet sind,
um die aerodynamische Belastung herabzusetzen und
den aerodynamischen Luftwiderstand zu vermindern.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung beinhaltet
die Schaffung einer Ausströmleitschaufelanordnung, die
einen dicht gekoppelten Niederdruckturbinenrotor er
möglicht. Dies führt zu einer herabgesetzten Rotorsy
stemmasse und erhöhten Rotorsteifigkeit für verbesserte
Rotationsschwingungseigenschaften und verbesserten
dynamischen Eigenschaften.
Gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal
wird eine Ausströmleitschaufelanordnung geschaffen, in
der die Ausströmleitschaufeln abnehmbar tandem- oder
reihenartig und getrennt von den Stützstreben ange
bracht sind, so daß die Ausströmleitschaufeln nur
Festigkeit ausschließlich zum Abfangen ihrer aerodyna
mischen Entwirbelungsbelastungen benötigen. Dieses Merk
mal gestattet die Verwendung keramischer oder nicht
metallischer Schichtkörper- oder Verbundstoffleitschau
feln oder Materialien geringeren Kostenaufwands und/
oder geringerer Festigkeit.
Allgemein richtet sich die Erfindung auf Gastur
binentriebwerksauslegungen mit einem mittleren bis hohen
Bypassverhältnis, wobei dünne, verkleidete strukturelle
Stützstreben in dieser Auslegung enthalten sind, die
bezüglich der Triebwerksmittenlinie geneigt oder ge
kippt sind und bezüglich des Austrittswirbels, der aus
der Niederdruckturbine ausströmt, ausgerichtet sind.
Dünne, gewölbte Ausströmleitschaufeln sind heckseitig,
d. h. hinter oder auf der Abstromseite der Stütz
streben und Verkleidungen angebracht, um den Wirbel
zu beseitigen und aerodynamische Blockierungen, d. h.
Unterbrechungen zu vermindern, wobei sie die Streben
sektion flächenmäßig zur Erzielung einer gleichförmi
gen Ausbreitung und Verteilung unterteilen
und regeln. Da die Ausströmleitschaufeln nicht als
tragende Teile der Rahmenkonstruktion dienen, können
sie aus nichtmetallischen Materialien wie keramischen
Materialien für Hochtemperaturanwendungen gefertigt
werden.
Erfindungsgemäß wird die mechanische Festigkeit
durch eine ringförmige Verkleidungs- und Streben
anordnung aufgebracht, die das hintere Rotorlager
trägt und stützt. Die an der Hinterseite dieser Ver
kleidungs- und Strebenanordnung befestigte ringförmi
ge Ausströmleitschaufelanordnung, die zur Entwirbe
lung der Ausströmgase aus der Turbinenanordnung dient,
kann leicht entfernt und ausgetauscht werden. Durch
diese heckseitige Anbringung der Ausströmleitschaufeln
ist eine axial kürzere und leichtere Auslegung des
Turbinentriebwerks möglich, zudem wird die Beseiti
gung größerer Wirbel als bei früheren Auslegungen er
zielt und die Druckverluste sind gleich oder sogar
geringer.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische seitliche Schnittansicht
eines Gasturbinentriebwerks, die den allgemeinen Aufbau
des Gasturbinentriebwerks sowie die Lage des Triebwerk
rahmens und Nachverbrenners zeigt;
Fig. 2 eine fragmentarische seitliche Schnitt
ansicht der Tragstreben und Ausströmleitschaufelanordnung
gemäß der Erfindung;
Fig. 2(a) eine fragmentarische Vorderansicht der
Verbindung zwischen dem äußeren Tragring und dem äußeren
Rahmenteil entlang der Linie A-A aus Fig. 2;
Fig. 3
eine Schnittansicht der Verkleidungs- und Strebenanord
nung entlang der Linie B-B aus Fig. 2;
Fig. 4 eine schematische Projektionsschnittan
sicht eines Ausführungsbeispiels der Ausströmleitschaufel
anordnung, die die Plazierung der Ausströmleitschaufeln
hinter den Verkleidungen und Tragstreben zeigt;
Fig. 5 eine perspektivische Vorderansicht eines
Segments der Verkleidungs- und Strebenanordnung;
Fig. 6 eine Darstellung der Anordnung aus
Fig. 5 von hinten;
Fig. 7 eine perspektivische Vorderansicht eines
Segments der Ausströmleitschaufelanordnung;
Fig. 8 eine Ansicht der Anordnung aus Fig. 7
von hinten;
Fig. 9 und 10 jeweils schematische, von oben
projizierte Profile von Änderungen der relativen Ausrich
tung der Verkleidungen und Ausströmleitschaufeln
zueinander;
Fig. 11 die seitliche Ansicht einer alternativen
Montageanordnung der Verkleidung und Ausströmleit
schaufeln;
Fig. 12 eine schematische Schnittansicht
von Fig. 11 von oben; und
Fig. 13 und 14 eine perspektivische Vorder- bzw.
Rückansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der
Erfindung.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen
jeweils auch gleiche Teile. Im folgenden wird zur Erläu
terung und Würdigung der vorliegenden Erfindung eine
kurze Beschreibung der Hauptmerkmale eines Gasturbinen
triebwerks gegeben, indem die Lage und Anordnung der
Turbinenrahmenaufbauten angezeigt wird, an denen die
Ausström- oder Austrittsleitschaufeln angebracht sind.
In der Fig. 1 ist ein Teil eines Gasturbinen- oder Turbo
fantriebwerks 10 teilweise im Querschnitt dargestellt.
Das Triebwerk 10 umfaßt ein äußeres Gehäuse 12, das einen
ringförmigen Strömungspfad 14 umgibt, der sich axial
zwischen einem Einlaß 16 und einem Strömungsauslaß 18
erstreckt, die jeweils an den sich gegenüberliegenden
Enden des Triebswerks 10 liegen.
Im Betrieb des Triebwerks wird Umgebungsluft in
den Einlaß 16 gezogen und in einem Verdichter 20 auf
einen höheren Druck verdichtet. Aus dem Verdichter wird
die komprimierte Luft in einen ringförmigen Verbrenner (Brennkammer) 22
abgelassen, in dem Treibstoff verbrannt wird, um Hoch
energieverbrennungsprodukte zu erzeugen. Aus dem Ver
brenner 22 wird das Treibfluid durch eine Turbine 24
geleitet, in welcher ein Teil seiner Energie zum Antrieb
des Verdichters 20 extrahiert wird. Das Fluid wird
daraufhin in Form einer Hochenergieströmung durch den
Ausströmauslaß 18 freigegeben.
Die die Turbine 24 verlassenden Ausströmgase können
in bekannter Weise mit Zusatzluft (Bypassluft) gemischt
werden und in den Verstärkerabschnitt oder Nachbrenner 26
gefördert werden, der zusätzlichen Treibstoff in die
Schubströmung injiziert. Diese Mischung aus Treibstoff
und Luft wird dann gezündet, um eine zusätzliche Vor
schubkraft zu erzeugen, während sie durch den Ausström
auslaß 18 austritt.
Um die verschiedenen Komponenten des Triebwerkes ein
wandfrei in ihren Betriebsstellungen relativ zueinander
zu halten, sind Rahmenaufbauten oder Rahmenanordnungen
vorgesehen, die die stationären Statorkomponenten fest
miteinander verbinden und die Lagerhalterungen (Lager
sterne) für den Rotor bilden. Im einzelnen umfaßt das
Triebwerk 10 einen vorderen Rahmenaufbau 28, der ein
vorderes Lager 30 trägt, und einen Turbinenrahmen 36,
der ein hinteres Lager 38 trägt. Der Rotor 40 ist dreh
bar in den Lagern 30 und 38 angebracht.
Jeder Rahmenaufbau oder jede Rahmenkonstruktion
28 und 36 enthält jeweils mehrere radiale Tragstreben
oder Stützstreben 42, 46, die sich quer durch den ring
förmigen Strömungspfad 14 erstrecken, um die inneren
und äußeren Rahmenteile der Rahmenaufbauten miteinander
zu verbinden. Da die Temperatur des Treibfluids, das
durch den Strömungspfad 14 strömt, sich im Übergangs
betrieb des Triebwerks rapide ändert, können in den
starren Rahmenaufbauten erhebliche thermische Beanspru
chungen und Spannungen hervorgerufen werden, wenn zuge
lassen wird, daß die Streben sich mit Raten erwärmen und
abkühlen, die wesentlich von den Raten der Temperatur
änderungen der inneren und äußeren Rahmenteile abweichen.
Dies trifft insbesondere bezüglich des Turbinenrahmen
aufbaus 36 zu, da die Austrittsgase bzw. Abgase, die den
Turbinenrahmenaufbau umgeben, den schnellsten und größten
Änderungen der Betriebstemperaturen und resultierenden
thermischen Beanspruchungen unterworfen sind.
Das oben erläuterte Gasturbinentriebwerk 10 ist typisch
für den allgemeinen Aufbau zahlreicher gegenwärtig ver
wendeter Gasturbinen- und Turbofantriebwerke und wurde
nur als geeigneter Anhaltspunkt zur Erläuterung der Er
findung dargestllt. Der Fachmann wird an Hand der Erläu
terung der Erfindung erkennen, daß diese auf andere Arten
von Gasturbinenmaschinen- und -triebwerke sowie auch Turbo
fantriebwerke anderer Art anwendbar ist. Infolgedessen
hat das in Fig. 1 dargestellte Triebwerk 10 nur einen
illustrativen Charakter. Die Auslaß- oder Ausströmleit
schaufelanordnung, die im folgenden erläutert wird, ist
daher in Verbindung mit einem modifizierten Turbinen
rahmenaufbau beschrieben, der analog dem Turbinenrahmen
aufbau 36 ist. Jedoch ist die vorliegende Erfindung auch
auf andere starre Aufbauten und Anordnungen anwendbar,
die ebenfalls Treibmittelströmungen hoher Geschwindigkeit
ausgesetzt werden und infolgedessen erheblichen und auch
schnellen Temperaturänderungen unterliegen.
Die in der Fig. 2 dargestellte erfindungsgemäße Aus
strömleitschaufelanordnung 48 umfaßt eine ringförmige
Anordnung von Ausström- oder Austrittsleitschaufeln 50,
die angrenzend an das hintere Ende 52 einer Verklei
dung 54 angebracht sind. Wie ferner in den Fig. 3 und 4
dargestellt ist, ist jede Verkleidung 54 in Form eines
symmetrischen nicht gewölbten Tragflügelprofils mit
dünnem Profil- oder Querschnitt, wobei dieser dünne
nicht gebogene Flügel eine ebenfalls dünnprofilige inne
re radiale Stützstrebe 46 umgibt, ausgebildet. Die
Mittenlinie 56 und die Vorderkante 58 der Verkleidung 54
sind vorzugsweise in bezug auf die Richtung der Wirbel
strömung ausgerichtet, die die Niederdruckturbinen
schaufeln 59 verläßt, um aerodynamische Luftwider
standsdruckverluste und Strömungspfadunterbrechungen
zu minimieren. Die bevorzugte Ausrichtung der Mitten
linie 56 beträgt in der Darstellung ungefähr 32°
bezüglich der Längsachse oder Mittenlinie 60 des Gas
turbinentriebwerks 10. Jedoch kann dieser Winkel ab
hängig von der jeweiligen Anwendung von etwa 25° bis
35° variieren.
Wie aus den Fig. 5 und 6 hervorgeht, sind die
Verkleidungen 54 und Stützstreben 46 als individuelle
Segmente 62 zusammengefügt. Bei einer typischen Ausle
gung sind acht Segmente 62 verbunden und in einer
ringförmigen Konfiguration zur Ausbildung einer Ver
kleidungs- und Strebenanordnung 64 am Turbinentrieb
werk 10 angebracht. Die Verkleidungs- und Strebenanord
nung 64 grenzt den ringförmigen Strömungspfad 14
zwischen einem radial angeflanschten inneren Trag- oder
Stützring 66 und einem radial angeflanschten äußeren
Trag- oder Stützring 68 ein. Im in Fig. 2 gezeigten
Ausführungsbeispiel sind die acht gleich beabstandeten
Verkleidungs- und Strebensegmente 62 so zusammengefügt,
daß sie zwischen dem inneren und äußeren Tragring 66, 68
eine ringförmige verspeichte, d. h. speichenartige Anord
nung bilden.
Wie weiterhin aus den Fig. 5 und 6 ersichtlich ist,
ist der Strömungspfad 14 weiterhin zwischen einem äuße
ren Strömungspfadmantel oder einer Strömungspfadverklei
dung 65 und einem inneren Strömungspfadmantel 69 ab
gegrenzt. Der äußere Strömungspfadmantel 65 ist über
verrundete Eck- oder Winkelstücke 63 mit jeder Verklei
dung 54 verbunden, die wiederum an den oberen Seiten
abschnitten jeder Verkleidung 54 befestigt sind. Die
oberen und unteren Strömungspfadmäntel können aus Blech
geformt sein und an der jeweiligen Position angeschweißt
oder angelötet werden.
Jede Verkleidung kann aus Verkleidungshalbschalteilen
70 und 72 (Fig. 3) zusammengefügt werden, um den Zusam
menbau der Verkleidungen um die innere Stützstrebe 46
zu ermöglichen. Die gesamte Verkleidungs- und Streben
anordnung 64 kann unter Verwendung bekannter Techniken
auf- und zusammengebaut werden und innerhalb des Trieb
werks 10 abgesehen von der relativen axialen Tandem
anordnung der Verkleidungs- und Strebenanordnung 64 und
der Ausströmleitschaufeln 50, die weiter unten erläu
tert wird, in bekannter Weise befestigt werden.
Wie aus der Fig. 2 hervorgeht, kann der innere Trag
ring 66 am Triebwerk 10 über ein Innengehäuse 74 befestigt
werden, das ebenfalls als Träger für ein hinteres Lager 38
dient, während der äußere Tragring 68 am äußeren Rahmen
teil 76 des Getriebes fixiert werden kann. Wie aus
Fig. 2(a) am besten ersichtlich ist, wird der äußere Trag
ring 68 über Anlenk- oder Verbindungsteile 75, die inner
halb von Lastösen oder Lastbügeln 77 verstiftet sind, vom
äußeren Rahmenteil 76 getragen. Die Verkleidungs- und
Strebenteilanordnung 64 ist vorzugsweise über dem hinteren
Lager 38 (Fig. 1) axial ausgerichtet.
In den Fig. 1 und 2 gezeigte Fanbypassluft 78 wird
über eine Umfangsanordnung von Luftfängern 80, d. h. Luft
einlaßöffnungen, radial nach innen geleitet. Ein Luft
fänger 80 kann für jedes Verkleidungs- und Strebensegment
62 vorgesehen werden, um Kühlluft entlang des U-förmigen,
zweistromigen Kühlmittelströmungspfades 82 einzuspeisen.
Kühlluft tritt im oberen oder radial äußeren Ende jedes
Verkleidungs- und Strebensegments 62 ein und wird durch
innere Leitflächen durch den Kühlmittelströmungspfad 82
kanneliert, d. h. kanalmäßig geleitet, um am hinteren Ende
52 der Verkleidung durch Austrittsöffnungen 86 (Fig. 6)
auszutreten. Dieser gewundene Kühlpfad stellt eine wirksame
Kühlung der internen Stütz- bzw. Tragstrebe 46 und
Verkleidung 54 sicher.
Die Ausströmleitschaufeln 50 können an einen ra
dialen Flansch entweder am inneren oder äußeren Trag
ring 66, 68 so angeschraubt werden, daß eine freie
radialgerichtete Wärmeausdehnung möglich ist. Im in
den Fig. 2, 7 und 8 gezeigten Ausführungsbeispiel sind
der innere und äußere Tragring 66 und 68 jeweils mit
einem inneren ringförmigen Befestigungsflansch 88 bzw.
einem äußeren ringförmigen Befestigungsflansch 89 ausge
bildet, der einen hinteren Flansch 90 aufweist. Die
Ausströmleitschaufeln 50 sind mit einem inneren und
äußeren Stützring 92, 94 versehen, die ebenfalls
einen inneren bzw. einen äußeren gewölbten Befestigungs
flansch 96 bzw. 98 aufweisen. Wie aus der Fig. 2 hervor
geht, sind zwischen dem ringförmigen Kanal 89 und
Flansch 98 axiale und radiale Freiräume oder Ausdehnungs
spiele 99 vorgesehen.
Die Ausströmleitschaufeln 50 sind vorzugsweise als
individuelle Segmente jeweils mit drei Schaufeln pro
Segment hergestellt, wie in den Fig. 7 und 8 dargestellt
ist. Beim Anschrauben mittels Befestigungslöchern 100
an die Verkleidungs- und Strebenanordnung 64 über Flan
sche 96 mittels Schrauben und Muttern 102 (Fig. 2) bil
den die Ausströmleitschaufeln 50 eine ringförmige An
ordnung von entwirbelnden Schaufeln unmittelbar hinter
den Verkleidungen 54. Die Befestigungsanordnung kann
ferner eine Verbindung an einen radialen Flansch 104
am Diffuser- bzw. Leitapparatgehäuse oder Heckkonus 106
umfassen.
Durch Befestigen mehrerer Ausströmleitschaufeln 50
hinter der Verkleidungs- und Strebenanordnung 64 können
die Ausströmleitschaufeln axial kürzer als die Verklei
dungen 54 und die hinteren Stützstreben 46 dimensioniert
werden. Da die Ausströmleitschaufeln 50 vorzugsweise
kürzer als frühere Ausströmleitschaufeln gemäß dem Stand
der Technik sind, stellen sie einen geringeren aerodyna
mischen Widerstand dar. Da darüber hinaus die Ausström
leitschaufeln 50 weiter abstromseitig als in bekannten
Auslegungen sind, ist die Geschwindigkeit der Ab- oder
Austrittsgase an diesem Punkt ungefähr 15% niedriger.
Dies reduziert weiterhin aerodynamische Verluste.
Frühere Verkleidungen, die dazu ausgelegt waren, die
Austrittsgase zu entwirbeln, wiesen notwendigerweise eine
große axiale Länge auf, um die Strömungsfeldgleichförmig
keit, die für den Betrieb des Nachverbrenners nötig ist,
sicherzustellen. Durch Plazieren der Ausströmleitschau
feln 50 hinter den Verkleidungen können axial kürzere
Verkleidungen benutzt werden, da die Verkleidungen eher
nur mechanische und strukturelle Anforderungen als aero
dynamische Entwirbelungsanforderungen erfüllen müssen.
Da die Ausströmleitschaufeln 50 nicht innerhalb
der Verkleidungen 54 angeordnet sind oder als Teil
dieser Verkleidungen ausgebildet sind, müssen sich die
Ausströmleitschaufeln nicht durch den gesamten Strö
mungspfad 14 erstrecken wie bei gebräuchlichen Auslegun
gen. In den bekannten Konstruktionen war es erforderlich,
daß die Verkleidung und Ausströmleitschaufeln die Stütz
streben vollständig gehäusemäßig umgeben und umschließen,
um die Stützstreben vor heißen Austrittsgasen zu schützen.
In diesen Konstruktionen war die Breite der kombinierten
Verkleidungen und Ausströmleitschaufeln erheblich, da
die Hülle der Verkleidungs- und Ausströmleitschaufel
tragflügelprofilanordnung die Breite der darin einge
schlossenen Stützstrebe aufnehmen mußte. Hieraus resul
tierten eine signifikante aerodynamische Unterbrechung
und Blockierung sowie Druckverluste.
Diese Nachteile werden vermieden, indem die Verklei
dungen 54 und Stützstreben 46 axial von den Ausströmleit
schaufeln 50 getrennt werden, wie die Fig. 3, 9 und 10
zeigen, wobei die Vorderkanten oder -enden 58 der Ver
kleidungen 54 bezüglich des Ausströmwirbels ausgerich
tet sind, um die aerodynamischen Verluste weiter zu
vermindern. Da darüber hinaus die Ausströmleitschaufeln
50 massiv und einteilig sind, ist ihr Querschnitt sehr
viel geringer als frühere hohle Konstruktionen, woraus
wiederum ein geringerer Luftwiderstandsverlust sowie
eine reduzierte Strömungspfadunterbrechung resultieren.
Wie bereits zuvor ausgeführt wurde, ist es wichtig,
eine sorgsam kontrollierte und gesteuerte Diffusionsrate
aufrecht zu erhalten, wenn die Ausströmgase die Nieder
druckturbinenschaufeln 59 verlassen und in den Nachver
brenner 26 eintreten. Die Austritts- oder Abgase müssen
gleichmäßig diffus zerstreut und gleichförmig verteilt
oder zerstreut bzw. versprüht werden, um eine vollstän
dige Verbrennung zu erzielen. Um die Austrittsgase zu
verteilen, muß ihre Geschwindigkeit herabgesetzt werden.
Dies wird erzielt, indem der Querschnitt des Strömungs
pfades 14 allmählich vergrößert wird. Wenn jedoch der
Querschnitt zu schnell ansteigt, d. h. wenn die Wandungen
des Strömungspfades 14 zu abrupt divergieren, so werden
die Austrittsgase getrennt, woraus eine unkontrollierte
und ungleichförmige Verteilung resultieren.
Um eine kontrollierte Verteilung und Zerstreuung
zu erzielen, war es in bekannten Konstruktionen erfor
derlich, daß die Divergenz des Strömungspfades sich
über ein signifikantes axiales Ausmaß erstreckte. Dies
wiederum bedingte ein axial längeres und entsprechend
schwereres Turbinentriebwerk. Die Tandemanordnung oder
Reihenanordnung der Ausströmleitschaufeln 50 unmittelbar
hinter oder auf der Abströmseite der Verkleidungen 54
ermöglichen eine rapidere Gesamtverteilungsrate in einer
kürzeren axialen Distanz ohne Strömungsablösung.
Die Ausströmleitschaufeln 50 erbringen im Strö
mungspfad 14 ein kontrolliertes Ausmaß an Blockierung
um die Verteilungsgeschwindigkeit zu verlangsamen und
eine Strömungsablösung unmittelbar auf der Rückseite der
Verkleidungs- und Strebenanordnung 64 zu verhindern.
Das heißt, der Querschnitt des Strömungspfades 14 unterliegt
an der rückwärtigen Kante 86 jeder Verkleidung 54 einer
rapiden Flächenänderungsrate und kann leicht eine Strö
mungsablösung hervorrufen. Durch Positionierung der
Ausströmleitschaufeln 50 an diesem kritischen Punkt wird
die Flächenänderungsrate herabgesetzt, und die Verteilung
wird so gesteuert, daß eine Strömungsablösung und
-trennung vermieden wird. Die Ausströmleitschaufeln
können dann tatsächlich innerhalb der Diffusorvorrich
tungskonstruktion inkorporiert werden, um die Steuerung
der Verteilung zu erleichtern.
Eine Vielzahl von Ausströmleitschaufeln 50, vorzugs
weise vierzig oder achtundvierzig, dient als eine Anord
nung von kleinen Diffusorsteuereinheiten, die die Ver
teilungsgeschwindigkeit verlangsamen, jedoch die Erzielung
einer schnelleren Gesamtdiffusionsrate ermöglichen. Jede
Ausströmleitschaufel 50 stellt eine erhebliche Oberfläche
zur Steuerung der Verteilung und zum Drehen oder Ent
wirbeln der Strömung der Austrittsgase bereit. Es ist
daher vorzuziehen, zahlreiche axial kurze kleinere Aus
strömleitschaufeln 50 hinter der Verkleidungs- und
Strebenanordnung 14 vorzusehen, als die Anzahl von Aus
strömleitschaufeln wie in früheren Konstruktionen auf
8, 10 oder 12, d. h. die Anzahl der Stützstreben 46, die
zur mechanischen Festigkeit erforderlich war, zu be
grenzen. In diesen früheren Konstruktionen war einfach
keine ausreichende Oberfläche zum vollständigen Drehen
und Entwirbeln der Austrittsgase vorgesehen.
Ein weiterer Vorteil der Anbringung einer großen
Anzahl von dünnen Ausströmleitschaufeln 50 hinter der
Verkleidungs- und Strebenanordnung 54 besteht darin,
daß ein größeres Gesamtverteilungsausmaß in einer kür
zeren axialen Distanz auftreten kann. Dies resultiert
in einem axial kompakteren Verteiler- oder Diffusorab
schnitt und gestattet ein kompakteres und leichteres
Turbinentriebwerk. Die Ausströmleitschaufeln trennen den
Diffusorabschnitt in viele kleine Diffusoreinheiten mit
einer gemeinsamen Diffusorlänge. Das Vorhandensein der
Ausströmleitschaufeln 50 innerhalb des Strömungspfades 14
vermindert somit die Verteilerrate, d. h. die Änderung
der Strömungspfadquerschnittsfläche pro Änderung der
axialen Länge, während eine größere Gesamtflächenänderung
als bei den bekannten Konstruktionen erzielt wird.
Eine gebräuchliche Beschreibung der Verteilungsrate
ist das Maß des eingeschlossenen Winkels eines äqui
valenten konischen Diffusors. Ein äquivalenter konischer
Diffusor weist dieselben Einlaß- und Auslaßflächen und
dieselbe Länge wie der tatsächliche Diffusor auf, nimmt
jedoch die Form eines Kegelstumpfes an. Der eingeschlos
sene Winkel, der durch die verlängerten Seiten des Konus
vom konusförmigen Diffusor bis zu einem Scheitelpunkt
beschrieben wird, ist ein Maß für die Verteilerrate oder
Diffusionsrate. Im allgemeinen werden Diffusorkonuswinkel
in der Größenordnung von 15° für eine effiziente Vertei
lung bei akzeptabler Länge bevorzugt.
Mit den erfindungsgemäß in der Diffusorregion an
geordneten Ausströmleitschaufeln wird der Diffusor in
zahlreiche kleine Diffusoren mit einer gemeinsamen
Diffusorlänge aufgeteilt. Infolgedessen ist
die Diffusionsrate, gemessen durch die Größe des einge
schlossenen Winkels, herabgesetzt. Dies gestattet eine
größere Gesamtflächenänderung bei einer "beschaufelten"
Diffusorauslegung und resultiert in einer herabgesetzten
Verteilungsrate im Vergleich zu einer unbeschaufelten
Diffusorauslegung.
Infolgedessen können die Ausströmleitschaufeln in
den Diffusoraufbau inkorporiert werden, um die Flächen
führung für eine gesteuerte und kontrollierte Vertei
lungsrate zu erleichtern. Die Hinzufügung einer Schaufel
teilt den Diffusor in zwei äquivalente Diffusoren mit
einem Konuswinkel von (Ausgangswinkel)/√2. Infolgedessen
würde der Konuswinkel bei zwei Schaufeln (Ausgangs
winkel)/√3 betragen usw.
Die die Niederdruckturbinenschaufeln 59 verlassende
Strömung weist einen hohen Wirbelgrad auf, der von
großen Wirbeln begleitet ist, die enorme Druckverluste
hervorrufen können. Ohne Ausströmleitschaufeln würden
diese Wirbel einfach immer größer werden, sowie sie durch
den Diffusor hindurchtreten. Eine Vergrößerung des
Strömungspfadquerschnittbereichs durch divergierende
Wandungen ist selbst nicht ausreichend, um diese Wirbel
und Strudel zu entfernen.
Um eine gleichmäßige Verteilung dieser Art nicht
gleichförmiger Strömung für eine vollständige Verbren
nung zu erzielen, können die Ausströmleitschaufeln zur
Anpassung an den variablen Wirbelwinkel der Austritts
gase verwunden oder verdreht werden. So kann der Ein
trittswinkel der Vorderkante jeder Ausströmleitschaufel 59
als Funktion des Radius variieren, um eine gleichmäßige
Verteilung und stromlinienförmig gestaltete Strömung
der Austrittsgase, die den Nachverbrenner 26 erreichen,
zu gewährleisten. Es ist auch möglich, die Verkleidungs-
und Strebenanordnung 64 in ähnlicher Weise zum Zweck
eines vergrößerten Entwirbelungseffekts zu "verdrehen".
In den Fig. 4 und 9 ist zu sehen, daß nicht nur
jede Verkleidung 54 gegenüber der Mittenlinie 60 des
Turbinentriebwerks 10 um 32° gekippt bzw. schräggelegt
ist, sondern auch die Vorderkante 108 jeder Ausström
leitschaufel 50 ebenfalls um 32° schräg liegt, um die
Wirbelaustrittsströmung unmittelbar zu treffen. Jede
Austrittsleitschaufel 50 ist über einen 32°-Winkel
zur Drehung oder Entwirbelung der Austrittsgase in eine
im wesentlichen vollständig axiale Strömung gewölbt
oder gekrümmt. Das rückwärtige Ende 110 jeder Ausström
leitschaufel 50 ist auf diese Weise mit der Turbinen
triebwerksmittenlinie 60 axial ausgerichtet.
Die in Fig. 4 dargestellten Ausströmleitschaufeln 50
weisen jeweils eine gleichförmige Dicke auf, während
die in Fig. 9 keine gleichmäßige Dicke aufweisen, die
ein Profil definiert, das einer gebogenen oder gewölbten
Träne ähnelt. In Fig. 9 ist die Verkleidung 54 axial
"gesplittet", oder in Form von zwei getrennten trag
flügelförmigen Teilen ausgebildet, wobei die vordere
Verkleidung 112 die Stützstrebe 46 umgibt und die hin
tere "Verkleidung" 114 als Ausströmleitschaufel zur
Entwirbelung der Austrittsgase wirkt. Die vordere Ver
kleidung 112 ist mit einem symmetrischen Profil ausge
bildet und bezüglich des Wirbels ausgerichtet, um aero
dynamische Luftwiderstandsverluste herabzusetzen, wäh
rend die hintere gewölbte Verkleidung 114 in ihrer Breite
graduierlich abnimmt, um den Verteilungsprozeß zu un
terstützen.
Zwischen jeder rückwärtigen Verkleidung 114 ist eine
Reihe von Ausströmleitschaufeln 50 angeordnet, deren Form
der Form der hinteren Verkleidung 114 ähnlich ist. Diese
Ausströmleitschaufeln 50 liegen nicht so weit hinten wie
die in der Fig. 4, da sie eher zwischen den hinteren
Abschnitten der Verkleidungen ausgerichtet sind als
hinter der rückwärtigen Kante der Verkleidungen. Wäh
rend diese Auslegung in einer geringfügig höheren aero
dynamischen Luftwiderstandswirkung resultieren kann als
die Auslegung aus Fig. 4, so erbringt doch diese Auslegung
ein außerordentlich axial kompaktes Turbinentriebwerk
mit einer außerordentlich schnellen Verteilungsrate.
Das heißt, es wird in Fig. 9 angenähert dasselbe Verteilungs
ausmaß wie im Ausführungsbeispiel nach der Fig. 4 er
zielt, jedoch mit einer kürzeren Länge und damit ver
bundener reduzierter Masse und einem geringfügig höheren
Druckverlust.
Das in Fig. 10 gezeigte Ausführungsbeispiel ist
ähnlich dem aus Fig. 9, abgesehen davon, daß die Ver
kleidungen 54 eine einstückige Konstruktion sind und
die Ausströmleitschaufeln 50 eine gleichförmige Breite
aufweisen. Bei dieser Auslegung sind wiederum gegenüber
der Auslegung nach Fig. 4 ein zusätzlicher Grad an
Masse- und Längenreduktion gewonnen. Eine Modifikation
des Ausführungsbeispiels aus Fig. 9 ist in den Fig. 11
und 12 dargestellt, in denen die vordere Verkleidung 112
entlang ihrem hinteren Ende 118 mit einer gebogenen
Ausnehmung oder Vertiefung 116 ausgebildet ist. Die
hintere Verkleidung 114 weist an ihrem vorderen Rand,
d. h. ihrer vorderen Kante 122 einen entsprechenden ge
bogenen Vorsprung 120 auf, der sich innerhalb der Aus
nehmung 116 einpaßt und darin aufgenommen wird. Beide,
sowohl die vordere als auch die hintere Verkleidung 112,
114 sind vorzugsweise als Hohlteile ausgebildet, um
interne Passagen 124 zur radialen Leitung von Kühlluft
126 vorzusehen.
Wie ferner aus den Fig. 11 und 12 hervorgeht, sind
die Ausströmleitschaufeln 50 als einstückige massive
Teile ausgebildet, die zwischen den hinteren Verklei
dungen 114 reihenartig ausgerichtet sind. Kühlluft 126
wird durch Austrittsöffnungen 128 abgeführt, die auf der
hinteren Hochdruckseite 130 der vorderen Verkleidung 112
ausgebildet sind. Die vorderen Verkleidungen 112 werden
vorzugsweise an einer Serie von individuellen gebogenen
Segmenten angebracht, die als Ring 132 zusammen
gefügt werden. Die hinteren Verkleidungen 114 und
Ausströmleitschaufeln 50 werden ebenfalls vorzugsweise
an individuelle gebogene Segmente geformt und gemeinsam
als ein separater Ring 134 zusammengefügt.
Aus der Fig. 11 geht hervor, daß der vordere Ver
kleidungsring 132 mit einem radialen Befestigungsflansch
136 an seinem Außenrand versehen ist und daß der hintere
Verkleidungs- und Ausströmleitschaufelring 134 in ent
sprechender Weise mit einem radialen Befestigungsflansch
138 an seinem Außenrand versehen ist. Der vordere und
hintere Ring 132, 134 können als individuelle ringför
mige Teile wie bei 140 angedeutet, zusammengeschraubt
werden. Vorzugsweise werden der vordere und hintere
Ring 132, 134 nur an ihrem Außenrand zusammengeschraubt,
um ihre freie radiale Ausdehnung, induziert durch ther
mische Gradienten, zu ermöglichen. Ein radial abge
stufter Befestigungsflansch 142 kann als ein Ansatz am
inneren Gehäuse 74 ausgebildet werden, um ein axiales
Begrenzungsteil gegenüber dem radialen Flansch 142 zu
bilden, der am inneren Umfang des Rings 134 ausgebildet
ist, wobei ein freier Raum 144 für radiales Ausdehnungs
spiel vorgesehen ist.
Vorzugsweise wird jede Verkleidungs- und Streben
anordnung 64 als eine separate Anordnung ausgebildet,
die an eine separate und leicht entfernbare Ausström
leitschaufelanordnung 48 angeschlossen werden kann. Dies
gestattet die Modifikation der Ausströmleitschaufeln 50
zur jeweiligen Anpassung an die Entwirbelungserforder
nisse eines speziellen Turbinentriebwerks unabhängig
von Überlegungen hinsichtlich der mechanischen Tragteile
des Aufbaus. Dies bedeutet, da die Ausströmleitschaufeln
50 keinerlei erhebliche Halterung oder Abstützung für
den Turbinentriebwerksrahmen 36 darstellen, daß irgend
eine von verschiedenen Ausströmleitschaufelanordnungen
an die Verkleidungs- und Strebenanordnung 64 angeschraubt
werden kann. Die separate Befestigungsanordnung plaziert
die Gesamtaufbaulagerung oder die gesamte strukturelle
Abstützung innerhalb der Stützstreben 46, so daß die
Ausströmleitschaufeln 50 nur Festigkeit zur Standhal
tung und zum Abfangen ihrer aerodynamischen Entwirbe
lungsbelastungen benötigen. Da die Ausströmleitschaufeln
50 keine strukturellen oder Lagerungsstützfunktionen
aufweisen, können sie in Form von einfachen massiven
nichtgekühlten Schaufeln typischer (hochtemperaturfester)
Superlegierungen oder aus leichten und kostengünstigen
keramischen Materialien hergestellt werden.
Die Leichtigkeit der Trennbarkeit der Ausströmleit
schaufeln 50 von der Verkleidungs- und Strebenanordnung
64 ermöglicht darüber hinaus die Austauschung verschie
denster Ausströmleitschaufelauslegungen ohne den Aus
einanderbau des Turbinentriebwerkrotorsystems. Dies ist
insbesondere deshalb wichtig, weil hierdurch Änderungen
in der Triebwerkauslegung durch selektive Anbringung
von Ausströmleitschaufeln 50 möglich sind, die variie
rende Neigungswinkel oder Versetzungen von der Turbi
nentriebwerksmittenlinie 60 aufweisen, um die Entwirbe
lungsfähigkeiten der Ausströmleitschaufeln 50 zu opti
mieren, wenn der Wirbelwinkel der Austrittsgase sich
bei den verschiedenen Triebwerksauslegungen ändert.
Diese Leichtigkeit der Abtrennbarkeit gestattet auch
die komplette Entfernung sämtlicher Ausströmleitschaufeln
aus dem Triebwerk wie z. B. im Fall, daß der Nachver
brenner 26 aus dem Turbinentriebwerk 10 entfernt wird.
Ein weiterer Vorteil der separat befestigbaren Aus
strömleitschaufeln 50 besteht darin, daß es möglich ist,
den Turbinenrahmen 60, der die Verkleidungs- und Streben
anordnung 64 enthält, parallel oder gleichzeitig mit den
Ausströmleitschaufeln 50 herzustellen. Dies gestattet,
das Turbinentriebwerk 10 ohne oder mit den Ausströmleit
schaufeln 50 zusammenzusetzen.
Zusammenfassend gilt, daß durch Anordnung der Aus
stromleitschaufeln 50 hinter der Verkleidungs- und
Strebenanordnung 64, wie dies z. B. entsprechend in
Fig. 13 und 14 zu sehen ist, ein axial kürzeres Trieb
werk 10 mit einem Diffusorabschnitt, der gegenüber
früheren Auslegungen eine höhere Effizient aufweist,
konstruiert werden kann. Darüber hinaus positioniert
die Erfindung die Ausströmleitschaufeln 50 in einer
weniger agressiven und hinsichtlich den Strömungsver
hältnissen nachteiligen Umgebung, in der Luftwiderstands
verluste infolge einer geringeren Geschwindigkeit der
Austrittsgase an dieser abstromigen Stelle herabgesetzt
werden. Dadurch, daß mehr Struktur stromaufwärts im
Strömungspfad 14 vorgesehen ist, findet eine vermehrte
Verteilung statt, bevor die Entwirbelung beginnt.
Die Erfindung wurde an Hand einiger bevorzugter
Ausführungsbeispiele erläutert, jedoch liegen im Rahmen
der Erfindungsidee und im Schutzumfang der Erfindung
zahlreiche Abwandlungen der Ausführungsbeispiele und
ihrer Anwendungen. Die Erläuterungen an Hand des dar
gestellten Turbinentriebwerks dienen lediglich zur
beispielshaften Darstellung und schränken die Erfindung
in keinem Fall auf diese Anwendungsmöglichkeit ein.
Claims (16)
1. Turbinenanordnung mit einem inneren Gehäuse und
einem äußeren Gehäuse und mehreren Niederdruckturbinen
schaufeln, die zwischen dem inneren und äußeren Gehäuse
liegen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anordnung aufweist:
Eine ringförmige Anordnung sich radial erstrecken der Stützstreben (76), die das innere (74) und äußere (76) hinter den Niederdruckturbinenschaufeln miteinander verbinden; und
mehrere sich radial erstreckender Ausströmleit schaufeln (50), die innerhalb des Turbinentriebwerks (10) hinter (zum Heck hin) den Stützstreben zur Entwirbelung von aus den Niederdruckturbinenschaufeln austretenden Ausströmgasen angebracht sind.
Eine ringförmige Anordnung sich radial erstrecken der Stützstreben (76), die das innere (74) und äußere (76) hinter den Niederdruckturbinenschaufeln miteinander verbinden; und
mehrere sich radial erstreckender Ausströmleit schaufeln (50), die innerhalb des Turbinentriebwerks (10) hinter (zum Heck hin) den Stützstreben zur Entwirbelung von aus den Niederdruckturbinenschaufeln austretenden Ausströmgasen angebracht sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anordnung ferner eine erste innere ringförmige
Halterung (92), die funktionswirksam mit dem inneren
Gehäuse (74) verbunden ist, und eine erste äußere ring
förmige Halterung (94) aufweist, die funktionswirksam mit
dem äußeren Gehäuse (76) verbunden ist, und daß die Aus
strömleitschaufeln (50) zur Ausbildung einer Ausström
leitschaufelanordnung (48) zwischen der inneren und äuße
ren ringförmigen Halterung angebracht sind.
3. Anordnung nach Anspruch 2, ferner gekennzeichnet
durch eine Verkleidung (54), die um jede der Stützstreben
(46) vorgesehen ist, durch eine zweite innere ringförmige
Halterung (66) und eine zweite äußere ringförmige Halte
rung (68), wobei die Stützstreben zur Ausbildung einer
Verkleidungs- und Strebenanordnung (64) zwischen der
zweiten inneren und äußeren ringförmigen Halterung ge
haltert sind.
4. Anordnung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausströmleitschaufelanordnung (48) abnehmbar an
der Verkleidungs- und Strebenanordnung (64) angebracht ist.
5. Anordnung nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet
durch eine Verkleidung (54), die um eine jede Stützstrebe
(46) angebracht ist.
6. Anordnung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Turbinentriebwerk (10) eine Längsmittenlinie (60)
aufweist und daß die Stützstreben bezüglich dieser Mitten
linie schräg angeordnet sind.
7. Anordnung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stützstreben (46) bezüglich der Mittenlinie (60)
innerhalb eines Bereichs von 25° bis 35° schräg angeordnet
sind.
8. Anordnung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verkleidung (54) mit einem nichtgewölbten sym
metrischen Querschnitt ausgebildet ist.
9. Anordnung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausströmleitschaufeln (50) so angebracht sind,
daß sie sich axial gemeinsam mit einem rückwärtigen Ab
schnitt der Verkleidung erstrecken (Fig. 9, 10).
10. Anordnung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verkleidung ein vorderes Verkleidungsteil (112)
und ein rückwärtiges Verkleidungsteil (114) aufweist, das
bezüglich des vorderen Verkleidungsteils tandemartig axial
beabstandet ist.
11. Anordnung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verkleidung ein vorderes Verkleidungsteil (112)
und ein rückwärtiges Verkleidungsteil (114) umfaßt, das
innerhalb eines hinteren Abschnitts (116) des vorderen
Verkleidungsteils eingepaßt steckt.
12. Anordnung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausströmleitschaufelanordnung (48) ausschließlich
entlang der ersten und zweiten äußeren ringförmigen Hal
terung (94, 68) fest an der Verkleidungs- und Streben
anordnung (64) angebracht ist.
13. Anordnung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausströmleitschaufelanordnung (48) ausschließlich
entlang der ersten und zweiten inneren ringförmigen Halte
rung (92, 66) fest an der Verkleidungs- und Strebenan
ordnung (64) angebracht ist.
14. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausströmleitschaufeln (50) als dünne, massive
nichtgekühlte Schaufeln mit gleichförmigem Querschnitt
ausgebildet sind.
15. Anordnung nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine
Nachverbrennereinrichtung (26), die funktionswirksam mit
der Rahmenanordnung (74, 76) verbunden ist.
16. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausströmleitschaufeln (50) zur Anpassung an die
einen radial variierenden Wirbelwinkel aufweisenden Aus
strömgase gewunden sind.
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