DE4037410A1 - Kanalhalterungsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Gasturbinentrieb­ werke und insbesondere auf Bypasskanal-Halterungsanordnun­ gen dafür.

Übliche Turbofan-Gasturbinentriebwerke mit kleinem By­ passverhältnis enthalten einen Bypasskanal zum Leiten ei­ nes Teiles der Fanluft an dem Kerntriebwerk vorbei. Der By­ passkanal ist ein ringförmiger Kanal, der zwischen dem äu­ ßeren Gehäuse des Triebwerks und dem inneren Gehäuse gebil­ det ist, das im Abstand radial innen davon angeordnet ist und das Kerntriebwerk umgibt. Aus dem Kerntriebwerk ausge­ stoßene Verbrennungsgase erzeugen Schub zum Antrieb eines Flugzeugs.

Das hintere Ende des Triebwerks ist typisch an dem Flugzeug angebracht, wobei ein üblicher Befestigungsring verwendet wird, der von einem Teil des Außengehäuses des Triebwerks gebildet ist. Der Befestigungsring bildet auch einen Teil der äußeren Oberfläche des Bypasskanals und ist üblicher­ weise strukturell mit dem Turbinenrahmen verbunden, der das Kerntriebwerk trägt. Der Turbinenrahmen weist ein äußeres Gehäuse auf, das einen Teil der inneren Oberfläche des By­ passkanals bildet und auch mehrere auf dem Umfang im Ab­ stand angeordnete Streben aufweist, die von dort radial nach innen verlaufen und zwischen denen die Verbrennungs­ gase aus dem Kerntriebwerk ausgestoßen werden. Die Streben sind an ihren radial inneren Enden mit einem inneren Ge­ häuse verbunden, das ein Lager zur Halterung von Rotorwel­ len des Kerntriebwerks trägt.

Der Befestigungsring und deshalb der Bypasskanal ist übli­ cherweise mit dem Turbinenrahmen verbunden, wobei übliche Spannschrauben verwendet werden. Diese werden verwendet, damit eine einzelne Einstellung der Spannschrauben möglich ist, um den Turbinenrahmen relativ zum Außengehäuse zu zen­ trieren, damit der Bypasskanal konzentrisch zum Befesti­ gungsring und dem Turbinenrahmen angebracht werden kann. Dieses Zentrierungsverfahren verlängert die Montagezeit während der Fertigung des Triebwerks und erfordert einen inneren Zugang zu den Spannschrauben, um das Verfahren aus­ zuführen. Ferner haben die Spannschrauben einen relativ großen Querschnitt und bilden eine Behinderung der By­ passluftströmung in den Bypasskanal, wodurch der Außen­ durchmesser des äußeren Gehäuses größer gemacht werden muß, um für einen zusätzlichen Strömungsquerschnitt in den By­ passkanal zu sorgen, um den Verlust an Strömungsquerschnitt aufgrund der Spannschrauben auszugleichen.

Demzufolge bilden nicht nur die Spannschrauben selbst eine Behinderung bzw. Blockage der Luftströmung, was aerodynami­ sche Verluste zur Folge hat, sondern der Bypasskanal muß auch größer gemacht werden, um für eine vorbestimmte Strö­ mungsquerschnittsfläche zu sorgen, die für eine bestimmte Triebwerksapplikation in dem Bypasskanal vorhanden sein muß.

Weiterhin ist bei einigen Triebwerken der hintere Befesti­ gungsring nicht in der Ebene des Turbinenrahmens angeordnet und steht deshalb nicht zur Verfügung zur Anbringung des Bypasskanals an dem Turbinenrahmen. Eine derartige Halte­ rung wird vorgezogen, weil der Schub aus den Turbinenaus­ gangsgasen für Reaktionskräfte durch den äußeren Kanal sorgt, die den äußeren Kanal beispielsweise in eine ovale Form zu verformen suchen, was unerwünscht ist und auch eine Erregung von Schwingungen in dem Außengehäuse hervorruft.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine neue und verbesserte Kanalhalterungsanordnung zu schaffen, die nicht die Verwendung eines Triebwerks-Befestigungsringes erfor­ dert zum Verbinden des äußeren Gehäuses des Bypasskanals an einem Triebwerksrahmen. Weiterhin soll eine Kanalhalte­ rungsanordnung geschaffen werden, die eine relativ einfache Montage gestattet. Weiterhin soll keine anfängliche Zen­ trierung des Außengehäuses des Bypasskanals und des Turbi­ nenrahmens erforderlich sein. Weiterhin soll dafür gesorgt werden, daß die Kanalhalterungsanordnung eine verminderte Luftströmungsblockierung hervorruft. Schließlich soll eine Kanalhalterungsanordnung geschaffen werden, durch die ein äußeres Gehäuse des Bypasskanals an einem inneren Turbinen­ rahmen durch die Verwendung von Verbindungen gehaltert wer­ den kann, die von der Außenseite des äußeren Gehäuses ein­ stellbar sind.

Eine Kanalhalterungsanordnung gemäß der Erfindung enthält erste und zweite im Abstand angeordnete Ringe, die dazwi­ schen einen ringförmigen Kanal bilden. Mehrere auf dem Um­ fang im Abstand angeordnete Verbindungen verbinden die er­ sten und zweiten Ringe. Es sind erste und zweite Mittel zum schwenkbaren Verbinden der ersten und zweiten Verbindungs­ enden mit den ersten bzw. zweiten Ringen vorgesehen, und die ersten Verbindungsenden sind von einer äußeren Oberflä­ che des ersten Ringes einstellbar, um die Verbindungen vor­ zuspannen.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbei­ spielen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung von einem Turbo­ fan-Gasturbinentriebwerk mit Nachverstärkung und kleinem Bypassverhältnis zum Antrieb eines Flugzeuges, das eine Ka­ nalhalterungsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung aufweist.

Fig. 2 ist eine stromaufwärtige Endansicht von einem Ab­ schnitt des Gasturbinentriebwerks entlang der Linie 2-2 in Fig. 1 und zeigt die Kanalhalterungsanordnung.

Fig. 3 ist eine vergrößerte, teilweise geschnittene An­ sicht von einem Teil der Kanalhalterungsanordnung gemäß Fig. 1.

Fig. 4 ist ein vergrößertes Schnittbild von einer der Ver­ bindungen, die das äußere Gehäuse des Bypasskanals mit dem äußeren Gehäuse des Turbinenrahmens der Kanalhalterungsan­ ordnung verbinden, wobei die Schnittebene entlang der Linie 4-4 in Fig. 3 gelegt ist.

Fig. 5 ist eine Ansicht von oben auf eine Verbindung und einen Bügel der Kanalhalterungsanorndung entlang der Linie 5-5 in Fig. 3.

Fig. 6 ist eine auseinandergezogene Darstellung des in Fig. 5 gezeigten Bügels relativ zu dem Außengehäuse des By­ passkanals.

Fig. 7 ist eine teilweise auseinandergezogene, perspekti­ vische Ansicht von einer der Verbindungen, die das Außenge­ häuse des Bypasskanals mit dem Turbinenrahmen der in Fig. 4 dargestellten Kanalhalterungsanordnung verbinden.

In Fig. 1 ist als Beispiel ein Turbofan-Gasturbinentrieb­ werk 10, das ein niedriges Bypass-Verhältnis und Nachver­ stärkung aufweist, mit einer longitudinalen Mittelachse 12 dargestellt. Das Triebwerk 10 enthält eine übliche ringför­ mige Einströmung 14 zur Aufnahme von Umgebungsluft 16 und im Anschluß daran einen üblichen Fan bzw. Bläser 18, einen Fanrahmen 20, ein Kerntriebwerk 22, einen Nachbrenner 24 und eine verstellbare Abgasdüse 26.

Das übliche Kerntriebwerk 22 enthält einen Hochdruckver­ dichter 28 und im Anschluß daran eine Brennkammer 30, eine Hochdruckturbine 32, eine Niederdruckturbine 34 und einen Turbinenrahmen 36. Die Hochdruckturbine 32 treibt den Hoch­ druckverdichter 28 über eine übliche erste Rotorwelle 38 an, und die Niederdruckturbine 34 treibt den Fan 18 über eine übliche zweite Rotorwelle 40 an.

Das Triebwerk 10 enthält ferner ein inneres Gehäuse 42, das das Kerntriebwerk 22 umgibt, und im Abstand radial innen von einem äußeren Gehäuse 44 angeordnet ist, um dazwischen einen Bypasskanal 46 zu bilden. Der Nachbrenner 24 weist eine übliche ringförmige Auskleidung 48 auf, die im Abstand radial innen von dem äußeren Gehäuse 44 angeordnet ist, um einen Nachbrenner-Bypasskanal 50 zu bilden.

Die zweite Rotorwelle 40 ist auf übliche Weise durch zwei Lager 52 an dem Fanrahmen 20 und dem Turbinenrahmen 36 ge­ haltert. Die erste Rotorwelle 38 ist auf übliche Weise durch zwei Lager 54 an der zweiten Rotorwelle 40 gehaltert. Demzufolge wird das Kerntriebwerk 22 auf übliche Weise durch den Fanrahmen 20 gehaltert. Der Bypasskanal 46 wird auf übliche Weise durch den Fanrahmen 20 getragen, indem das Außengehäuse 44 an einem üblichen Fanflansch 56 fest mit dem Fanrahmen 20 verbunden ist. Der Nachbrenner 24 ist an einem üblichen radialen Flansch 58 mit dem Bypasskanal 44 verbunden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung haltert eine Kanalhalterungsanordnung 60 das Außengehäuse 44 des By­ passkanals an dem Turbinenrahmen 36. Die Kanalhalterungsan­ ordnung 60 ist in den Fig. 2, 3 und 4 deutlicher darge­ stellt. Die Anordnung 60 enthält einen ersten Ring oder das äußere Gehäuse 44, das eine radial äußere Oberfläche 62 und eine radial innere Oberfläche 64 aufweist. Ein zweiter Ring 66 oder das äußere Gehäuse des Turbinenrahmens 36 ist im Abstand radial innen von dem äußeren Kanalgehäuse 44 ange­ ordnet, zwischen den der Bypasskanal 46 gebildet ist. Der Rahmen 36 enthält mehrere auf dem Umfang im Abstand ange­ ordnete Streben 68, die mit dem äußeren Rahmengehäuse 66 und einer Rahmennabe 70 fest verbunden sind. Die Lager 52 sind auf übliche Weise in der Rahmennabe 70 gehaltert, um die zweite Rotorwelle 40 abzustützen. Der Turbinenrahmen 36 ist unmittelbar stromabwärts von der Niederdruckturbine 34 angeordnet und empfängt Verbrennungsabgase 72 des Kern­ triebwerks, die zwischen den Streben 68 hindurch und in den Nachbrenner 24 strömen. Bypassluft 74, die ein Teil der Einlaßluft 16 ist, strömt durch den Bypasskanal 46 und über den Turbinenrahmen 36. Eine übliche Verkleidung 76 ist auf geeignete Weise mit dem äußeren Rahmengehäuse 66 verbunden, um für eine relativ glatte innere Begrenzung des Bypasska­ nals 46 zu sorgen.

Die Anordnung 60 enthält ferner mehrere auf dem Umfang im Abstand angeordnete Verbindungen 78, die die ersten und zweiten Ringe 44 und 66 verbinden. Die Verbindungsstücke 78 haltern den ersten Ring 44 konzentrisch um den zweiten Ring 66 relativ zur longitudinalen Mittelachse 12 des Triebwerks 10, um eine relativ gleichförmige Strömungsfläche des By­ passkanals 46 um den Umfang des Turbinenrahmens 36 herum beizubehalten. Jede Verbindung 78 weist ein erstes Ende 80 auf, das mit dem ersten Ring 44 verbunden ist, wie es im folgenden näher erläutert wird, und das in Drehrichtung einstellbar ist von der Außenseite des Bypasskanals 46 oder von der äußeren Oberfläche 62, um die Verbindungen 78 auf vorbestimmte Weise auf Zug vorzuspannen. Jede Verbindung 78 weist ferner ein zweites, gegenüberliegendes Ende 82 auf, das mit dem zweiten Ring 66 des Rahmens verbunden ist, wie es nachfolgend näher beschrieben wird. Die Anordnung 60 weist auch erste Mittel 84 zum schwenkbaren Verbinden der ersten Enden 80 der Verbindungen mit dem ersten Ring 44 und zweite Mittel 86 auf zum schwenkbaren Verbinden der zweiten Verbindungsenden 82 mit dem zweiten Ring.

Gemäß dem in den Figuren dargestellten, bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiel weist jede Verbindung 78 einen langgestreck­ ten, relativ dünnen Bolzen auf, wobei das erste Ende 80 ein Bolzenkopf ist und das zweite Ende 82 übliche Außengewinde­ gänge aufweist. Dabei ist der Bolzenkopf in Drehrichtung einstellbar zum Vorspannen der Bolzen 78 auf Zug.

Wie in den Fig. 4 bis 7 deutlicher dargestellt ist, weist das erste Verbindungsmittel 84 in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel einen im wesentlichen rechteckigen Bü­ gel 88 auf, der durch vier Bolzen 90 an der äußeren Ober­ fläche 62 des ersten Ringes fest angebracht ist. Der Bügel 88 enthält eine im wesentlichen rechteckige Basis 92 mit einer radial nach außen gerichteten Außenfläche 94 und ei­ ner radial nach innen gerichteten Innenfläche 96, die mit der Außenfläche 62 des ersten Rings in Berührung ist, wenn der Bügel 88 daran befestigt ist. Von der Basis 92 er­ streckt sich radial nach innen eine langgestreckte Platt­ form 98, die in Richtung auf den zweiten Ring 66 verläuft und in einem komplementären Schlitz 100 in den ersten Ring 44 angeordnet ist. Ein Vorteil, der daraus resultiert, daß die Plattform 98 in dem Schlitz 100 angeordnet ist, besteht darin, daß Belastungen, die durch den Bolzen 78 auf den Bü­ gel 88 übertragen werden, auf wirksamere Weise auf den er­ sten Ring 44 durch die relativ große Berührungsfläche über­ tragen werden können, die durch den Umfang der Plattform 98 gebildet ist, und deshalb brauchen derartige Lasten nicht nur von den Bolzen 90 aufgenommen zu werden.

Die Plattform 98 weist eine innere Oberfläche 102 auf, die vorzugsweise in gleicher Ausdehnung mit der Innenfläche 64 des ersten Rings angeordnet ist, wie es deutlicher in Fig. 4 dargestellt ist, um eine relativ glatte äußere Oberfläche für den Bypasskanal 46 auszubilden.

Wie in den Fig. 4 und 7 deutlicher dargestellt ist, weist das erste Verbindungsmittel 84 eine ringförmige La­ gerfäche 104 auf, die Teil einer Kugel ist, die vorzugs­ weise integral mit dem Bolzenkopf 80 angeordnet ist, und die auf das zweite Bolzenende 82 gerichtet ist. Ein komple­ mentärer, teilweise kugelförmiger Lagersitz 106 ist fest mit dem ersten Ring 44 verbunden, beispielsweise in dem er einstückig mit der äußeren Bügelfläche 94 ausgebildet ist. Der Sitz 106 weist eine zentrale Öffnung 108 auf, die ein Einlaßende einer vorzugsweise geneigten bzw. schrägen zy­ lindrischen Bohrung 110 ist, die sich durch den Bügel 88 erstreckt, um den Bolzen 78 aufzunehmen. Der Bolzen 78 ist durch die zentrale Öffnung 108 hindurch und in der Bohrung 110 angeordnet, so daß die Lagerfläche 104 in einem Gleit­ kontakt mit dem Lagersitz 106 ist, um eine Schwenkbewegung des Bolzens 78 auf dem Lagesitz 106 zu gestatten.

Wie beispielsweise in Fig. 2 dargestellt ist, sind die Verbindungen 78 vorzugsweise in vier Paaren in gleichmäßi­ gen Abstand um den ersten Ring 44 herum angeordnet, wobei von jedem Verbindungspaar entgegengesetzt verlaufende Ver­ bindungen 78 im wesentlichen tangential zu dem zweiten Ring 66 angeordnet sind. In jedem der Verbindungspaare verläuft das zweite Ende 62 der einen Verbindung in Gegenuhrzeiger­ richtung, und das zweite Ende 62 der anderen Verbindung er­ streckt sich in Uhrzeigerrichtung. Durch diese Anordnung der Verbindungen 78 ist der erste Ring 44 auf wirksame Weise starr bzw. fest mit dem zweiten Ring 66 verbunden für eine wirksamere Übertragung von Reaktionsschublasten aus den Verbrennungsgasen 72, die zwischen dem ersten Ring 44 und dem Turbinenrahmen 36 übertragen werden, und diese An­ ordnung sorgt auch für eine erhöhte Festigkeit zur Vermei­ dung von Schwingungen in dem ersten Ring 44.

In Fig. 4 ist eine Tangentenlinie 112 an den zweiten Ring 66 dargestellt. Jeder Bolzen 78 weist eine longitudinale Mittelachse 114 auf, die im wesentlichen parallel zu der Tangentenlinie 112 unter einem ersten spitzen Winkel R₁ an­ geordnet ist, der bis zu etwa 15° betragen kann. In anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung kann der Neigungswinkel R₁ größer sein.

Da es vorzuziehen ist, die Bolzen 78 im wesentlichen tan­ gential zum zweiten Ring 66 auszurichten, ist die Mittel­ bohrung 110 des Bügel in ähnlicher Weise unter einem zwei­ ten spitzen Winkel R₂ relativ zu einer zweiten Tangentenli­ nie 116 des ersten Ringes 44 geneigt, wobei diese Tangen­ tenlinie ebenfalls eine Längsachse des Bügels 88 ist. Der zweite Neigungswinkel R₂ beträgt etwa 40° und bildet auch die Neigung des Lagersitzes 106, wie es durch die longitu­ dinale Mittelachse 114 dargestellt ist, die senkrecht zu dem Lagersitz 106 angeordnet ist. Der Lagersitz 106 ist vorzugsweise zum Teil versenkt unter der äußeren Lagerflä­ che 94 in der Aussparung 118, so daß der Bolzenkopf 180 an dem kleinstmöglichen Radius relativ zur Mittellinie 12 des Triebwerks angeordnet werden kann. Ein zusätzlicher Vorteil der Verwendung der Bügelplattform 98 derart, daß sie sich über die gleiche Ausdehnung wie die innere Oberfläche 64 erstreckt, gestattet, daß die Aussparung 118 unter der äu­ ßeren Oberfläche 72 des ersten Ringes 44 vorsteht, um die Verkleinerung des äußeren Radius des Bolzenkopfes 80 rela­ tiv zur Mittellinie 12 des Triebwerks zu unterstützen. Ein besonderer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, den äu­ ßeren Gesamtdurchmesser des Triebwerks 10 an den Bügeln 88 zu verkleinern, was erstrebenswert ist, um beispielsweise Raum für irgendwelche Zubehörteile zu schaffen, die daneben angeordnet sind, oder um Spielraum für benachbarte Rahmen­ strukturen zu schaffen.

Wie beispielsweise in den Fig. 4 und 7 dargestellt ist, weist das zweite Verbindungsmittel 86 einen Anker 120 auf, der einen Gewindeabschnitt 122 mit Innengewindegängen auf­ weist, die komplementär zu den Außengewindegängen des zwei­ ten Verbindungsendes 82 sind, mit dem er verbunden ist. Der Anker 120 weist ferner ein integrales Stangenende 124 auf, das mit dem zweiten Ring 66 schwenkbar verbunden ist. Das Stangenende weist einen üblichen ringförmigen Lagerlaufring 126, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, und ein übliches Kugellager 128 auf, das schwenkbar darin angeordnet ist. Das Lager 128 enthält eine übliche Mittelbohrung 130, durch die ein Bolzen 132 angeordnet ist, der das Stangenende 124 an zwei mit axialem Abstand angeordneten Stützflanschen 134 befestigt ist, die einstückig mit dem zweiten Ring 66 aus­ gebildet sind. Durch diese Anordnung kann das Stangenende 124 in radialer Richtung aufwärts und abwärts und auch in axialer Richtung von einer Seite zur anderen geschwenkt werden. Um für eine relativ einfache Montage des Bolzens 78 an dem Stangenende 124 zu sorgen, enthält das Stangenende 124 eine konische Erweiterung 136, die fest mit dem Gewin­ deabschnitt 122 verbunden oder integral damit ausgebildet ist. Die Erweiterung 136 hat einen Einlaß 136 mit einem Durchmesser D₁, der größer als ein Außendurchmesser D₂ des Gewindeabschnitts 122 ist. Dadurch kann der Bolzen 78 durch die Mittelbohrungen 110 in Richtung auf das Stangenende 124 eingesetzt werden, und die Erweiterung 136 bildet einen relativ großen Einlaß oder ein Ziel zum Ausrichten der zweiten Bolzenenden 82 in bezug auf die Anker 120.

Um die relativ einfache Montage weiter zu verbessern, ent­ hält jedes der Stangenenden 124 ferner einen Anschlagab­ schnitt 140, der beispielsweise eben ist, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, der aber auch bogenförmig sein könnte. Der Anschlagabschnitt 140 ist neben einer äußeren Oberfläche 142 des zweiten Rings 66 angeordnet und ist vorzugsweise im Abstand davon angeordnet. Der Anker 140 weist eine Längsachse auf, die die gleiche wie die Längsachse 114 des Bolzens 78 ist, und der Anschlagabschnitt 140 ist relativ zur Längsachse 114 so angeordnet, daß er die äußere Ober­ fläche 142 des zweiten Rings berührt, um zunächst bzw. am Anfang den Anker 120 etwa in dem ersten Neigungswinkel R₁ zu halten. Demzufolge wird der Anker 120 zunächst durch den Anschlagabschnitt 140 etwa in dem Winkel R₁ angeordnet, be­ vor der Bolzen 78 darin angebracht wird. Der Bolzen 78 braucht dann nur einfach durch den Bügel 88 in Richtung auf den Anker 120 eingegetzt zu werden, so daß das zweite Bol­ zenende 82 durch die Erweiterung bzw. den Trichter 136 in den Gewindeabschnitt 122 für eine Montage geführt wird. Der Anschlagabschnitt 140 ist vorzugsweise im Abstand von der Außenfläche 142 des zweiten Rings angeordnet, um ein vorbe­ stimmtes Ausmaß an Drehung des Ankers 120 relativ zum zwei­ ten Ring 66 zu gestatten. Beispielsweise kann sich der An­ ker 120 über einen Bereich von etwa +/- 4° in radialer Richtung drehen und kann sich über einen Bereich von etwa +/- 4° in axialer Richtung drehen aufgrund des vorbestimm­ ten Abstands zwischen dem Anker 120 und den zwei benachbar­ ten Flanschen 134.

Die vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Verbin­ dungsmittel 84 und 86 gestatten die relative Schwenkbewe­ gung, wie sie vorstehend beschrieben wurde, um eine unter­ schiedliche thermische Bewegung des ersten Rings 44 relativ zum zweiten Ring 66 aufzunehmen. So erhitzen während des Betriebs des Triebwerkes 10 die relativ heißen Verbren­ nungsgase 72 den Turbinenrahmen 36, während die relativ kalte Bypass-Luftströmung 74 den Bypasskanal 46 kühlt. In einem praktischen Ausführungsbeispiel kann der Turbinenrah­ men 36 bis zu etwa 4 mm (0,15 Zoll) in radialer Richtung und bis zu etwa 5 mm (0,25 Zoll) relativ zum ersten Ring 44 ex­ pandieren. Um also diese unterschiedliche radiale und axiale thermische Bewegung aufzunehmen und eine uner­ wünschte Biegung der Verbindungsstücke 78 zu verhindern, sind die ersten und zweiten Verbindungsmittel 84 und 86 vorgesehen. Da der Bolzenkopf 80 an dem Bügel 88 angebracht ist durch die Lagerfläche 104 und dem Lagersitz 106, kann das Verbindungsstück 78 ohne Behinderung, abgesehen von Reibung, sowohl in radialen als auch axialen Richtungen re­ lativ zum ersten Ring 44 schwenken. Da der Anker 120 das Stangenende 124 aufweist, kann der Anker 120 sowohl radial als auch axial relativ zum zweiten Ring 66 schwenken. Wenn also der Bolzen 78 in den Gewindeabschnitt 122 des Ankers eingeschraubt ist, kann der Bolzen 78 frei schwenken sowohl radial als auch axial relativ sowohl zu dem ersten Ring 44 als auch den zweiten Ring 66, um die unterschiedlichen thermischen Bewegungen der ersten und zweiten Ringe 44 und 66 aufzunehmen.

Die Kanalanordnung 60 gemäß dem bevorzugten Ausführungsbei­ spiel gestattet eine relativ einfache Montage. Genauer ge­ sagt werden zunächst das Kerntriebwerk 22 und das äußere Gehäuse 44 in üblicher Weise an dem Fanrahmen 20 ange­ bracht, der dann auf entsprechende Weise die stromabwärti­ gen Enden des äußeren Gehäuses 44 und des Kerntriebwerks 22 im wesentlichen konzentrisch oder zentriert zueinander po­ sitioniert. Als nächstes werden alle Verbindungsstücke 78 von der Außenseite des Außengehäuses 44 durch den Bügel 88 eingesetzt, so daß die zweiten Enden 82 der Verbindungen durch die Mittelbohrungen 110 und in die Erweiterungen 136 führen für einen Eingriff mit den entsprechenden Gewindeab­ schnitten 122 des Ankers. Alle Verbindungsstücke 78 werden handfest in die Anker 120 eingeschraubt. Danach werden die Verbindungsstücke 78 etwa eine volle Umdrehung über die handfeste Position hinaus angezogen, um für eine anfängli­ che Vorbelastung von etwa 13 kN (2500 pounds) einer Vor­ spannung in Zugrichtung in den Verbindungsstücken 78 auszu­ bilden. Eine Vorspannung ist bevorzugt und wird in vorbe­ stimmter Weise ermittelt, um sicherzustellen, daß keiner der Bolzen 78 seinen Lagersitz 106 durch übliche Reaktions­ kräfte zwischen dem Außengehäuse 44 und dem Turbinenrahmen 36 während des Triebwerksbetriebes verläßt.

Um sicherzustellen, daß die Verbindungsstücke 78 während des Triebwerksbetriebes sich nicht herausdrehen, weist vor­ zugsweise an dem ersten Verbindungsmittel 84 der Bolzenkopf 80 mehrere einstückig ausgebildete, bogenförmige Zacken 144 auf, die um den Umfang herum im Abstand angeordnet sind, wie es in den Fig. 5 und 7 gezeigt ist. Eine übliche Si­ cherungs- bzw. Verriegelungsschraube 176 ist in die Bügel 88 neben einem der Zacken 144 geschraubt, um den Bolzen am Drehen oder Herausschrauben zu hindern, während eine Schwenkbewegung des Bolzenkopfes auf der Lagerfläche 104 relativ zu dem Lagersitz 106 gestattet ist. Es kann irgend­ eine übliche Sicherungs- bzw. Verriegelungsschraube 146 verwendet werden, die ihrerseits selbstsichernd sein sollte. Beispielsweise kann die Sicherungsschraube 146 in einem üblichen Verriegelungseinsatz angeordnet sein, der als ein sogenannter Beam Lock bekannt ist, der von der Tri­ dair Company gefertigt wird. Alternativ kann ein üblicher Verriegelungseinsatz mit verformbaren inneren Gewindegängen zur Halterung des Sicherungsbolzens 146 verwendet werden, um ein Herausdrehen des Verriegelungsbolzens 146 zu verhin­ dern, um sicherzustellen, daß die Verbindungsstücke 78 nicht herausgedreht werden.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Verbin­ dungsstücke 78 aus üblichem Inco 718 hergestellt, das ein Material relativ hoher Festigkeit für die in dem Triebwerk 10 erwarteten Temperaturen ist. Für die besonderen, darge­ stellten Ausführungsbeispiele der Erfindung wird eine Vor­ spannung von etwa 13 kN (2500 pounds) für jedes Verbin­ dungsstück 78 verwendet, um eine Entlastung der Verbin­ dungsstücke 78 während des Betriebs des Triebwerks 10 zu verhindern.

Somit eliminiert die vorstehend beschriebene Kanalhalte­ rungsanordnung 60 die üblicherweise erforderlichen Zentrie­ rungsprozeduren während der Montage des Außengehäuses 44 an dem Turbinenrahmen 36. Die Verbindungen 78 sind auf einfa­ che Weise zugänglich von der Außenseite des Außengehäuses 44 und sie sind durch Drehen einstellbar für eine Vorspan­ nung der Verbindungen 78. Ein Zugang zur Innenseite des By­ passkanals 46 zum Einstellen der Verbindungen 78 ist nicht erforderlich, und es wird auch kein Zugang benötigt zum An­ bringen der Verbindungen an dem Turbinenrahmen 36, da die Verbindungen 78 durch das Außengehäuse 44 hindurch und in die Anker 120 positioniert werden. Da die Bolzen 78 vor­ zugsweise relativ dünn sind und insbesondere dünner als üb­ liche Spannschrauben sind, verkleinern sie die Strömungsbe­ hinderung der Bypass-Luftströmung 74 in dem Bypasskanal 46. Da der Bypasskanal in üblicher Weise für eine spezifische gegebene Strömungsfläche ausgestaltet ist, gestattet die verminderte Behinderung in dem Kanal 46, die den Bolzen 78 zuzurechnen ist, daß der Außendurchmesser des Triebwerks oder der Außendurchmesser des Außengehäuses 44 verkleinert werden kann, um die erforderliche gegebene Strömungsfläche in dem Kanal 46 zu erhalten, was wünschenswert ist zum Sen­ ken von Gewicht und Volumen des Triebwerks 10.

Claims (21)

1. Kanalhalterungsanordnung mit einem ersten Ring (44), der eine äußere Oberfläche aufweist, und einem zweiten Ring (66), der im Abstand radial innen von dem ersten Ring ange­ ordnet ist, um dazwischen einen Ringkanal (46) bilden, gekennzeichnet durch: mehrere auf dem Umfang im Abstand an­ geordnete Verbindungsstücke (78), die die ersten und zwei­ ten Ringe (44, 66) miteinander verbinden, wobei jedes Ver­ bindungsstück ein erstes Ende (80), das von der Außenfläche des ersten Ringes zum Vorspannen des Verbindungsstückes einstellbar ist, und ein zweites Ende aufweist, zweite Mit­ tel (84) zum schwenkbaren Verbinden der ersten Enden (80) des Verbindungsstückes (78) mit dem ersten Ring (44) und zweite Mittel (86) zum schwenkbaren Verbinden der zweiten Enden (82) der Verbindungsstücke mit dem zweiten Ring (66).

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Verbindungsstück (78) einen Bolzen aufweist, wobei das erste Ende (80) ein Bol­ zenkopf ist, der durch Drehen einstellbar ist zum Vorspan­ nen des Bolzens auf Zug.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Verbindungsmittel (84) enthalten:
eine teilweise kugelförmige Lagerfläche (104) auf dem Bol­ zenkopf (80), die auf die äußere Oberfläche des ersten Rings (44) gerichtet ist,
einen Lagersitz (106), der mit dem ersten Ring (44) fest verbunden ist und komplementär zur Lagerfläche (104) ist, wobei der Sitz (106) eine Mittelöffnung (108) aufweist, die den Bolzen (178) aufnimmt und die Lagerfläche in einen Gleitkontakt mit dem Sitz bringt.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (78) im wesentlichen tangential zum zweiten Ring (66) ausgerichtet ist, und die ersten Verbindungsmittel (84) einen Bügel (88) aufweisen, der an dem ersten Ring (44) befestigt ist und eine äußere Oberfläche aufweist, die den Lagersitz (106) bildet, wobei sich eine schräge Bohrung (110) durch den Bügel (88) er­ streckt zur Aufnahme des Bolzens (78).

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bügel (88) ferner eine Ba­ sis (92) aufweist, die eine äußere Oberfläche (94) mit dem Lagersitz (106), eine innere Oberfläche (96), die mit der äußeren Oberfläche des ersten Rings (44) in Kontakt ist, und eine Plattform (98) enthält, die sich von der Basis (92) in Richtung auf den zweiten Ring (66) erstreckt und in einem komplementären Schlitz (100) in dem ersten Ring (44) angeordnet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche der Plattform (98) in einer gleichen Ausdehnung wie die innere Oberfläche des ersten Rings (44) angeordnet ist.

7. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagersitz (106) geneigt bzw. schräg relativ zur Bügelbasis (92) ist und teilweise unter die äußere Oberfläche des Bügels (88) versenkt bzw. vertieft ist.

8. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Verbindungsmittel (84) einen Bolzenkopf (80) mit mehreren integralen, bogen­ förmigen Zacken (144), die auf dem Umfang im Abstand ange­ ordnet sind, und einen Verriegelungs- bzw. Sicherungsbolzen (146) aufweisen, der in dem Bügel (88) und neben einem der Zacken (144) angeordnet ist und eine Drehung des Bolzens (78) verhindert, während eine Schwenkbewegung des Bolzen­ kopfes (80) auf der Lagerfläche (104) relativ zum Lagersitz (106) gestattet ist.

9. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Verbindungsmittel (86) einen Anker (120) aufweisen, der einen Gewindeab­ schnitt (122), der mit dem zweiten Verbindungsende (82) verbunden ist, und ein Stangenende (124) enthält, der mit dem zweiten Ring (66) schwenkbar verbunden ist.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Verbindungsende (82) ein Außengewinde aufweist, und der Gewindeabschnitt (122) des Ankers (120) ein komplementäres Innengewinde aufweist.

11. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (120) ferner eine ko­ nische Erweiterung (136) aufweist, die fest mit dem Gewin­ deabschnitt (122) verbunden ist und einen Einlaß (138) mit einem Durchmesser (D₁) aufweist, der größer als der Außen­ durchmesser (D₂) des Gewindeabschnitts (122) ist.

12. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Stangenende (124) einen La­ gerlaufring (126) und ein Kugellager (128) darin aufweist, das mit dem zweiten Ring (66) fest verbunden ist.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Stangenende (124) neben ei­ ner äußeren Oberfläche des zweiten Rings (66) einen An­ schlagabschnitt (140) aufweist, der für eine Anlage an dem zweiten Ring (66) derart angeordnet ist, daß die Längsachse des Ankers (120) im wesentlichen parallel zu einer Tangente an den zweiten Ring verläuft.

14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagabschnitt (140) im Abstand von der äußeren Oberfläche des zweiten Rings (66) angeordnet ist, damit der Anker (120) in radialer Richtung relativ zum zweiten Ring (66) schwenken kann zur Aufnahme unterschiedlicher thermischer Radialbewegungen der ersten und zweiten Ringe (44, 66).

15. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Kugellager (128) derart be­ messen ist, daß es eine axiale Schwenkbewegung des Ankers (120) relativ zum zweiten Ring (66) gestattet zur Aufnahme unterschiedlicher thermischer Axialbewegungen der ersten und zweiten Ringe (44, 66).

16. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Verbindungsmittel (84) enthalten:
eine teilweise kugelförmige Lageroberfläche (104) auf dem Bolzenkopf (80), die auf die äußere Oberfläche des ersten Rings (54) gerichtet ist, und
einen Lagersitz (106), der mit dem ersten Ring (44) fest verbunden ist und komplementär zur Lagerfläche (104) ist,
wobei der Sitz (106) eine Mittelöffnung (108) aufweist zum Aufnehmen des Bolzens (78) und für einen gleitenden Kontakt der Lagerfläche auf dem Sitz,
wobei die zweiten Verbindungsmittel (86) einen Anker (120) aufweisen, der einen Gewindeabschnitt (122), der mit dem zweiten Verbindungsende (82) verbunden ist, und ein Stange­ nende (124) enthält, das mit dem zweiten Ring (66) schwenk­ bar verbunden ist.

17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Verbindungsmittel (84) ferner einen Bolzenkopf mit mehreren integralen, bo­ genförmigen Zacken, die auf dem Umfang im Abstand angeord­ net sind, und einen Verriegelungs- bzw. Sicherungsbolzen aufweisen, der in dem Bügel und neben einem der Zacken an­ geordnet sind, um ein Drehen des Bolzens zu verhindern, während eine Schwenkbewegung des Bolzenkopfes auf der La­ gerfläche relativ zum Lagersitz gestattet wird, wobei der Anker ferner eine konische Erweiterung aufweist, die mit dem Gewindeabschnitt fest verbunden ist und einen Einlaß mit einem Durchmesser aufweist, der größer als ein Durch­ messer des Gewindeabschnittes ist, wobei der Gewindeab­ schnitt ein Innengewinde aufweist, das komplementär zu dem Außengewinde des zweiten Verbindungsendes ist.

18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Stangenende (124) enthält:
einen Lagerlaufring und ein Kugellager darin, das mit dem zweiten Ring fest verbunden ist,
einen Anschlagabschnitt neben einer äußeren Oberfläche des zweiten Rings und
wobei der Anschlagabschnitt für einen Kontakt mit dem zwei­ ten Ring angeordnet ist derart, daß die Längsachse des An­ kers im wesentlichen parallel zu einer Tangente an den zweiten Ring geneigt ist.

19. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen im wesentlichen tan­ gential zu dem zweiten Ring ausgerichtet ist und die ersten Verbindungsmittel ferner einen Bügel, der an dem ersten Ring befestigt ist und eine den Lagersitz bildende äußere Oberfläche aufweist, und eine schräge bzw. geneigte Bohrung enthalten, die sich zur Aufnahme des Bolzens durch den Bü­ gel hindurch erstreckt.

20. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ring ein äußeres Ge­ häuse eines Gasturbinentriebwerkes ist, der zweite Ring ein Teil eines Turbinenrahmens ist und der Kanal ein Bypasska­ nal zum Leiten von Luft ist.

21. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstücke in vier Paaren gleichförmig um das äußere Gehäuse herum angeordnet sind, wobei von jedem Paar entgegengesetzt verlaufende Ver­ bindungsstücke im wesentlichen tangential zum zweiten Ring angeordnet sind.