DE4037410C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Halterungsanordnung für
das Außengehäuse eines Gasturbinentriebwerks gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige
Halterungsanordnung ist aus der US 29 38 336 bekannt.
Übliche Turbofan-Gasturbinentriebwerke mit kleinem
Bypassverhältnis enthalten einen Bypasskanal zum Leiten
eines Teiles der Fanluft an dem Kerntriebwerk vorbei. Der
Bypasskanal ist ein ringförmiger Kanal, der zwischen dem
äußeren Gehäuse des Triebwerks und dem inneren Gehäuse
gebildet ist, das im Abstand radial innen davon angeordnet
ist und das Kerntriebwerk umgibt. Aus dem Kerntriebwerk
ausgestoßene 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
üblicherweise strukturell mit dem Turbinenrahmen verbunden,
der das Kerntriebwerk trägt. Der Turbinenrahmen weist ein
äußeres Gehäuse auf, das einen Teil der inneren Oberfläche
des Bypasskanals bildet und auch mehrere auf dem Umfang im
Abstand angeordnete Streben aufweist, die von dort radial
nach innen verlaufen und zwischen denen die
Verbrennungsgase aus dem Kerntriebwerk ausgestoßen werden.
Die Streben sind an ihren radial inneren Enden mit einem
inneren Gehäuse verbunden, das ein Lager zur Halterung von
Rotorwellen des Kerntriebwerks trägt.
Der Befestigungsring und deshalb der Bypasskanal ist
üblicherweise mit dem Turbinenrahmen verbunden, wobei
übliche radiale Spannschrauben verwendet werden (siehe US
45 71 936). Diese werden verwendet, damit eine einzelne
Einstellung der Spannschrauben möglich ist, um den
Turbinenrahmen relativ zum Außengehäuse zu zentrieren,
damit der Bypasskanal konzentrisch zum Befestigungsring und
dem Turbinenrahmen angebracht werden kann. Derartige
Spannschrauben können gemäß der US 29 38 336 auch etwa
tangential zum Auslaufkonus ausgerichtet sein. Dieses
Zentrierungsverfahren verlängert die Montagezeit während
der Fertigung des Triebwerks und erfordert einen inneren
Zugang zu den Spannschrauben, um das Verfahren auszuführen.
Ferner haben die Spannschrauben einen relativ großen
Querschnitt und bilden eine Behinderung der
Bypassluftströmung in den Bypasskanal, wodurch der
Außendurchmesser des äußeren Gehäuses größer gemacht werden
muß, um für einen zusätzlichen Strömungsquerschnitt in den
Bypasskanal 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
aerodynamische Verluste zur Folge hat, sondern der
Bypasskanal muß auch größer gemacht werden, um für eine
vorbestimmte Strömungsquerschnittsfläche zu sorgen, die für
eine bestimmte Triebwerksapplikation in dem Bypasskanal
vorhanden sein muß.
Weiterhin ist bei einigen Triebwerken der hintere
Befestigungsring nicht in der Ebene des Turbinenrahmens
angeordnet und steht deshalb nicht zur Verfügung zur
Anbringung des Bypasskanals an dem Turbinenrahmen. Eine
derartige Halterung wird vorgezogen, weil der Schub aus den
Turbinenausgangsgasen 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 Aufgabe der Erfindung, eine Kanalhalterungsanordnung
der bekannten Art so auszugestalten, daß eine einfache und
schnelle Montage und Justierung an dem Außengehäuse
ermöglicht wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des
Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen
insbesondere darin, daß die üblicherweise erforderlichen
Zentrierungsprozeduren während der Montage des
Außengehäuses am inneren Turbinenrahmen vermieden werden.
Die Verbindungsbolzen sind auf einfache Weise zugänglich von
der Außenseite des Außengehäuses und sie sind durch Drehen
einstellbar für eine Vorspannung. Ein Zugang der Innenseite
des Bypasskanals zum Einstellen der Verbindungsbolzen ist
nicht erforderlich, und es wird auch kein Zugang benötigt
zum Anbringen der Verbindungsbolzen am Turbinenrahmen, da
die Verbindungsbolzen durch das Außengehäuse hindurch und
in die Anker positioniert werden. Da die Verbindungsbolzen
vorzugsweise relativ dünn sind und insbesondere dünner als
übliche Spannschrauben sind, verkleinern sie die
Strömungsbehinderung der Bypass-Luftströmung in dem
Bypasskanal. Da der Bypasskanal in üblicher Weise für eine
spezifische gegebene Strömungsfläche ausgestaltet ist,
gestattet die verminderte Behinderung in dem Bypasskanal,
die den Verbindungsbolzen zuzurechnen ist, daß der
Außendurchmesser des Triebwerks oder der Außendurchmesser
des Außengehäuses verkleinert werden kann, um die
erforderliche gegebene Strömungsfläche in dem Bypasskanal
zu erhalten, was wünschenswert ist zum Senken von Gewicht
und Volumen des Gasturbinentriebwerks.
Die Erfindung wird nun anhand der Beschreibung und
Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung von einem
Turbofan-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 der Kontur der Innenfläche 64
des ersten Rings folgt, 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.
Claims (10)
1. Kanalhalterungsanordnung für das Außengehäuse eines
Gasturbinentriebwerkes, enthaltend:
- A) einen ersten Ring (44),
- B) einen zweiten Ring (66), der im Abstand radial innen von dem ersten Ring angeordnet ist und dazwischen einen Ringkanal (46) bildet,
- C) mehrere auf dem Umfang im Abstand angeordnete
Verbindungsbolzen (78), die
- i) im wesentlichen tangential zu dem zweiten Ring angeordnet sind,
- ii) durch Drehen einstellbar sind zum Vorspannen des Verbindungsbolzens auf Zug,
- D) Mittel (84) zum schwenkbaren Verbinden der
Verbindungsbolzen mit dem zweiten Ring,
dadurch gekennzeichnet, daß - E) die Mittel (84) des Verbindungsbolzens (78) mit dem ersten Ring (44) aufweisen:
- a) eine teilweise kugelförmige Lagerfläche (104) auf dem Bolzenkopf (80), die auf die Außenfläche des ersten Rings (44) gerichtet ist,
- b) einen Lagersitz (106), der mit dem ersten Ring (44) fest verbunden ist und komplementär zur kugelförmigen Lagerfläche (104) ist, wobei der Lagersitz (106) eine Mittelöffnung (108) aufweist, die den Verbindungsbolzen (78) aufnimmt und die Lagerfläche (104) an einen Gleitkontakt mit dem Lagersitz (106) bringt,
- c) einen Bügel (88), der an dem ersten Ring (44)
befestigt ist und enthält:
- i) eine den Lagersitz (106) bildende äußere Oberfläche,
- ii) eine schräge Bohrung (110), die sich durch den Bügel (88) erstreckt und den Verbindungsbolzen (78) aufnimmt, und
- iii) eine Basis (92), die eine Außenfläche (94) mit dem Lagersitz (106), eine Innenfläche (96), die mit der Außenfläche des ersten Rings (44) in Kontakt ist, und eine Plattform (98) aufweist, 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.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Innenfläche (102) der Plattform (98) im wesentlichen der Kontur der
Innenfläche (64) des ersten Rings (44) folgt.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Bolzenkopf (80) mit mehreren integralen, bogenförmigen
Zacken (144), die auf dem Umfang im Abstand angeordnet
sind, versehen ist und ein Sicherungsbolzen (146) in dem
Bügel (88) und neben einem der Zacken (144) angeordnet ist
und eine Drehung des Bolzens (78) verhindert, während eine
Schwenkbewegung des Bolzenkopfes (80) auf der Lagerfläche
(104) relativ zum Lagersitz (106) gestattet ist.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das innere Ende (82) des Verbindungsbolzens (78) mit einem
Anker (120) verschraubt ist, der an seinem Stangenenden
(124) mit dem zweiten Ring (66) schwenkbar verbunden ist,
wobei
der Verbindungsbolzen (78) ein Außengewinde und der Gewindeabschnitt (122) des Ankers (120) ein komplementäres Innengewinde aufweist, und
der Anker (120) ferner eine konische Erweiterung (136) aufweist, die fest mit seinem Gewindeabschnitt (122) verbunden ist und einen Einlaß (138) mit einem Durchmesser (D₁) aufweist, der größer als der Außendurchmesser (D₂) des Gewindeabschnitts (122) ist.
der Verbindungsbolzen (78) ein Außengewinde und der Gewindeabschnitt (122) des Ankers (120) ein komplementäres Innengewinde aufweist, und
der Anker (120) ferner eine konische Erweiterung (136) aufweist, die fest mit seinem Gewindeabschnitt (122) verbunden ist und einen Einlaß (138) mit einem Durchmesser (D₁) aufweist, der größer als der Außendurchmesser (D₂) des Gewindeabschnitts (122) ist.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
das Stangenende (124) des Ankers (120) einen Lagerlaufring
(126) und ein Kugellager (128) darin aufweist, das mit dem
zweiten Ring (66) fest verbunden ist.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
das Stangenende (124) des Ankers (120) neben einer äußeren
Oberfläche des zweiten Rings (66) einen Anschlagabschnitt
(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 (66) verläuft.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der Anschlagabschnitt (140) im Abstand von der Außenfläche
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).
8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
das Kugellager (128) derart bemessen 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).
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der erste Ring (44) ein Außengehäuse des
Gasturbinentriebwerks ist, der zweite Ring (66) ein Teil
des Rahmens des Gasturbinentriebwerks ist und der Ringkanal
(46) ein Bypass-Kanal für eine Luftströmung ist.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verbindungsbolzen (78) in vier Paaren gleichförmig um
das Außengehäuse (bei 44) herum angeordnet sind, wobei von
jedem Paar entgegengesetzt verlaufende Verbindungsbolzen
(78) im wesentlichen tangential zu dem zweiten Ring (66)
angeordnet sind.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: VOIGT, R., DIPL.-ING., PAT.-ANW., 6232 BAD SODEN |
|
D2 | Grant after examination | ||
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |