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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Gasturbinentriebwerke und
spezieller darin vorhandene Rotorlager.
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Bei
einem Gasturbinentriebwerk wird Luft in einem Verdichter komprimiert
und in einer Brennkammer mit Brennstoff vermischt, um heiße Verbrennungsgase
zu erzeugen. Die heißen
Gase strömen stromabwärts durch
Turbinenstufen, die ihnen Energie entziehen. Eine Hochdruckturbine
ist über
eine Rotorwelle mit dem Verdichter verbunden. Eine weitere Rotorwelle
verbindet eine Niederdruckturbine mit einem Bläser, der in einer exemplarischen
Anwendung eines Gasturbinenzweikreistriebwerks für Luftfahrzeuge stromaufwärts des
Verdichters angeordnet ist.
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Die
beiden Rotorwellen sind in geeigneten Lagern angebracht, die in
entsprechenden Statorgehäusen
des Triebwerks getragen werden. Jedes Lager weist ein entsprechende
Lagergehäuse
auf, durch das während
des Betriebs Schmieröl
geeignet geleitet wird.
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Ein
die Hochdruckturbinenrotorwelle tragendes Lager kann in der Mittenbohrung
des Triebwerks im Innern der umgebenden ringförmigen Brennkammer angeordnet
sein. Die durch die Brennkammer während des Betriebs erzeugte
Wärme erwärmt auch
das benachbarte Lagergehäuse
und setzt das Lagergehäuse
im Betrieb thermisch induzierten Spannungen aus. Solche thermischen
Spannungen wachsen mit der Temperaturdifferenz zwischen heißen und
kühleren
Gehäusekomponenten,
und zwar besonders stark, wenn sich benachbarte Komponenten einer
solchen dazwischen auftretenden Wärmeausdehnung entgegenstellen.
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Das
Lagergehäuse
kann in einer herkömmlichen
Weise geschützt
werden, indem zwischen diesem und der heißen Brennkammer ein umgebendes Hitzeschild
eingesetzt wird und indem aus dem Verdichter stammende Zapfluft
kanalisiert wird, um zwischen der Brennkammer und dem Lagergehäuse eine
thermische Luftbarriere zu bilden. Dies steigert die Komplexität des Lagergehäuses an
dieser Stelle, und die Möglichkeit,
solche Merkmale im Falle von verhältnismäßig kleinen Gasturbinentriebwerken
in dem Lagergehäuse
einzuführen,
ist durch den geringen verfügbaren
Raum beschränkt.
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In
einer herkömmlichen
Konstruktion enthält das
Lagergehäuse
eine strukturelle innere Schale, in der das Lager angebracht ist,
wobei die entgegengesetzten axialen Enden der inneren Schale gegen
die Rotorwelle abgedichtet sind. Vielfältige Wartungsrohre oder Anschlussleitungen
führen
der inneren Schale Schmieröl
zu und aus dieser ab und sorgen für deren Belüftung.
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Die
innere Schale kann von einer äußeren Schale
umgeben sein, die mittels von dem Verdichter abgezweigter Luft mit
Druck beaufschlagt ist, um ein Entweichen des Schmieröls aus der
inneren Schale zu verhindern. Weiter bildet die innerhalb der äußeren Schale
vorhandene Luft eine thermische Barriere für die innere Schale.
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Die
Anschlussleitungen müssen
die äußere Schale
durchdringen und erfordern daher dieser gegenüber geeignete Dichtungen. In
einer herkömmlichen
Konstruktion sind die Anschlussleitungen mit der äußeren und
inneren Schale möglicherweise
fest verbunden, um in der Nähe
der entsprechenden Wartungsleitungen dazwischen eine geeignete kompakte Metalldichtung
zu schaffen. Allerdings wird die äußere Schale auf grund der heißen Verbrennungsumgebung,
die die äußere Schale
umgibt, im Betrieb eine höhere
Temperatur aufweisen als die innere Schale. Der Sammelraum zwischen
den Schalen wird mit kühlerer
Zapfluft unter Druck gesetzt und weist im Betrieb eine entsprechend
geringere Temperatur auf. Und das Öl in der inneren Schale ist
sogar noch erheblich kühler.
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Daher
wird sich die äußere Schale
sowohl radial als auch axial gegenüber der inneren Schale unter
physikalischen Zwängen
thermisch ausdehnen, die dazwischen an den entsprechenden Anschlussleitungen
durch die lokalen festen Verbindungen entstehen. Diese Verbindungen
sind daher während
des Betriebs thermischen Spannungen unterworfen, die bei manchen
Triebwerkskonstruktionen erheblich sein können und möglicherweise zu einer Verkürzung der
Nutzungslebensdauer des Lagergehäuses
führen.
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Es
besteht daher ein Bedarf nach einem verbesserten Lagergehäuse, das,
wenn es einer Erwärmung
durch eine Brennkammer ausgesetzt ist, verminderte thermische Spannungen
hat.
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Das
Britische Patent
GB 582082 beschreibt Verbesserungen
von Rohrverbindungen zu eingeschlossenen Elementen.
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Erfindungsgemäß weist
ein Lagergehäuse eine
innere und äußere Schale
auf, durch die sich eine Rotorwelle erstrecken kann. Ein Wartungsrohr/Anschlussrohr
ist fest mit der inneren Schale verbunden und erstreckt sich durch
eine Wartungs/Anschlussöffnung
in der äußeren Schale.
Eine elastische Verbindung verbindet das Wartungsrohr abdichtend
an der Wartungsöffnung
mit der äußeren Schale,
um eine unterschiedliche thermische Bewegung zwischen der inneren
und äußeren Schale
bei dem Wartungsrohr zu erlauben.
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Die
Erfindung wird gemäß bevorzugten
und exemplarischen Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit weiteren Aufgaben und Vorteilen der Erfindung
in der folgenden detaillierten Beschreibung anhand der beigefügten Figuren
näher erörtert:
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1 veranschaulicht
in einer schematischen axialen Querschnittsansicht einen Abschnitt eines
exemplarischen Zweikreisturbinentriebwerks, das ein Lagergehäuse gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung enthält.
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2 zeigt
eine vergrößerte Ansicht
eines axialen Querschnitts durch einen Abschnitt des in 1 veranschaulichten
Lagergehäuses,
das ein sich durch dieses hindurch erstreckendes Wartungsrohr mit
einer elastischen Verbindung gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung aufweist.
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3 zeigt ähnlich wie 2 eine
vergrößerte axiale
Querschnittsansicht des sich durch das Lagergehäuse hindurch erstreckenden
Wartungsrohrs mit einer elastischen Verbindung gemäß noch einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt
schematisch einen Abschnitt eines exemplarischen Zweikreisturbinentriebwerks 10, das
um eine longitudinale oder axiale mittige Achse 12 achsensymmetrisch
ist. Das Triebwerk enthält
einen mehrstufigen Axialverdichter 14, der dazu eingerichtet
ist, Luft 16 zu verdichten, die in eine ringförmige Brennkammer 18 ausgestoßen wird.
Durch entsprechende Brennstoffinjektoren 22 wird durch
den stromaufwärtigen
Dom der Brennkammer Brennstoff 20 injiziert, um mit der
Druckluft vermischt zu werden, und anschließend gezündet, um heiße Verbrennungsgase
zu erzeugen 24, die durch einen Hoch druckturbinenleitapparat 26 aus
der Brennkammer ausgestoßen
werden.
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Stromabwärts der
Turbinendüse 26 ist
eine Hochdruckturbine 28 angeordnet, die eine Reihe von Turbinenrotorlaufschaufeln
enthält,
die sich von einer tragenden Rotorscheibe ausgehend in einer herkömmlichen
Konfiguration radial nach außen
erstrecken. Der Turbinenrotor ist über eine entsprechende Rotorwelle 30 mit
dem Rotor des Verdichters verbunden.
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Stromabwärts der
Hochdruckturbine ist eine (nicht gezeigte) Niederdruckturbine angeordnet,
die mit einem (nicht gezeigten) Bläser verbunden ist, der stromaufwärts des
Verdichters 14 über
eine (nicht gezeigte) weitere Welle gelagert ist, die innerhalb
der Bohrung der Hochdruckturbinenrotorwelle 30 angebracht
ist. Diese Konstruktion eines Bläser-Turbinentriebwerks
ist nur ein Beispiel des Triebwerks, das eine beliebige sonstige
gewünschte
Gestalt aufweisen kann, bei der sich die Hochdruckturbinenrotorwelle 30 durch
die mittige Bohrung der Brennkammer erstreckt, um den Verdichter
und die Hochdruckturbine betriebsmäßig miteinander zu verbinden.
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Radial
innen gegenüber
der Brennkammer 18 ist ein ringförmiges Brennkammerinnengehäuse 32 angeordnet,
von dem aus auf eine beliebige geeignete Weise ein ringförmiges Lagergehäuse 34 getragen
wird.
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Das
Lagergehäuse
weist koaxiale oder konzentrische innere und äußere Schalen 36, 38 auf,
wobei die innere Schale eine Mittenbohrung bzw. einen Sammelraum 40 aufweist,
der die Rotorwelle 30 axial hindurch führend aufnimmt. Die innere
Schale ist ein strukturelles lasttragendes Element und weist ferner einen
radialen Befestigungsflansch 42 auf, der durch herkömmliche
Befestigungsmittel in geeigneter Weise fest an einem komplementären radialen
Flansch des Brennkammerinnengehäuses 32 angebracht
ist, das das Lagergehäuse
trägt.
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Die
innere Schale 36 ist im Wesentlichen zylindrisch und weist
einen konischen hinteren außenseitigen
Abschnitt auf, der in dem zur Befestigung des Lagergehäuses an
dem inneren Stützgehäuse (bzw.
Brennkammerinnengehäuse) 32 dienenden Befestigungsflansch 42 endet.
Der konische Abschnitt erstreckt sich von dem mittleren Bereich
der inneren Schale aus, wobei in diesem Bereich ein ringförmiger Sitz 44 angeordnet
ist, der ein Lager 46 aufnimmt, das seinerseits die Welle 30 im
Innern der Schale lagert.
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Das
Lager 46 kann eine beliebige herkömmliche Konstruktion, z.B.
diejenige des veranschaulichten Wälzlagers, aufweisen und kann
in dem Lagersitz 44 auf eine beliebige herkömmliche
Weise befestigt sein. In dem in 1 veranschaulichten
exemplarischen Ausführungsbeispiel
sitzt der Außenring des
Lagers in einem herkömmlichen
freitragenden Käfigträger, der
wiederum mit einem ringförmigen Dämpfungsring 48 verbunden
ist.
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Ein
Schmierölwartungsrohr
bzw. eine Anschlussleitung 50 ist auf eine beliebige herkömmliche Weise
fest mit der inneren Schale 36 verbunden, um dem Lager
Schmieröl 52 zuzuführen. Beispielsweise kann
die innere Schale mit geeigneten hindurch führenden Kanälen ausgebildet sein, um einen
Teil des Öls
in den Schmierring 48 einzuleiten, um zwischen dem Innenumfang
des Schmierrings und dem Außenumfang
des Lagerinnenrings einen gequetschten Ölfilm zu schaffen. Im Betrieb
trennt das Öl
den Schmierring von dem Lagerinnenring und sorgt für die Dämpfung zwischen
ihnen. Die innere Schale enthält
zusätzliche Ölkanäle, um das
Schmieröl
dem Rotorlager selbst sowohl von seiner Rück- als auch Vorderseite her
auf eine beliebige herkömmliche Weise
zuzuteilen.
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Um
das Schmieröl
in der inneren Schale einzugrenzen, sind geeignete Mittel 54 vorgesehen,
um die innere Schale an ihren entgegengesetzten axialen Enden gegenüber der
sich darin während
des Betriebs drehenden Rotorwelle 30 abzudichten. Die Dichteinrichtung 54 kann
eine beliebige herkömmliche
Konfiguration, beispielsweise Graphitdichtungen und zugeordnete
Labyrinthdichtungen, aufweisen, die eine Rotation der Rotorwelle
innerhalb der stationären
inneren Schale erlauben, während
sie eine wirkungsvolle Dichtung an der dazwischen angeordneten Rotationsübergangsstelle
zur Verfügung
stellen. Auf diese Weise ist die Mittenbohrung bzw. der Sammelraum 40 der
inneren Schale von der die Rotorwelle umgebenden inneren Schale
vollkommen eingekapselt, um darin eine geschlossen Umgebung aufrecht
zu erhalten, in der das Schmieröl
zirkulieren kann.
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Da
das in 1 veranschaulichte Lagergehäuse 34 unmittelbar
unterhalb der umgebenden Brennkammer 18 angeordnet ist,
ist es der Erwärmung
durch die im Betrieb erzeugten heißen Verbrennungsgase 24 ausgesetzt.
Das an das Lager 46 ausgegebene Schmieröl 52 weist eine erheblich
reduzierte Temperatur auf, die begrenzt bleiben muss, um die Wirksamkeit
des Schmieröls
im Betrieb für
die Förderung
der Lagerlebensdauer zu gewährleisten.
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Die äußere Schale 38 umgibt
die innere Schale, um die Welle und die innere Schale zusätzlich abzudichten
und eine thermisch isolierende Barriere um die innere Schale zu
bil den. Die äußere Schale 38 kann
eine beliebige geeignete Konfiguration aufweisen und ist im Wesentlichen
zylindrisch und umgibt konzentrisch den vorderen Abschnitt der inneren
Schale, wobei ein radialer Abstand dazwischen einen ringförmigen Sammelraum 56 definiert.
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Die äußere Schale
weist einen vorderen Abschnitt auf, dessen hinteres Ende, beispielsweise durch
Schweißen
oder Hartlöten,
längs des
konischen Abschnitts des Befestigungsflansches 42 fest mit
dem inneren Gehäuse
verbunden ist, um den vorderen Abschnitt der äußeren Schale um einen entsprechenden
Abschnitt der Rotorwelle herum schwebend zu halten. Die äußere Schale
weist vorzugsweise ferner einen hintere Abschnitt auf, der, beispielsweise
durch geeignete Befestigungsmittel, mit dem hinteren Ende der inneren
Schale fest verbunden ist, und bildet ausgehend von dem konischen
Flanschträger,
der hinter der inneren Schale über
einen anderen Abschnitt der Rotorwelle schwebend gehalten ist, eine
Barriere. Auf diese Weise ist die äußere Schale 38 geeignet
konfiguriert, um die innere Schale zwischen ihren entgegengesetzten
axialen Enden vollkommen einzuschließen, die die Rotorwelle umgeben,
die sich durch diese erstreckt.
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An
den entgegengesetzten axialen Enden der äußeren Schale sind Mittel 58 zum
Abdichten der äußeren Schale
gegenüber
der Rotorwelle 30 vorgesehen. Die Dichteinrichtung 58 kann
eine beliebige herkömmliche
Konstruktion aufweisen, z.B. Labyrinthdichtungen mit sich von der
Rotorwelle 30 aus erstreckenden Rotorzähnen und mit diesen zusammenwirkenden
Statorstegen, die an den gegenüberliegenden
Enden der äußeren Schale
ausgebildet sind. Die Zähne
definieren mit den zusammenwirkenden Stegen kleine Spalte und bilden
zusammen mit der stationären äußeren Schale
eine wirkungsvolle Drehdichtung.
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Zusätzliche
Mittel 60 sind vorgesehen, um die äußere Schale 38 mittels
der Luft 16 unter Druck zu setzen, um das Öl im Innern
der inneren Schale weiter abzudichten. Das Druckbeaufschlagungsmittel
kann eine beliebige herkömmliche
Konstruktion aufweisen und bezieht vorzugsweise den Verdichter 14 selbst
mit ein, aus dem ein Teil der Luft 16 von einer geeigneten
Stufe desselben abgezweigt und durch eine Abzapfleitung oder ein
Rohr 60 geleitet wird, das mittels eines herkömmlichen
Strömungsanschlussstücks geeignet
an die äußere Schale 38 angeschlossen
ist.
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Der
in 1 veranschaulichte Verdichter 14 ist
stromaufwärts
der Brennkammer 18 angeordnet, wobei die Brennkammer das
innere Stützgehäuse 32 umgibt,
in der das Lagergehäuse 34 angeordnet
ist. Unter vollem Druck stehende Verdichterluft wird außerhalb
des Brennkammerinnengehäuses 32 zu
der Brennkammer kanalisiert, um darin der Verbrennung unterworfen
zu werden. In dem innerhalb des Brennkammerinnengehäuses 32 definierten
Sammelraum herrscht während
des Betriebs ein geringerer Druck, der aufgrund herkömmlicher
Labyrinthdichtungen zwischen dem inneren Gehäuse und der Rotorwelle wesentlich
geringer ist als der Druck am Auslass des Verdichters.
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Dementsprechend
ist die durch die Abzapfleitung 60 kanalisierte Zwischenstufenzapfluft
in der Lage, den Sammelraum zwischen den Schalen 56 innerhalb
der äußeren Schale 38 mit
einen Druck zu beaufschlagen, der größer ist als der außerhalb der äußeren Schale
herrschende Druck. Auf diese Weise werden die Wellendichtungen 54 von
außen mit
Druck beaufschlagt, um ihre Dichtungsleistung hinsichtlich einer
Eingrenzung des Schmieröls
innerhalb der inneren Schale zu verbessern. Weiter weist die innerhalb
der äußeren Schale
kanalisierte Zapfluft 16 eine Temperatur auf, die wesentlich geringer
ist als die Verbrennungsgastemperatur, und bildet eine thermisch
isolierende Barriere zwischen der Brennkammer und der inneren Schale 36.
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Dadurch
entsteht ausgehend von der Brennkammer 18 radial nach innen
durch das Brennkammerinnengehäuse 32,
die äußere Schale 38 und
die innere Schale 36 hin zu der Mittenbohrung 40 der
inneren Schale, in der das Lager 46 angebracht ist, ein beträchtlicher
Temperaturgradient. Dementsprechend werden sich die innere und äußere Schale 36, 38 von
der Triebwerksmittellinie 12 aus radial nach außen und
von dem Befestigungsflansch 42 aus axial nach vorne mit
verschiedenen Raten ausdehnen. Das Schmierölwartungsrohr 50 ist
in diesem Ausführungsbeispiel
fest mit dem vorderen Ende der inneren Schale 36 verbunden
und ist daher einer stark unterschiedlichen thermischen Bewegung
zwischen der inneren und äußeren Schale
unterworfen.
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Um
die unterschiedliche thermische Bewegung zwischen den dualen Schalen
des Lagergehäuses
auszugleichen, weist die äußere Schale
eine Wartungsöffnung/Anschlussöffnung 62 auf,
durch die sich das Wartungsrohr 50 mit einem dazwischen
geeignet bemessenen umgebenden radialen Spielraum erstreckt. Da
der Sammelraum zwischen den Schalen 56 während des
Betriebs mit Druckluft beaufschlagt ist, verbindet gemäß der vorliegenden
Erfindung eine elastische Verbindung 64 das Wartungsrohr 50 an
der Wartungsöffnung
abdichtend mit der äußeren Schale,
um den Druck der Druckluft innerhalb der äußeren Schale aufrecht zu erhalten.
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Die
Verbindung 64 muss elastisch sein, um die unterschiedliche
thermische Bewegung zwischen der inneren und äußeren Schale an dem Verbindungspunkt
mit dem Wartungsrohr 50 aufzunehmen, während sie außerdem eine
Druckbeaufschlagung der äußeren Schale
erlauben muss. Dadurch dass an dem Wartungsrohr eine Beschränkung der
jeweiligen thermischen Bewegung der beiden Schalen vermieden wird,
wird eine aufgrund einer derartigen Beschränkung auftretende thermisch
induzierte Spannung eliminiert. Der Verbindungspunkt des Wartungsrohrs
mit den beiden Schalen ist daher im Betrieb einer verhältnismäßig geringen
Belastung unterworfen, so dass eine entsprechend lange Nutzungslebensdauer
des Lagergehäuses
gewährleistet
ist.
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2 veranschaulicht
ein Ausführungsbeispiel
der elastischen Verbindung 64 mehr im Einzelnen. Die Verbindung
weist eine rohrförmige
Hülse oder
Muffe 66 auf, die das Wartungsrohr 50 an der Wartungsöffnung 62 umgibt.
Das Wartungsrohr 50 kann eine beliebige herkömmliche
Gestalt aufweisen und ist gewöhnlich
mit einem Ansatzrohr bzw. Anschlussstück 50a ausgebildet,
das mit der inneren Schale 36 in einem Guss einstöckig hergestellt
ist. Das Anschlussstück
kann ein an die innere Schale geschweißtes distales Ende aufweisen,
das mit einem gegenüberliegenden
in dem Rohr ausgebildeten Passsitz 50b in Eingriff kommt,
wobei das Anschlussstück
und der Sitz durch eine herkömmliche
Kugelmutter 50c miteinander gesichert sind.
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Die
Verbindungsbüchse 66 kann
dazu eingerichtet sein, mit dem Anschlussstückende des Wartungsrohrs zusammenzuwirken,
um eine elastische Verbindung zwischen dem Wartungsrohr und der äußeren Schale
zu schaffen. Wie in 2 gezeigt, weist die Muffe 66 ein
mit der äußeren Schale
abdichtend verbundenes proximales Ende 66a und ein entgegengesetztes
distales Ende 66b auf, das mit dem Wartungsrohr an dessen
Verbin dungspunkt mit der inneren Schale 36 abdichtend verbunden
ist.
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Die
Verbindung 64 enthält
vorzugsweise ferner einen inneren Sitz 68 in Form eines
Sicherungsrings, der mit dem Wartungsrohr, beispielsweise durch
Hartlöten
oder Schweißen,
fest verbunden ist. Der innere Sitz ist nach außen hin von dem Wartungsrohr
teilweise radial beabstandet, um das distale Ende 66b der
Muffe axial in einem Gleitsitz aufzunehmen. Der innere Sitz umgibt
das Wartungsrohr und nimmt das in abdichtender Anlage mit diesem stehende
distale Ende der Muffe in einer teleskopartigen Weise mit unterschiedlicher
Bewegung auf.
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In
Entsprechung ist ein äußere Sitz 70 in
der exemplarischen Form einer rohrförmigen Kappe, beispielsweise
durch geeignete mit Gewinde versehene Befestigungsmittel, um die
Wartungsöffnung
herum fest mit der äußeren Schale 38 verbunden.
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Das
proximale Ende des äußeren Sitzes 70 ist
beispielsweise mit der äußeren Schale
in eine Berührungssitz
geeignet abgedichtet verbunden, und das distale Ende des äußeren Sitzes
wird oberhalb der um das Wartungsrohr 50 angeordneten Wartungsöffnung 62 schwebend
nach außen
gehalten. Das distale Ende des äußeren Sitzes
ist auch von dem Umfang des Wartungsrohrs radial beabstandet, um
das proximale Ende 66a der Muffe axial in einem Gleitsitz
aufzunehmen.
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Dementsprechend
umgibt der äußere Sitz 70 sowohl
die Wartungsöffnung 62 als
auch das Wartungsrohr, das sich durch ihn hindurch erstreckt, um in
abdichtender Anlage das proximale Ende 66a der Muffe aufzunehmen.
Eine unterschiedliche thermische Bewegung zwischen den dualen Schalen
an dem Wartungsrohr 50 ist durch ein axiale Bewegung der
Muffe 66 in nerhalb der gegenüberliegenden inneren und äußeren Sitze 68, 70 sowie
durch ein Kippen der Muffe darin zugelassen.
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Da
die in 2 veranschaulichte die äußere Schale 38 im
Betrieb einer höheren
Temperatur ausgesetzt sein wird als die geschützte innere Schale 36, wird
die axiale Ausdehnung der äußeren Schale
in der Axialrichtung A stärker
sein als die axiale Ausdehnung der inneren Schale. Außerdem wird
die radiale Ausdehnung der äußeren Schale 38 in
der Radialrichtung R größer sein,
als die radiale Ausdehnung der geschützten inneren Schale 36.
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Die
in 2 veranschaulichte Anschlussleitung 50 erstreckt
sich in der Vorwärtsrichtung,
von der her das Wartungsrohr 50 abgezweigt ist, unter einem
Neigungswinkel von etwa 50 Grad durch die äußere Schale. Die relativ zum
Triebwerk vorhandene axiale und radiale unterschiedliche thermische
Bewegung zwischen den beiden Schalen wird in eine entsprechende
lokale axiale und radiale unterschiedliche Bewegung bezüglich der
Längsachse
des geneigten Wartungsrohrs 50 umgesetzt, wo dieses mit der
inneren Schale 36 verbunden ist.
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Dementsprechend
erhält
die Muffe 66, während
sich das Wartungsrohr im Betrieb in der Wartungsöffnung 62 bewegt,
eine abdichtende Berührung
mit den zusammenwirkenden inneren und äußeren Sitzen aufrecht, während sie
axial darin gleitet und nach Bedarf kippt, um unterschiedliche Bewegungen
auszugleichen. Auf diese Weise ist durch die elastische Verbindung 64 eine
wirkungsvolle Dichtung geschaffen, um die Druckbeaufschlagung der Luft
innerhalb der äußeren Schale
aufrecht zu erhalten, während
unterschiedliche thermische Bewegungen zwischen den beiden Schalen
an dem Verbindungspunkt mit dem Wartungsrohr ausgeglichen werden.
Thermisch induzierte Span nungen in der Wartungsrohrverbindung gegenüber der
inneren und äußeren Schale
sind somit auf ein Minimum reduziert, um die Nutzungslebensdauer
des Lagergehäuses
zu steigern.
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Die
in 2 veranschaulichte rohrförmige Muffe 66 ist
vorzugsweise aus verhältnismäßig dünnem Blech
hergestellt, das zwischen seinen gegenüberliegenden Enden im Wesentlichen
gerade ist. Die gegenüberliegenden
Enden der Muffe sind vorzugsweise geringfügig wulstförmig oder im Allgemeinen sphärisch mit
einer sowohl axial als auch radial konvexen Außenfläche ausgebildet. Auf diese
Weise erzeugen die gegenüberliegenden
Enden der Muffe ringförmige
Linien eines Dichtungskontakts mit den entsprechenden Sitzen und
erlauben zwischen den beiden Sitzen unterschiedliche axiale und
radiale Bewegungen, da diese durch ein Gleiten und Kippen der Muffe
ausgeglichen werden.
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In
dem in 2 veranschaulichten bevorzugten Ausführungsbeispiel
enthält
die elastische Verbindung 64 vorzugsweise ferner einen
rohrförmigen
Hitzeschild 72, der geringfügig von der rohrförmigen Verbindung
beabstandet ist und diese umgibt, wobei der Hitzeschild an seinem
proximalen Ende um die Wartungsöffnung 62 herum
fest mit der äußeren Schale 38 verbunden
ist. Dasselbe Befestigungsmittel, das den äußeren Sitz 70 mit
der äußeren Schale
verbindet, kann oberhalb des äußeren Sitzes an
der äußeren Schale
auch zur Befestigung des Hitzeschilds verwendet werden. Auf diese
Weise ist die elastische Verbindung durch den Hitzeschild vor der heißen Umgebung
geschützt,
und der Hitzeschild verbessert die Langlebigkeit der elastischen
Verbindung.
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3 veranschaulicht
ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel
der elastischen Verbindung 643, bei dem die Muffe 74 geweilt
ist und eine elastische rohrförmige
Ausdehnungsmanschette bildet, die das Wartungsrohr 50 an
der Wartungsöffnung 62 umgibt.
Die Ausdehnungsmanschette basiert vorzugsweise auf einem doppellagigen
Blech, das der Redundanz und Selbstdämpfung dient, und weist entgegengesetzte
proximale und distale Enden 74a,b auf.
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Vorzugsweise
ist das proximale Ende 74a der Ausdehnungsmanschette um
die Wartungsöffnung 62 mit
der äußeren Schale 38 fest
verbunden, indem es entweder daran hartverlötet oder geschweißt ist.
Weiter ist das distale Ende 74b der Ausdehnungsmanschette
vorzugsweise an einem entsprechenden ringförmigen Flansch mit dem Anschlussstückende des
Wartungsrohrs 50 entweder durch Hartlöten oder Schweißen fest
verbunden.
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Dementsprechend
bildet die Ausdehnungsmanschette 74 eine Dichtung zwischen
dem Wartungsrohr 50 und der äußeren Schale 38 zur
Aufrechterhaltung der Druckbeaufschlagung innerhalb der äußeren Schale,
wobei die Wellungen der Ausdehnungsmanschette eine weitgehend uneingeschränkte unterschiedliche
thermische Bewegung zwischen der inneren und der äußeren Schale
an dem Wartungsrohr erlauben. Die beiden Schalen werden somit nicht
an der Wartungsrohrverbindung gegenseitig zurückgehalten, so das die Wärmebelastung
im Betrieb verhältnismäßig gering
gehalten wird, um eine hohe Lebensdauer des Lagergehäuses zu erzielen.
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Wie
im Falle des in 2 veranschaulichten Ausführungsbeispiels,
enthält
das in 3 gezeigte Ausführungsbeispiel vorzugsweise
ebenfalls einen rohrförmigen
Hitzeschild 72, der die Ausdehnungsmanschettenverbindung
umgibt, wobei der Hitzeschild um die Wartungsöffnung auf geeignete Weise fest
mit der äußeren Schale
verbunden ist.
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Ein
weiterer wesentlicher Vorteil, der sich aus der strukturellen Entkoppelung
der beiden Schalen 36,38 an der Anschlussleitung 50 ergibt,
ist die Eliminierung einer in Umfangsrichtung möglichen Distorsion der inneren
Schale an dem Lagersitz 44. Aus einer Analyse geht hervor,
dass eine strukturelle Verbindung der beiden Schalen an der Anschlussleitung
zu einer örtlichen
Distorsion der inneren Schale an dem Lagersitz 44 führen würde. Diese
in Umfangsrichtung auftretende Distorsion würde sich in dem Dämpfungsglied
zwischen dem Schmierring 44 und dem Innenring des Lagers
durch eine unerwünschte
Veränderung
des dazwischen vorhandenen radialen Spalts widerspiegeln.
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Die
oben offenbarte elastische Verbindung 64 entkoppelt die
beiden Schalen strukturell voneinander, um die Konzentrizität des Lagersitzes 44, Schmierrings 48 und
Lagers 46, zu maximieren, so dass ein gleichmäßiger radialer
Spalt zwischen dem Lagerinnenring und dem Schmierring sichergestellt ist,
was die Dämpfungsleistung
im Betrieb verbessert.
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Das
oben offenbarte Lagergehäuse
benötigt gewöhnlich mehrere
um seinen Umfang beabstandet angeordnete Anschlussleitungen für Öl und Belüftung. Vorzugsweise
würden
darüber
hinaus sämtliche
Anschlussleitungen, die sich durch die äußere Schale hindurch erstrecken,
um in der inneren Schale zu enden, die oben beschriebene elastische
Verbindung nutzen, um thermisch induzierte Spannung an dem Gehäuse während des
Betriebs des Triebwerks zu reduzieren.