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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Gasturbinentriebwerke und
insbesondere auf die Bugkonen auf den Faneinlassnaben derartiger
Triebwerke.
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Ein
abnehmbarer Bugkonus, der gelegentlicht als "Spinner" bezeichnet wird, ist an einer Nabe in
der Mitte des Einlasses eines Gasturbinentriebwerks befestigt und
dreht sich mit dieser Nabe. Dieser Bugkonus bildet eine aerodynamische
Oberfläche,
die die Naben-Hardware abdeckt und die Einlassluftströmung glatt
in den Nabenbereich des Fans des Gasturbinentriebwerks richtet.
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Üblicherweise
ist der Bugkonus an der Fannabe über
mehrere in Umfangsrichtung beabstandete axial verlaufende Bolzen
befestigt, die um den Basisabschnitt des Konus herum angeordnet
sind und in den Fannabenaufbau eingreifen. Um diese Bolzen zugänglich zu
machen und um den Bugkonus einzubauen oder abzunehmen, sind elliptische
Löcher
im Bugkonus vorgesehen. Stattdessen sind Taschen oder Vertiefungen
unter der nominellen Oberfläche des
Konus im Basisbereich des Bugkonus ausgebildet. Die Bolzen sind
in diese Taschen eingebaut, die groß genug sind, um die Köpfe der
Bolzen aufzunehmen.
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Bei
einer anderen Anordnung, die in der GB-A-2 038 425 beschrieben ist,
wird der Bugkonus an der Nabe einer Rotorstufe durch ein axial verlaufendes
Basisglied montiert. Dieses Glied ist hinter dem Konus vertieft
und eine Plattform einer Leitschaufel dient dazu, das Profil des
Konus auszudehnen.
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Ein
Problem, das mit diesen Anordnungen verknüpft ist, besteht darin, dass
die Luftströmung
in den Fan über
den Bugkonus insbesondere in dem Bereich, der die Fannabe am Schaufelfuß der Fanlaufschaufeln
umgibt, gestört
wird. Bei der ersten Anordnung strömt ein Teil der Luft in die
elliptischen Löcher,
und auch die scharfen Ränder
des Loches beeinträchtigen
und stören
den Rest der Luftströmung, die
darüber
abfließt.
Bei der zweiten Anordnung sind mehr abgerundete Ränder der
Taschen vorhanden, als sich bei den Löchern finden, wodurch der Einfluss auf
die darüber
abfließende
Luftströmung
verringert wird.
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Jedoch
sind die Taschen größer als
die Löcher
und so beeinträchtigen
und stören
sie die Strömung über einen
größeren Bereich
des Bugkonus. Die Luftströmung
fließt
auch in diese Taschen ein und erzeugt Wirbelströmungen, die wiederum die Luftströmung über den
Bugkonus beeinträchtigen.
Triebwerksversuche und Analysen haben gezeigt, dass die Störungen der
Luftströmung über dem
Bugkonus den Wirkungsgrad der Schaufelfußabschnitte des Fan stromab
des Bugkonus verringern. Dies hat wiederum eine erhebliche Beeinträchtigung
der Gesamttriebwerksleistung zur Folge.
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Bei
der dritten Anordnung dreht sich die Leitschaufel nicht mit dem
Konus. Infolgedessen besteht ein Spalt, in den die Luft einströmen kann,
wodurch die Gesamtströmung über den
Konus gestört
wird. Der rotierende Konus leidet unter Ventilationsverlusten, die
durch die relativen Differenzen in der Drehzahl zwischen Konus und
Leitschaufel verursacht werden. Dies vermindert weiter den Wirkungsgrad der
Luftströmung über den
Bugkonus.
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Außerdem ist
die Herstellung eines Bugkonus mit Taschen komplex und daher kostspielig.
Die Taschen innerhalb des Bugkonus, und bis zu einem gewissen Ausmaß auch die
Löcher,
erhöhen
die Spannungen innerhalb des Bugkonus und erfordern, dass der Bugkonus
aus einem dickeren Material hergestellt wird. Dies erhöht in unerwünschter
Weise das Gewicht des Bugkonus.
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Es
ist daher erwünscht,
einen verbesserten Bugkonusaufbau zu schaffen, der die oben erwähnten Probleme
löst und
eine verbesserte, weniger gestörte
Luftströmung
in den Fan ermöglicht
und/oder allgemeine Verbesserungen schafft.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung betrifft diese einen Bugkonusaufbau für ein Gasturbinentriebwerk
mit einem Spinner, der einen allgemein konisch geformten vorderen
Teil und einen Basisabschnitt aufweist, wobei ein Flansch an dem
Basisabschnitt angeordnet ist, durch welchen Verbindungselemente
geführt
sind, um den Spinner an einer Fannabe des Gasturbinentriebwerks
festzulegen, wobei der Basisabschnitt des Spinners radial innerhalb
eines erstreckten Profils des vorderen Teils des Spinners angeordnet
ist und der Flansch sich von dem Basisabschnitt des Spinners nach
außen
erstreckt und dadurch gekennzeichnet ist, dass der Bugkonusaufbau
außerdem
eine Verkleidung aufweist, die Befestigungselemente besitzt, die
sich von der Verkleidung im Wesentlichen radial nach innen gerichtet
erstrecken, um die Verkleidung am Spinner festzulegen, dass die
Verkleidung den Basisabschnitt des Spinners umschließt und abdeckt,
wenn der Bugkonusaufbau auf der Fannabe montiert ist und dass die Verkleidung
im montierten Zustand eine allgemein in Umfangsrichtung und axial
verlaufende glatte kontinuierliche äußere Oberfläche besitzt, deren Profil das Profil
des vorderen Teils des Spinners fortsetzt.
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Die
Montageverbindungselemente des Spinners, die den Spinner auf der
Fannabe festlegen, die Montageflansche und die Basis des Spinners
werden dadurch von der Verkleidung bedeckt, die eine glatte, von
der Luft bestrichene Oberfläche
am Faneinlass bildet. Die Einlassluftströmung wird infolgedessen durch
die Montageanordnungen des Spinners nicht gestört und der Wirkungsgrad des
Faneinlasses wird verbessert.
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Vorzugsweise
ist die Verkleidung kegelstumpfförmig
ausgebildet.
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Infolge
der kegelstumpfförmigen
Gestalt ist die Verkleidung selbsttragend und ermöglicht die Verwendung
einfacher Befestigungsmittel, um die Verkleidung am Spinner und
der Fannabe festzulegen.
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Der
Bugkonusaufbau kann ein gekrümmtes äußeres Profil
aufweisen.
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Vorzugsweise
ist ein stromaufwärtiges
Ende der Verkleidung so angeordnet, dass sie gegen den Spinner anliegt
und von diesem getragen wird.
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Vorzugsweise
ist der Spinner mit einem Lokalisierungsmerkmal versehen, das axial
am stromaufwärtigen
Teil der Verkleidung angreift.
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Am
stromaufwärtigen
Ende der Verkleidung zwischen dem stromaufwärtigen Ende der Verkleidung
und dem Spinner kann eine Dichtung vorgesehen werden. Diese Dichtung
kann aus einem kreisförmigen
O-Ring bestehen. Vorzugsweise ist die kreisförmige O-Ringdichtung in eine
Ausnehmung in einer Stoßfläche des
stromaufwärtigen
Endes der Verkleidung eingesetzt. Die Dichtung kann aus einem Ring
bestehen, dessen Querschnitt Omega-förmig ist und die am Spinner
gelagert ist.
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Vorzugsweise
erstrecken sich die Befestigungsmittel von der Verkleidung im Wesentlichen
radial nach innen, um an der Verkleidung des Spinners und der Fannabe
befestigt zu werden. Außerdem können sich
die Befestigungsmittel in einer Richtung allgemein senkrecht zur äußeren Oberfläche der
Verkleidung im Bereich der Befestigungsmittel erstrecken. Die Befestigungsmittel
fluchten vorzugsweise mit einer oberen Oberfläche der Verkleidung und sie können als
Senkkopfschrauben ausgebildet sein.
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Es
sind vorzugsweise wenigstens drei Tragarme radial innerhalb der
Verkleidung vorgesehen, die die Verkleidung mit dem Spinner und
der Fannabe verbinden. Die Tragarme sind in Radialrichtung flexibel.
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Die
radiale Flexibilität
der Tragarme, mit denen die Verkleidungen am Spinner und an der
Fannabe befestigt sind, ermöglicht
einen dimensionellen Ausgleich einer Fehlanpassung zwischen Verkleidung,
Spinner und Fannabe.
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Vorzugsweise
legen die Tragarme die Verkleidung in Achsrichtung fest.
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Die
Tragarme können
allgemein L-förmig ausgebildet
sein. Sie können
auch unter Benutzung der gleichen Montagebefestigungsglieder festgelegt sein,
die benutzt werden, um den Spinner an der Fannabe festzulegen.
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Ein
weiterer Flansch kann sich von dem Tragarm erstrecken, und er ist
so angeordnet, dass er an der Verkleidung angreift und eine axiale
Sicherung der Verkleidung bewirkt.
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Vorzugsweise
sind Anti-Rotationsmittel vorgesehen, um eine Drehung der Tragarme
zu verhindern. Derartige Mittel können Dübel umfassen, die an den Tragarmen
angreifen.
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Nachstehend
werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
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1 zeigt
einen Axialschnitt eines Gasturbinentriebwerks mit einem Bugkonusaufbau
gemäß der Erfindung;
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2 zeigt
in größerem Maßstab eine Schnittansicht
des Bugkonusaufbaus nach 1;
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3 zeigt
eine axiale Ansicht der Verkleidung des Bugkonusaufbaus nach 1,
in Richtung des Pfeiles A (2) betrachtet;
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4 ist
eine nochmals in größerem Maßstab gezeichnete
Einzelschnittansicht der Verkleidungsmontageanordnung eines weiteren
Ausführungsbeispiels
der Montageanordnung gemäß 2.
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1 zeigt
ein Turbofan-Gasturbinentriebwerk 10, das in Strömungsrichtung
hintereinander einen Einlass 32, einen Fan 2 und
ein Kerntriebwerk 4 aufweist, das aus einem Zwischendruckkompressor 12,
einem Hochdruckkompressor 14, einer Verbrennungseinrichtung 16,
einer Hochdruckturbine 18, einer Zwischendruckturbine 20,
einer Niederdruckturbine 22 und einem Auslass 24 besteht.
Der Fan 2, die Kompressoren 12, 14 und
die Turbinen 18, 20, 22 sind alle um
eine zentrale gemeinsame Achse 1 drehbar gelagert. Die
Luft wird in das Triebwerk 10, wie durch den Pfeil B angegeben,
durch den ringförmigen
Einlass 32 in den Fan 2 eingesaugt. Der Fan 2 komprimiert
die Luft, und ein Teilstrom strömt
in Richtung stromabwärts
in das Kerntriebwerk 4, wo eine weitere Kompression stattfindet,
und die komprimierte Luft wird dann mit Brennstoff gemischt, und
das Gemisch wird in der Verbrennungseinrichtung 16 verbrannt.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Ausdrücke "stromab" und "stromauf" in Bezug auf die allgemeine Strömungsrichtung
der Gase durch das Triebwerk 10 benutzt. Der unter hohem
Druck und hoher Energie stehende Gasstrom, der aus der Verbrennungseinrichtung 16 austritt,
strömt
dann durch die Turbinen 18, 20, 22, die
Energie aus dem Gasstrom abziehen und gedreht werden, wodurch die Kompressoren 12, 14 und
der Fan 2 über
die Wellen angetrieben werden, die dazwischen eine Antriebsverbindung
herstellen. Dann verlässt
der Gasstrom die Turbinen über
den Auslass und liefert einen Anteil des Vorwärtsschubs für das Triebwerk 10.
Ein zweiter Abschnitt der vom Fan 2 komprimierten Luft strömt um das
Kerntriebwerk 4 innerhalb eines Fankanals 26,
der durch die Außenseite
des Kerntriebwerks 4 definiert ist und durch das Triebwerksgehäuse 28.
Diese Strömung
komprimierter Luft tritt dann aus dem Triebwerk 10, wie
durch den Pfeil C angedeutet, aus und liefert einen weiteren Anteil
des Triebwerksschubs. Insoweit ist das Gasturbinentriebwerk von
herkömmlicher
Konstruktion und Arbeitsweise.
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Der
Fan 2 weist eine Anzahl von Fanlaufschaufeln auf, die auf
einer zentralen Fannabe 6 oder Fanscheibe montiert sind.
Die Fannabe 6 oder eine ringförmige Fanfüllverkleidung (nicht dargestellt),
die daran befestigt ist, definiert eine innere aerodynamische Oberfläche des
Fan. Die Fannabe 6 ist an einer Fanwelle 7 festgelegt,
die ihrerseits den Fan 2 antriebsmäßig mit der Niederdruckturbine 22 verbindet.
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Um
eine glatte Luftströmung
durch den Einlass 32 und in den Fan 2 hinein zu
gewährleisten,
ist ein Bugkonusaufbau 30 an der Fannabe 6 festgelegt. Der
Bugkonusaufbau 30 hat eine allgemein konische Gestalt,
wobei die Achse des Konus auf die Triebwerksachse 1 ausgerichtet
ist, und der Bugkonus erstreckt sich in Richtung axial stromab von
einem Scheitelpunkt am stromaufwärtigen
Ende nach einer allgemein kreisförmigen
Basis, benachbart zur Fannabe 6. Der Durchmesser der kreisförmigen Basis des
Bugkonusaufbaus 30 ist im Wesentlichen der gleiche wie
der Durchmesser der äußeren Oberfläche der
Fannabe 6 oder der ringförmigen Fanfüllverkleidung auf der Fannabe.
Das äußere Profil
an der Basis des Bugkonusaufbaus 30 ist axial auf das äußere Profil
der Fannabe 6 oder der ringförmigen Fanfüllverkleidung ausgerichtet,
wodurch die innere aerodynamische Oberfläche des Fan 2 am innersten Ende
des Fanschaufel-Stromlinienprofils definiert wird.
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Der
Bugkonusaufbau 30 weist einen Spinner 34 und eine
Verkleidung 36 auf. Wie in 2 dargestellt,
ist der Spinner 34 allgemein konisch. Nach der Basis des
Spinners 34 ändert
sich der Konuswinkel (der Winkel der äußeren Oberfläche gegenüber der zentralen
Konusachse, die in diesem Fall mit der Triebwerksachse 1 zusammenfällt) derart,
dass der Basisabschnitt 35 des Spinners 34 sich
in eine allgemein zylindrische Gestalt entwickelt, wobei das äußere Profil
im Wesentlichen parallel zur Triebwerksachse 1 liegt. Der
Basisabschnitt 35 des Spinners liegt radial innerhalb eines
imaginären
erstreckten Profils eines vorderen Teils 33 des Spinners 34,
das durch die strichlierte Linie 37 angedeutet ist.
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An
der Basis des Spinners 34 als Ganzem ist ein Flansch 41 vorgesehen,
der sich radial von dem zylindrischen Basisabschnitt 35 nach
außen
und im Wesentlichen senkrecht zum Basisabschnitt 35 des Spinners 34 und
zur Triebwerksachse 1 erstreckt.
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Es
ist klar, dass der Basisabschnitt 35 des Spinners nicht
notwendigerweise parallel zur Triebwerksachse 1 verlaufen
muss. Bei anderen Ausführungsbeispielen
könnte das
Profil des Basisabschnitts unter einem Winkel der Triebwerksachse 1 verlaufen,
wobei das Profil aber immer noch radial innerhalb des erstreckten
Profils des vorderen Teils 33 des Spinners 34 verläuft. In
gleicher Weise braucht der Flansch 41 nicht notwendigerweise
senkrecht zum Basisabschnitt oder senkrecht zur Triebwerksachse
verlaufen. Aus Gründen
der einfacheren Montage und Herstellung ist es jedoch vorteilhaft,
den Flansch senkrecht zur Triebwerksachse 1 anzuordnen.
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Der
Flansch 41 besitzt mehrere axial verlaufende Löcher 43,
die in Umfangsrichtung um den Flansch 41 herum angeordnet
sind. Der Spinner 34 wird an dem Triebwerk 10 unter
Benutzung axial verlaufender Bolzen 40 angebaut, die durch
diese Löcher 43 geführt sind,
so dass der Spinner 34 an einem damit zusammenwirkenden
Fannabenflansch 9 befestigt und montiert wird, der an der
Fannabe 6 festgelegt ist oder integral mit dieser hergestellt
wurde.
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Wie
bei diesem Ausführungsbeispiel
dargestellt, kann der Fannabenflansch 9 noch einen axial verlaufenden
Fortsatz am radial inneren Ende des Flansches 9 aufweisen.
Eine radial innere Oberfläche
des Spinners 34 ruht auf diesem Fortsatz, wenn der Spinner 34 auf
die Fannabe 6 gefügt
wird, wodurch radial der Spinner 34 auf der Fannabe 6 festgelegt
wird.
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Die
Verkleidung 36 hat eine allgemein kegelstumpfförmige selbsttragende
Gestalt und eine kontinuierliche glatte radiale äußere Oberfläche. Die Verkleidung 36 ist
als Teil des Bugkonusaufbaus 30 am Triebwerk 10 konzentrisch
zum Spinner 34 und zur Triebwerksachse 1 montiert.
Bei der Montage wird die Verkleidung 36 radial außerhalb
des Basisabschnitts 35 und des Flansches 41 des
Spinners 34, den Basisabschnitt umgebend und abdeckend,
angeordnet. Die äußere Oberfläche der
Verkleidung 36 setzt glatt das Profil des vorderen Teils 33 des
Spinners 34 an seinem hinteren stromabwärtigen Ende nach der inneren
aerodynamischen Oberfläche
des Fan 2 fort, die durch die radial äußere Oberfläche der Fannabe 6 benachbart
zu den Füßen der
Fanschaufeln 2 definiert ist. Die Verkleidung bildet eine
glatte aerodynamische Luftwäscheroberfläche für die Luft, die
in den Triebwerkseinlass 32 und in den Fan 2 des Triebwerks 10 einströmt.
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Das
vordere Ende der Verkleidung 36 ist derart dimensioniert,
dass es gegen den Basisabschnitt 35 des Spinners 34 dort
anstößt, wo sich
der Basisabschnitt 35 und der vordere Teil des Spinners 34 treffen.
Dieses vordere Ende der Verkleidung 36 ist außerdem derart
verdickt, dass dort eine radial innere Oberfläche 45 an der vorderen
Seite der Verkleidung 36 gebildet wird, die dem Spinner 34 angepasst ist
und gegen diesen anstößt. Dies
ergibt eine radiale Festlegung der vorderen Seite der Verkleidung 36 am Spinner 34.
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Ein
elastischer O-Ring 38 kann in eine Ringnut in dieser inneren
Oberfläche
eingesetzt werden, der an dem Spinner 34 am vorderen Ende
der Verkleidung 36 anstößt. Der
O-Ring 38 bewirkt eine Dichtung zwischen der Verkleidung 36 und
dem Spinner 34. Diese Dichtung verhindert eine Luftströmung unter
der Verkleidung zwischen der Verkleidung 36 und dem Spinner 34,
die dazu tendieren kann, die Verkleidung 36 anzuheben und
eine Vibration der Verkleidung 36 zu verursachen. Der O-Ring 38 verhindert
außerdem
das Eindringen von Schmutz und Wasser. Solches Eindringen von Schmutz
und Wasser würde
potentiell die Eisbildung so weit fortschreiten lassen, dass ein
Ungleichgewicht im Bugkonusaufbau 30 auftritt. Außerdem zentralisiert
der O-Ring die Verkleidung 36 relativ zum Spinner 34 und
zur Triebwerksachse 1, so dass eine kleine radiale Toleranz
ausgeglichen und eine Fehlanpassung zwischen der Verkleidung 36 und
dem Spinner 34 möglich
wird, wobei eine gewisse Vibrationsdämpfung überdies noch auftritt.
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Stattdessen
kann eine Dichtung mit einem Omega-Querschnitt am Basisabschnitt 35 des
Spinners 34 dort vorgesehen werden, wo das vordere Ende
der Verkleidung 36 am Spinner 34 anstößt. Diese
Omega-Dichtung, die auf der Unterseite am vorderen Ende der Verkleidung 36 anstößt und diese kontaktiert,
erfordert keine Verdickung am vorderen Ende der Verkleidung 36.
Die Dichtung könnte
auch an der Verkleidung 36 selbst festgelegt sein.
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Gemäß einem
abgewandelten Ausführungsbeispiel
kann eine Stufe, eine Nut oder eine Ausnehmung in der äußeren Oberfläche des
Basisabschnitts 35 des Spinners 34 vorgesehen
werden, wie dies in 2 durch die strichlierten Linien 35a dargestellt
ist. Die vordere Verkleidung 36 ist so angeordnet, dass sie
auch axial gegen diese Stufe anstößt, wobei wiederum eine gewisse
axiale Festlegung für
die Verkleidung 36 erfolgt, und zwar insbesondere während der Montage,
wobei verhindert wird, dass die Verkleidung sich stromab axial nach
hinten bewegt.
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Das
hintere Ende der Verkleidung 36 ist über neun flexible Federmetallfinger
oder Finger 42 festgelegt oder montiert, die im gleichen
Winkelabstand über
den Umfang der Verkleidung 36 und am Spinnerflansch 41 um
die Triebwerksachse 1, wie in 3 dargestellt,
angeordnet sind. Jeder der Finger 42 besteht aus einem
Streifen aus Federmetallblech und ein Ende davon ist gegenüber dem
Rest abgebogen, so dass die Finger eine L-Form besitzen. Als solche
haben die Finger 42 eine relativ einfache Form und sie
sind leicht und billig herzustellen. Ein Flanschabschnitt 42b eines
jeden Fingers 42 erstreckt sich von einem Ende des Hauptabschnitts 42a und
unter einem Winkel hierzu, wie dies aus 2 ersichtlich
ist. Der Flanschabschnitt 42b der Finger 42 ist
am Spinner 34 und der Fannabe 6 beim Zusammenbau
festgelegt, wobei die axialen Spinnerlagerbolzen 40 benutzt
werden, die durch die Löcher 46 hindurchstehen,
die im Flanschabschnitt 42b der Finger 42 vorgesehen
sind. Bei anderen Ausführungsbeispielen
könnte
der Flanschabschnitt 42b der Finger 42 unabhängig am
Spinnerflansch 41 unter Benutzung zusätzlicher Bolzen anstelle der
Spinnerbolzen 40 festgelegt werden. Die Finger 42 könnten auch
integral mit dem Spinnerflansch 41 hergestellt oder an
diesem angeschweißt
sein.
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Wie
in der Zeichnung dargestellt, sind die Finger 42 derart
angeordnet, dass der Hauptabschnitt 42a eines jeden Fingers 42 radial
außerhalb des
Flanschabschnitts 42b liegt und sich allgemein in Axialrichtung
parallel zu der hinteren Seite der Verkleidung 36 erstreckt
und an dieser anstößt. Senkkopfschrauben 44 sind
durch kleine Löcher 48 senkrecht
zur äußeren Oberfläche der
Verkleidung 36 geführt,
die die hintere Seite der Verkleidung 36 an den Fingern 42 festlegen.
Die Schrauben 44 greifen in Haltemuttern 44a ein,
die in den Enden des Hauptabschnitts 42a der Finger 42 angeordnet
sind. Um diese Montage zu erleichtern, ist der hintere Teil der
Verkleidung 36 in den diskreten Bereichen verdickt und mit
Senkkopfschraubenlöchern 48 versehen.
Dies verstärkt
diesen Bereich der Verkleidung 36 und schafft die Möglichkeit,
dass die Köpfe
der Schrauben 44 genügend
weit in die Oberfläche
der Verkleidung 36 versenkt werden können, so dass im zusammengebauten
Zustand die Köpfe
der Schrauben 44 mit der äußeren Oberfläche der
Verkleidung 36 fluchten.
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Die
Gestalt und die Dimensionen der Finger 42 sind derart,
dass sie im montierten Zustand in Achsrichtung und in Umfangsrichtung
im Wesentlichen starr sind, aber in Radialrichtung flexibel. Die Finger 42 bewirken
daher eine axiale Festlegung der Verkleidung 36 und eine
genügende
Abstützung
in Umfangsrichtung, um die Verkleidung 36 zusammen mit
dem Fan 2 und dem Spinner 34 zu drehen. Die radiale
Flexibilität
der hinteren Montage bewirkt eine radiale Abstützung und ermöglicht eine
gewisse dimensionelle Fehlausrichtung zwischen der Verkleidung 36 und
dem Spinner 34 infolge von Herstellungstoleranzen und Montagetoleranzen
sowie infolge unterschiedlichen radialen Wachstums. Ohne diese radiale
Flexibilität
würde die
hintere Lagerung der radialen dimensionellen Fehlanpassung widerstehen,
die bei hoher Beanspruchung auftritt, insbesondere in Bezug auf
die Schrauben 44 und die Finger 42 und/oder es
würden
Verzerrungen in der Verkleidung 36 verhindert. Dies beides
würde möglicherweise
zu einem vorzeitigen Bruch der Verkleidung 36 und/oder
der Lageranordnung führen.
Verzerrungen der Verkleidung 36 und demgemäß Verzerrungen
der äußeren Luftführungsoberfläche der
Verkleidung 36 beeinträchtigen
auch das aerodynamische Verhalten der Verkleidung 36 und
der Luftströmung
nach dem Triebwerk.
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Wenn
die Finger 42 an der Verkleidung 36 unter Benutzung
der Senkkopfschrauben festgelegt sind, bewirken sie eine axiale
Hauptfestlegung der Verkleidung 36 und eine axiale Fixierung
des stromabwärtigen
Endes der Verkleidung 36 mit dem Spinner 34. Bei
einem Ausführungsbeispiel,
wo eine Nut oder Ausnehmung im Basisabschnitt 35 des Spinners 34 vorgesehen
ist, um eine gewisse axiale Festlegung zu bewirken, sind Finger 42 und
Nut so dimensioniert, dass ein axialer Zwischenraum zwischen den
Lagerungen so klein als möglich
wird. Wenn der Bugkonusaufbau 30 zusammengebaut wird, kann
ein Zwischenraum zwischen der Verkleidung 36 und der Nut
oder Ausnehmung in dem Basisabschnitt 35 vorgesehen werden.
Dadurch wird es möglich,
den vorderen Teil der Verkleidung etwas axial relativ zum Spinner 34 zu
verschieben, wodurch ein kleines axiales Wachstum von Verkleidung
und Spinner 34 ermöglicht
wird.
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Bei
weiteren Ausführungsbeispielen
kann ein weiterer Flansch oder eine Lippe 52 am stromabwärtigen Ende
des Hauptabschnitts 42a der Finger 42 angebracht
sein, um eine weitere axiale Abstützung der Verkleidung 36 zu
bewirken. Dies ist in 4 dargestellt, wo gleiche Teile
mit gleichen Bezugszeichen versehen wurden wie in den anderen Figuren.
Diese Lippe 52 erstreckt sich allgemein radial vom Hauptabschnitt 42a des
Fingers 42 und im Wesentlichen normal zur Oberfläche der
Verkleidung 36. Die Lippe 52 erfasst eine Schulter 54 auf
der unteren Seite des stromabwärtigen
Endes der Verkleidung 36, wodurch verhindert wird, dass
sich die Verkleidung 36 axial stromab relativ zum Spinner 34 bewegt.
Bei abgewandelten Ausführungsbeispielen könnte die
Lippe 52 so angeordnet werden, dass sie direkt das stromabwärtige Ende
der Verkleidung 36 abstützt.
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Die
Lippe 52 und/oder die Nut 35a im Basisabschnitt 35 des
Spinners 34 sind insbesondere während des Zusammenbaus des
Bugkonusaufbaus 30 nützlich,
da sie eine gewisse axiale Festlegung der Verkleidung 36 bewirken,
was eine einfachere Ausrichtung der Senkkopfschraubenlöcher 48 mit
den Fingern 42 ermöglicht.
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Durch
Löcher
im Flanschabschnitt 42b der Finger 42 auf beiden
Seiten der axialen Spinnerlagerbolzen 40 erstrecken sich
Dübel 50 und
diese greifen in die Ausnehmungen innerhalb des Spinnerflansches 41 ein.
Diese Dübel 50 verhindern eine
Drehung der Finger 42 um die axialen Spinnerlagerbolzen 40.
Eine solche Drehung könnte
im zusammengebauten Zustand Spannungen und Verzerrungen innerhalb
der Finger 42, der Lagerungen der Verkleidung 36 und
in der Verkleidung 36 selbst zur Folge haben. Wie in 3 dargestellt,
werden zwei derartige Dübel 50 für jeden
Finger 42 benutzt. Es ist jedoch klar, dass auch ein einziger
Dübel bei
alternativen Ausführungsbeispielen
benutzt werden könnte.
Die Dübel 50 könnten auch
integral mit dem Flansch 41 oder dem Flanschabschnitt 42b der
Finger 42 hergestellt oder daran verschweißt sein.
Außerdem
könnten
andere Anordnungen benutzt werden, um eine Drehung der Finger 42 zu
verhindern. Beispielsweise könnten
eine Drehung verhindernde Ansätze
an den Fingern 42 oder am Flansch 41 vorgesehen
werden und der Flanschabschnitt 42b der Finger 42 könnte in eine
Ausnehmung innerhalb des Spinnerflansches 41 eingreifen
oder es könnten
zwei Montagebolzen benutzt werden, um die Finger 42 am
Flansch 41 festzulegen. Sämtliche Finger 42 könnten an
einem durchlaufenden Ring befestigt sein, der den Flansch 41 umgibt
und unter allen Montagebolzen 40 über den Umfang des Flansches 41 verläuft.
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Bei
herkömmlichen
Bugkonusaufbauten oder Spinnermontageanordnungen sind Montagebolzen ähnlich den
axial verlaufenden Bolzen 40 vorgesehen, wobei Unterlegscheiben
zwischen dem Kopf oder der Mutter des Bolzens und dem Flansch angeordnet
sind. Bei der vorliegenden Anordnung liegt der Flanschabschnitt 42b der
Finger 42 zwischen dem Bolzen 40 und dem Spinnerflansch 41 und
wird dazwischen eingespannt. Der Flanschabschnitt 42b der Finger 42 kann
daher die gleiche Funktion wie eine Unterlegscheibe an einem Ende
des Bolzens 40 ausüben,
und so kann die Unterlegscheibe an jenem Ende entfallen. Die Unterlegscheibe
wird bei diesem Ausführungsbeispiel
wirksam von dem integralen Flanschabschnitt 42b des Fingers 42 gebildet.
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Obgleich
bei diesem Ausführungsbeispiel neun
flexible Finger 42 angeordnet sind, so ist es doch klar,
dass ein Minimum von nur drei Fingern 42 erforderlich ist,
die in Umfangsrichtung im gleichen Abstand angeordnet sind, um eine
adäquate Befestigung
der hinteren Seite der Verkleidung 36 zu bewirken. Die
neun Finger 42 schaffen eine Redundanz bei der Montage
in diesem Ausführungsbeispiel.
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Infolge
dieser kontinuierlichen kegelstumpfförmigen Gestalt ist die Verkleidung 36 selbsttragend.
Dies bedeutet, dass keine Deformierungsbelastungen auf die Montagepunkte übertragen
werden müssen,
um die Gestalt aufrecht zu erhalten. Dies ermöglicht die Benutzung der oben
beschriebenen Montageanordnungen mit der hinteren Seite der Verkleidung 36,
die zum Teil radial außen
durch die strukturelle Festigkeit der Verkleidung 36 selbst
gehalten wird.
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Der
Bugkonusaufbau 30 mit einem Spinner 34 und einer
Verkleidung 36 und die Lageranordnung schaffen eine glatte
kontinuierliche aerodynamische Oberfläche am Einlass des Fan 2,
wobei trotzdem ein Zugang zu den Hauptspinnerbefestigungen 40 möglich bleibt,
um eine Montage oder eine Demontage des Bugkonusaufbaus 30 vom
Triebwerk 10 vornehmen zu können. Diese glatte aerodynamische
Oberfläche
verläuft
allgemein kontinuierlich über
den Umfang und über
im Wesentlichen die gesamte äußere Oberfläche des
Bugkonusaufbaus 30. Dies vermindert die Störungen der
Luftströmung
in den Fan 2 und das Triebwerk 10 und verbessert
diese Strömung, wodurch
wiederum der Wirkungsgrad des Triebwerks verbessert wird. Insbesondere
befinden sich keine Öffnungen
oder Vertiefungen mit einer beträchtlichen axialen
Komponente innerhalb der äußeren Oberfläche der
Verkleidung 36 oder des Bugkonusaufbaus 30 als
Ganzem. Derartige Öffnungen
oder Vertiefungen, die eine beträchtliche
axiale Komponente besitzen und die sich bei herkömmlichen Anordnungen finden,
haben, wie sich gezeigt hat, eine unerwünschte Störung der Luftströmung über den
Bugkonusaufbau 30 zur Folge. Im Gegensatz dazu stören die
im Wesentlichen radialen Öffnungen,
die senkrecht zur äußeren Oberfläche verlaufen,
die Luftströmung
weniger, wenn sie beispielsweise durch Senkkopfschrauben 44 verstopft
sind.
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Der
Spinner 34 besteht in üblicher
Weise aus einem Verbundmaterial, um das Gewicht des Aufbaus zu verringern.
Es ist auch bekannt, den Spinner aus einem Leichtmetall, beispielsweise
Titan, herzustellen. Die Verkleidung 36 besteht üblicherweise
aus Titan, obgleich sie auch aus einem Verbundmaterial hergestellt
werden kann. Wenn sowohl der Spinner 34 als auch die Verkleidung 36 aus
dem gleichen Material bestehen, dann werden ihre thermischen und zentrifugalen
Ausdehnungsraten vergleichbar und die Gefahr von Zwischenräumen an
Verbindungsstellen wird vermindert oder es wird die Gefahr von Spannungen,
die durch eine differentielle Ausdehnung von Spinner 34 und
Verkleidung 36 bedingt sind, vermieden. Es ist wichtig,
dass, unabhängig
davon, welches Material zur Herstellung von Spinner 34 und
Verkleidung 36 benutzt wird, diese genügend fest sind, um der Drehung
der Triebwerksbetriebsdrehzahl widerstehen zu können und dass sie auch Einschlägen von
Fremdkörpern
widerstehen können, die
gelegentlich vom Triebwerk im Betrieb eingesaugt werden.
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Bei
dem beschriebenen Bugkonusaufbau 30 und Spinner 34 und
Verkleidung 36 ist der Aufbau konisch oder kegelstumpfförmig ausgebildet,
wobei die äußere Oberfläche gekrümmt sein
kann. Der Bugkonusaufbau 30 kann demgemäß mehr kuppelförmig ausgebildet
sein als eine streng konische Form zu besitzen.