DE810564C - Verstellbare Strahlduese fuer Gasturbinen-Strahltriebwerke - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf verstellbare Strahldüsen für Gasturbinen-Triebwerke, wie sie z. B. in Luftfahrzeugen Anwendung finden. Es ist schon früher vorgeschlagen worden, Luftfahrzeugturbodüsenantriebe mit Vorrichtungen auszustatten, mit deren Hilfe der Durchtrittsquerschnitt des Turbinenauslasses bzw. der Triebmittelaustrittsdüse verändert werden kann, um den Gasturbinenantrieb in die Lage zu versetzen, unter veränderliehen Temperatur- und Höhenverhältnissen mit günstigen Wirkungsgraden zu arbeiten. Solche Düsenverstellvorrichtungen können die Form eines in der Düse verschiebbaren Füllstückes, eines beweglichen Außengehäuseteils oder die von in Scharnieren beweglichen Schließschaufeln haben, die zur Herstellung einer gewünschten Düsenöffnung eine entsprechende Bewegung ausführen.

Ein Hauptgegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer verl>esserten verstellbaren Düseneinrichtung in Form einer einfachen Leicht- ao baukonstruktion, bei welcher mit Hilfe eines Mindestaufwandes von Bauelementen die gewünschte Verengung oder Erweiterung des Austrittsquerschnittes der Strahldüse erfolgt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Turbostrahldüse mit veränderlichem Querschnitt in der Weise erzielt, daß zusammenwirkend angeordnete innere und äußere ringförmige Gehäuseteile mit übereinanderliegenden biegsamen Blättern ausgestattet sind, mit deren Hilfe sich ein jeweils geeigneter Durchtrittsquerschnitt durch die Düse herstellen läßt.

Eine solche bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht aus einem Düsengehäuse, an dessen

Hinterende eine biegsame, ringförmige Düsenwandung angeordnet ist, an deren Umfang sich in bestimmten Abständen angeordnete Schlitze befinden, ferner aus einer inneren ringförmigen Düsenwandung, die ähnliche Schlitze besitzt, die sich mit den Schlitzen in der Außenwand nicht decken, und endlich aus einem zurückziehbaren Band, welches so betätigt werden kann, daß die geschlitzten Enden der Düsenwandungen aus einer Normallage, in welcher

ίο ein größter Durchtrittsquerschnitt zur Verfügung steht, zur Herstellung eines kleineren Durchtrittsquerschnitts in eine Lage gebracht werden können, in welcher dieselben näher aneinanderliegen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist beispielsweise in der Zeichnung dargestellt.

Fig. ι ist ein schematischer Aufriß eines typischen Luftfahrzeug-Gasturbinen-Strahltriebwerks, das eine einstellbare Düseneinrichtung besitzt, die gemäß Erfindung ausgebildet ist;

ao Fig. 2 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht der Düseneinrichtung des in Fig. ι gezeigten Gerätes; Fig. 3 ist ein Teil einer Rückansicht der in Fig. 2 gezeigten Düsenkonstruktion, und

Fig. 4 ist ein Teilaufriß der Düsenkonstruktion,

»5 deren Blätter sich in einer Lage befinden, in welcher sie den Durchtrittsquerschnitt verengen.

Das in Fig. ι dargestellte Gasturbinen-Strahltriebwerk besteht aus einem äußeren, im wesentlichen zylindrischen Gehäuseteil ii, innerhalb welchem sich ein Innenkörper 12 befindet, wodurch ein allgemein mit 13 bezeichneter ringförmiger Durchsrömkanal gebildet wird, der sich in Längsrichtung von einer vorderen Lufteintrittsöffnung 14 durch das ganze Gerät hindurch bis zu einer rückwärts angeordneten Strahldüse 15 erstreckt. Die Arbeitselemente des Triebwerks liegen in axialer Richtung innerhalb des Gehäuses und bestehen aus einem Axialverdichter 17, einer ringförmigen Verbrennungskammer 18 und einer Turbine 19, deren Läufer mit dem Läufer des Verdichters durch Vermittlung einer Zwischenwelle 20 verbunden ist, die in geeigneten Lagern ruht, die ihrerseits fest am Innenkörper 12 angebracht sind. Die allgemeinen Arbeitsprinzipien eines solchen Antriebes sind bekannt und können kurz wie folgt zusammengefaßt werden: Luft, die durch die Einlaßöffnung 14 in das Gerät eintritt, wird mittels des Verdichters 17 verdichtet, aus welchem sie in die Brennkammer 18 übertritt, wo sie zur Verbrennung eines in dieselbe durch nicht gezeigte geeignete Einspritzdüsen zugeführten Brennstoffes dient; die dabei entstehenden heißen Treibgase expandieren beim Durchströmen durch die Turbine 19, wonach sie endlich durch die Düse 15 in die Atmosphäre ausgestoßen werden und so einen den Vortrieb des Gerätes bewirkenden Rückstoß erzeugen.

Wie aus Fig. 2 zu ersehen, weist der rückwärtige Teil des Triebwerkes, in welchem die Strahldüse 15 untergebracht ist, eine kegelstumpfförmige Verlängerung 21 des Gehäusemantels 11 auf, innerhalb welcher eine zylindrische Innenwandung 22 angesetzt ist, die mit Hilfe einer Anzahl von radial angeordneten Streben 24 einen Innenkörper 23 hält. Ein kegelstumpfförmiger Einsatz bzw. Innenteil 25, von dessen Hinterkante die jeweilige Düsenöffnung 15 umrissen wird, ist mit der Seite seiner weiten öffnung (Vorderkante) in geeigneter Weise, beispielsweise durch Verschweißen, mit der äußeren Verlängerung 21 und einem kegelig nach innen gebogenen Bund der Innenwandung 22 verbunden.

Erfindungsgemäß befindet sich sowohl im Hinterende der Außenverlängerung 21 als auch in demjenigen des Innenteils 25 eine Mehrzahl gleichmäßig verteilter Einschnitte oder Schlitze 21" bzw. 25", wodurch an der Hinterkante der Außenverlängerung 21 des Gehäusemantels frei stehende, biegsame Blätter 27 gebildet werden, die über entsprechenden Schlitzen zwischen ähnlichen Blättern 28 des Innenteils liegen (s. Fig. 3). Es ist klar, daß die übereinanderliegenden Blätter 27 und 28 infolge der ihnen anhaftenden Federung in ihrer Normallage verharren, wodurch für die Düsenöffnung 15 ein maximaler Durchtrittsquerschnitt festgelegt wird. Andererseits sind die Blätter biegsam genug, um einer radial nach innen gerichteten, dieselben zusammenziehenden Kraft zu gehorchen, welche dieselben nach innen biegt, wodurch der Durchtrittsquerschnitt der Düsenöffnung 15 verengt wird.

Zur Erzielung der erforderlichen Zusammenziehung der zusammenwirkenden Blätter 27 und 28 kann irgendeine geeignete Vorrichtung vorgesehen sein, beispielsweise ein biegsames, ringförmiges, rohrschellenartiges Teil oder Spannband 30, welches um die Außenblätter 27 herumgelegt ist und dessen Enden in Form von in einigem Abstand zueinander liegenden Lappen 31 umgebogen sind, in welchen sich zusammenpassende Bohrungen zur Aufnahme einer geeigneten Spannvorrichtung, beispielsweise einer Spannschraube 32, befinden. Wenn nötig, kann das Band 30 durch Anbringung von Warzen 33 an einem Teil der Blätter am Abgleiten infolge der Schräge der Blätter 27 gehindert werden, wie dies in Fig. 3 zu sehen ist. Wenn eine Verengung des Durchtrittsquerschnitts der Strahldüse gewünscht wird, werden infolgedessen durch Betätigung der Spannschraube 32 und somit durch Anziehen des Bandes 30 die Blätter 27 und 28 nach innen gebogen und, wie in Fig. 4 zu ersehen, entsprechend zusammengezogen. Durch Lösung des Spannbandes 30 ist es andererseits den Blättern 27 und 28 infolge ihrer Eigenfederung und infolge des Druckes des Triebmittels, welches während der Tätigkeit des Strahltriebwerkes durch die Düse austritt, möglich, in ihre normale, in Fig. 2 gezeigte äußere Lage zurückzukehren.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Verstellbare Strahldüse für Gasturbinen-Strahltriebwerke mit zylindrischem Außen- iao gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahldüse einen biegsam zusammenziehbaren, die Düsenöffnung umgebenden Rand besitzt, daß sie ferner ein mit dem genannten Rand zusammenwirkendes, radial zusammenziehbares Spannband o. dgl. aufweist, das so angeordnet ist, daß

   mit demselben auf den genannten Rand ein allseitiger radialer Druck ausgeübt wird, und daß dieselbe endlich mit dem Spannband zusammenwirkende verstellbare Spannglieder besitzt, welche so angeordnet sind, daß eine Verstellung der Spannglieder den Durchmesser von Spannband und Strahldüse ändert.
2. 2. Strahldüse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte biegsame Rand

   ίο aus einer Reihe eng nebeneinanderliegender, radial biegsamer Blätter besteht.
3. 3. Strahldüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte biegsame Rand aus einem mit axialen Schlitzen versehenen inneren Mantel besteht, dessen Axialschlitze eine Mehrzahl von am Umfang verteilten biegsamen Blättern bilden, und daß ein äußerer, den genannten inneren Mantel umgebender Mantel entsprechende Axialschlitze besitzt, die eine

   ao Mehrzahl von den Blättern in dem Außenmantel

   ähnlichen biegsamen Blättern bilden, die so wechselweise übereinanderliegen, daß sie einen im wesentlichen ununterbrochenen biegsamen Ring bilden, der die jeweilige Düsenöffnung festlegt.
4. 4. Strahldüse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das radial zusammenziehbare Spannband als ringförmig zusammenziehbarer, rohrschellenartiger Körper ausgebildet ist, welcher die genannten biegsamen Blätter umgibt und der in einem gewissen Abstand voneinander befindliche Enden besitzt, die von verstellbaren Spanngliedern zusammengehalten werden.
5. 5. Strahldüse nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte schellenförmige Glied die Blätter des Außenmantels umgibt und so angeordnet ist, daß seine Betätigung ein Nachinnenbiegen der Innen- und Außenblätter bewirkt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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