SE445844B - Tvadimensionellt utblasningsmunstycksaggregat med variabel yta for en gasturbinmotor med dragformaga framat och vertikalt - Google Patents

Description

s2n291o-9 Den kända bukklaffen medger reglering av öppningsytan vid dragning såväl framåt som i vektorriktningen. Då emellertid huv och bukklaff svänger kring samma axel, avgränsar bukklaffen en i huvudsak konstant (dvs. icke variabel) öppningsyta mellan sig och huven vid alla huvens lägen under dragning i vektorriktningen.

Detta är en icke önskvärd begränsning.

Andra patent av mera allmänt intresse vad gäller teknikens ståndpunkt är US-PS 2 969 641, avseende överförande/svängande klaffar för ett tredimensionellt munstycke för ett yttre ringfor- mat, sekundärt luftflöde; US-PS 3 367 579, avseende frihängande, överförande/roterande divergerande klaffar förett tredimensionellt konvergerande/divergerande munstycke; samt US-PS 4 000 854, av- seende ett tvådimensionellt konvergerande/divergerande munstycke med variabel yta och med en övre nedströmsklaff som vid framänden är svängbart ansluten till bakänden på en konvergerande uppströms- klaff och som med bakänden är svängbart ansluten till nedströms- änden på en yttre vingklaff, vars rörelser reglerar nedströmsklaf- fens vinkelinställning. Ingen av dessa publikationer omtalar deflektorhuvar för dragning i vektorriktningen. En klaff av buk- typ som såväl överför som roterar för att variera öppningsytan hos ett tvådimensionellt munstycke, beskrives i US-PS 4 013 226.

Ett syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett bättre tvådimensionellt konvergerande/divergerande utblåsnings- munstycke med variabel yta.

Vidare avses att åstadkomma ett munstycke enligt ovan med förlängd expansionsyta och förmåga att alstra dragkraft i vertikal led.

Ett utblåsningsmunstycksaggregat med vertikal dragförmåga inne- fattar ett tvådimensionellt konvergerande/divergerande munstycke med varibelt läge och som samverkar med en svängklaff med en fram- kant fäst vid nedströmskanten på en roterbar deflektor av huvtyp, varvid bakkanten på det konvergerande/divergerande munstyckets övre divergeringsklaff roterar kring samma axel som deflektorhu- ven, inklusive ett organ för att hålla kvar den övre divergerings- klaffens bakkant och svängklaffens framkant intill varandra vid alla lägen för flygning framåt av det konvergerande/divergerande munstycket samt ett organ för att=rikta in svängklaffen således, att denna fungerar som en förlängning av den övre divergerings-' klaffen. ' i i' i Vid-flygning framåt befinner sig deflektorhuven inte i motor- 8202910-9 gasbanan, men över det konvergerande/divergerande munstyckets övre klaffar. Emellertid roteras huven vid undanföring till viloläge så att dess bakkant, vid vilken svängklaffen är fäst, kvarhâlles invid bakkanten på den övre divergeringsklaffen hos munstycket då klaffens bakkant förskjutes. Svängklaffen sträcker sig nedströms från huven och läget på dess bakkant regleras medelst ett lämpligt organ så att svängklaffens yta bildar en i huvudsak jämn förläng- ning av den övre divergeringsklaffens expansionsyta. Lämpligen kan svängklaffens bakkant orienteras oberoende av läget på munstycket för trimning av klaffens förlängningsyta för maximal dragkraft. Då huven utvecklas för dragning i vertikal led roteras svängklaffen till ett läge bakom huven bort från gasflödesbanan. På så vis sam- verkar, i ett föredraget utförande, bakkanten på den nedre klaffen eller bukklaffen på munstycket med deflektorhuven för att avgränsa munstyckets öppningsyta.

Ett lämpligt konvergerande/divergerande munstycke att användas i ovannämnda utblâsningsmunstycksaggregat beskrives här och i US patentskrift..... (USSN 262 368).

Uppfinningen skall nedan närmare beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig. l är ett schematiskt tvärsnitt genom ett utblâsnings- munstycksaggregat enligt uppfinningen visat för dragning framåt; fig. 2 är en perspektivvy, delvis bortskuren, av aggregatet enligt fig. l; figl 3 motsvarar fig. l men visar aggregatet i läge för drag- ning i vertikal led; och fig. 4 är en perspektivvy, delvis bortskuren, av aggregatet i läget enligt fig. 3.

Med hänvisning till fig. l och 2, betecknas ett utblåsnings- munstycksaggregat för en gasturbinmotor generellt med 2, och innefattar ett motorutblåsningsledningsorgan 4 med mittför varandra liggande topp- och bottenväggar 6, 8, sidoväggar 10, 12 samt övre och nedre ledningsinsatser 25, 26. En utblåsningsmunstycksanord- ning 14 är anordnad inuti och fäst vid utblåsningsledningsorganet 4.

Anordningen 14 innefattar ett konvergerande/divergerande munstycke 16 med variabel yta, en extern expansionsanordning 18 och en deflek- tor 20 av huvtyp för att omleda utblâsningsgasflödet nedåt för vertikal eller kort start. Munstycksaggregatet 2 enligt fig. 1 visas i lägena för dragning framåt med maximal öppningsyta (hel- dragna linjer) och minsta möjliga öppningsyta (punktstreckade linjer). 8202910-9 Fig. 2 är en perspektivvy över munstycksaggregatet i läget för drag- ning framåt med maximal öppningsyta.

Det konvergerande/divergerande munstycket 16 innefattar ett övre och ett nedre klafforgan 22 resp. 24. Klafforganen 22, 24 av- gränsar tillsammans med ledningsinsatserna 25, 26 och sidoväggarna 10, 12 en gasflödesbana 27 i utblâsningsmunstycket. Det övre klaff- organet 22 innefattar en uppströmsklaff 28 och en nedströmsklaff 30.

Uppströmsklaffens 28 bakkant 32 är svängbar utmed en axel 33 kring nedströmsklaffens 30 framkant 34. Axeln 33 är förskjutbar utmed en båglinje 36 medelst rullar 37 på respektive sida om det övre klaff- organet 22 och vilka glider i spår 38 i sidoväggarna 10, 12. Fram- kanten 40 på uppströmsklaffen 28 glider på rullar i bågformade spår 42 i sidoväggarna 10, 12. Bakkanten 44 på nedströmsklaffen 30 är svängbart ansluten till ändarna 46 på ett par medbringarlänkar 48 invid sidoväggarna 10, 12. Medbringarlänkarna är svängbart mon- terade på sidoväggarna för rotation kring en fast axel 50.

I detta utförande begränsar spåren 38, 42 uppströmsklaffens 28 fram- och bakkanters 40, 32 förskjutning längs cirkelformade båglinjer kring ett gemensamt centrum 39. Detta hjälper till att balansera tryckbelastningar på klaffen 28 för att minimera momen- ten. Andra spårformer kan dock användas där, då munstycket 16 rör sig från maximal till minimal öppningsyta, uppströmsklaffens fram- kant 40 rör sig nedströms (dock ej nödvändigtvis parallellt med motoraxeln), medan bakkanten 32 rör sig nedströms och mot motor- axeln till en punkt nedanför dess ursprungliga läge varunder klaffen bibehåller en konvergerande vinkel relativt motoraxeln.

Det nedre klafforganet 24 innefattar i detta utförande en enkel bukklaff 58 som sträcker sig mellan sidoväggarna 10, 12 och som uppvisar en fram- och en bakkant 60 resp. 62. Bukklaffens 58 framkant 60 är förskjutbar upp- och nedströms inom raka spår 64 i sidoväggarna 10, 12. Rullar 66 som är fästa vid bukklaffen 58 mellan dess fram- och bakkanter 60, 62 glider i krökta kamspår 68 i sidöväggarna 10, 12.

Lägesinställning av det övre klafforganet 22 sker med hjälp av ett par första manöverorgan 52, varav ett är svängbart anslutet till sidoväggen 10 medan det andra (ej visat) är svängbart anslutet till sidoväggen 12. En manöverstång 56 på resp. manöverorgan 52 är fäst vid uppströmsklaffens 28 framkant 40, och dess rörelse regle- rar läget på framkanten 40 i spåret 42 och därvid läget på det övre klafforganet 22. 8202910-9 Ett par åtskilda andra manöverorgan 70 som är monterade på sidoväggarna 10, 12, har sina manöverstänger 72 fästa vid fram- kanten 60 på bukklaffen 58 och förskjuter framkanten i spåren 64.

Spåren 64, 68 samt läget på manöverstängerna 72 reglerar läget och inriktningen på bukklaffen, vilken rör sig såväl upp- och nedströms som mot och bort från motoraxeln.

Av det föregående är det uppenbart att det övre klafforganet 22 och det nedre klafforganet 24 samverkar med varandra för att variera öppnings-och utgângsytan på flödesbanan 27 i det konver- gerande/divergerandeIflblåsningsmunstycket. Såsom framgår vid en jämförelse av de maximala och minimala öppningsytorna för alstring av dragkraft framåt, medför länksystemet som avgränsar det övre klafforganet 22 den fördelen att alstra ett mycket stort reduce- ringsförhållande medan en relativt grund divergeringsklaffvinkel bibehålles. Således elimineras härvid behovet av en lång diver- geringsklaff för att reducera klaffvinkeln och förhindra gräns- skiktsseparation.

Den externa expansionsanordningen 18 samverkar med det kon- vergerande/divergerande munstycket 16 med variabel yta. Anord- ningen 18 innefattar en svängklaff 74 med en framkant 76, en bak- kan 78 och en expansionsyta 80. Framkanten 76 är svängbart anslut- ten till deflektorns 20 bakkant 82 och parallell med nedströms- klaffens 30 bakkant 44. Ett par tredje manöverorgan 84 (endast ett visas) är svängbart monterade vid sidoväggarna 10, 12 till utblåsningsledningsorganet. Manöverstängerna 88 till organen 84 är vid 89 fästa på sidoväggpaneler 90 på deflektorn 20. Läget på svängklaffens 74 framkant 76 regleras därvid av läget på deflek- torn 20, som roteras kring axeln 50 av de tredje manöverorganen 84.

Läget på svängklaffens 74 bakkant 78, och därvid expansions- ytans 80 vinkelinställning, är oberoende reglerbart medelst ett länkorgan innefattande en vingklaff 91, ett fyra-stängers länk- system 92 invid varje sidovägg 10, 12 och ett par fjärde manöver- organ 93 (endast ett visas) som är svängbart monterade vid sido- väggarna. Varje fyra-stängers länksystem 92 innefattar en nedre drivvevaxel 94, en övre medbringarvevaxel 96 och en förbindelse- stång 98. Vingklaffens 91 framkant 100 är utmed en axel 102 sväng- bart ansluten till de övre vevaxlarna 96, medan bakkanten 104 ut- med en axel 105 är svängbart ansluten till svängklaffens 74 bak- kant 78. De nedre vevaxlarna 94 svänger kring den fasta axeln 50, medan de övre vevaxlarna 96 är svängbart monterade vid utblås- _ .._.._..'___;___.____..,__ _..- 8202910-9 ningsledningsorganet 4 via en cantileverstödhållare l08 (fig. 4) för rotation kring en fast axel 99. Manöverstänger ll0 på manöver- organen 93 är vid lll fästa vid de nedre vevaxlarna 94. Härigenom reglerar de fjärde manöverorganen 93, i konjunktion med huvmanöver- organen 84, läget på svängklaffens 74 bakkant 78.

Vid dragning framåt kontrolleras öppningsytan för utblås- ningsmunstyckets flödesbana 27 av läget på de första och andra manöverorganen 52, 70. De tredje manöverorganen 84, vilka roterar deflektorn 20, är synkroniserade med de första manöverorganen 52 så, att svängklaffens 73 framkant 76 förblir i närheten av ned- strömsklaffens 30 bakkant 44. Synkronisering kan ske medelst vil- ket som helst lämpligt kontrollorgan 112 som sammankopplar dessa manöverorgan. Samtidigt, eller på annan tidpunkt, reglerar de fjärde manöverorganen 93 läget på svängklaffens 74 bakkant 78 för trim- ning av expansionsytans 80 läge för att maximera dragkraften. Genom denna möjliga begränsade förskjutning av deflektorn 20 vid dragning framåt, anses deflektorn 20 vara undanförd till viloläge emedan den befinner sig ovanför det övre klafforganet 22 och borta ur gas- flödesbanan.

Notera att ifall det konvergerande/divergerande munstycket 16 enligt ritningarna skulle användas utan expansionsanordning 18, skulle inget annat krav föreligga än att nedströmsklaffens 30 bakkant 44 rör sig i en cirkelformad båge. I detta fall kan vilken som helst rörelse som ger munstycket 16 ett stort reduceringsförhållande utan separation av gränsskiktet från nedströmsklaffens 30 yta, vara acceptabel. Företrädesvis sker sådan rörelse från ett första läge där nedströmsklaffen bildar en divergeringsvinkel relativt motor- axeln till ett andra läge där dess nedströmskant befinner sig längre nedströms och under dess första läge. Syftet är att reducera öppningsytan medan samtidigt divergeringsvinkeln förhindras bli alltför brant då nedströmsklaffens framkant närmar sig motoraxeln.

Med hänvisning till fig. 3 och 4, vrides, för dragning i verti- kal led, deflektorn medurs till sitt utvecklade läge, i vilket densamma avleder utblåsningsgaserna nedåt. Enär det är ofördelak- _ tigt att vända överljudsflödet inuti utblåsningsmunstycksaggre- gatet 2, föres vid vertikaldragning det övre klafforganet 22 till sitt mest öppna läge (se fig. 3), vilket användes endast vid drag- ning i vektorrüdmingen för att maximera flödesbanans 27 tvärsnitts- yta i munstycket l6. I detta läge bildar bukklaffens 58 bak- kant 62, i kombination med deflektorn 20, munstyckets öppnings- 8202910-9 yta, vilken kan varieras genom manövrering av bukklaffen 58. Fig. 3 illustrerar för vertikaldragning den minsta (heldragna linjer) resp. den största (punktstreckade linjer) öppningsytan. I fig. 4 visas bukklaffen 58 helt tillbakadragen till bildande av den maximala öppningsytan för vertikal dragning. Också vid vertikal dragning av- gränsar ving- och svängklaffarna 91 resp. 74 en yttre yta för mun- stycksaggregatets 2 nedströmsände.

Det är för fackmannen uppenbart att föreliggande uppfinning kan modifieras och ändras inom ramen för efterföljande patentkrav.

Exempelvis kan spåren 38, 42 ha samma krökningscentrum och de kan ersättas av en länk som är fast förankrad vid uppströmsklaffen 28 och svängbart fäst vid ledningsorganet 4 längs axeln 39. Ett fyra- -stängers länksystem bildas därvid, bestående av nämnda länk (inklusive uppströmsklaffen), medbringarlänken 48 och nedströms- klaffen 30, och rotation av länksystemet medelst ett manöverorgan resulterar i en förskjutning av det övre klafforganet 22 som är identisk med rörelsen vid utnyttjandet av spåren 38, 42.

Det är också möjligt att eliminera de fjärde manöverorganen 93 genom att koppla den nedre vevaxeln 94 till medbringarlänken 48 så att de roterar tillsammans åtminstone genom det övre klaffor- ganets 22 lägen för dragning framåt. Lämpligt val av längden på vev- axlarna 94, 96, förbindelsestången 98 och vingklaffen 91, kan ge ett fast inställningsschema för expansionsytan 80, så att den all- tid är i huvudsak i linje med nedströmsklaffens 30 yta; dock går möjligheten till trimning av expansionsytans inställning förlorad.

Det är även möjligt att eliminera länksystemet 92 innefattande vevaxlarna 94, 96 och förbindelsestången 98. Istället kan ett separat manöverorgan monterat på insidan av ledningsorganets 4 toppvägg 6, ha sin manöverstång ansluten direkt till vingklaffens 91 framkant lOO och kan organet användas för trimning av svängklaffens 74 läge.

Av ovanstående är det också uppenbart att expansionsanord- ' ningen 18 i kombination med deflektorn 20 kan användas med vilket som helst, tvådimensionellt konvergerande/divergerande munstycke med variabel yta och med en nedströms belägen övre klaff, vars bakkant rör sig i en cirkelbåge kring samma fasta axel, kring vilken huven roterar.

Claims (7)

1. 8202910-9 ÉÉEÉEEÉEÉY l. Tvådimensionellt utblåsningsmunstycksaggregat med variabel yta för en gasturbinmotor och med dragförmåga framåt och vertikalt, k ä n n e t e c k n a t a v dels ett konvergerande/divergerande utblåsningsmunstycke (2) med variabelt läge och innefattande ett utblâsningsledningsorgan (4) med mittför varandra liggande sidoväggar (10, 12) samt rörliga övre och nedre klafforgan (22, 24) som är anordnade mellan nämnda sido- väggar (10, l2), varvid ledningsorganet (4) och klafforganen (22, 24) avgränsar en konvergerande/divergerande flödesbana (27) för utblåsningsgas, varvid det övre klafforganet (22) innefattar en nedströmsklaff (30) med en expansionsyta för utblåsningsgas samt en fram- och en bakkant (34, 44), där bakkanten (44) är rörlig från ett första till ett andra läge för dragning framåt utmed en cirkelbåge kring en fast axel (50) parallell med bakkanten; dels en deflektorhuv (20) som är roterbar i en cirkelbåge kring nämnda fasta axel (50) mellan ett flertal undanföringslägen, i vilka densamma befinner sig ovanför det övre klafforganet (22) utanför gasflödesbanan (27), och ett utvecklat läge nedströms om det övre klafforganet (22) i gasflödesbanan (27) för att avleda utblåsningsgaser i riktning nedåt, varvid huven Q0) uppvisar en bak- *kant (82) som är parallell med nedströmsklaffens (30) bakkant (44), dels en svängklaff (74) med en framkant (76), en bakkant (78) och en gasledande yta (80), varvid svängklaffen (74) vid framkanten (76) är svängbart ansluten till huvens (20) bakkant (82) samt sträcker sig, vid munstycksaggregatets (2) läge för dragning framåt, i huvudsak nedströms; samt dels ett första manöverorgan (84) som är drivbart anslutet till mun- stycket (2), till huven (20) och till svängklaffen (74) för läges- inställning därav och som innefattar ett kontrollorgan (88) för att rotera huven (20) och därvid kontinuerligt hålla svängklaffens (74) framkant (76) i ett läge intill nedströmsklaffens (30) bakkant (44) under munstycksaggregatets (2) dragning framåt, varvid vid dragning framåt, svängklaffens (74) gasledande yta (80) fungerar som en förlängning av nedströmsklaffens (30) expansionsyta.

2. Utbläsningsmunstycksaggregatet enligt patentkrav l, k ä n n e t e o k n a t a v att det nedre klafforganet (24) inne- fattar en bukklaff (58) med en bakkant (62) som är parallell med 9- 8202910-9 huvens (20) bakkant (82), varvid munstycksaggregatet (2) innefat- tar ett bukklaffmanöverorgan (70) för att föra bukklaffens (58) bakkant (42) mot och bort från huven (20) då huven (20) befinner sig i utvecklat läge i syfte att variera munstycksaggregatets (2) utgångsyta vid dragning i vertikal led.

3. Utblåsningsmunstycksaggregatet enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a t a v att utgångsytan utgöres av mun- stycksaggregatets (2) öppningsyta vid vertikaldragning.

4. Utblåsningsmunstycksaggregatet enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a t a v att vid munstycksaggregatets (2) alla lägen för dragning framåt är svängklaffen (74) oberoende svängbar kring huvens (20) bakkant (82) för att medge trimning av svängklaffens (74) inriktning.

5. Utblåsningsmunstycksaggregatet enligt patentkrav 3 eller 4, k ä n n e t e c k n a t a v att det första manöverorganet (84) innefattar dels en vingklaff (91) som är anordnad ovanför svängklaffen (74) vid munstycksaggregatets (2) dragning framåt och som uppvisar en bakkant (104) som är svängbart fäst vid sväng- klaffen (74) nedströms om dennas framkant (76), samt dels ett or- gan (93) som är drivbart kopplat till vingklaffen (91) för för- skjutning därav för inriktning av svängklaffen (74).

6. Utbläsningsmunstycksaggregatet enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a t a v att bukklaffmanöverorganet (70) innefattar ett organ (72) för att föra bukklaffen (58) mot och bort från det övre klafforganet (22) vid munstycksaggregatets (2) dragning framåt i syfte att därunder variera munstyckets (2) öppningsyta.

7. Utblåsningsmunstycksaggregatet enligt patentkrav 3, 4 eller 6, k ä n n e t e c k n a t a v att det övre klafforga- net (22) innefattar en uppströmsklaff (28) med en gasbanyta som konvergerar mot bukklaffen (58), varvid uppströmsklaffen (28) upp- visar fram- och bakkanter (40 resp. 32) som ärrörlkfizi nedströms riktning, varvid bakkanten (32) är svängbart lagrad vid nedströms- klaffens (30) framkant(3® odistyniattrüaasig från ett läge med maximal öppningsyta för dragning framåt till en punkt nedströms därom och närmare motoraxeln för avgränsning av en mindre öppnings- yta för dragning framåt.