SE448531B - Sett att forma en cirkuler, axiellt forlopande, skarad eller rennforsedd blandare, serskilt for att i gasturbinmotorer med varandra blanda tva separata gasstrommar av varierande temperatur och/eller tryck - Google Patents

Description

448 531 tionen att rikta en gasstrëm med ursprungligen radiell riktning till blandarens ena sida och rikta gasströmmen radiellt mot blandarens motstående sida. Sådana skârade blandarkonstruktioner är välkända för fackmän på området och har ofta använts inom flygplansmotorindustrin. Även om sådana skårade blandare är mycket användbara för blandning av gasströmmar så är de icke speciellt enkla att tillverka. Ett tidigare konstruktionssätt innefattar tillverkning av ett antal separata delar i form av rännor som sammansvetsas för bildning av en enda blandarkonstruk- tion. Efter det att de separata rännorna förbundits för bildning av en cirkulär skårad blandare, måste blandaren bearbetas på nytt på olika sätt för att erhålla lämpliga dimensioner för montering i en flygplansmotor. Det har visat sig svårt att vid sådan fortsatt behandling åstad- komma korrekta dimensioner och toleranser. Dessutom har detta konstruktionssätt erfordrat avsevärd tid och mycket arbete för skolade maskinoperatörer.

Det är därför ett ändamål med uppfinningen att åstadkomma ett förbättrat sätt att tillverka en skårad blandare som erhåller erfordrade mått och toleranser utan att erfordra ytterligare behandling och maskinbearbetning för att korrekta dimensioner skall uppnås.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att âstaümnma ett sätt att tillverka en skårad blandare som icke erfionmæm sammanfogning av separata delar i form av rännor eller veck för tillverkning av en fullständig och förstklassig blandare.

Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett sätt att tillverka en förstklassig bhæmbre medelst kallbearbetning som icke erfordrar extrem sträfiufing eller omformning av ett metallämne så att rivning eller kapning av ämnet kan undvikas.

Sammanfattning av uppfinningen Dessa och andra ändamål uppnås genom uppfinningen som väsentligen kännetecknas av att ett plant ämne med formen av åtminstone en del ïtfl. 448 531 av en ring åstadkommes, vilket har en vågformad, radiell ytterkant och en radiell innerkant, vilken ytterkant innefattar ett antal med periferiellt avstånd anordnade, radiellt inåt riktade vågdalar eller inbuktningar, att ämnet klippes eller skäres radiellt från inner- kanten till ytterkanten, att radiellt förlöpande buktningar eller vågor for- mas i ämnet vid ställen i linje med vågdalarna hos den vågformade ytterkanten, vilka buktningar bibringas pro- gressivt ökande höjd i riktning radiellt utåt för att bilda skåror eller rännor mellan intilliggande buktningar i ett band, och att bandets ändar förenas under bildning av en cirkulär, axiellt förlöpande blandare, vars axel är vinkelrät mot ämnets ursprungliga plan.

Kort redogörelse för ritningarna Även om föreliggande beskrivning slutar med krav som distinkt definierar och speciellt anger här beskrivna uppfinning, antas att uppfinningen lättare förstås med hänvisning till nedanstående diskussion i samband med följande ritningsfigurer: Fig. 1 är en schematisk vy, delvis skuren och del- vis med vissa delar avlägsnade av en gasturbinflygmotor som använder en skårad eller rännförsedd blandare.

Fig. 2 är en perspektivvy som visar ett antal skåror eller rännor vilka förenas för bildning av en skârad blan- dare med användning av tidigare kända metoder. 448 531 Fig. 3 är en planvy av ett ämne som kan användas för tillverkning av en skârad blandare medelst sättet enligt föreliggande uppfinning. ” Fig. 4 är en perspektivvy av en press, en dyna och ett ämne som användes för tillverkning av en skårad blandare medelst ett sätt enligt föreliggande uppfinning.

Fig. 5 är en perspektivvy av bearbetade ämnen som kan förenas vid ett sätt att tillverka en skårad blandare enligt föreliggande uppfinning.

Beskrivning av föredragen utföringsform Med hänvisning till fig. 1 visas schematiskt en gas- turbinmotor 10 av en typ som vanligen användes i jaktplan.

Såsom är typiskt för gasturbinflygmotorer insuges ytter- luft i ett inlopp 12 till motorn i ändamål att komprimera denna luft och inuti motorn blanda densamma med bränsle som skall förbrännas för att alstra en het gasström med högt energiinnehåll. Denna heta gasström med högt energi- innehåll användes i motorn 10 för att driva motorn. Vid processen för att utveckla utnyttjningsbar drivkraft pro- ducerar motorn i själva verket två separata gasströmmar, vilka båda slutligen avgår från motorn genom ett avgas- munstycke 14 för att alstra framåtriktad drivkraft för att driva flygplanet. _ Den första av dessa båda separata gasströmmar är själva den heta kärnströmmen till motorn, vilken strömmar genom en turbinsektion 16 i motorn för att rotera turbi- nerna och därvid alstra mekanisk drivkraft i motorn. De heta gaser som bildar denna kärnström avgår från turbin- sektionen 16 och strömmar in i en efterbrännardel eller ' -sektion 18.

Samtidigt som de heta gaserna strömmar nedströms genom motorns kärndel ledes en del av den mekaniska driv- ß kraft som utvecklas i turbinsektionen 16 framåt i motorn medelst en turbinaxel till en fläkt 20 som befinner sig i motorinloppet 12. Denna fläkt 20 accelererar den in- 448 531 kommande luften i riktning nedströms. Samtidigt som en del av den luft som accelereras av fläkten inledes i motorns kärndel 15 riktas återstoden av inloppsluften genom en förbiledningssektion 22, vilken kan kallas så, eftersom denna sektion leder förbi motorns kärndel 15.

Luften i denna sektion 22 kan kallas förbiluft och är riktad nedströms till efterbrännarsektionen 18.

Det kan nu antas att såväl den varma kärnströmmen som den relativt kalla förbiluften samtidigt inkommer i efterbrännarsektionen 18. I förbiledningsdelen 22 för- delas förbiluften radiellt utanför motorns kärndel i ett periferiellt strömningsmönster. På liknande sätt fördelas kärnströmmen radiellt omkring en kulformad nosdel 23 till kärnkroppen. Dessa båda periferiella strömmar skall blan- das på kontrollerat och effektivt sätt, då de inkommer i efterbrännardelen, så att strömmen kan korrekt kombineras med bränsle och förbrännas under efterbränningsoperationen.

Efterbränningen bildar en avgasström med mycket hög hastig- het som alstrar avsevärd drivkraft då så erfordras vid jaktplanets operation.

Det har befunnits att blandning av dessa båda strömmar kan åstadkommas medelst en skårad blandare 30 som är anordnad där de båda strömmarna sammanstrålar.

Sådana skârade blandare är välkända för fackmän på om- rådet. Funktionen av en skårad blandare är väsentligen att rikta den inre strömmen radiellt utåt via skåror eller rännor 32, samtidigt som en yttre gasström riktas radiellt inåt genom fördjupningar eller buktningar mellan rännorna. Detta medger att tidigare yttre och inre ström- mar blandas sida vid sida, vilket i sig medger blandning av strömmar över ett större ytomrâde. Detta tenderar att åstadkomma mer effektiv och kontrollerad blandning av de båda strömmarna. _ Efter det att strömmarna har blandats av den skårade blandaren 30 blandas den kombinerade strömmen med bränsle och antändes i efterbrännardelen 18 samt riktas genom av- 448 551 gasmunstycket 14 för att alstra framåtriktad drivkraft för flygplanet.

Med hänvisning till fig. 2 har skârade blandare såsom den som visas i fig. 1 utformats av set av separata skåror eller rännor 36. Separata skåror eller rännor 36 kan tillverkas med konventionell stans- och pressteknik.

Bildning av fler än en enda ränna i taget har emellertid befunnits förorsaka stora påkänningar, vilket resulterar i nötning av materialet såsom t.ex. metallplåtar som an- vändes för att forma rännorna. Efter det att varje separat ränna formats skall rännorna kapas och därefter samman- svetsas utmed sina sidokanter 38. Ett visst antal separata rännor kan svetsas tillsammans för bildning av en full- ständig ring så att en cirkulär, rännförsedd eller skárad blandare skapas. Detta tillverkningssätt medelst svetsning resulterar ofta i överdimensionerade eller underdimensione- rade ringar. För att förändra diametern för den skårade blandaren måste därvid de ursprungliga svetsarna kapas och svetsas en andra gång. Dessutom måste den skárade blandaren som regel kapas vid sina främre och bakre kan- ter 40 resp. 42 för att korrekt passning till flygplans- motorn skall åstadkommas.

I fig. 3 visas ett ämne 44 som kan användas vid sättet enligt föreliggande uppfinning i en form färdig för kallbearbetning till en skårad blandare. Detta ämne 44 kan typiskt utstansas från plan metallplât med använd- ning av konventionell metallstansteknik. Utgângsämnet 44 har cirkulär form men är vâgformat vid sin ytterkant 46.

Den vågformade ytterkanten 46 uppvisar såväl utåtriktade utsprång eller toppar 48 som bottnar eller dalar 50, vilka särskilt senare utnyttjas vid formningsprocessen enligt uppfinningen.

Det cirkulära metallämnet 44 klippes eller skäres radiellt vid ett ställe 51. Vid ett tillämpningssätt på uppfinningen bringas detta radiella snitt att sammanfalla med ett centrum till ett separat utâtriktat utspràng 48. 448 531 Läsaren inser att det icke är nödvändigt att sära ämnet, om ett enda ämne användes för att forma hela den slutliga skårade blandaren.

I fig. 4 visas ämneskonstruktionen 44, då den undergår pressning i en mekanisk press 52 vid sättet en- ligt uppfinningen i ändamål att forma separata skåror eller rännor 32. Ett utmärkande kännetecken för upp- finningen är att metallen icke signifikant sträckes för att forma de separata skârorna 32. I stället omböjes metallen i ämnesenheten 44 för formning av metallen i stället för att metallen sträckes eller töjes. Detta kan åstadkommas, eftersom ämnet 44 ursprungligen består av en ring, i vilken ligger inherent att dess omkrets ökar i riktning radiellt utåt. Eftersom det är en ring före- finnes större yta per radiell längdenhet i området för ämnets ytterkant 46 i jämförelse med området vid inner- kanten 54. Till följd av detta inherenta kännetecken för en ringliknande ämnesenhet kan metallen pressas i en dyna för bildning av buktningar eller veck 56, vilkas höjd pro- gressivt ökar i riktning mot ämnets ytterkant 46, utan att materialet sträckes. Metallen mellan dessa buktningar 56 bildar de separata skàrorna 32 till den skårade blan- daren. Vid formningen av buktningarna 56 tenderar den tidigare cirkulära formen hos ämnet 44 att överföras till ett rakt band. Ämnets 44 form har blivit väsentligen rät, eftersom den ökande ytarean (per radiell längdenhet) mot ämnets ytterkant 46 utnyttjats för att forma buktningarna 56 som bildar väggar till de separata skârorna 32.

Vid formningen av de separata buktningarna 56 införes ämnet 44 manuellt i en dyna 58. Dynset av den typ som visas i fig. 4 är vanliga och kan anskaffas i icke färdig form från en mängd olika källor. Dynan 58 har en övre och en_nedre plattform 60 resp. 62. Dessa övre och nedre plattformar 60 och 62 upptar dyndelar av hon- och hanform 64 resp. 66. Handelen 66 till en dyna har en kupa 68 som utskjuter från en relativt plan yta till handelen. Höjden 448 531 av kupan 68 ökar progressivt från främre till bakre delen och slutar vid den främre begränsningen vid ett ställe som är förskjutet bakåt från en främre kant till handelen 66. Dynans hondel 64 innefattar ett inâtriktat utsprång som samverkar med handelen 66. Då den mekaniska pressen 52 arbetar pressas den övre plattformen 60 nedåt mot den nedre plattformen 62. Då den övre plattformen sänkes pressas hondelen 64 nedåt över ämnet 44, så att kupan 68 till handelen samverkar med dynans hondel 64 för bildning av en buktning 56 i ämnet 44.

Var och en av dessa buktningar 56 är i radiell linje med bottnarna 50 i ämnets ytterkant 46. Denna linjära upp- riktning âstadkommes manuellt av operatören genom att in- föra ämnet 50 över dynans handel 66, så att kupan 68 faller i linje med bottnen 50 till ämnet innan pressningsoperatio- nen äger rum. Uppriktningen underlättas genom att placera ett stift 70 på kupan 68 till dynans handel, så att då ämnet 44 placeras på handelen 66 stiftet 70 utskjuter uppåt genom ett utrymme som åstadkommes av bottnen 50 varvid ämnet 44 låses på plats under pressningsoperationen. För att bidra till att hindra ämnet 44 från förskjutning eller glidning under pressningsoperationen finnes fjäderbelastade tungor 72 vilka pressas ned över ämnet 44. Detta gör att pressoperatören kan avlägsna båda händerna från ämnet och är ett allmänt arbetarskyddskrav.

Denna nedpressningsoperatíon repeteras vid läget för varje botten 50 på ämnet 44, varvid bildas ett antal rännor 32 som utskjuter från ett rakt band 74.

I fig. 5 visas hur vart och ett av dessa band 74 med utskjutande rännor 32 mellan buktningar 56 kan förenas för bildning av en cirkulär skârad blandare. Vilket som helst antal band 74 kan användas i detta stadium för att bilda den cirkulära blandaren. Om ett enda band 74 utnyttjas kan det helt enkelt omböjas till en enda slinga och sam- mansvetsas till cirkulär form. I fig. 5 visas tvâ band 74 böjda till halvcirkelform och sammanfogas vid ändarna 448 531 med vanlig svetsteknik för bildning av en enda cirkulär skårad blandare. På liknande sätt kan större antal band 74 användas för att bilda större och större blandare i beroende av vilken storlek som önskas.

Det inses att även om ett föredraget sätt att till- lämpa uppfinningen har föreskrivits kan förändringar och modifikationer göras utan att man frângâr uppfinningens grundtanke sådan denna definieras i bifogade patentkrav.

Claims (3)

448 531 10 Patentkrav

1. Sätt att forma en cirkulär, axiellt förlöpande skårad eller rännförsedd blandare, särskilt för att i en gasturbinmotor med varandra blanda två separata gas- strömmar av varierande temperatur och/eller tryck, k ä n n e t e c k n a t av att ett plant ämne (44) med formen av åtminstone en del av en ring åstadkommas, vilket har en vâgformad, radiell ytterkant (46) och en radíell innerkant (54), vilken ytterkant innefattar ett antal med periferiellt avstånd anordnade, radiellt inåt riktade vågdalar eller inbuktningar (50), I att ämnet klippes eller skäres radiellt (vid 51) från innerkanten till ytterkanten, att radiellt förlöpande buktningar eller vågor (S6) formas i ämnet vid ställen i linje med vâgdalarna (S0) hos den vågformade ytterkanten (46), vilka bukt- ningar bibringas progressivt ökande höjd i riktning radiellt utåt för att bilda skåror eller rännor (32) mellan intilliggande buktningar i ett band (74), och att bandets ändar förenas under bildning av en I cirkulär, axiellt förlöpande blandare, vars axel är vinkelrät mot ämnets ursprungliga plan.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att ämnet pressas mot en dyna (58) med en kupad del (68) med progressivt ökande höjd från en främre till en bakre ände för att med dynans kupade del (68) uppriktad radiellt relativt ämnet vid en av vâgdalarna (50) bilda en buktning i ämnet, varvid den kupade delens främre ände befinner sig intill ämnets radiella innerkant (54) och bakre ände intill en vâgdal (50), och att ämnets pressning mot den kupade delen (68) upprepas vid varje vâgdal (50).

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k- n a t av att ett flertal med buktningar (56) försedda w 448 531 11 band (74) formas och förenas ände mot ände för bildning av den cirkulära blandaren.