SE454105B - Konvergerande/divergerande utblasningsmunstycke for gasturbinmotor - Google Patents

Description

454 105 L yttre munstycksklaffar. Med undantag av US 4 196 856 är antingen de konvergerande eller de yttre klaffarna svängbart monterade vid den fasta motorkonstruktionen. I US 4 196 856 är de yttre klaf- farnas uppströmsändar axiellt omställbara oberoende av rörelsen hos de konvergerande och divergerande klaffarna med hjälp av manöverorgan som arbetar oberoende av manöversystemet för de konvergerande och divergerande klaffarna. Emedan detta ger stor , rörelsefrihet, är kravet på ett andra manöversystem icke önsvärt p.g.a. ökad vikt, kostnad och komplexitet.

US . ... ... (USSN 334.490) visar ett axelsymmetriskt ut- blâsningsmunstycke, där konvergerande munstycksklaffar är bundna till en inre unisonring och yttre munstycksklaffar är bundna till en yttre unisonring, varvid ett motorhölje är anordnat mellan unisonringarna. I ett utförande finns en konstruktion för att binda samman unisonringarna, så att ett enkelt manöversystem för- skjuter båda unisonringarna axiellt, samtidigt och med samma hastighet. I situationer där gasbelastningar på munstyckes~ klaffarna alstrar omkastade vridbelastningar på den inre inison- ringen, kan den beskrivna sammanbindningsanordningen inte motstå dessa belastningar, som således överföres till manöversystemet.

Detta kan inte tolereras ifall vridbelastningarna är tillräck- ligt stora. Ett lättviktssystem för att binda samman dessa ringar på ett sätt som ger erfoderlig vridstyvhet behövs.

Ett uppfinningssyfte är att åstadkomma ett förbättrat konver- gerande/divergerande munstycke med variabel yta. I Ett annat syfte är att åstadkomma en dubbel unisonring- konstruktion för synkronisering av rörelsen hos konvergerande och divergerande partier av ett konvergerande/divergerande utblåsnings- munstycke. Ännu ett syfte är att åstadkomma dubbla unisonringar för ett konvergerande/divergerande utblâsningsmunstycke, vilka ringar ak- tiveras samtidigt medelst ett enkelt manöversystem.

Således uppvisar unisonringorganet i det konvergerande/ divergerande utblåsningsmunstycket enligt uppfinningen en inre ring- ¿ formad lådsektion som är anordnad runt motoraxeln och en yttre ring- 1 formad lådsektion som är anordnad runt motoraxeln radiellt utan- för den inre lådsektionen och radiellt i linje därmed.

Höljesorganet är därvid placerat mellan de inre och yttre låd- sektionerna. Unisonringorganet uppvisar dessutom ett flertal peri- feriellt åtskildaf radiellt förlöpande tappar med vardera en inre -w a. 454 105 och en yttre ände. Respektive tapp sträcker sig in i en av nämnda lådsektioner och tvärs över dess radiella höjd och är fast relativt densamma. Respektive tapp sträcker sig även radiellt genom ett av spåren i höljesorganet och in i och tvärs över den radiella höjden på den andra lådsektionen, samt är densamma fast axiellt relativt nämnda andra lâdsektion och förskjutbar radiellt relativt densamma.

Tapparna ger vridstyvhet åt unisonringorganet.

Uppfinningen skall nedan närmare beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig. 1 är ett förenklat snitt genom ett gasturbinmotorut- blâsningsmunstycke enligt uppfinningen; fig. 2 är en vy i förstoring över ett parti av fig. l som mera detaljerat visar delar av uppfinningen; fig. 3 är ett snitt längs linjen 3-3 i fig. 2; fig. 4 är ett snitt längs linjen 4-4 i fig. 2; och fig. 5 är ett snitt, delvis bortbrutet, längs linjen 5-5 i fig. 2.

I fig. l, betecknat med 10, visas ett exempel på ett konver- -gerande/divergerande utblåsningsmunstycke med variabel yta. Mun- stycket l0 innefattar en motorfast konstruktion 12 med en förstär- karledning 14 med ett ledningsfoder 16 radiellt innanför ledningen 'till bildande av förstärkargasflödesbanan med en axel 19, som är motoraxeln. Den fasta motorkonstruktionen 12 kan också innefatta motorstagningen, vilken ej visas. Ledningsfodret 16 uppvisar en cirkelformad utloppsände 18. Periferiellt anordnade runt motoraxeln 19 finns ett flertal uppströmsklaffar 20 bildande ett konvergerande munstycke, ett flertal nedsrömsklaffar 22 bildande ett divergerande munstycke, och ett flertal yttre klaffar 24.

Lämpliga tätningsorgan, ej visade, kan anordnas mellan periferiellt närliggande klaffar för att förhindra gasläckage under drift.

Uppströmsklaffarna 20 har framändarna 25 svängbart anslutna, som vid 26, till en inre unisonring 28 som kan omställas axiellt.

Uppströmsklaffarnas 20 bakändar 30 är svängbart kopplade, som vid 32, till motsvarande nedströmsklaffars 22 framändar 34. Varje uppströmsklaff 20 har en kamföljare fäst vid densamma. I före- liggande utförande består denna av en rulle 36. Rullen 36 föres utmed en yta 38 till ett kamspâr då unisonringen 28 omställes.

Kamspâret 40 uppbäres av förstärkarledningen 14 via koniska och cylindriska stödhöljen 42, 44, som är sammanbultade vid en fläns- formad fog 46. Då klaffarnas 20 framändar 25 omställes ned- 454 105 4. ströms, minskar den konvergerande munstycksutgångsytan; och då om- ställning sker uppströms, ökar nämnda yta.

De yttre klaffarnas 24 framändar 48 är svängbart kopplade, som vid 50, till en axiellt omställbar yttre unisonring 52, som ligger radiellt i linje och koncentriskt med den inre unisonringen 28. De inre och yttre unisonringarna 28, 52 är sammankopplade med hjälp av ett flertal periferiellt åtskilda, radiellt sig sträckande tappar 67 och omställes unisont i axiell riktning (se nedan).

Höljet 44 är anordnat mellan ringarna 28, 52. Svängpunkten 50 är lokaliserad radiellt utanför svängpunkten 26. Den yttre klaffen 24 och nedströmsklaffen 22 är svängbart anslutna, som vid 54, till f m _.. ..............._....._ .. varandra vid en punkt nedströms om deras respektive framändar 48, 34. I munstycket ökar utgångsytan på det divergerande munstycket avgränsat av klaffarna 22 när utgångsytan på det konvergerande munstycket, avgränsat av klaffarna 20, ökar och omvänt. Det är _uppenbart att för korrekt beräkning av de konvergerande och diver- gerande munstyckspartierna till munstycket 10, kan de yttre klaffarna 24 vara stavar eller liknande kopplingsorgan som är sväng- bart kopplade vid fram- och bakändarna vid svängpunkterna 50 respektive 54. Klaffar föredras dock för att åstadkomma en jämn, i aerodynamiskt effektiv ytterprofil på munstycket 10.

Med hänvisning till fig. 2, som är en förstoring av unisonring- ytan i fig. l, visas den inre unisonringen 28 som en lådsektion med inre och yttre cylindriska väggar 56 respektive 58. En cylind- risk koppling 59 är fäst med nedströmsänden 61 vid den inre unison- ringen 28, t.ex. genom svetsning, och uppvisar ett flertal peri- feriellt åtskilda, axiella inre styrspår 63 (se företrädesvis fig. 4). Ett tätningsorgan 65 som är fäst på utblåsningsledningen 14, stöter mot kopplingens 59 inre cylinderyta och förhindrar gas- läckage. Ett motsvarande tätningsorgan beskrives i US 3 354 649.

Den yttre unisonringen 52 är också en lådsektion med inre och yttre cylindriska väggar 60 respektive 62. Innerringens 28 yttervägg 58 uppvisar ett flertal periferiellt åtskilda, cirkel- formade och genomgående öppningar 64; och den yttre unisonringens 52 innervägg 60 uppvisar ett motsvarande antal cirkelformade och genomgående öppningar 66, vilka respektive ligger radiellt i linje med en öppning 64. Ett flertal radiella, periferiellt åtskilda tappar 67 kopplar samman unisonringarna 28 och 52. Varje tapp passerar genom ett par radiellt i linje liggande öppningar 64, 66 och sträcker sig tvärs över i huvudsak varje unisonrings hela 5- 454 105 radiella höjd. Varje tapp 67 passerar också genom ett axiellt lângsträckt spår 69 (se fig. 3) i höljet 44.

I visat utförande är inneränden 68 på respektive tapp 67 fast förankrad, t.ex. med en bult 70, vid den inre unisonringens 28 innervägg 56. Tapparna 67 har också fin passning i öppningarna 64 i ytterväggen 58, varvid ringen 28 blir styv. Det parti av tappen 67 som sträcker sig in i den yttre unisonringen 52, är glidbart anordnat i en bussning 72. Ytterväggen 62 uppvisar ett flertal periferiellt åtskilda öppningar 74, vilka respektive ligger i linje med en av öppningarna 66 för införing av bussningarna 72 och tapparna 67 i unisonringarna 28, 52 vid montering. Efter tapparnas 67 införing placeras täckplattor 76 över öppningarna 74 och förankras med bussningarna 72 vid ytterväggen 62 medelst lämp- liga organ, t.ex. bultar 78. Tapparnas 67 längd väljes så, att ett smalt gap 80 erhålles mellan respektive tapps ytterände 82 och dess motsvarande täckplatta 76. Glidpassningen mellan tapparna 67 och bussningarna 72 medger radiell relativförskjutning mellan unisonringarna, vilket tenderar att ske under drift p.g.a. ringar- nas olika värmetillväxthastigheter.

Ett flertal hydrauliska manöverorgan 88 är periferiellt ät- skilda kring förstärkarledningen 14 och fästa vid denna strax uppströms om det koniska stödhöljet 42, t.e.x. vid 90. Tryck- staven 92 till varje manöverorgan 88 är medelst en tapp fäst vid den cylindriska kopplingens 59 uppströmsände 94. I varje styr- spår 63 löper en rulle 98, som är fäst axiellt vid höljet 44.

Ett flertal axiellt gående yttre styrspår 100 är fästa på höljets 44 insida (ej visade i fig. 2, då de inte ligger i plan med styr- spåren 63). Styrspåren 100 framgår bäst av fig. 4 och 5. Med hänvisning till fig. 5 löper en rulle 102 i respektive spår 100.

Rullarna 102 uppbäres av och är fasta akiellt relativt den inre unisonringen 28. Rullarna 98, 102 och tillhörande spår 63, l00 styr samt anordnar radiellt den inre unisonringen 28 då denna .dras eller föres axiellt av manöverorganen 88 vid manövrering av munstycket 10.

Det framgår av ritningarna att gasbelastningar på munstycks- klaffarna kan alstra betydande omkastnings- eller vridbelastningar på den inre unisonringens 28 (visas med t.ex. pilen 200 i fig.2). Även en mindre rotations (omkastnings-) rörelse av ringen 28 kan utan uppfinningen alstra en mycket stor radiell kraft på manöver- organändarna p.g.a. den stora momentarmen bildad av kopplingen 59.

Claims (5)

454 105 6- Tapparna 67 enligt uppfinningen och det sätt på vilket de binder samman unisonringarna, ger erfoderlig styvhet för att motstå vrid- belastningarna. Samtidigt medger tapparna fortfarande olika värme- tillväxt mellan ringarna samt samtidigt axiell förskjutning som om ringarna utgjorde en enhet. Detta uppnås med en enkel lätt- viktskonstruktion med ett manöversystem för endast en av unison- -ringarna, även om de inre och yttre ringarna skiljs åt av ett motorhölje. Patentkrav: II II ll II II II Il I! Il II II

1. Konvergerande/divergerande utblåsningsmunstycke för gas- turbinmotor, innefattande en fast motorkonstruktion (12), vilken konstruktion uppvisar ett höljesorgan (44) som är anordnat kring motoraxeln (19) och som uppvisar ett flertal periferiellt åtskilda, axiellt därigenom förlöpande spår (69), ett unisonringorgan (28, 52) som är anordnat kring motoraxeln (19), en axiellt omställbar, konvergerande munstyckesdel med variabel yta och med ett flertal vridbara och omställbara första klaffar (20) med uppströmsändar (25) svängbart anslutna till unisonringorganet (28, 52), en axiellt omställbar, divergerande munstycksdel med variabel yta nedströms om det konvergerande munstycket och med ett flertal andra klaffar (22) svängbart anslutna till de första klaffarna (20), ett kopplingsorgan (24) med nedströmsändar svängbart anslutna till de andra klaffarna (22) och uppströmsändar svängbart anslutna till unisonringorganet (28, 52), samt ett manöverorgan (88) som är an- slutet till unisonringorganet (28, 52) för omställning av unison- ringorganet i axiell riktning, k ä n n e t e c k n a t a v att unisonringorganet (28, 52) uppvisar en inre ringformad lådsektion som är anordnad runt motoraxeln och en yttre ringformad lådsektion som är anordnad runt motoraxeln radiellt utanför den inre låd- sektionen och radiellt i linje därmed, varvid höljesorganet (44) är placerat mellan de inre och yttre lådsektionerna, och att unisonringorganet (28, 52) vidare uppvisar ett flertal peri- feriellt åtskilda, radiellt förlöpande tappar (67) med vardera en inre och en yttre ände (68 resp. 82), varvid resp. tapp sträcker sig in i en av mämnda lâdsektioner och tvärs över dess radiella höjd och är fast relativt densamma, varvid respt tapp sträcker sig radiellt genom ett av spåren (69) i höljesorganet (44) och in i+och tvärs över den radiella höjden på den andra lådsektionen, samt är 7- 454 105 den fast axiellt relativt nämnda andra lådsektion och förskjutbar radiellt relativt densamma, och varvid tapparna (67) ger vrid- styvhet åt unisonringorganet (28, 52).

2. Munstycke enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att den inre lådsektionen innefattar en radíellt inre och en radiellt yttre vägg (56 resp. 58), att resp. tapp (67) passerar genom den radiellt yttre väggen (58) och anligger axiellt mot den- samma för att förhindra axiell relativförskjutning av tappen och den yttre väggen, att tappens inre ände (68) är fast förankrad vid den radiellt inre väggen (56), att ett flertal bussningar (72) är fast anordnade i den yttre lådsektionen, varvid varje bussning motsvarar en av nämnda tappar, och att resp. tapps ytterände (82) sträcker sig in i en motsvarande bussning och är radiellt glidbar i bussningen men axiellt/fast relativt densamma.

3. Munstycke enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a t Ia v -att höljesorganet innefattar munstyckespår (40) som är anordnade därpå nedströms om uniscnringorganet (28, 52), samt ett följarorgan (36) som är anordnat vid resp. första klaff (20) och i kontakt med nämnda spår (40), varvid nämnda spår radiellt upp- bär nämnda första klaffar via följarorganen och bestämmer vinkel- läget för varje första klaff då unisonringorganet omställes axiellt.

4. Munstycke enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a t a v att unisonringorganet (28, 52) uppvisar ett kopplingsorgan (59) som är fäst vid och förlöper axiellt uppströms om nämnda ena lådsektion, varvid kopplingsorganet uppvisar en uppströmsände (94) och varvid manöverorganet (88) är fäst vid kopplingsorganets uppströmsände.

5. Munstycke enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a t a v att kopplingsorganet (59) är en cylinder, att ett flertal periferiellt åtskilda, axiellt förlöpande första styrorgan (63) är fästa vid cylindern, att första axiella stationära rullorgan (98) är fästa vid motorkonstruktionen (12) och anligger mot nämnda första styrorgan under omställning av unisonringorganet (28, 52), att ett flertal periferiellt åtskilda, axiellt förlöpande, andra styrorgan (100) är fästa vid motorkonstruktionen, och att andra rullorgan 102 är fästa vid nämnda andra lådsektion och anligger mot nämnda andra styrorgan vid omställning av unisonringorganet.