DE10213402A1

DE10213402A1 - Anordnung zur Befestigung von als Lagerträger für den Rotor einer Fluggasturbine dienenden Streben an der Gehäusestruktur der Fluggasturbine

Info

Publication number: DE10213402A1
Application number: DE10213402A
Authority: DE
Inventors: Alexander Boeck; Robert Dietrich
Original assignee: MTU Aero Engines GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 2002-03-26
Filing date: 2002-03-26
Publication date: 2003-12-24
Also published as: GB2388874B; US6884024B2; GB0306946D0; GB2388874A; US20030185671A1

Abstract

Anordnung zur lösbaren Befestigung von als Ladungsträger für den Rotor einer Fluggasturbine dienenden Streben (10) an der Gehäusestruktur (17) der Fluggasturbine mit in Umfangsrichtung und in Axialrichtung des Rotors der Gasturbine liegenden Anschlagflächen (25, 26) an dem als Anschlusskopf (12) wirkenden abgewandten Ende der Streben (10), denen damit korrespondierende Anschlagflächen (31, 32) an der Gehäusestruktur (17) der Fluggasturbine zugeordnet sind und mit einer um einen Winkel alpha geneigten Schraubverbindung (20, 21) zwischen Gehäusestruktur (17) und Anschlusskopf (12) der Strebe (10) zwecks form- und kraftschlüssiger Halterung der Strebe an der Gehäusestruktur.

Description

Der Rotor einer in aller Regel einen Verdichter, eine Brennkammer und eine Turbine umfassenden Fluggasturbine ist bekanntlich mittels mehrerer an der Gehäusestruktur befestigter Lager drehbar gelagert, von denen sich ein Lager im heißen Bereich hinter der Turbine befindet. In diesem Bereich geschieht dies durch geeignet geformte Streben, um den Gaskanal nicht zu versperren. Die Streben werden, um Strömungsverluste gering zu halten und diese selbst vor zu hohen Temperatureinflüssen zu schützen, stromlinienförmig verkleidet.
Die Befestigung solcher Streben findet in bekannter Weise über Schraubverbindungen statt, wobei über eine zusätzliche Zentrierung die Streben unveränderbar positioniert sind. Hierzu dienen in die Verschraubung integrierte Buchsen oder aber neben der Verschraubung liegende Stifte. In beiden Fällen muss die Strebe an der Stelle der Verbindung zwischen Streben und Gehäusestruktur zwecks Aufnahme der Zentrierelemente stärker ausgebildet sein als es für eine zentrierungsfreie Verschraubung notwendig wäre. Diese Aufdickung bestimmt die Breite der Strebenverkleidung, da diese bei der Montage über diese Stelle der Strebe geschoben werden muss. Ausgehend von der Tatsache, dass schlanke Streben mit umgebender Verkleidung einen geringeren Verlust der Strömung im Gaskanal hervorrufen als starke (dicke) Streben, ist es Aufgabe der Erfindung eine neue Anordnung zur Befestigung solcher Streben an der Gehäusestruktur der Fluggasturbine zu schaffen, die eine minimale Stärke der Strebenverkleidung bei einem maximalen Strebendurchmesser erlaubt.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Ausbildung der Mittel zur Zentrierung und Befestigung der Strebe als in Umfangsrichtung und in Axialrichtung des Rotors liegende Anschlagflächen an dem dem Rotorlager abgewandten Enden der Streben und damit korrespondierenden Anschlagflächen an der Gehäusestruktur der Fluggasturbine und der Anordnung einer zur Trennfläche zwischen der Gehäusestruktur und Stirnseite der Strebe um einen Winkel geneigten Schraubverbindung zur Befestigung der Strebe an der Gehäusestruktur wird die Strebe durch überraschend einfache Mittel form- und kraftschlüssig in der vorgegebenen Positionslage gehalten und gleichzeitig die Strebe an der Gehäusestruktur befestigt.
Auf diese Weise wird auf die bisher üblichen Stifte bzw. Buchsen für die Zentrierung der Streben verzichtet und der dadurch gewonnene Platz kann dazu genutzt werden, die Strebenverkleidung schlanker zu gestalten, was zur Vergrößerung der wirksamen Durchsatzöffnung der Fluggasturbine führt und damit deren Gesamtwirkungsgrad erhöht.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung mehr oder minder schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Bereich der Befestigungsmittel einer Anordnung nach der Erfindung zur Befestigung einer der Lagerung des Rotors einer Fluggasturbine dienenden Strebe an der Gehäusestruktur der Fluggasturbine,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die der Lagerstelle des Rotors abgewandte Stirnfläche der Strebe nach Fig. 1 und
Fig. 3 eine Ansicht von unten auf die eine Trennfläche zwischen Gehäusestruktur und Stirnfläche der Strebe nach Fig. 1 bildende Gehäusestruktur der Fluggasturbine.
Eine in Figur nur teilweise dargestellte als Lagerträger für den nicht dargestellten Rotor einer ebenfalls nicht dargestellten Fluggasturbine dienende Strebe 10 weist den dem Rotor abgewandten Ende einen stegförmigen als Flansch dienenden Anschlusskopf 12 auf. Die gegebenenfalls hohl ausgebildete Strebe selbst ist im Querschnitt als extrem flaches symmetrisch zur Längsebene 13 angeordnetes Sechseck ausgebildet, dessen Schmalseiten von dem stegförmigen Anschlusskopf in Form von Vorsprüngen 14 und 16 überragt sind; vergl. auch Fig. 2. Hierdurch wird lediglich die Tiefe der Strebe 10, nicht aber deren Dicke D in diesem Bereich vergrößert.
Die einander zugewandten ebenen Flächen, nämlich die einer Gehäusestruktur 17 des Gehäuses der nicht dargestellten Fluggasturbine und die Stirnfläche des Anschlusskopfes 12 bilden eine Trennfläche 18 zwischen Gehäusestruktur 17 und Strebe 10.
Die Vorsprünge 14 und 16 sind Teil je einer Schraubverbindung 20/21 und 22/23, die jeweils aus einer Schraube 20 bzw. 22 und einem damit korrespondierenden Schraubengewinde 21 bzw. 23 bestehen. Die Schraubverbindung 20/21 ist zur Trennfläche 18 um den Winkel α geneigt, die Schraubverbindung 22/23 ist senkrecht zur Trennfläche 18 angeordnet; vgl. insbesondere Fig. 1.
Die Vorsprünge des Anschlusskopfes 12 sind mit rechtwinklig zur Trennfläche 18 sich erstreckenden Anschlagflächen 25, 26 und 27 versehen, wobei dem Vorsprung 14 die Anschlagflächen 25 und 26 und dem Vorsprung 16 die Anschlagfläche 27 zugeordnet sind. Die Anschlagflächen 25 und 26 des Anschlusskopfes 12 sind im rechten Winkel zueinander angeordnet und von einem Freiraum a voneinander getrennt. Mit diesen Anschlagflächen korrespondieren an der Gehäusestruktur 17 angeordnete Anschläge 31/32 und 33, von denen die Anschläge 31 und 33 der Umfangsrichtung und der Anschlag 32 der Axialrichtung des nicht dargestellten Rotors zugeordnet sind.
Die den Streben 10 zugeordneten an sich bekannten, ein ungeteiltes Strömungsprofil verkörpernden Umkleidungen, die bei der Montage radial von außen auf die Streben gesteckt werden, sind der Übersicht halber hier ebenfalls nicht dargestellt.
Durch die Anschläge 31 und 32 wird jede Strebe 10 beim Anschließen an die Gehäusestruktur 17 mit den Anschlagflächen 25 und 26 ihres Anschlusskopfes 12 zur Anlage gebracht und in Umfangsrichtung und in axialer Richtung - bezogen auf den Rotor - in dieser Lage formschlüssig fixiert. Die Festlegung der Strebe entgegen der Wirkung der Anschläge 25/26 und 31/32 erfolgt kraftschlüssig durch die zur Trennfläche 18 im Winkel α geneigte Schraubverbindung 20/21. Durch diese geneigte oder winklige Anordnung der Schraubverbindung ergibt sich eine Kraftkomponente, die die Strebe gegen den Anschlag 32 presst. Damit ist die Strebe 10 in allen Richtungen zur Gehäusestruktur 17 des Gehäuses der Fluggasturbine form- und kraftschlüssig festgelegt.
Zwecks zusätzlicher Verbindung der Strebe mit der Gehäusestruktur dient die vorstehend beschriebene zweite Schraubverbindung 22/23, auf die jedoch grundsätzlich verzichtet werden könnte.
Der Winkel α beträgt vorzugsweise 30° und kann im weiten Bereich frei gewählt werden, solange die kraftschlüssige Festlegung der Strebe an den Anschlägen 31/32 gewährleistet ist. Auch muss die Achse der Schraubverbindung 20/21 nicht in der Symmetrieebene der Triebwerksachse liegen; einen Drehen dieser Achse in Richtung zur symmetrischen Längsebene 13 der Strebe 10 hat zur Folge, dass die aus der Vorspannung resultierende axiale Anpresskraft teilweise auch auf die in Umfangsrichtung liegenden Anschlagflächen 26/31 umgeleitet wird, was noch eine bessere Zentrierung zur Folge hat.
Selbstverständlich sind auch andere im Rahmen der Erfindung liegende Änderungen der Ausbildung der beschriebenen Befestigungsanordnung möglich, z. B. eine Neigung der Trennfläche (18) gegenüber der Triebwerksachse bei konvergenten oder divergenten Gehäusen.

Claims

1. Anordnung zur Befestigung von als Lagerträger für ein Lager eines Rotors einer Fluggasturbine dienenden, von einer ein ungeteiltes Strömungsprofil verkörpernden Umkleidung umfassten Strebe an der Gehäusestruktur der Fluggasturbine, dadurch gekennzeichnet, dass eine in Umfangsrichtung und eine in Axialrichtung des Rotors liegende Anschlagfläche (26, 25) an dem dem Rotorlager abgewandten Ende (Anschlusskopf 12) der Strebe (10) vorgesehen sind, denen damit korrespondierende Anschlagflächen (32, 31) an der Gehäusestruktur (18) der Fluggastrubine zugeordnet sind und dass über mindestens eine zur Trennfläche (18) zwischen Gehäusestruktur (17) und Stirnseite (Anschlusskopf 12) der Strebe (10) um einen Winkel α geneigte Schraubverbindung (20, 21) diese Anschlagflächen form- und kraftschlüssig in Anlage gehalten sind und damit die Strebe an der Gehäusestruktur lösbar befestigt ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse der geneigten Schraubverbindung (20, 21) die zwischen stirnseitigem Ende Anschlusskopf (12) der Strebe (10) und Gehäusestruktur (17) gebildete Trennfläche (18) unter einem Winkel α von ca. 30° schneidet.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubverbindung (20, 21) etwa in der Längsebene (13) der Strebe (10) liegend angeordnet ist.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die der Strebe (20) zugeordneten Anschlagflächen (25, 26) einen Winkel von 90° einschließen und von einem Freiraum (a) voneinander getrennt sind.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die der Gehäusestruktur (17) zugeordneten Anschlagflächen (31, 32) Teile eines Winkelstückes sind, dessen Schenkel einen Winkel von 90° einschließen.

6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Rotorlager abgewandte Ende der Strebe (10) als ein im Querschnitt zur Längsebene (13) der Strebe (10) etwa symmetrischer flanschförmiger Lagerkopf (12) ausgebildet ist, der in symmetrisch zur Längsebene (13) liegende, die Dicke (D) der Strebe (10) nicht überragende Vorsprünge (14, 16) übergeht, von denen mindestens einer (14) Teil der Schraubverbindung (20, 21) bildet.

7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Schraubverbindung (22, 23) vorgesehen ist, die sich parallel zur Symmetrieebene (13) der Strebe (10) erstreckt.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiten Schraubverbindung (22, 23) eine in Umfangsrichtung des Rotors wirkende Anschlagfläche (27) zugeordnet ist, die mit einer der Gehäusestruktur (17) zugeordneten Anschlagfläche (33) korrespondiert.