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Dichtung für am Umfang eines Gebläserades für Hubstrahltriebwerke
angeordnete Turbine Die Erfindung betrifft eine Dichtung für am Umfang eines Gebläserades
für Hubstrahltriebwerke angeordnete Turbine, der von einem Strahltriebwerk Abgase
über einen ringförmigen Leitkranz zugeleitet werden, welcher am Umfang einer öffnung
für die Gebläseturbine außerhalb des Strömungsweges der Abgase an Rahmenteilen befestigt
ist.
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Es ist bei derartigen Hubstrahltriebwerken erforderlich, Dichtungen
zwischen dem Leitkranz und den tragenden Rahmenteilen vorzusehen. Unter dem Einfluß
der Abgase kann sich der Leitkranz in drei Ebenen ausdehnen, und zwar in der radialen,
in der vertikalen und in der tangentialen Ebene.
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Die Teile des tragenden Rahmens hegen außerhalb des Abgasstromes und
sind im Vergleich zum Leitkranz verhältnismäßig kühl. Die Teile des tragenden
Rahmens sind außerdem Bestandteile der Tragflächen oder des Rumpfes, und did heißen
Abgase dürfen mit diesen Teilen des Flugzeuges nicht in Berührung kommen. Es ist
ferner wichtig, daß die Abgase nur durch das Gebläserad hindurchgehen, damit die
gesamte Energie der Abgase voll ausgenutzt wird. Ein Ansaugen von kalten Gasen oder
Luft in den Ab-
gasstrom aus dem zwischen den Rahmenteilen und dem Leitkranz
liegenden Zwischenraum verursacht eine Verringerung des Wirkungsgrades des Hubstrahltriebwerkes.
Umgekehrt bewirkt ein Ausströmen von Abgasen in diesen Zwischenraum eine Verringerung
des Druckes der Abgase.
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Es ist bereits eine Abdichtung an einem Flammrohr für eine Brennkammer
eines Gasturbinentriebwerkes bekannt. Die Innenwandung des Luftgehäuses weist am
hinteren Teil einen konisch geformten Ab-
schnitt auf. Am hinteren Rand trägt
dieser konisch geformte Abschnitt ein mit einer Nut versehenes Glied. In dieser
Nut ist ein Dichtungsring angeordnet. Dieser Dichtungsring wird durch eine leichte
Stützfeder beaufschlagt und gelangt in eine abdichtende Berührung mit entsprechenden
Bauteilen. Die Anordnung des Dichtungsringes im Tragring erlaubt lediglich eine
gegenseitige radiale Verschiebung dieser beiden Teile. Es kann also festgestellt
werden> daß eine derartige Dichtung die im vorstehenden aufgeführten Probleme bei
Hubstrahltriebwerken nicht löst. Es ist ferner bekannt, bei Turbinen Expansionsringe
zwischen einzelnen Elementen vorzusehen. Diese bekannten Expansionsringe sind hantelförmig
ausgebildet, und die wulstförmigen Enden dieser Ringe sind in Nuten entsprechender
Bauteile eingesetzt, wobei die Kanten dieser Nuten über die Hantelenden übergewalzt
sind. Mit dieser Ausbildung ist eine relative radiale Bewegung der Teile zueinander
möglich, in die die Hantelenden eingesetzt sind. Eine seitliche Bewegung dieser
Teile ist nicht möglich, da die Ränder der Nuten über die Enden des hantelförinigen
Expansionsringes umgewalzt sind. Auch diese Dichtung kann die bei Hubstrahltriebwerken
auftretenden Dichtungsprobleme nicht lösen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung
zu schaffen, welche es ermöglicht, daß der Leitkranz gegenüber dem Rahmen abgedichtet
ist, so daß keine Wirkungsgradverluste auftreten, und daß diese Abdichtung auch
bei Bewegun,gen des Leitkranzes aufrechterhalten wird.
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Erfindungsgemäß erstreckt sich ein ununterbrochener Flansch vom Leitkranz
in Richtung auf einen Rahmenteil, und an diesem Flansch ist eine Zunge, schwenkbar
angeordnet, die sich gleichfalls in Richtung zum Rahmenteil hin erstreckt, und eine
nach Zusammenbau ihrer Einzelglieder eine ununterbrochene Dichtung bildende Fassung
ist am Rahmenteil befestigt und erstreckt sich von diesem zur Zunge hin und erfaßt
diese, Schwenk- und Gleitbewegungen der Zunge zulassend, in abdichtender Weise,
und der Flansch, die Zunge und die Fassung liegen im we-, sentlichen in einer gemeinsamen
Ebene. Vorteilhafterweise können durch diese Ausbildung der Dichtung die heißen
Abgase nicht in Berührung mit irgend-, einem Bauteil des Flugzeuges gelangen, und
die Gase werden innerhalb eines vorbestimmten Strömungsweges
gehalten,
so daß die Gase ihre Gesamtenergie an die Turbine abgeben können. Die erfindungsgemäße
Dichtung verhindert, daß kalte Luft in den Gasstrom eintritt, so daß keine Leistungsvern-iinderung
sich einstellen kann. Die Dichtung kann als quasi-elastisch bezeichnet werden, da
sie dreidimensionale Bewegungen des Leitkranzes ohne weiteres zuläßt.
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Mit besonderem Vorteil kann der Flansch einen über seine ganze Länge
entlang seiner Kante verlaufenden Wulst aufweisen, und die Zunge kann eine Anzahl
von einander gegenüberliegenden und aneinander befestigten Platten aufweisen, die
derart axial gegeneinander versetzt sind, daß die Fugen zwischen den Platten überdeckt
sind, und die Platten können Ausformungen aufweisen, mit denen sie den Wulst schwenkbar
erfassen. Es kann vorteilhaft sein, daß die Einzelglieder der Fassung eine Anzahl
von einander paarweise gegenüberliegenden Platten sind, wobei die Plattenpaare gegeneinander
versetzt sind, so daß die Fugen zwischen den Plattenpaaren überdeckt sind, und die
Platten können miteinander entlang einer Kante des Rahmenteils verbunden sein, und
die freien Enden jedes Plattenpaares können federnd gegeneinanderdrücken und die
Zunge zwischen sich festklemmen. Zur Verbesserung der Ab-
dichtung können
die Fugen zwischen den die Zunge bildenden Platten und den 'die Fassung bildenden
Plattenpaaren gegeneinander versetzt sein.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 eine Draufsicht auf ein Hubstrahltriebwerk, F i
g. 2 eine Schnittansicht, genommen längs der Linie 2-2 der F i
g. 1,
F i g. 3 eine Teilansicht von Einzelteilen der Dich -tung, F
i g. 4 eine Teilansicht der Dichtungen des Leitkranzes und Fig.
5 eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführung eines Dichtungselementes.
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Es ist ein von einem Strahltriebwerk angetriebenes Hubstrahltriebwerk
dargestellt. Die Abgase des Strahltriebwerkes gelangen in einen ringförmigen Leitkranz
10, der am Umfang der Gebläseturbine liegt. Der Leitkranz kann derart ausgebildet
sein, daß dieser das Hubstrahltriebwerk nur teilweise umschließt und in der Draufsicht
eine U-förmige Gestalt hat. Der Leitkranz wird an einem Festpunkt 11 und
an Stützpunkten längs des Leitkranzes so gehalten, daß eine Ausdehnung möglich ist.
Die gestrichelte Linie,12 deutet an, wie sich der Leitkranz während des Betriebes
in radialer und in tangentialer Richtung ausdehnen kann. Zusätzlich kann noch eine
Ausdehnung in senkrechter Richtung erfolgen. Das Hubstrahltriebwerk wird durch angrenzende
Rahmenteile 13 und 14 bzw. durch nicht dargestellte Bauteile gehalten.
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Zum Antrieb des Hubtriebwerkes leitet der Leitkranz 10 die
Abgase durch eine Leitdüse 16. Das Gebläserad 15 wird von Turbinenschaufeln
17 angetrieben, die am Umfang des Gebläserades 15 befestigt sind.
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Die Abgase, die aus dem Leitkranz 10 durch die Leitdüsen
16 austreten, treiben die Turbinenschaufeln 17 an, die das Gebläserad
15 antreiben. Der Leitkranz 10 kann sich, wie F i g. 2 zeigt,
durch die Wärmeausdehnung in allen Richtungen bewegen, und die Rahmenteile
13 und 14 liegen außerhalb des Abgasstromes und können ihre Lage unverändert
beibehalten. Es ist außerordentlich wichtig, daß keine Leckstellen oder undichte
Stellen zwischen den Rahmenteilen und dem Leitkranz 10 vorhanden sind. Ein
Eindringen der zwischen den Rahmenteilen 13 und 14 und dem Leitkranz
10 vorhandenen Luft in den Zwischenraum zwischen den Turbinenschaufeln
17
und den Leitdüsen 16 hat eine Verringerung des Wirkungsgrades des
Hubstrahltriebwerkes zur Folge. Dieses Einströmen könnte durch die Saugwirkuno,
C
der durch den Leitkranz 10 und die Schaufeln 17
nach unten
strömenden Abgasmenge entstehen. In verschiedenen Betriebsphasen des Hubstrahltriebwerkes
kann der Druck in der Nähe der Schaufeln 17
höher s'ein' -als - der
U_m«'g- e'b- üh gs dr-u c k--,- so d aß die Ab - -
gase durch die Zwischenräume
austreten könnten.
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Um diese Zwischenräume wirksam abzudichten und um eine dreidimensionala
Bewegung des Leit->liehen, ist es notwendig, eine spekranzes zu ermög zielle Dichtung
zu schaffen.. Da die Dichtungen 18,
abgesehen von der Größe, zu beiden Seiten
des Leitkranzes gleich ausgebildet sind, genügt es, nur eine der Dichtungen zu beschreiben.
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Wie F i g. 3 zeigt, ist ein ununterbrochener Flansch
19 mit dem Leitkranz 10 verbunden. Der Flansch 19
erstreckt
sich vom Leitkranz 10 aus auf den Rahmenteil 14 zu. Der Flansch
19 weist an seiner Außenkante einen Wulst 20 -auf, dessen Durchmesser
größer ist als die Dicke des Flansches 19. Am Flansch 19
ist eine Zunge
24 schwenkbar angeordnet, die Platten 21, 22 aufweist, welche aus einem Leich tmetallblech
hergestellt sein können. Diese Platten 21, 22 können in tangentialer Richtung gegeneinander
axial versetzt sein. Diese Platten 21, 22 sind miteinander, z. B. durch Verschweißen,
verbunden und weisen Ausformungen 23 auf, mit denen die Platten 21, 22 den
Wulst 20 derart umfassen, daß eine Schwenkverbindung entsteht. Die Zunge 24 erstreckt
sich zum Rahmenteil 14 hin.
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Mit dem am Leitkranz 10 befestigten Dichtungsabschnitt arbeitet
eine Fassung 25-29 zusammen, welche am Rahmenteil 14 bei 27 befestigt
ist. Die Einzelglieder der Fassung sind paarweise gegenüberliegende Platten
25, 29; 26, 28. Die Plattenpaare sind gegeneinander versetzt, so daß die
Fugen 32
zwischen den Plattenpaaren überdeckt sind. Die freien Enden der Platten
25, 26, 28, 29 drücken federnd gegeneinander, und es wird eine zwischen den
Platten in Längsrichtung verlaufende Aufnahmeöffnung 30 gebildet, die der
Zunge 24 zugekehrt ist. Die Fassung 25-29 kann die Zunge 24 einspannen, so
daß eine ununterbrochene Dichtung gebildet wird.
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Aus der F i g. 3 ist ersichtlich, daß die Fugen zwischen den
Einzelteilen der Dichtung gegeneinander versetzt sind, so daß sich die Fugen nicht
überdecken.
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Wie dargestellt, können die Platten 25, 26 und 28,
29 U-förmig ausgebildet sein, oder es kann nur ein Satz dieser Platten,
25 und 26, U-förmig sein. Die Verwendung U-förmiger Platten
25, 26 und 28, 29
am Rahmenteil 14 ergibt einen rohrförmiggen Bauteil,
der parallel zur Zunge 24 verläuft und diese einspannt oder einklemmt.
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Die F i g. 5 zeigt einen Querschnitt einer Ausführungsform,
bei der die Fassung der Dichtung aus U-förnÜgen Platten 25 und
26 und aus im wesentlichen flachen Platten 28 und 29 besteht.
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In F i g. 4 ist dargestellt, wie die am Leitkranz:10 schwenkbar befestigten
Platten 22 und 24 einander
überlappen. Diese bilden die längs des
Leitkranzes verlaufende und sich zum Rahmenteil14 hin erstreckende Zunge. Diese
Zunge greift abdichtend in die aus den Platten25, 26 und 28, 29 bestehende
Fassung ein. Aus F i g. 4 ist klar ersichtlich, wie die Fugen 31 der
Zungenplatten axial gegenüber den Fugen 32 der Fassungsteilplatten verschoben
sind, so daß eine glatte Dichtungsoberfläche gebildet wird. Weiter ist zu erkennen,
wie die Enden der Zunge 24 sich am Ende des Leitkranzes bei 33 überlappen.
Die Fassung 25 ist an dieser Stelle eine Fortsetzung der in den F i
g. 3 und 5 dargestellten Fassung.
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Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß alle Dichtungsteile in einer
gemeinsamen Ebene 34 liegen, um die Spannungen zu verringern. Dies ist auch während
der Ausdehnung der Fall, so daß die ira wesentlichen gemeinsame Ebene die Spannungsverhältnisse
verringert.