DE69100981T2

DE69100981T2 - Vibrationsdämpfer mit Nocken für die Schaufeln eines Bläsertreibwerks.

Info

Publication number: DE69100981T2
Application number: DE91402205T
Authority: DE
Inventors: Gerard Robert Edmond R Vermont
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1990-08-08
Filing date: 1991-08-08
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2011-08-09
Also published as: EP0470907A1; DE69100981D1; EP0470907B1; FR2665726A1; US5143517A; FR2665726B1

Description

Eins der Probleme beim Bau von Turbotriebwerken wie etwa von Turbogebläsen besteht darin, zu versuchen, die Vibrationen, denen die Schaufeln ausgesetzt sind, zu reduzieren oder zu beseitigen.
Es wurden bereits verschiedene Vorrichtungen vorgeschlagen, wie z. B. in FR-A-1 263 677 das eine Anordnung mit einer drehenden Turbotriebwerk-Schelbe und mit am Unkreis der Scheibe belestigten Schaufeln beschreibt, bei der einerseits der genannte Umkreis der Scheibe in Form von mehreren Zähnen ausgeführt ist. von denen zwei beliebige aufeinanderfolgende zwischen sich einen ersten Zwischenraum begrenzen, dessen Querschnitt in Form von mindestens einem Schwalbenschwanz ausgeführt ist, und andererseits jede Schaufel einen Fuß ebenfalls in Form eines Schwalbenschwanzes, der komplementär ist zu dem des Querschnitts des genannten ersten Zwischenraums, sowie einen Schaft, der den genannten Fuß mit der eigentlichen Schaufel verbindet, und zwei Plattformen aufweist, die auf der einen Seite bzw auf der anderen Seite des gensnnten Schafts quer zum Schaft verlaufen und den Schaft von der eigentlichen Schaufel trennen, während ein zweiter Raum zwischen dem Schaft und der Plattform einer Schaufel, dem Schaft und der Plattform einer zweiten Schaufel, die der ersten Schaufel benachbart ist, und dem Kopf des Zahns, der die Füsse der genannten ersten und zweiten Schaufeln voneinander trennt, eingegrenzt ist, und ein Fliehgewicht in dem genannten zweiten Raum enthalten ist und unter Einwirkung der bei der Drehbewegung der Scheibe ausgeübten Zentrifugalkraft In Anlage an die Plattformen und/oder an die Schäfte der genannten ersten und weiten Schaufel kommen kann.
Es ist fedoch zu bemerken, daß die bekannten Lösungen zum größten Teil entsprechend einer direkten, nicht durch das oder die Fliehgewichte heruntergesetzten Wirkung eine allgemein nicht ausreichende Wirksamkeit haben.
Die Erfindung nimmt die bekannte allgemeine Vorrichtung auf und schlägt vor, ihre Wirksamkeit zu steigern, indem die Rückwirkungskräfte sowohl in ihrer Größe wie auch bezüglich ihrer Wirkbereiche herabgesetzt werden.
Dazu werden erfindungsgeinäß zwei steife Kipper in dein genannten zweiten Raum angeordnet, indem sie zwischen das Fliehgewicht und die Schäfte und Plattformen der ersten und zweiten Schaufel eingefügt werden, die geeignet sind, unter Einwirkung der Zentrifugalkraft, der das Fliehgewicht ausgesetzt ist, sowohl aneinander als auch jeweils an einer Plattform einer der Schaufeln, an einem Schaft einer der Schaufeln und an dem Fliehgewicht in Anlage zu kommen, wobei die Anlagebereiche eines Kippers an der Plattform und an dem Schaft einer Schaufel verschieden sind.
Die folgenden vorteilhaften Vorrichtungen werden des weiteren bevorzugr vorgesehen:
- Die Seite eines Kippers, die mit dem Fliehgewicht in Berührung ist ist als ein Nocken ausgebildet, so daß der Abstand zwischen dem Bereich des gegenseitigen Kontakts der beiden Kipper und dem Fliehgewicht mit den Kippen der Kipper variabel ist;
- Eine Feder ist an das Fliehgewicht und an jeden der Kipper angehängt so daß der Halt des Zusammenbaus dieser Elemente gewährleistet ist und sie sich dabei leicht zueinander verschieben können;
- Die Feder besteht aus einem offenen Ring mit zwei Enden, die sich In federnder Anlage an den Seiten der beiden Kipper befinden. die den gegenseitigen Anlageseiten der genannten Kipper untereinander gegenüberliegen;
- Das Fliehgewicht weist einen länglichen Teil auf, der von der Feder umgeben ist;
- Der genannte längliche Teil ist mit einer Kehlung versehen, die die Feder teilweise aufnimmt;
- Jedes Fliehgewicht hat eine querliegende Endseite, die sich in Anlage an einen mit der Scheibe fest verbundenen, axialen Anschlag befindet;
- Der genannte axiale Anschlag besteht aus dein Kopf einer auf der Scheibe befestigten Schraube;
Jedes Fliehgewicht und die beiden damit verbundenen Kipper befinden sich in dem genannten zweiten Raum, ohne an der Scheibe oder an den Schaufeln befestigt zu sein.
Der Hauptvorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtungen liegt in der getrennten Verringerung der Vibrationen, denen die Schäfte und Plattformen der Schaufeln ausgesetzt sind. Des weiteren verstärkt die Ausführung der Kipper in Form von Nocken die Dämpfung der Vibrationsenergie und erhöht damit auch die allgemeine Wirksamkeit der Bekämpfung der Vibrationen.
Aus der unten als Beispiel gegebenen Beschreibung einer Ausführung geht die Erfindung deutlicher hervor und zeigen sich Nebenmerkmale und ihre Vorteile. Selbstverständlich gelten die Beschreibung und die Zeichnung nur zur Darstellung und sind nicht einschränkend.
Es wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, wobei
Fig. 1 einen radialen Schnitt von einem erfindungsgemäßen Turbogebläse entlang I-I von Fig. 3 zeigt
Fig. 2 und 3 Schnitte entlang II-II bzw. III-III von Fig. 1 zeigen, und
Fig. 4 in einer Vergrößerung eines Teils von Fig. 3 eine Einzelheit der dargestellten Vorrichtung zeigt.
Die dargestellte Vorrichtung besteht aus einer Scheibe 1 eines Turbogebläses, de um eine Achse 2 drehbar montiert ist und deren Umkreislinie aus Zähnen 3 besteht, die winkelmäßig in gleichen Abstanden voneinander angeordnet sind und bei denen zwischen zwei beliebigen aufelnanderfolgenden ein Sitz 4 in der Form eines Schwalbenschwanzes ausgeführt ist.
Die Schaufeln 5 bestehen jeweils aus einem Fuß 6 in Form eines kompletentären Schwalbenschwanzes zu dem eines Sitzes 4, aus einem Schaft 7, der über den Fuß 6 hinausragt, aus dem Schaufelprofil 8, das sich in der Verlängerung des Schafts 7 befindet. und aus zwei Plattformen 9. die sich beiderseits des Schafts 7 etwa In rechten Winkel zur Hauptachse 10 der Schaufel erstrecken, und die die Trenngrenze zwischen dem Schaufelprofil 8 und dem Schaft 7 bilden.
Jede Schaufel 5 wird an der Scheibe 1 befestigt, indem ihr Fuß 6 in einen Sitz 4 eingeführt wird, wobei die Hauptachse 10 dieser Schaufel etwa radial zur Drehachse 2 der Scheibe in verläuft und die Plattformen 9 etwa parallel zu den Köpfen 3A der Zähne 3 der Scheibe 1 verlaufen, wobei die Enden der Plattformen 9 von zwei auf einanderfolgenden Zähnen aneinandergrenzen. Die Flächen 9A der Plattformen 9. die der Drehachse 2 zugewandt sind, die Seitenflachen 7A der Schäfte 7 und der Kopf 3A eines Zahnes umgrenzen zusammen einen Raum 11.
Dieser Raum 11 enthält einerseits ein Fliehgewicht 12, das mit seiner Unterseite 12A auf dem Kopf 3A ruht, der den genannten Raum 11 eingrenzt oder unter Einwirkung der Zentrifugalkraft leicht von dem genannten Kopf 3A abgehoben wird, und andererseits zwei Kipper 13, die jeder eine allgemein dreieckige Form haben.
Die beiden oberen Ecken von jedem Kipper 13 bilden zwei Kontaktbereiche 14 und 15 mit der Fläche 9A der Plattform 9 bzw. mit der Seitenfläche 7A eines Schafts 7 einer Schaufel.
Das Fliehgewicht 12 weist einen länglichen Teil 16 auf, der hier prismatisch mit trapezförmigem Querschnitt ist und der dessen oberen Teil bildet, der eine Oberseite 16A hat und in dem eine Kehlung 17 ausgeführt ist.
Die Fläche des dritten Ecks eines Kippers 13 ist in Form eines Nockens 18 ausgeführt. der mit seinem Bereich 18A mit der Oberseite 16A des länglichen Teils 16 des Fliehgewichts und mit seinem Bereich 18B mit dem Nocken 18 des zweiten Kippers 13 In Berührung steht. Wie aus Fig. 4 hervorgeht. ist der Abstand D18B des Bereichs 18B von der Oberseite 16A des länglichen Teils 16 des Fliehgewichts variabel und hängt ab von den Positionen der beiden Kipper 13 zueinander und zu den Schäften 7 und den Plattformen 9 der Schaufeln, was der Form des Nockens 18 entspricht. Je weiter daher der Bereich 18B von der Drehachse 2 entfernt wird, desto größer wird der Abstand D 18B desto größer ist die Untersetzung der Kontaktrückkräfte in den Bereichen 18B und desto stärker und wirkungsvoller sind die Kontaktrückkräfte in den Bereichen 14 und 15.
Das Fliehgewicht 12 weist des weiteren senkrecht zur Drehachse 2 eine quer verlaufende Endseite 12B auf, die sich in axialem Anschlag an der Flache 19A des Kopfs 19 einer Befestigungsschraube 20 zur Befestigung eines Flanschs 21 an der Scheibe 1 befindet. Die Umkreislinie des Flanschs 21 hat einen U-förmigen Querschnitt, dessen einer Arm 23 in Anlage an einem axialen Ende 22 jeder Schaufel 5 befindet.
Schließlich ist zu bemerken daß eine Feder 24 mit der Form eines offenen Rings, die zwei Enden 25 hat, den länglichen Teil 16 des Fliehgewichts umgibt, wobei sie zu diesem in Position gehalten wird, indem sie teilweise in eine Kehlung 17 eingesetzt wird. Die Enden 25 bilden Haken und befinden sicn jeweils in Anlage an einem Rand 26, der die dritte Ecke jedes Kippers 13 bildet. Die Ränder 26 sind an den Seiten der dreieckigen Enden der Kipper 13 angeördnet, die den Seiten 18B ihrer gegenseitigen Berührung gegenüberliegen. Die Feder 24 bildet ein Haltemittel für den Aufbau der beiden Kipper 13 mit dem Fliehgewicht 12, das dabei die sehr geringgen Verschiebungen dieser verschiedenen Elemente zueinander ermöglicht. Hierzu muß bemerkt werden, daß die Positionen der Kipper 13, die in Fig. 4 mit durchgelenden Linien und mit unterbrochenen Linien dargestellt sind, absichtlich übertrieben wurden und in Wirklichkeit geringer ausfallen als In dieser Fig. 4.
Die dargestellte Ausführung ermöglicht das Dämpfen der Vibrationsenergie durch kleine Reibungen, die zwischen den Kontaktflächen 16A-18A; 9A-14; 7A-15 und 18B-18B sowie zwischen den Enden 22 der Schaufeln und dem Arc 22 des Flanschs 21 stattfinden.
Es mussen folgende Punkte bemerkt werden:
- Die Anlagebereiche jedes Kippers 13 und über die Kipper schließlich des Fliehgewichts 12 an den Schaufeln 5 sind verschiedene Bereiche: Der Anlagebereich 14 an der Fläche 9A der Plattform 9 ist vollkommen verschieden von dem Anlagebereich 15 an der Fläche 7A des Schafts 7, wodurch eine zufriedenstellende Verteilung der Rückkräfte auf die Schaufeln insbesondere auf die Plattformen und die Schäfte gewährleistet ist;
- Wie bereits zuvor bemerkt werden diese Rückkräfte des weiteren durch die Untersetzung durch den Nocken 18 verstärkt;
- Die Vervielfachung der Reibungsflächen und das Vergrößern der Rückkräfte führt des weiteren dazu, daß eine gute Dämpfung der Vibrationsenergie erzielt wird:
- Die Baugruppe des Fliehgewichts 12-16 und der Kipper 13 wird weder an der Scheibe 1 noch an den Schaufeln 5 befestigt, sondern befindet sich nur in dem Raum 11, In dem sie durch Anlage der Flächen 12A und 12B des Fliehgewichts an den Oberseiten 3A der Zähne 3 und an den axialen Flächen 19A der Köpfe der Schrauben 20 sowie durch Anlage der Kipper 13 an den Schaufeln 5 in den Bereichen 14 und 15 gehalten wird.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführung beschränkt sondern deckt im Gegenteil alle Varianten ab, die innerhalb ihres Rahmens möglich sind.

Claims

1. Turbotriebwerkgebläse, bestehend aus einer Anordnung einer drehenden Scheibe (1) und am Umkreis der Scheibe befestigten Schaufeln (5), bei der einerseits der genannte Umkreis der Scheibe in Form von mehreren Zähnen (3) ausgeführt ist, von denen zwei beliebige aufeinanderfolgende zwischen sich einen ersten Zwischenraum begrenzen, dessen Querschnitt in Form von mindestens einem Schwalbenschwanz (4) ausgeführt ist, und andererseits jede Schaufel einen Fuß (6) ebenfalls in Form eines Schwalbenschwanzes, der komplementär ist zu dem des Querschnitts des genannten ersten Zwischenraums, sowie einen Schaft (7), der den genannten Fuß (6) mit der eigentlichen Schaufel (8) verbindet, und zwei Plattformen (9) aufweist, die quer zum genannten Schaft (7) verlaufen, die eine auf der einen Seite, die andere auf der anderen Seite des Schafts und die den Schaft (7) von der eigentlichen Schaufel (8) trennen, während ein zweiter Raum (11) zwischen dem Schaft (7) und der Plattform (9) einer ersten Schaufel, dem Schaft (7) und der Plattform (9) einer zweiten Schaufel, die der ersten Schaufel benachbart ist. und dem Kopf (3A) des Zahns (3), der die Füsse (6) der genannten ersten und zweiten Schaufeln voneinander trennt, eingegrenzt ist, und ein Fliehgewicht (12) in dem genannten zweiten Raum enthalten ist und unter Einwirkung der bei der Drehbewegung der Scheibe ausgeübten Zentrifugalkraft in Anlage an die Plattformen (9) und/oder an die Schäfte (7) der genannten ersten und zweiten Schaufel kommen kann,

dadurch gekennzeichnet, daß zwei steife Kipper (13) in dem genannten zweiten Raum angeordnet sind, indem sie zwischen dem Fliehgewicht (12-16) und den Schäften (7) und Plattformen (9) der ersten und zweiten Schaufel eingefügt sind, und geeignet sind, unter Einwirkung der Zentrifugalkraft, der das Fliehgewicht unterworfen ist, einerseits aneinander (18B), andererseits jeweils an (14) einer Plattform (9) einer der Schaufeln, an (15) einem Schaft einer der Schaufeln und an (16A) dem Fliehgewicht (16) in Anlage zu kommen, wobei die Anlagebereiche (14, 15) eines Kippers (13) an der Plattform (9) und an dem Schaft (7) einer Schaufel verschieden sind.

2. Turbotriebwerkgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seite eines Kippers, die mit dem Fliehgewicht (16-12) in Berührung ist, als ein Nocken (18) ausgebildet ist, so daß der Abstand (D 18B) zwischen dem Bereich (18B) des Kontakts der beiden Kipper (13) miteinander und dem Fliehgewicht (16-12) mit dem Kippen der Kipper variabel ist.

3. Turbotriebwerkgebläse nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder (24) an das Fliehgewicht (16-12) und an jeden der Kipper (13) angehängt ist, so daß der Halt des Zusammenbaus dieser Elemente gewährleistet ist und sie sich dabei leicht zueinander verschieben können;

4. Turbotriebwerkgebläse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (24) aus einem offenen Ring mit zwei Enden (25) besteht, die sich in federnder Anlage an den Seiten (26) der beiden Kipper (13) befinden, die den Anlageseiten (18B) der genannten Kipper miteinander gegenüberliegen.

5. Turbotriebwerkgebläse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fliehgewicht einen länglichen Teil (16) aufweist, der von der Feder (24) umgeben ist.

6. Turbotriebwerkgebläse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte längliche Teil (16) mit einer Kehlung (17) versehen ist, die die Feder (24) teilweise aufnimmt.

7. Turbotriebwerkgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß jedes Fliehgewicht (12) eine querliegende Endseite (12B) hat, die sich in Anlage an einem mit der Scheibe (1) fest verbundenen, axialen Anschlag (19A) befindet.

8. Turbotriebwerkgebläse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte axiale Anschlag (19A) von den Kopf (19) einer auf der Scheibe (1) befestigten Schraube (20) gebildet wird.

9. Turbotriebwerkgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß jedes Fliehgewicht (12-16) und die beiden damit verbundenen Kipper (13) sich in dem genannten zweiten Raum (11) befinden, ohne an der Scheibe (1) oder an den Schaufeln (5) befestigt zu sein.