DE3322430A1

DE3322430A1 - Gasturbinentriebwerk

Info

Publication number: DE3322430A1
Application number: DE19833322430
Authority: DE
Inventors: Peter Roderick Derby King
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1982-06-30
Filing date: 1983-06-22
Publication date: 1984-01-05
Also published as: DE3322430C2; FR2529619A1; JPS5920529A; JPH042782B2; GB2124788A; FR2529619B1; GB2124788B; US4473998A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf Gasturbinentriebwerke und insbesondere auf Mittel, die feststellen, wenn das Drehmoment, welches einer ein Drehmoment führenden Welle zugeführt wird, einen vorbestimmten Wert erreicht hat. Die Erfindung, bezieht sich auch auf Mittel, um die Brennstoffzufuhr nach dem Triebwerk abzuschalten, wenn das der ein Drehmoment führenden Welle zugeführte Drehmoment den vorbestimmten Wert erreicht, oder es sind Mittel vorgesehen, die im Cockpit eines Flugzeugs, das das Triebwerk trägt, anzeigen, wenn das der Welle zugeführte Drehmoment den vorbestimmten Wert erreicht hat.

Gasturbinentriebwerke umfassen eine oder mehrere ein Drehmoment führende Wellen, die antriebsmäßig einen Fanrotor oder einen Kompressorrotor mit einem oder mehreren entsprechenden Antriebsturbinenrotoren verbinden. Diese das Drehmoment übertragenden Wellen können sich mit Drehzahlen von über 11.000 u/min drehen und wenn eine dieser

Wellen ausfällt, dann "beschleunigt die entsprechende ■Turbine sehr schnell infolge des Wegfalls der angetriebenen Last. Wenn die Beschleunigung der unbelasteten Turbine nicht verhindert wird, dann läuft die Turbine schnell mit Überdrehzahl und es werden Teile abgeschleudert, die dann eine schwerwiegende Beschädigung des Triebwerks bewirken können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mittel zu schaffen, die feststellen, wann das der Welle zugeführte Drehmoment einen vorbestimmten Wert erreicht.

Die Erfindung bezweckt außerdem die Schaffung von Mitteln, die die Brennstoffzufuhr nach dem Gasturbinentriebwerk abschalten, wenn das der Welle zugeführte Drehmoment den vorbestimmten Wert erreicht.

Ferner bezweckt die Erfindung die Schaffung von Mitteln, die im Cockpit des Flugzeugs, das das Gasturbinentriebwerk trägt, anzeigen, wenn das Drehmoment, das der Welle zugeführt wird, den vorbestimmten Wert überschreitet.

Die Erfindung geht aus von einem Gasturbinentriebwerk mit einer ersten Welle, die koaxial innerhalb einer zweiten Welle angeordnet ist, wobei eine der Wellen antriebsmäßig einen ersten rotierenden Aufbau mit einem zweiten rotierenden Aufbau verbindet. Hierbei wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß Mittel vorgesehen sind, die feststellen, wann eine relative Winkelversetzung zwischen den Wellen einen vorbestimmten Wert überschreitet, während das Gasturbinentriebwerk in Betrieb befindlich ist, wobei die Mittel wenigstens eine Öffnung in der ersten

Welle und eine entsprechende Klinke aufweisen, die auf einer Achse schwenkbar ist, die an der zweiten Welle befestigt ist, daß die Klinke mit einem Arm am äußeren Umfang der ersten Welle abläuft, daß die Öffnung in der ersten Welle in der gleichen Ebene liegt, in der die Klinke abläuft, und die öffnung in der ersten Welle winkelmäßig in Drehrichtung der Wellen von dem Arm der Klinke entfernt liegt, wobei im Betrieb dann, wenn eine relative Winkelversetzung zwischen der ersten und der zweiten Welle den vorbestimmten Wert erreicht, der Arm der Klinke auf die öffnung in der ersten Welle ausgerichtet wird und in diese öffnung einfällt.

Die erste Welle kann auch mehrere im gleichen Winkelabstand zueinander angeordnete öffnungen aufweisen und die zweite Welle trägt dann eine gleiche Zahl von im gleichen Winkelabstand zueinander angeordneten Klinken, die auf Achsen schwenkbar sind, wobei die öffnungen der ersten Welle und die Klinken in der gleichen Querschnittsebene liegen und οede öffnung der ersten Welle in einem vorbestimmten Winkel in Drehrichtung der Wellen von dem Arm der entsprechenden Klinke versetzt ist, so daß im Betrieb dann, wenn eine relative Winkelversetzung zxvischen erster und zweiter Welle den vorbestimmten Wert erreicht, der Arm einer jeden Klinke auf die entsprechende Öffnung in der ersten Welle ausgerichtet wird.

Jede Klinke kann eine Klaue an dem dem Einfallarm entgegengesetzten Ende aufweisen, wobei eine Betätigungseinrichtung radial außerhalb der Klaue vorgesehen ist und im Betrieb dann, wenn der Arm einer jeden Klinke in die entsprechende Öffnung der ersten Welle einfällt, die Klinke

um ihre Achse gedreht wird und jede Klaue radial nach außen bewegt wird, wenn die Wellen rotieren, so daß eine Klaue an der Betätigungseinrichtung angreift und diese versetzt.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verbindet die zweite Welle antriebsmäßig den ersten rotierenden Aufbau mit dem zweiten rotierenden Aufbau und die erste Welle erstreckt sich über die volle Länge der zweiten Welle und die erste Welle ist am stromaufwärtigen Ende der zweiten Welle festgelegt, wobei die Öffnungen in der ersten Welle und die entsprechenden Klinken am stromabwartigen Ende von erster und zweiter Welle angeordnet sind, wobei im Betrieb eine Verdrehung der zweiten Welle bewirkt, daß das stromabwärtige Ende der zweiten Welle im Winkel relativ zum stromabwärtigen Ende der- ersten Welle verdreht wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung verbindet die erste Welle antriebsmäßig den ersten rotierenden Aufbau mit dem zweiten rotierenden Aufbau und es ist wenigstens ein Gewicht radial zwischen der ersten und zweiten Welle angeordnet, welches mit der ersten und zweiten Welle über je einen Lenker verbunden ist, der eine Bewegung des Gewichtes in Radialrichtung zuläßt, wobei sich im Betrieb das Gewicht radial nach außen bewegt und bewirkt, daß die zweite Welle im Winkel gegenüber der ersten Welle versetzt wird.

Die Versetzung der Betätigungsvorrichtung kann bewirken, daß die Brennstoffzufuhr nach dem Triebwerk vermindert oder abgesperrt wird.

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Die Versetzung der Betätigungsvorrichtung kann außerdem bewirken, daß eine Anzeige geliefert wird, die erkennen läßt, daß die relative Winkelversetzung zwischen den Wellen den vorbestimmten Wert erreicht hat.

Die Betätigungsvorrichtung kann ein Hebel oder ein Kabel sein.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Gasturbinentriebwerks teilweise aufgebrochen, mit einer ersten Ausführungsform der rotierenden Aufbauten, der Wellen und der Mittel zur Feststellung, wann die relative Winkelversetzung zwischen den Wellen einen vorbestimmten Betrag aufweist, wenn das Triebwerk läuft,

Fig. 2 in größerem Maßstab eine Ansieht der Niederdruckwelle und der koaxial innerhalb der Hiederdruckwelle angeordneten Welle und der Detektormittel gemäß Fig. 1,

Fig. 3A, JB und JG Querschnitte längs der Linie A-A gemäß Fig. 2, welche die Arbeitsweise der Klinke erkennen lassen,

Fig. 4- eine schematische Ansicht eines Gasturbinentriebwerks teilweise aufgebrochen, mit einem abgewandelten Ausführungsbeispiel der sich drehenden Aufbauten, der Wellen und der Mittel zur

Feststellung, wann die relative Winkelversetzung zwischen den Wellen einen vorbestimmten Betrag erreicht, wenn das Triebwerk läuft,

Fig. 5 in größerem Maßstab eine Ansicht der Niederdruckwelle und der koaxial in der Niederdruckwelle angeordneten Welle und einer Welle, die die Niederdruckwelle umschließt, und mit dem Detektor gemäß Fig. 4-,

Fig. 6A und 6B Querschnittsansichten längs der Linie B-B gemäß Fig. 5, die die Arbeitsweise der Mittel erkennen lassen, durch welche die Welle winkelmäßig relativ zur Niederdruckwelle verdreht wird, wenn das Gasturbinentriebwerk in Betrieb befindlich ist,

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie G-C gemäß Fig. 5> welcher die Klinkenanordnung erkennen läßt.

Das in Fig. 1 dargestellte Gasturbinentriebwerk 10 weist in Strömungsrichtung hintereinander einen Fan 12 und ein Kerntriebwerk 16 auf. Das Kerntriebwerk 16 besitzt in Strömungsrichtung hintereinander einen Zwischendruckkompressor 18, einen Hochdruckkompressor 20, eine ringförmige Brennkammer 22, eine Hochdruckturbine 24-, eine Zwischendruckt urb ine 26, eine Niederdruckturbine 28 und eine Abgasdüse 30· Mehrere Streben 29 tragen das Kerntriebwerk 16. Ein ringförmiger Nebenschlußkanal 14 ist um das Kerntriebwerk 16 herumgelegt und der Fan 12, der Zwischendruckkompressor 18 und der Hochdruckkompressor 20 sind

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über eine Niederdruckwelle 36, eine Zwischendruckwelle 34 bzw. eine Hoehdruckwelle 32 mit einer Niederdruckturbine 28, einer Zwischendruckturbine 26 bzw. einer Hochdruckturbine 24- antriebsmäßig verbunden. Eine Welle 38 liegt koaxial innerhalb der Niederdruckwelle 36 und diese Welle ist am stromaufwärtigen Ende der Niederdruckwelle 36 befestigt und erstreckt sich über die volle Länge der Mederdruckwelle 36, und das stromabwärtige Ende der Welle 38 ist nicht am stromabwärtigen Ende der Niederdruckwelle 36 festgelegt. Ein Detektor 42 stellt fest, wann die relative Winkelversetzung zwischen den Wellen 36 und 38 einen vorbestimmten Betrag erreicht, während das Triebwerk läuft, und dieser Detektor ist am stromabwärtigen Ende der Wellen 36 und 38 angeordnet.

Die Fig. 2, 3A, 3B und $G zeigen in größerem Maßstab den Detektor 42 und die stromabwärtigen Enden der Wellen 36 und 38. An das stromabwärtige Ende der Welle 36 ist koaxial hierzu eine Welle 40 über Bolzen 44 angeflanscht, die durch koaxiale Löcher 48 und 50 in den Flanschen 52 bzw. 54- der Wellen 40 bzw. 36 hindurchgeführt sind, wobei die Verspannung durch Muttern 46 erfolgt. Die Welle 38 weist am stromabwärtigen Ende eine Hülse 43 auf, deren äußerer Durchmesser im wesentlichen gleich ist dem Innendurchmesser der Welle 40, und die Hülse 43 hat wenigstens eine Öffnung 70 in ihrem Umfang. Zwei Flansche 56 bzw. 58 erstrecken sich in Umfangsrichtung der Welle 40 und. wenigstens eine Achse 62 verläuft zwischen den Flanschen 56 und 58. Auf der Achse 62 ist eine Klinke 60 gelagert, deren einer Arm 64 durch einen Schlitz 68 in der Welle 40 hindurchgreift und am äußeren Umfang der Hülse 43 anliegt. Am anderen Ende der Klinke 60 ist eine Klaue 66

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vorgesehen, die aus der Welle 40· vorsteht, jedoch nicht über den äußeren Radius der Flansche 56 unä 58 verläuft. Ein Hebel 72 oder ein Kabel ist im radialen Abstand zu dem äußeren Umfang der Flansche 56 und 58 und von der Klaue 66 angeordnet und ein Arm 78 des Winkelhebels 72 oder das Kabel kann mit einem Brennstoffabschaltventil oder einer Anzeigevorrichtung verbunden sein. In der in Fig. 3A dargestellten Stellung ist der Hebel 72 nicht betätigt und das Brennstoffabschaltventil ist offen und der Brennstoff kann nach der Brennkammer des Gasturbinentriebwerks strömen. Der Winkelhebel 72 liegt in der gleichen Ebene wie die Klinke 60 und die Öffnung 70 in der Hülse 4-3 der Welle 38 liegt ebenfalls in der gleichen Ebene wie der Hebel 72 und die Klinke 60. Wenn das Gasturbinentriebwerk 10 in Ruhe befindlich ist, dann liegt die Öffnung 70 der Hülse 4-3 in einem vorbestimmten Winkel X in Drehrichtung der Wellen 36 und 38 vom Arm 64- der Klinke 60 entfernt, wie dies aus Fig. 3A ersichtlich ist. Der Hebel 72 ist auf einer Achse 74- gelagert und frei um die Achse 74 drehbar. Ein Ende 76 des Hebels 72 liegt in radialem Abstand vom äußeren umfang der Flansche 56 vaxä 58.

Fig. 4- zeigt ein Gasturbinentriebwerk 10, welches dem Triebwerk nach Fig. 1 entspricht, bei dem jedoch die Welle 80 koaxial um eine Welle 83 herumgelegt ist, die mit dem stromabwärtigen Ende der Welle 36 verbunden ist. Ein Detektor 82 stellt fest, wenn eine relative Winkelversetzung zwischen den Wellen 36 und 80 einen vorbestimmten Wert erreicht, wenn das Gasturbinentriebwerk läuft, und dieser Detektor 82 befindet sich am stromabwärtigen Ende der Welle 36.

Die Pig. 3i 6A, 6B und 7 zeigen in größerem Maßstab Ansichten einer weiteren Ausfuhriragsform des Detektors 82 und des stromabwärtigen Endes der Welle 36 sowie der Wellen 83 und 80. Die Welle 83 ist koaxial am stromabwärtigen Ende der Welle 36 über mehrere Bolzen 84- verbunden, die durch koaxiale Löcher 88 und 90 in den Planschen 92 und 94 der Wellen 83 bzw. 36 gesteckt sind, und die Vorspannung erfolgt durch aufgeschraubte Muttern 86. Die Welle 80 weist wenigstens ein Lagerauge 116 auf, das radial von der Welle 80 nach innen steht und radial von der Welle 83 distanziert liegt. In gleicher Weise steht wenigstens ein Lagerauge 102 radial von der Welle 83 nach außen, jedoch im Abstand zu der Welle 80. Wenigstens ein Gewicht 108.befindet sich radial zwischen den Wellen 83 und 80 und das Gewicht 108 ist mit den Wellen 83 und 80 über Lenker 104- bzw. 112 verbunden, die an dem Gewicht 108 über einen Achsbolzen 110 und mit den Lageraugen und 116.der Wellen 83 bzw. 80 mit Achsbolzen 106 bzw. verbunden sind. Die Lenker 104- und 112 und die Achsbolzen 106, 110 und 114- schaffen die Möglichkeit, daß das Gewicht 108 sich in Radialrichtung bewegen kann. Die Lageraugen 102 und 116, das Gewicht 108 und die Lenker 104 und 112 sind axial zwischen zwei Planschen 96 und 98 angeordnet, die in Umfangsrichtung über den inneren Umfang der Welle 80 vorstehen. Ein Plansch 100 liegt in radialem Abstand von dem Plansch 98 und wenigstens eine Achse 120 verläuft axial zwischen den Planschen 98 und 100. Eine Klinke 118 ist auf einer Achse 120 gelagert und ein Armende 122 der doppelarmigen Klinke liegt dem äußeren Umfang der Welle 83 an. Eine Klaue 124 am anderen Ende der Klinke 118 steht von der Welle 83, aber nicht über den äußeren Radius des Flansches 100 vor. Die Welle 83 weist

wenigstens eine Öffnung 126 am Umfang auf und die Öffnung 126 und die Klinke liegen in der gleichen Ebene. Die Öffnung 126 liegt anfänglich in einem vorbestimmten Winkel in Drehrichtung der Wellen 83 und 80 vom Arm 122 der Klinke 118 entfernt. Ein Hebel 128 oder ein Kabel ist radial außerhalb des Flansches 100 mit Abstand angeordnet und erstreckt sich parallel zur Achse der Welle 36.

Im Betrieb x\rird Luft in das Gasturbinentriebwerk 10 eingesaugt und diese wird durch den Pan 12 verdichtet und hinter diesem wird die Strömung aufgeteilt. Ein erster Teil der Luft strömt durch den ringförmigen Hebenschlußkanal 14 um das Kerntriebwerk 16 herum und ein zweiter Teil der Luft strömt in das Kerntriebwerk 16 ein. Der zweite Teil der Luft wird weiter durch den Zwischendruckkompressor 18 bzw. den Hochdruckkompressor 20 verdichtet, bevor die Luft in die ringförmige Brennkammer 22 eintritt. Dann wird Brennstoff in die Ringbrennkammer 22 eingeleitet und gezündet und in der Luft verbrannt, um einen Heißgasstrom zu erzeugen, der aus der ringförmigen Brennkammer 22 austritt. Die heißen Gase treiben die Hochdruckturbinen 24, die Mitteldruckturbinen 26 und die Niederdruckturbinen 28 an, bevor sie das Gasturbinentriebwerk 10 über die Schubdüse 30 verlassen. Hochdrucks, Zwischendruck- und Niederdruckturbine 24, 26 bzw. 28 treiben jeweils einen Hochdruckkompressor 20 bzw. einen Zxtfischendruckkornpressor 18 bzw. den Fan 12 über koaxiale Wellen 32, 34- bzw. 36 an.

Wie oben erwähnt können sich die Wellen mit einer Drehzahl von 11.000 u/min drehen, wenn das Gasturbinentriebwerk läuft. Wenn eine der Wellen ausfällt, dann würde der

betreffende Turbinenrotor sich schnell beschleunigen, weil die von ihr angetriebene Last entfällt. Wenn die Beschleunigung des unbelasteten Turbinenrotors nicht verhindert wird, dann kommt der Rotor sehr schnell auf Überdrehzahl und der Turbinenrotor birst auseinander und verursacht schwerwiegende Beschädigungen des Gasturbinentriebwerks.

Jeder Turbinenrotor wird von den heißen Gasen angetrieben, die die Turbine durchströmen, und jeder Turbinenrotor treibt die entsprechende Welle, die ihrerseits den entsprechenden Kompressorrotor antreibt. Die Welle hat infolge des ihr aufgeprägten Drehmoments eine gewisse Verdrillung zwischen stromaufwärtigem und stromabwärtigem Ende. Wenn die Welle geschwächt wird, dann steigt die . Verdrillung dieser Welle an. Wenn die Welle bricht, dann wird der Turbinenrotor unbelastet, und dies führt zu einer Überdrehzahl des Turbinenrotors.

Um diese Überdrehzahl des Turbinenrotors zu verhindern, wird diese übermäßige Verdrillung der Welle festgestellt, bevor diese Welle - ausfallen kann, und es wird die Brennstoffzufuhr nach dem Gasturbinentriebwerk abgeschaltet oder es wird die Überdrehzahl der Welle nach dem Bruch festgestellt und dann die Brennstoffzufuhr nach dem Triebwerk abgestellt.

Der Detektor 4-2 gemäß den Fig. 2, 3A, 3B und 3C kann benutzt werden, um eine übermäßige Verdrillung der Welle 36 zu einem Zeitpunkt festzustellen, bevor die Gefahr eines Wellenbruchs der Welle 36 besteht. Um die Verdrillung der Welle 36 festzustellen, ist die Welle 38 koaxial

innerhalb der V/elle 36 angeordnet und am stromoberseitigen Ende mit dieser verbunden. Die Welle 38 erstreckt sich über die volle Länge der Wellen 36 und 40. Wenn die Drehzahl der Welle 36 im Betrieb ansteigt, ergibt sich eine Verdrillung des stromabwärtigen Endes der Welle 36 und der Welle 40 in Drehrichtung der Welle 36 gegenüber dem stromaufwärtigen Ende der Welle 36. Das Verdrillen der Welle 36 ist auf das ihr aufgeprägte Drehmoment zu~ rückzuführen und resultiert in einer Winkelversetzung zwischen der Welle 40 und der Hülse 43 am stromabwärtigen Ende der Welle 38. Jede Öffnung 70 in der Hülse 43 liegt anfänglich in einem vorbestimmten Winkel X in Drehrichtung der Welle 36 vom Arm 64 der Klinke 60 entfernt, wie dies aus Fig. 3A ersichtlich ist.

Im Betrieb wird infolge Verdrillung der Welle 36 der Arm 64 der Klinke 60 relativ zur Welle 38 und zur Öffnung 70 versetzt. Diese Versetzung erfolgt in Drehrichtung der Wellen 36 und 38 und demgemäß wird der Arm 64 nach der Öffnung 30 hin versetzt, wie dies in Fig. 3B dargestellt ist. Der Winkel, über den die Klinke 60 und der Arm 64 versetzt werden, hängt von dem Drehmoment ab, das der Welle 36 aufgeprägt wird, jedoch wird der vorbestimmte Winkel so gewählt, daß er größer ist als die Winkelversetzung der Welle 40 und der Klinke 60 gegenüber der Welle 38 unter normalen Betriebsbedingungen des Gasturbinentriebwerks 10.

Wenn jedoch aus irgendeinem Grunde die Winkelversetzung der Welle 40 und der zugeordneten Klinke 60 gegenüber der Welle 38 größer wird als unter normalen Betriebsbedingungen, dann wird der Arm 64 der Klinke 60 längs des Umfangs

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der Hülse 43 versetzt, bis die Öffnung 70 in der Hülse 43 erreicht wird. Der Arm 64 der Klinke 60 wird dann auf die Öffnung 70 in der Hülse 43 ausgerichtet und fällt in diese Öffnung ein. Dabei dreht sich die Klinke um die Achse 62 und die Klaue 66 bewegt sich radial von den Flanschen 56 und 58 nach außen. Da sich die Wellen 36 "und 38 drehen, greift die Klaue 66 an dem Ende 76 des Hebels 72 an, das gegenüber den Flanschen 56 und 58 versetzt ist, so daß dieser Hebel verschwenkt wird. Die Verschwenkung des Endes 76 des Hebels 72 bewirkt, daß der Hebel 72 mit dem Arm 78 um die Achse 74 gedreht wird, und dies bewirkt eine Abschaltung der Brennstoffzufuhr. Die Brennstoffzufuhr nach der Brennkammer des Gasturbinentriebwerks wird damit beendet und dies verhindert, daß die ITiederdruckturbine auf Überdrehzahl hochläuft.

Der Detektor 82 gemäß den Fig. 5> 6A, 6B und 7 kann benutzt werden, um eine Überdrehzahl der Welle 83 infolge eines Bruchs der Welle 36 festzustellen. Um die Überdrehzahl der Welle 83 festzustellen, ist die Welle 83 koaxial am stromabwärtigen Ende der Welle 36 festgelegt. Die Welle 82 ist mit der Welle 83 über Lenker 104 und 112 verbunden, die an Lagerböcken 102 und 116 der Wellen 83 bzw. 80 angelenkt sind, wobei in der Mitte zwischen den Lenkern ein Gewicht 108 gelenkig befestigt ist, wie dies aus Fig. 6A ersichtlich ist. Wenn die Drehzahl der Welle 36 im Betrieb ansteigt, dann erhöhen sich die Zentrifugalkräfte, die auf das Gewicht 108 einwirken, und dies bewirkt, daß das Gewicht 108 sich auf einen größeren Eadius von der Achse der Welle 36 weg bewegt. Die Bewegung des Gewichtes 108 auf den vergrößerten Radius gegenüber der Achse der Welle 36 bewirkt, daß die Lenker 104 und

112 sich, um die Achsen 106, 110 und 114 drehen, was wiederum bewirkt, daß die Welle 80 im Winkel relativ zur Welle 83 versetzt wird. Die Öffnung 126 in der Welle 83 liegt anfänglich in einem vorbestimmten Winkel in Drehrichtung der Welle 36 von dem Arm 122 der Klinke 118 entfernt .

Infolge der Winkelversetzung der Welle 80 werden im Betrieb die Klinke 118 und ihr Arm 122 nach der Öffnung 126 in der Welle 83 hin versetzt. Der Winkel, über den die Welle 80 und die Klinke 118 versetzt werden, ist abhängig von der Drehzahl der Welle 36, jedoch ist der vorbestimmte Winkel so gewählt, daß er größer ist als die Winkelversetzung der Welle 80 und der Klinke 118 gegenüber der . Welle 83 bei Normalbetrieb des Triebwerks.

Wenn die Welle 36 jedoch bricht, dann steigt die Drehzahl der Welle 83 schnell an, und dies bewirkt, daß das Gewicht 108 auf einen größeren Eadius angehoben wird, wie dies in Pig. 6B dargestellt ist. Hierdurch wird die Winkelversetzung zwischen der Welle 80 und der Welle 83 vergrößert. Dadurch wird der Arm 122 der Klinke 118 längs des Umfangs der Welle 83 versetzt, bis sein Ende auf die Öffnung 126 der Welle 83 ausgerichtet ist und in die Öffnung einfällt. Die Klinke 118 dreht sich dann um ihre Achse 120 und die Klaue 124- bewegt sich radial vom Plansch 100 nach außen. Wenn sich die Welle 83 dreht, dann kommt die Klaue 124- in Eingriff mit dem Hebel 128 und versetzt diesen, wodurch das Brennstoffabschaltventil betätigt wird.

Der in den Pig. 3 bis 7 dargestellte Detektor kann

benutzt werden, um erhöhte Drehzahlen der Niederdruck-, der Zwischendruck- und der Hochdruckwelle festzustellen, und die Klinkeneinrichtung kann benutzt werden, um die Brennstoffzufuhr nach dem Gasturbinentriebwerk abzuschalten, wenn eine übermäßig hohe Drehzahl festgestellt wird.

Das in den Fig. 1 bis 4- dargestellte Ausführungsbeispiel kann benutzt werden, um eine übermäßig große Verdrillung der Welle 36 festzustellen, bevor die Welle 36 ausfällt. Wenn (jedoch eine Sicherheitswelle benutzt wird, um einen Leerlauf des Turbinenrotors zu verhindern, dann kann die Versetzung des Hebels 72 benutzt werden, um eine Anzeige dem Cockpit des Flugzeugs zu liefern, in welchem das Gasturbinentriebwerk eingebaut ist, und diese Anzeige kann zu erkennen geben, daß die Welle 36 im Begriff war, auszufallen, statt die Brennstoffzuführung nach der Brennkammer des Triebwerks zu beenden.

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist nur eine Öffnung und eine damit zusammenwirkende Klinke ersichtlich. Es kann jedoch notwendig sein, mehrere im gleichen Winkelabstand zueinander angeordnete öffnungen und hiermit zusammenwirkende Klinken vorzusehen, um die Zeitdauer zwischen dem Einfall der Arme in die öffnungen bis zu dem Zeitpunkt zu verkürzen, zu dem die Klaue den Hebel oder das Kabel versetzt und das Abschaltventil betätigt.

Die Hebel 72 können eine Abschaltung der Brennstoffzufuhr bewirken, wobei ein Kabel oder ein hydraulischer Druck für die Übertragung dient. Das Kabel oder das Rohr kann durch die Hohlstreben 29 vom Hebel 72 oder dem

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Kabel 128 nach dem Abschaltventil geführt sein.

Ein Kabel kann radial außerhalb der Klaue der Klinkenanordnung vorgesehen werden, statt den Hebel zu benutzen. Diese Kabel wurden dann parallel zur Achse der Welle laufen.

Leerseite

Claims

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Patentanwälte O\ρϊ._:-1 ag_:.-Q u r<>VaI lach

Europäische Patentvertreter DA p±,-lixg.&ü MexMoch

European Patent Attorneys Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

Dipl.-lng. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 2 60 80 78 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 22.0uni 1983

Unser Zeichen: 17 723 K/Nu

Pat ent ansprüche

(1.) Gasturbinentriebwerk mit einer ersten Welle, die koaxial innerhalb einer zweiten Welle angeordnet ist, wobei eine der Wellen antriebsmäßig einen ersten rotierenden Aufbau mit einem zweiten rotierenden Aufbau verbindet, und mit Mitteln, die ansprechen, sobald eine vorbestiramte Relativwinkelverdrehung zwischen den Wellen einen vorbestimmten Wert erreicht, während das Triebwerk läuft, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel wenigstens eine Öffnung (70) in der ersten Welle (38) und eine entsprechende Klinke (60) aufweisen, welch letztere auf einer Achse (62) schwenkbar gelagert ist, welche an der zweiten Welle (36) festgelegt ist, daß die doppelarmig ausgebildete Klinke (60) mit einem Arm (64) am äußeren Umfang der ersten Welle (38) in einer Ebene entlanggleitet, in der die Öffnung (70) der ersten Welle (38) liegt, und daß die Öffnung (70) in der ersten Welle (38) in einem vorbestimmten Winkel in Drehrichtung der Wellen vom Ende des Arms (64) der Klinke (60) entfernt liegt, so daß dann, wenn im Betrieb eine relative Winkelversetzung zwischen der ersten und der zweiten Welle (38 bzw. 36) einen vorbestimmten Wert auf v/eist, der Arm (64) der Klinke (60)

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auf die Öffnung (70) in der ersten Welle (38) ausgerichtet wird und in diese Öffnung einfällt.
2. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Welle mehrere im gleichen Abstand zueinander angeordnete öffnungen aufweist und daß die zweite Welle eine entsprechende Anzahl von Klinken auf Schwenkachsen trägt, daß die öffnungen in der ersten Welle und die Klinken in der gleichen Ebene liegen und jede Öffnung in der ersten Welle um einen vorbestimmten Winkel in Drehrichtung der Wellen von dem Armende der entsprechenden Klinke entfernt liegt und daß im Betrieb dann, wenn die relative Winkelversetzung zwischen der ersten und zweiten Welle den vorbestimmten Wert erreicht, der Arm jeder Klinke auf die entsprechende Öffnung in der ersten Welle ausgerichtet wird und in diese Öffnung einfällt.
3· Gasturbinentriebwerk nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Welle (36) antriebsmäßig den ersten drehenden Aufbau (Ί2) mit dem zweiten drehenden Aufbau (28) verbindet, daß die erste Welle (38) über die volle Länge der zweiten Welle (36) verläuft und die erste Welle (38) mit dem stromaufwärtigen Ende der zweiten Welle (36) verbunden ist, daß die öffnung (70) oder jede Öffnung in der ersten Welle (38) und die entsprechende Klinke (60) am stromabwärtigen Ende der ersten bzw. zweiten Welle (38, 36) angeordnet sind und daß im Betrieb die Verdrillung der zweiten

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Welle (36) eine Winkelversetzung des stromabwärtigen Endes der zweiten ¥elle (36) relativ zum stromabwärtigen Ende der ersten Welle (38) zur Folge hat.
4-. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Welle (36) antriebsmäßig den ersten rotierenden Aufbau (12) mit dem zweiten rotierenden Aufbau (28) verbindet, daß wenigstens ein Gewicht (108) radial zwischen der ersten und zweiten Welle angeordnet und an der ersten bzw. zweiten Welle (36, 80) festgelegt ist, wobei das Gewicht (108) an der ersten bzw. zweiten Welle (36, 80) durch zwei Lenker (104, 112) getragen wird, die eine Bewegung des Gewichts (108) in Radialrichtung zulassen, wobei sich im Betrieb das Gewicht (108) radial nach außen bewegt und bewirkt, daß die zweite Welle (80) winkelmäßig gegenüber der ersten Welle (36) versetzt wird.
5· Gasturbinentriebwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß jede Klinke (60) eine Klaue (66) an dem dem Arm (64) gegenüberliegenden Ende aufweist, daß eine Betätigungsvorrichtung (72) im radialen Abstand außerhalb der Klauen (66) liegt, daß im Betrieb dann, wenn der Arm (64-) der Klinke (60) in die entsprechende Öffnung (70) in der ersten Welle (38) einfällt, jede Klinke (60) um ihre Achse (62) gedreht wird und jede Klaue (66) sich radial nach außen bewegt, wenn sich die Wellen (36, 3.8) drehen, und eine der Klauen (66) die Betätigungsvorrichtung (72) erfaßt und eine

Versetzung derselben "bewirkt.
6. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 5₅ dadurch gekennzeichnet , daß eine Brennstoffzuführungsvorrichtung für das Gasturbinentriebwerk vorgesehen ist und daß die Versetzung der Betätigungsvorrichtung (72) bewirkt, daß die Brennstoffzuführung nach dem Gasturbinentriebwerk wenigstens vermindert wird.
7· Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Versetzung der Betätigungsvorrichtung (72) eine Abschaltung der Brennstoffzufuhr nach dem Triebwerk bewirkt.
8. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 5j dadurch gekennzeichnet , daß Mittel vorgesehen sind, die anzeigen, daß die relative Winkelversetzung zwischen den Wellen den vorbestimmten Wert erreicht hat, und daß die Versetzung der Betätigungsvorrichtung (72) die Anzeige wirksam macht.

9- Gasturbinentriebxirerk nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (72) ein Hebel oder ein Kabel ist.