DE2248907A1 - PROTECTIVE DEVICE, IN PARTICULAR FOR FAN DRIVES - Google Patents

PROTECTIVE DEVICE, IN PARTICULAR FOR FAN DRIVES

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DE2248907A1
DE2248907A1 DE19722248907 DE2248907A DE2248907A1 DE 2248907 A1 DE2248907 A1 DE 2248907A1 DE 19722248907 DE19722248907 DE 19722248907 DE 2248907 A DE2248907 A DE 2248907A DE 2248907 A1 DE2248907 A1 DE 2248907A1
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John Frederick Coplin
Douglas Wilson Dawson
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Rolls Royce PLC
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Rolls Royce 1971 Ltd
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    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/04—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for responsive to undesired position of rotor relative to stator or to breaking-off of a part of the rotor, e.g. indicating such position
    • F01D21/045—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for responsive to undesired position of rotor relative to stator or to breaking-off of a part of the rotor, e.g. indicating such position special arrangements in stators or in rotors dealing with breaking-off of part of rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/32—Application in turbines in gas turbines
    • F05D2220/327—Application in turbines in gas turbines to drive shrouded, high solidity propeller

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzvorrichtung zur Verwendung in Verbindung mit rotierenden Teilen und insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf eine -Schutzvorrichtung zur Benutzung in Verbindung mit einem beschaufelten Rotor eines Gasturbinenstrahltriebwerks .The invention relates to a protective device for use in connection with rotating parts and in particular, but not exclusively, on a protective device for use in connection with a bladed rotor of a gas turbine jet engine.

Wenn beispielsweise bei einem beschaufelten Rotor, der mit hoher Drehzahl umläuft, ein Bruch auftritt, dann hat dies zur Folge, daß der abgebrochene Schaufelteil mit hoher Geschwindigkeit wie ein Projektil herausgeschleudert wird, was schlimme Polgen für das Plugzeug haben kann, das das Triebwerk trägt.If, for example, a bladed rotor that rotates at high speed breaks, then this has the consequence: that the broken part of the blade is ejected at high speed like a projectile, what bad poles for the plug stuff that carries the engine.

Wenn ein solcher Fall eintritt, dann ist es zweckmäßig, daß eine Schutzvorrichtung vorgesehen ist, die wenigstens zwei Funktionen ausführt. Einmal soll die Geschwindigkeit des vom Rotor abgebrochenen Teils vermindert werden und außerdem soll der abgebrochene Teil des Rotors in eine Vielzahl kleiner Abschnitte zerlegt werden.If such a case occurs, then it is expedient that a protective device is provided which has at least two functions executes. On the one hand, the speed of the part broken off by the rotor is to be reduced and, in addition, the broken off part is to be reduced Part of the rotor can be disassembled into a large number of small sections.

Die Erfindung geht aus von einer Schutzvorrichtung zur Verwendung in Verbindung mit drehbaren Teilen, bestehend aus einem Gehäuse, welches die umlaufenden Teile umgibt und löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß das Gehäuse mit einer Ausnehmung versehen ist,The invention is based on a protective device for use in connection with rotatable parts, consisting of a housing, which surrounds the rotating parts and solves the problem in that the housing is provided with a recess,

ORIGINAL !NSPECTED 309816/0799ORIGINAL! NSPECTED 309816/0799

die den Rotationspfad der drehenden Teile umfaßt und in den der sich drehende Teil einläuft, wenn er sich von dem Rotor löst, wobei das Gehäuse außerdem mit einem in Achsrichtung verlaufenden ringförmigen Portsatz ausgestattet ist, an dem der betreffende Teil angreift, wenn er sich von dem Rotor löst.which includes the path of rotation of the rotating parts and in which the rotating part enters when it detaches from the rotor, the housing also having an axially extending annular Port set is equipped, on which the part in question engages when it detaches from the rotor.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung umfaßt der sich drehende Teil eine Stufe des Kompressors oder der Turbine eines Gasturbinenstrahltriebwerks, wobei das Rotorgehäuse mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Ausnehmung ausgestattet ist, die den Rotor umgreift und in die die Rotorschaufel sich hineinerstrecken kann, wenn sie vom Rotor gelöst wird. Das Gehäuse ist außerdem mit einem ringförmigen, axial vorstehenden Vorsprung versehen, der einen hakenartigen Körper bildet und sich in Strömungsrichtung nach hinten erstreckt.According to a further feature of the invention, the rotating Part of a stage of the compressor or turbine of a gas turbine jet engine, wherein the rotor housing is equipped with a circumferential recess that supports the rotor engages around and into which the rotor blade can extend when it is released from the rotor. The case also comes with a annular, axially protruding projection provided, which forms a hook-like body and in the flow direction to the rear extends.

Die radiale Tiefe der Ausnehmung ist so groß gewählt, daß ein Eingriff mit dem abgelösten Segment der Schaufel gewährleistet ist.The radial depth of the recess is selected to be so large that engagement with the detached segment of the blade is ensured.

Vorzugsweise befindet sich der Haken vor dem Drehpfad der Schaufel.Preferably the hook is in front of the path of rotation of the shovel.

Der in der Beschreibung benutzte Ausdruck "Rotor" soll auch einen Rotor umfassen, der eine Vielzahl von Schaufelelementen trägt, die entweder einstückig mit dem Rotor hergestellt sind oder an diesem befestigt sind.The term "rotor" used in the description is also intended to include a rotor which carries a plurality of vane elements, which are either made in one piece with the rotor or attached to it.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the drawing. In the drawing show:

Fig. l eine Seitenansicht eines GasturbinenstrahlFig. 1 is a side view of a gas turbine jet

triebwerks mit Prontgebläseengine with Pront fan

Fig. 2 in größerem Maßstab eine Teilansicht derFig. 2 on a larger scale a partial view of the

SchutzvorrichtungProtective device

In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 10 ein Gasturbinenstrahltriebwerk bezeichnet, welches einen Kompressor 12, eine Verbrennungseinrichtung 14, eine Turbine 16 und eine Schubdüse 18 umfaßt. In Fig. 1, the reference numeral 10 is a gas turbine jet engine denotes which comprises a compressor 12, a combustion device 14, a turbine 16 and an exhaust nozzle 18.

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Die Turbinen sind antriebsmäßig mit dem Kompressor 12 verbunden. Der Kompressor umfaßt einen Niederdruckabschnitt bestehend aus einer einzigen Gebläsestufe 2O5 einen Zwischendruckabschnitt und einen Hochdruckabschnitt.The turbines are drivingly connected to the compressor 12. The compressor comprises a low-pressure section consisting of a single fan stage 2O 5, an intermediate-pressure section and a high-pressure section.

Wie aus Fig. 1 der Zeichnung ersichtlich ist, wird das Gebläse von einem ringförmigen Gehäuse 22 umschlossen, welches sich axial nur über einen Teil der Länge des Triebwerks erstreckt und das stromoberseitige Ende des Gehäuses 22 den Lüfteinlaß des Triebwerks definiert. ■As can be seen from Fig. 1 of the drawing, the fan enclosed by an annular housing 22 which extends axially only over part of the length of the engine and the upstream end of the housing 22 defines the air intake of the engine. ■

Aus Fig. 2 der Zeichnung ist ersichtlich, daß das stromoberseitigeFrom Fig. 2 of the drawing it can be seen that the current top

23 Ende des Gehäuses 22 mit einer Schutzvorrichtung/ausgestattet ist, so daß im Falle eines Bruchs einer Schaufel 24 des Gebläses zwei Funktionen erfüllt werden.23 end of the housing 22 is equipped with a protective device /, so that in the event of a blade 24 of the fan breaking, two functions are fulfilled.

Die eine Funktion besteht darin, die Geschwindigkeit der herausgeschleuderten Schaufel oder des Schaufelabschnitts zu bremsen und die zweite Funktion besteht darin, den Schaufelteil in eine größere Zahl kleinerer Stücke aufzuteilen.One function is the speed of the ejected To brake the blade or the blade section and the second function is to convert the blade part into a to divide larger number of smaller pieces.

23
Diese Schutzvorrichtung'umfaßt eine ringförmige Ausnehmung 26 in der Innenwand des Gehäuses.22, welche so liegt, daß sie den Rotationspfad des Gebläses 20 umschließt, wobei die axiale Erstreckung so gewählt ist, daß sie vorn und hinten über den Vorder- bzw. Hinterrand der Gebläseschaufel etwas vorsteht. An der dem Lufteinlaß des Gehäuses 22 zugewandten Seite der Ausnehmung 26 ist ein nach hinten vorspringender Ring 28 angeformt. 23
This protective device comprises an annular recess 26 in the inner wall of the housing.22, which is located so that it encloses the path of rotation of the fan 20, the axial extent being selected so that it extends over the front and rear edge of the front and rear The fan blade protrudes slightly. On the side of the recess 26 facing the air inlet of the housing 22, a rearwardly projecting ring 28 is integrally formed.

Wenn das Triebwerk läuft und eine Gebläseschaufel 24 oder ein Teil davon abgerissen wird, dann wird dieser Teil radial oder in Umfangsrichtung geschleudert und in-folge seiner aerodynamischen Form wird er auch mit einer gewissen Komponente nach' vorn nach dem Luft.einlaß geschleudert. Während dieser Bewegung kommt die Schaufel oder der abgerissene Schaufelteil mit der Innenwand des Gehäuses in Berührung und sucht sich nach hinten bezüglichIf the engine is running and a fan blade 24 or part thereof is torn off, then that part becomes radial or thrown in the circumferential direction and as a result of its aerodynamic With a certain component, it is also thrown forward towards the air inlet. During this movement comes the vane or the torn-off part of the vane comes into contact with the inner wall of the housing and looks backward with respect to

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der Drehrichtung des Rotors und nach dem Lufteinlaß zu biegen.the direction of rotation of the rotor and after the air inlet to bend.

Die Vorwärtsbewegung der Schaufel bzw. des abgerissenen Schaufelteils führt dazu, daß die Schaufel bzw. der abgerissene Schaüfelteil in die von dem Ring 28 gebildete Tasche eingreift, wodurch seine Geschwindigkeit herabgesetzt wird. Gleichzeitig wird jedoch bewirkt, daß die folgenden Schaufeln des Rotors auf den abgerissenen Schaufelteil auftreffen und ihn in eine Vielzahl kleinerer Teile zerbrechen.The forward movement of the blade or the torn off blade part leads to the fact that the shovel or the demolished part of the scoop engages in the pocket formed by the ring 28, whereby its speed is reduced. At the same time, however, it causes the following blades of the rotor on the demolished Hit the blade part and break it into a multitude of smaller pieces.

Die beschriebene Vorrichtung wurde einem Test unterworfen.und es zeigte sich, daß tatsächlich die abgerissene Schaufel oder der abgerissene Schaufelteil in eine Vielzahl kleinerer Stücke aufgeteilt wurde, die dann mit verminderter Geschwindigkeit weiterflogen, so daß die Gefahr einer Beschädigung des Plugzeuges wesentlich herabgesetzt wurde.The device described was subjected to a test. And it it was found that the torn off shovel or part of the shovel was actually divided into a large number of smaller pieces which then continued to fly at reduced speed, so that there was a risk of damage to the plug stuff has been significantly reduced.

Die Erfindung wurde vorstehend in Verbindung mit einem Gebläsetriebwerk beschrieben. Die Erfindung ist jedoch anwendbar für alle Läufer eines Gasturbinenstrahltriebwerks.The invention has been described above in connection with a fan engine described. However, the invention is applicable to all rotors of a gas turbine jet engine.

Patentansprüche:Patent claims:

309816/079 9309816/079 9

Claims (1)

Pa t ent a ns ρ r ü c h e ;Pat ent a ns ρ r ü c h e; SchutzVorrichtung zur Benutzung in Verbindung mit rotierenden Maschinen, bestehend aus einem den Rotor umschließenden Gehäuse, ■dadurch .gekennzeichnet, daß das Gehäuse (22) mit einer Ausnehmung (26) "versehen ist, die den Drehpfad des Rotors (24) umschließt und in die der vom Rotor abgerissene Teil einlaufen kann, und daß das Gehäuse (22) mit einem ringförmigen, axial verlaufenden Vorsprung (28) versehen ist, mit dem der abgerissene Teil (21O in Eingriff kommt, wenn er vom Rotor herausgeschleudert wird.Protection device for use in connection with rotating machines, consisting of a housing enclosing the rotor, ■ characterized .gekisiert that the housing (22) is provided with a recess (26) "which surrounds the path of rotation of the rotor (24) and into which the part torn from the rotor can run in, and that the housing (22) is provided with an annular, axially extending projection (28) with which the torn part (2 1 O comes into engagement when it is ejected from the rotor. 2, Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (24) von einer Kompressoroder Turbinenstufe eines Gasturbinenstrahltriebwerks gebildet wird, und daß das Gehäuse (22) mit einer umlaufenden Ausnehmung (26) versehen ist, die Rotorschaufeln (24) umgreift und in die eine Schaufel des Rotors (24) einlaufen kann, wenn sie vom Rotor herausgeschleudert wird, und daß das Gehäuse (22) mit einem axial vorstehenden Ringansatz (28) versehen ist, der im Querschnitt hakenartig ausgebildet ist und in Strömungsrichtung nach hinten vorsteht. 2, protection device according to claim 1, characterized in that the rotor (24) is from a compressor or Turbine stage of a gas turbine jet engine is formed, and that the housing (22) with a circumferential recess (26) is provided, engages around the rotor blades (24) and in the one blade of the rotor (24) can run in when it is thrown out by the rotor, and that the housing (22) with an axially protruding ring shoulder (28) is provided, which is designed like a hook in cross section and protrudes backwards in the direction of flow. 3» Schutzvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch g e k e η η ζ e i c h η et , daß die radiale Tiefe der Ausnehmung (26) genügend groß ist, um einen Eingriff mit dem herausgeschleuderten Schaufelsegment (24) zu gewährleisten,3 »Protective device according to claim 1 and 2, characterized in that g e k e η η ζ e i c h η et that the radial depth of the recess (26) is sufficiently large to ensure engagement with the ejected blade segment (24), 4, Schutzvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der hakenartige Ring (28) in Strömungsriehtung vor dem Rotationspfad der Schaufeln (24) liegt.4, protection device according to claims 1 to 3, characterized in that the hook-like ring (28) in Flow direction is in front of the path of rotation of the blades (24). 5. Schutzvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß sie so ausgebildet ist, daß eine Kompressorschaufel innerhalb der Umgrenzungen des Gasturbinenstrahltriebwerks aufgefangen wird.5. Protection device according to claims 1 to 4, characterized in that it is designed so that a compressor blade within the confines of the gas turbine jet engine is caught. 3Q9816/07S93Q9816 / 07S9 LeerseiteBlank page
DE19722248907 1971-10-12 1972-10-05 Protective device on machines with a housing surrounding a rotor Expired DE2248907C3 (en)

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Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
EGA New person/name/address of the applicant
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: ROLLS-ROYCE PLC, LONDON, GB