DE2735886C3 - Vorschaltaggregat für Verdichter von Gasturbinen-Strahltriebwerken - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Vorschaltaggregat für Verdichter von Gasturbinen-Strahltriebwerken.

Bei Gasturbinen-Strahltriebwerken (DE-PS 22 48 526), bestehend aus Verdichter, Verbrennungssystem und Turbine, ist das leistungsbestimmende Bauteil der Verdichter, dessen Wirkungsgrad die Güte des Triebwerks charakterisiert. Bei gegenüber dem Auslegungspunkt abweichender Fördermenge stimmt die relative Anströmrichtung der Verdichterschaufeln des Verdichters nicht mehr mit dem Schaufelwinkel überein, wodurch sogenannte Stoßverluste entstehen, die zur Verminderung des Verdichterwirkungsgrades führen. Diesen Verlusten wird bei bekannten Verdichtern durch Anordnung von Vorschaltaggregaten, wie Saugdrosselreglern, Diffusorreglern oder Drallreglern entgegengewirkt, wobei häufig verstellbare Eintrittsleitschaufeln Verwendung finden. Derartige bekannte Vorschaltaggregate können jedoch eine vom Auslegungspunkt abweichende Fördermenge nicht kompensieren, so daß eine Wirkungsgradverschlechterung unvermeidbar ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Vorschaltaggregat zu schaffen, das sicherstellt, daß der Verdichter des im Auslegungspunkt arbeitenden Triebwerkes unabhängig von den in verschiedenen Flughöhen herrschenden Dichten stets ein konstantes sekundlich durchgesetztes Luftvolumen bei gleichbleibender Anströmrichtung erhält.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Lufteintrittsgehäuse (5) des Triebwerkes mindestens ein regelbares Querstromgebläse (7) angeordnet ist, dessen Abströmkanal (10) am Umfang eines Ansauggehäuses (17) des Verdichters (4) einmündet.

Regelbare Querstromgebläse sind in den verschiedensten Ausführungsformen bereits bekannt (vgl. beispielsweise DE-AS 14 51 451). Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist jedoch ein Vorschaltaggregat geschaffen, das aufgrund einer den jeweiligen Betriebsbedingungen entsprechenden Bemessung des dem Verdichter zugeführten Volumenstromes eine gleichbleibende Anströmrichtung für die Verdichtereintrittsbeschaufelung garantiert und damit leistungsvermindernde Stoßverluste vermeidet Die Anzahl und die Dimensionierung des bzw. dar Querstromgebläse richtet sich dabei nach dem Schluckvermögen des Verdichters. Wird ein Lufteintrittsgehäuse mit mehreren, parallel geschalteten Querstromgebläsen bestückt, die koxial zur Turbinenwelle unter einem von der jeweiligen Konstruktion abhängigen Winkel angeordnet sind, so ist es zweckmäßig, das Lufteintrittsgehäuse mit einer der Anzahl der Querstromgebläse entsprechenden Anzahl von Zuströmkanälen zu unterteilen. Die Abströmkanäle jedes Querstromgebläses münden dabei tangential in das koaxial zur TurbinenweHe liegende axiale Verdichter-Ansaug-Gehäuse ein, an das der Verdichter mit seinem Saugmund angeschlossen ist Die Maßnahme der Anordnung mehrerer Querstromgebläse ermöglicht nicht nur eine kurze Bauweise in axialer Erstreckung, sondern auch günstige Strömungs-Verhältnisse im Verdichter-Ansaug-Gehäuse, weil durch die gleichmäßig am Umfang verteilten Einmündungen der Abströmkanäle der Saugmund des Verdichters mit einem homogenen Volumenstrom beliefert wird.

Durch eine Veränderung der wirksamen Länge der Laufwalzen der Querstromgebläse kann das Fördervolumen ohne Druckänderung in linearem Verhältnis vergrößert oder verkleinert werden. Diese Möglichkeit wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung dadurch ausgenützt, daß innerhalb der Laufwalze jedes Querstromgebläses ein die Fördermenge dosierender, stufenlos verstellbarer zum Stator des Triebwerkes gehörender Verdrängerkolben angeordnet ist.

Im folgenden ist zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt in einer Gesamtansicht zwei erfindungsgemäße Vorschaltaggregate, welche an einem Gasturbinen-Strahltriebwerk gemäß DE-PS 22 48 526 angeordnet sind;

Fig.2 zeigt einen Ausschnitt Pder Fig. 1, teilweise aufgebrochen; und

Fig.3 zeigt einen Schnitt in der Ebene T-T der Fig. 1, zur Verdeutlichung der Lage der Querstromgeblase sowie der Zu- und Abströmkanäle.

Das in F i g. 1 dargestellte Gasturbinen-Strahltriebwerk gemäß DE-PS 22 48 526 besteht aus einer doppelflutigen Radialturbine 1, die ein integriertes Teil mit einer TurbinenweHe 2 bildet, wobei letztere

so beidseitig Lagerungen mit Anschlußflanschen 3 für die zellenseitige Befestigung trägt und auf der außerdem zwei Laufräder eines Radialverdichters 4 drehfest angeordnet sind. Das Triebwe/k besitzt ferner zwei Lufteintrittsgehäuse 5 und ein Verdichter-Turbinen-Gehäuse mit angeschlossenem Schubrohr 6. In das Lufteintrittsgehäuse 5 sind drei Querstromgebläse 7 eingebaut, deren Laufwalzen 8 von der TurbinenweHe (oder alternativ fremd) angetrieben werden und mit Zuströmkanälen 9 und Abströmkanälen 10 ausgerüstet sind, wobei die Abströmkanäle 10 in ein Verdichter-Ansaug-Gehäuse 17 einmünden. Jedes Querstromgebläse besitzt im Innenraum der Laufwalze 8 einen Verdrängerkolben 11, der mit einer Kolbenscheibe 12 fest verbunden ist, die ihrerseits axial verschiebbar, jedoch in Umfangsrichtung mit Hilfe von Dornen 14 drehfest in einem Zylindergehäuse 13 gelagert ist. Das Zylindergehäuse 13 wiederum ist mit dem Verdichter-Turbinen-Gehäuse fest verbunden.

den durch die Querstromgebläse bedingten ι Leistungsbedarf zu decken, ist das Gasturbiahltriebwerk um eine zweite Verdichterstufe 15 jindung mit einer Axialturbine 16 erweitert

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorschaltaggregat für Verdichter von Gasturbinen-Strahltriebwerken, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Lufteintrittsgehäuse (5) des Triebwerkes mindestens ein regelbares Querstromgebläse (7) angeordnet ist, dessen Abströmkanal (10) am Umfang eines Ansauggehäuses (17) des Verdichters (4) einmündet

2. Vorschaltaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lufteintrittsgehäuse (5) in eine der Anzahl der Querstromgebläse (7) entsprechende Anzahl von Zuströmkanälen (9) unterteilt ist

3. Vorschaltaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Laufwalze (8) jedes Querstromgebläses (7) ein die Fördermenge dosierender, stufenlos verstellbarer, zum Stator des Triebwerkes gehörender Verdrängerkolben (11) angeordnet ist

4. Vorschaltaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufwalze (8) jedes Querstromgebläses (7) entweder von der Turbinenwelle oder von einem Fremdantrieb angetrieben ist.