DE3243279C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
Zur Vorbeugung gegen Verdichterpumpen ist es üblich, Abblasventile
vorzusehen, die während des Triebwerkshochlaufs
und während anderer Betriebszustände geöffnet
werden, um den Verdichter zu entlasten, damit es nicht zum
Verdichterpumpen und/oder zum Strömungsabriß in demselben
kommt. Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art,
die aus der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zugrunde liegenden
DE-OS 22 47 400 bekannt ist, gelangt Verdichterluft
am Ende des Niederdruckverdichters über eine im
wesentlichen parallel zur Triebwerksachse liegende Öffnung
in eine erste Ringkammer. Zwischen der ersten Ringkammer
und einer zweiten Ringkammer ist eine Ventileinrichtung
vorgesehen, und die zweite Ringkammer steht über Öffnungen,
die ebenfalls im wesentlichen parallel zur Triebwerksachse
liegen, mit dem Fanauslaßkanal in Verbindung. Eine
Betätigungseinrichtung für die Ventileinrichtung befindet
sich in der ersten Ringkammer. Dadurch, daß die Einlaßöffnung
der ersten Ringkammer im wesentlichen parallel zur
Triebwerksachse angeordnet ist, können Staubteilchen
od. dgl. Partikel nicht wirksam aus der Verdichterluftströmung
entfernt werden. Die erste Ringkammer ist strömungstechnisch
gesehen sehr unzulänglich geformt, d. h. es sind
viele Strömungsrichtungsänderungen zwischen der Einlaßöffnung
der ersten Ringkammer und den Auslaßöffnungen der
zweiten Ringkammer erforderlich, welche die Geschwindigkeit
der abzublasenden Verdichterluft herabsetzen und somit,
wenn die abzublasende Luft staubhaltig ist, zu Staubablagerungen
in den Ringkammern führen. Darüber hinaus
sind die Auslaßöffnungen der zweiten Ringkammer im wesentlichen
rechtwinkelig zur Triebwerksachse ausgerichtet,
d. h. die Verdichterabblasluft strömt in einem rechten
Winkel zu der Fanluftströmung in den Fanauslaßkanal ein
und bewirkt eine nicht unwesentliche Störung der Fanluftströmung
in dem Fanauslaßkanal. Bei dieser bekannten Vorrichtung
ist die erste Ringkammer nichts weiter als der
Hohlraum zwischen dem äußeren Verdichtergehäuse und der
inneren Wand des Fanauslaßkanals. In diesem Hohlraum ist
auch die Betätigungseinrichtung für die Ventileinrichtung
vorgesehen. Diese von der Ablauft umströmte Betätigungseinrichtung
würde bei staubhaltiger abzublasender
Luft innerhalb kürzester Zeit durch Staubablagerungen in
ihrer Funktionsfähigkeit gestört werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der im
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art so zu
verbessern, daß in der Verdichterluft mitgeführte Staubteilchen
od. dgl. Verunreinigungen wirksam aus der Verdichterluftströmung
entfernt und im wesentlichen ohne Strömungsverluste
mit der Verdichterluft abgeblasen werden
können.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Dadurch, daß bei der Vorrichtung nach der Erfindung die
Einlaßöffnung des ringförmigen Kanals in einem verhältnismäßig
steilen Winkel in bezug auf die Triebwerksachse angeordnet
ist und sich in einem Übergangsbereich der äußeren
Verdichtergehäusewand von einem stromaufwärtigen Wandteil
zu einem stromabwärtigen Wandteil befindet, der einen
wesentlich steileren Winkel mit der Triebwerksachse bildet
als der stromaufwärtige Wandteil, können radial nach außen
geschleuderte Staubteilchen wirksam aufgefangen und in den
ringförmigen Kanal eingeleitet werden. Dieser Kanal ist
nicht wie bei der bekannten Vorrichtung der strömungstechnisch
mangelhafte Hohlraum zwischen der äußeren Verdichtergehäusewand
und der inneren Wand des Fanauslaßkanals,
sondern erfindungsgemäß der ringförmige Kanal, der von
diesem Hohlraum getrennt ist und dementsprechend aerodynamisch
einwandfrei gestaltet werden kann, um die abgeleitete
Verdichterluft mit den Staubteilchen mit hoher Geschwindigkeit
weiterzubefördern. Von diesem ringförmigen
Kanal führen dann mehrere in Umfangsrichtung beabstandete
Durchlässe zu den Öffnungen in der inneren Wand des Fanauslaßkanals.
Die abgeleitete Luft mit den mitgeführten
Staubteilchen wird dementsprechend auch weiter in geschlossenen
Kanälen geleitet, die so ausgerichtet sind,
daß die Verdichterluft mit den Staubteilchen mit einer
Komponente in Axialrichtung und mit infolge der geringen
Strömungsverluste hoher Geschwindigkeit in den Fanauslaßkanal
abgeblasen wird, ohne die Luftströmung in dem Fanauslaßkanal
zu stören. Weiter sind bei der Vorrichtung
nach der Erfindung die Öffnungen in der inneren Wand des
Fanauslaßkanals in der Nähe der druckseitigen Fläche der
Leitschaufeln vorgesehen. Das dient zur Verhinderung von
Strömungsverlusten in dem Fanauslaßkanal bei geschlossener
Abblasvorrichtung. Wenn die Abblasvorrichtung geschlossen
ist, kann Luft aus dem Fanauslaßkanal in die Durchlässe
eintreten und aus diesen zurück in den Fanauslaßkanal
strömen. Da der Druckanstieg in Strömungsrichtung an den
druckseitigen Flächen der Leitschaufeln wesentlich geringer
ist als an den saugseitigen Flächen derselben, wird
das Strömen der Fanauslaßluft in die Durchlässe hinein und
aus denselben heraus verringert, wodurch die Strömungsverluste
weiter herabgesetzt werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden die Gegenstände
der Unteransprüche.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es
zeigt
Fig. 1 eine Teillängsschnittansicht einer Vorrichtung
zum Abblasen von Verdichterluft
und
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1.
In ihrer bevorzugten Ausführungsform wird die Vorrichtung
zum Abblasen von Verdichterluft und zwar in
einem Zweistrom- oder Fanstrahltriebwerk benutzt,
der Einfachheit halber werden die Einzelheiten des Triebwerks
hier jedoch weggelassen. Zum Verständnis der Vorrichtung ist es ausreichend
festzustellen, daß ein insgesamt mit der Bezugszahl 2 bezeichneter
Niederdruckverdichter durch eine Niederdruckturbine (nicht dargestellt)
angetrieben wird und daß ein Hochdruckverdichter 4
durch eine Hochdruckturbine (nicht dargestellt) angetrieben
wird. Gemäß Fig. 1 sind Laufschaufeln 6 des Hochdruckverdichters
4 abgewinkelt gegen Laufschaufeln 8 des Niederdruckverdichters
2 angeordnet, und ebenso ist ein stromaufwärtiger
Wandteil 10, der die Verdichtergehäusewand des Niederdruckverdichters 2
bildet, abgewinkelt (unter einem relativ steilen Winkel) gegen
einen stromabwärtigen Wandteil 12 angeordnet, der die Verdichtergehäusewand
des Hochdruckverdichters 4 bildet. Weiter ist aus Fig. 1 zu erkennen,
daß der stromaufwärtige Wandteil 10 und der stromabwärtige
Wandteil 12 in axialem Abstand voneinander angeordnet sind, so daß
zwischen ihnen ein ringförmiger Kanal 14 vorhanden ist.
Der Kanal 14 erstreckt sich umfangsmäßig entsprechend der Konfiguration
der gegenseitigen Abstand aufweisenden Wandteile 10 und
12 und steht mit der Verdichterluftströmung in Verbindung.
Mehrere in gegenseitigem Umfangsabstand angeordnete, separate Durchlässe
16 (von denen einer gezeigt ist) erstrecken sich von dem Kanal
14 nach außen jeweils zu einer fensterartigen Öffnung 18, die in einer
inneren Wand 24 eines Fanauslaßkanals 20 gebildet ist.
Die Öffnungen 18 befinden sich in der Nähe von
Leitschaufeln 22 des Fanauslaßkanals 20 und insbesondere in unmittelbarer
Nähe der druckseitigen Fläche der Leitschaufeln 22,
die sich zwischen der inneren Wand 24 und einer äußeren Wand 25
des Fanauslaßkanals erstrecken.
Abgewinkelte Drallschaufeln 26 sind in gegenseitigem
Umfangsabstand in dem Kanal 14 an dessen Eingang angeordnet
und gegen die Verdichterluftströmung, die als Drallströmung in diesen
Eingang aus der letzten Verdichterstufe des Niederdruckverdichters
2 eintritt, so geneigt, daß der Winkel der Drallströmung
gleich dem Winkel der Drallschaufeln 26 ist. Strömungsablenker
28 sind an den Öffnungen 18 angeordnet, um
die austretende Abblasluft unter einem vorbestimmten Winkel
in die Fanluftströmung zu leiten.
Eine Ein/Aus-Ventileinrichtung, die hier als ein Schieber dargestellt
und insgesamt mit der Bezugszahl 30 bezeichnet ist,
dient zum Steuern der Strömung in dem Kanal 14 zum Abblasen
von Luft aus dem Verdichter, um einen Strömungsabriß in
demselben zu verhindern. Eine schematisch dargestellte Betätigungsvorrichtung
ist mit einer Ein/Aus-Steuereinrichtung
(nicht dargestellt) verbunden, bei der es sich um einen Schalter
handeln kann, der durch eine Bedienungsperson oder durch
ein Signal betätigt wird, das durch den Brennstoffregler erzeugt
wird, und die zum Positionieren eines ringförmigen Verschlußstückes
32 dient, um die Strömung in die Durchlässe 16 abzusperren.
Jeder Durchlaß 16 wird auf die gleiche Weise gesteuert.
In der Stellung "Ein", d. h. in der in Fig. 1 gezeigten Betriebsstellung,
in der Verdichterluft abgeblasen werden
soll, beispielsweise bei der Schubumkehr, tritt Luft vermischt
mit Schmutz in den Verdichterströmungsweg ein und wird durch
die Drallströmung zentrifugal nach außen getrieben, wenn die Verdichterluft
durch die Kränze von Leit- und Laufschaufeln hindurchgeht.
Da der Schmutz schwerer als die Luft ist, ist er
bestrebt, der äußeren Wand zu folgen, und tritt in den sich
umfangsmäßig erstreckenden Kanal 14 ein. Der Schmutz gelangt
durch den Kanal 14 in die Durchlässe 16 und strömt in den Fanauslaßkanal
20 (stromabwärts des Fans) unter einem Winkel gegen die
Fanluftströmung, der so gewählt ist, daß die gegenseitige
Störung dieser Strömungen bei ihrer gegenseitigen Berührung
minimal ist.
Dadurch, daß die Abblasluft auf diese Weise geleitet wird,
wird nicht nur einem Verdichterpumpen vorgebeugt, sondern
gleichzeitig wird auch der Schmutz entfernt. Darüber hinaus
ergeben sich noch folgende weitere Vorteile:
Die Öffnungen 18 sind nahe der druckseitigen Fläche jeder Leitschaufel
22 angeordnet, was die geringste aerodynamische Störung
verursacht. Die Ventileinrichtung 30 ist steil in dem Strömungsweg
an der Verbindungsstelle angeordnet, wo der stromabwärtige
Wandteil 12 gegen den stromaufwärtigen Wandteil 10 abgewinkelt ist,
und diese scharfe Winkeländerung ermöglicht das Abscheiden von
Schmutz aus dem Strömungsweg. Durch Anordnen der Öffnung
18 in dem Durchlaß 16 zwischen den Leitschaufeln 22 wurde ein Aufbau
erforderlich, durch den jede Öffnung 18 sich in einem
toten Raum befindet, um eine Rezirkulation zu verhindern, zu
der es sonst aufgrund von durch einen Außenlastträger (nicht
dargestellt) hervorgerufener Verwindung kommen würde, wobei die
Anordnung des Verschlußstücks 32 zwischen der Öffnung 18 und dem
Eingang des Kanals 14 dazu dient, die Öffnung 18 zu isolieren.
Claims (4)
1. Vorrichtung zum Abblasen von Verdichterluft zur Vorbeugung
gegen Verdichterpumpen in einem Fanstrahltriebwerk mit
einem Nieder- und einem Hochdruckverdichter (2, 4), die in
einem Verdichtergehäuse angeordnet sind, sowie mit einem
Fanauslaßkanal (20), der durch eine innere und eine äußere
Wand (24, 25) begrenzt ist und in dem mehrere Leitschaufeln
(22) angeordnet sind, die sich radial zwischen der inneren
und äußeren Wand (24, 25) erstrecken, mit einer Öffnung in
einer äußeren Verdichtergehäusewand zwischen dem Nieder-
und Hochdruckverdichter (2, 4), mehreren in gegenseitigem
Umfangsabstand angeordneten Öffnungen (18) in der inneren
Wand (24) des Fanauslaßkanals (20) zwischen den Leitschaufeln
(22) sowie einer Ventileinrichtung (30) zum Öffnen
oder Verschließen einer Strömungsverbindung zwischen der
Öffnung in der äußeren Verdichtergehäusewand und den Öffnungen
(18) in der inneren Wand (24) des Fanauslaßkanals
(20), dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung in der äußeren
Verdichtergehäusewand in einem verhältnismäßig steilen
Winkel in bezug auf die Triebwerksachse angeordnet ist und
sich in einem Übergangsbereich der äußeren Verdichtergehäusewand
von einem stromaufwärtigen Wandteil (10) zu einem
stromabwärtigen Wandteil (12) befindet, der einen wesentlich
steileren Winkel mit der Triebwerksachse bildet als
der stromaufwärtige Wandteil (10), daß ein ringförmiger Kanal
(14) mit der Öffnung in der äußeren Verdichtergehäusewand
in Verbindung steht und mehrere in Umfangsrichtung
voneinander beabstandete, separate Durchlässe zwischen dem
ringförmigen Kanal (14) und den Öffnungen (18) in der inneren
Wand (24) des Fanauslaßkanals (20) aufweist, die die
Strömungsverbindung bilden und die Verdichterluft mit einer
Strömungskomponente in Axialrichtung und derartiger Geschwindigkeit
in den Fanauslaßkanal (20) leiten, daß die
Fanluftströmung nicht gestört wird, und daß die Öffnungen
(18) in der Nähe der druckseitigen Flächen der Leitschaufeln
(22) angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Drallschaufeln
(26) in dem ringförmigen Kanal (14), die so angeordnet
sind, daß ihr Winkel gleich dem Winkel der in den
Kanal (14) eintretenden Verdichterluftströmung ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch
Strömungsablenker (28), die an dem Auslaßende der separaten
Durchlässe (16) angeordnet und in bezug auf die Luftströmung
in dem Fanauslaßkanal (20) geneigt sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (30) ein ringförmiges
Verschlußstück (32) zwischen dem ringförmigen Kanal
(14) und den separaten Durchlässen 16 aufweist.
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