DE3446206A1 - ENTRANCE GUIDE - Google Patents

Description

9484.4-13LN-O16O5 3446206 GENERAL ELECTRIC COMPANY9484.4-13LN-O16O5 3446206 GENERAL ELECTRIC COMPANY

EintrittsleitschaufelInlet guide vane

Die Erfindung bezieht sich auf Gasturbinentriebwerke und betrifft insbesondere Eintrittsleitschaufeln für Gasturbinentriebwerke .The invention relates to gas turbine engines and, more particularly, relates to inlet guide vanes for gas turbine engines .

Eintrittsleitschaufeln werden üblicherweise an dem Einlauf eines Gasturbinentriebwerkes benutzt, um die Menge und die Drehung der einem Verdichter zugeführten Luft zu steuern. Der Winkel der Eintrittsleitschaufeln in bezug auf die einströmende Luft ist in Abhängigkeit von der Triebwerksdrehzahl veränderbar. Die Eintrittsleitschaufeln werden bei niedriger Drehzahl in ihre geschlossensten Stellungen und bei voller Drehzahl in ihre geöffnetsten Stellungen gedreht.Inlet vanes are commonly used at the inlet of a gas turbine engine to control the amount and To control rotation of the air supplied to a compressor. The angle of the inlet guide vanes with respect to the inlet Air can be changed depending on the engine speed. The inlet guide vanes become lower at lower Speed rotated to their most closed positions and at full speed to their most open positions.

Die Eintrittsleitschaufeln empfangen, da sie sich am Triebwerkeinlauf befinden, Luft mit Umgebungstemperatur und Feuchtigkeit. Die Eintrittsleitschaufeln würden daher vereisen,The inlet guide vanes receive as they are at the engine inlet located, air with ambient temperature and humidity. The inlet guide vanes would therefore ice up,

wenn keine Maßnahmen getroffen würden» um die Vereisung zu verhindern. Wenn gestattet würde, daß sich Eis an den Eintrittsleitschaufeln bildet, könnte sich das Eis von den Exntrittsleitschaufeln lösen und in die sich schnell drehenden Triebwerksteile eindringen und dadurch eine Beschädigung verursachen. Es ist deshalb üblich geworden, einen Vereisungsschutz in Eintrittsleitschaufeln vorzusehen.if no measures were taken »to prevent icing impede. If ice were allowed to form on the inlet vanes, the ice could separate from the exit vanes loosen and penetrate the rapidly rotating engine parts and cause damage. It has therefore become customary to provide anti-icing protection in inlet guide vanes.

Der Schutz von Exntrittsleitschaufeln vor Vereisung kann dadurch erfolgen, daß ein Luftstrom aus dem Verdichter des Gasturbinentriebwerks an einer Stelle abgezapft wird, wo die an der Luft ausgeführte Arbeit deren Temperatur beispielsweise von etwa 66 ⁰C (150 ⁰F) auf etwa 262 ⁰C (500 ⁰F) erhöht hat, und daß diese erhitzte Luft einem Sammelraum zugeführt wird, der die Exntrittsleitschaufeln umgibt. Jede Eintrittsleitschaufel enthält eine oder mehrere Strömungskammern, die von ihrer Spindel, welche in dem Sammelraum angeordnet ist, zu ihrer Schaufel führt, in welcher die Luft verteilt wird, um die Schaufel zu erhitzen, und schließlich in den Triebwerkseinlauf ausgestoßen wird.Exhaust guide vanes can be protected from icing by drawing off an air flow from the compressor of the gas turbine engine at a point where the work carried out in the air has its temperature, for example, from about 66 ^° C (150 ^° F) to about 262 ^° C ( 500 ⁰ F) has increased, and that this heated air is fed to a collecting space which surrounds the exit guide vanes. Each inlet guide vane contains one or more flow chambers leading from its spindle, which is located in the plenum, to its vane, in which the air is distributed to heat the vane and is ultimately expelled into the engine inlet.

Das Herstellen von Strömungskammern in der Schaufel bringt mehrere Probleme mit sich, die Konstruktionskompromisse erfordern, welche die volle Ausnutzung des verfügbaren Triebwerkswirkungsgrades verhindert haben. Der Querschnitt eines Schaufelteils einer Eintrittsleitschaufel wird relativ dünn gehalten, damit die über ihn hinweggehende Luftströmung so frei wie möglich ist. Beispielsweise kann der maximale Querschnitt einer Schaufel in gewissen kleinen Triebwerken 3,2 mm (one-eighth inch) und sogar nur 1,6 mm (one-sixteenth inch) betragen. Solche kleinen Abmessungen stellen bei der Herstellung von Strömungskammern innerhalb der Leitschaufel ein Problem dar. Es ist bislang üblich, eine Leitschaufel aus einem Berylliumkupfermaterial zu schmieden und dann die Strömungskammern in eine Oberfläche des Schmiedestückes spanabhebend einzuarbeiten. Eine Deckplatte wird dann auf die Strömungs-Creating flow chambers in the blade presents several problems that require design compromises, which have prevented the full utilization of the available engine efficiency. The cross section of a The vane part of an inlet guide vane is kept relatively thin so that the air flow passing over it is as free as possible. For example, the maximum cross-section of a blade in certain small engines 3.2 mm (one-eighth inch) and even only 1.6 mm (one-sixteenth inch). Such small dimensions represent the Manufacture of flow chambers within the guide vane poses a problem. It has hitherto been customary to make a guide vane out forging a beryllium copper material and then machining the flow chambers into a surface of the forging to incorporate. A cover plate is then placed on the flow

kammern hartaufgelötet, um eine der Schaufeloberflächen zu bilden. Da sich die Schaufel zu ihrer Hinterkante hin auf einen sehr dünnen Querschnitt verjüngt, ist es durch herkömmliche Verfahren nicht möglich, die Strömungskammern bis zu der Hinterkante reichen zu lassen. Stattdessen endigt die Deckplatte deutlich vor der Hinterkante, und die Luft in den Strömungskammern tritt an dieser Stelle an die Oberfläche aus.chambers brazed to one of the blade surfaces form. Since the blade tapers towards its trailing edge to a very thin cross-section, it is conventional Method not possible to let the flow chambers reach to the rear edge. Instead, it ends Cover plate well in front of the rear edge, and the air in the flow chambers comes to the surface at this point the end.

Wirtschaftliche Zwänge begrenzen die Komplexität der spanabhebenden Bearbeitung, die zum Herstellen der Strömungskammern in der Schaufel aufgewandt werden kann. Weiter beschränken die Erfordernisse der spanabhebenden Bearbeitung und des Hartlötens die Form der Deckplatte auf eine Ebene, wodurch im wesentlichen eine vollständige Seite der Schaufel plan sein muß, statt eine wirksamere gekrümmte aerodynamische Form zu gestatten. Tatsächlich sollte zum Erzielen des größten aerodynamischen Wirkungsgrades eine komplexe Krümmung benutzt werden. Auf diese komplexe Krümmung muß bei den bekannten Leitschaufeln wegen der erforderlichen ebenen Deckplatte verzichtet werden.Economic constraints limit the complexity of machining Machining that can be used to create the flow chambers in the blade. Restrict further the requirements of machining and brazing the shape of the cover plate on a plane, whereby essentially a full side of the vane must be planar rather than a more effectively curved aerodynamic one Allow form. Indeed, for the greatest aerodynamic efficiency, a complex curvature should be used to be used. In the case of the known guide vanes, this complex curvature has to be met because of the flat cover plate required be waived.

Selbst wenn eine ebene Deckplatte benutzt wird, ist das Hartlöten nicht immer vollkommen, weshalb Hohlräume zwischen der Deckplatte und der Oberfläche, mit der sie hartverlötet sein sollte, gebildet werden. Solche Hohlräume reduzieren die Wärmeübertragung und gestatten dadurch die Bildung von kalten Flecken.Even if a flat cover plate is used, the brazing is not always perfect, which is why there are voids between the Cover plate and the surface to which it should be brazed to be formed. Such cavities reduce heat transfer and thereby allow the formation of cold spots.

In einem anderen Bereich eines Gasturbinentriebwerks, nämlich in der Turbinenstufe, sind die Laufschaufeln aus einem Ferromaterial durch Präzisionsgießen hergestellt. Das Präzisionsgießen ergibt einen hohlen Kern in den Turbinenlaufschaufeln für den Durchgang eines Kühlmittels, wie beispielsweise Luft. Das Präzisionsgießverfahren beinhaltet das Herstellen einesIn another area of a gas turbine engine, namely in the turbine stage, the rotor blades are made of a ferrous material manufactured by precision casting. The precision casting results in a hollow core in the turbine blades for the passage of a coolant such as air. The precision casting process involves making a

Keramikkerns, beispielsweise aus Siliciumdioxid (SiO₂), um den das Perromaterial gegossen wird. Nach der Erstarrung des Ferromaterials wird der Siliciumdioxidkern herausgelaugt,Ceramic core, for example made of silicon dioxide (SiO ₂ ), around which the Perromaterial is cast. After the ferromaterial has solidified, the silicon dioxide core is leached out,

wofür Kalium- oder Natriumhydroxid benutzt wird, /ein Ätzmittel, wiewhat potassium or sodium hydroxide is used for, / an etchant like

Exntrittsleitschaufeln werden aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit statt aus einem Ferrometall hergestellt. Kupfer, dem etwa ein Prozent Beryllium zulegiert ist, ergibt für die Verwendung in Eintrittsleitschaufeln ein Material mit relativ hoher Festigkeit und hoher Wärmeleitfähigkeit. Es war bislang nicht erkannt worden, daß das Präzisionsgießen bei einem solchen Material zur Verwendung in Eintrittsleitschaufeln erfolgreich angewendet werden könnte.Exit guide vanes are made from a material with high thermal conductivity instead of made of a ferrous metal. Copper, to which about one percent beryllium is alloyed, results a material with relatively high strength and high thermal conductivity for use in inlet guide vanes. It has not heretofore been recognized that precision casting is a problem for such a material for use in Inlet guide vanes could be successfully applied.

Es ist demgemäß Aufgabe der Erfindung, eine Eintrittsleitschaufel zu schaffen, die die Nachteile des Standes der Technik beseitigt.It is accordingly the object of the invention to provide an inlet guide vane which has the disadvantages of the prior art eliminated.

Weiter soll durch die Erfindung eine Eintrittsleitschaufel geschaffen werden, deren Schaufelteil in einem Stück durch Präzisionsgießen hergestellt wird.The invention is also intended to create an inlet guide vane, the vane part of which passes through in one piece Precision casting is made.

Ferner soll durch die Erfindung eine Eintrittsleitschaufel geschaffen werden, die innere Strömungskammern mit verbesserter Form für die Wärmeübertragung auf die Oberfläche der Eintrittsleitschaufel hat.Furthermore, an inlet guide vane is to be created by the invention, the inner flow chambers with improved Has shape for heat transfer to the surface of the inlet guide vane.

Schließlich soll durch die Erfindung eine Eintrittsleitschaufel mit steiferer Halterung für die Oberfläche der in ihr ent haltenen Strömungskammern geschaffen werden.Finally, the invention is intended to provide an inlet guide vane with a stiffer holder for the surface of the ent in it holding flow chambers are created.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Eintrittsleitschaufel geschaffen mit einem einstückigen Gußschaufelteil, mit einer an dem Schaufelteil befestigten Spindel, mit einem Luftkanal in der Spindel, mit einer Luftströmungskammer in dem Schaufelteil zwischen einem ersten und einem diesem geIn one embodiment of the invention, an inlet guide vane created with a one-piece cast blade part, with a spindle attached to the blade part, with an air duct in the spindle, with an air flow chamber in the blade part between a first and a ge

genüberliegenden zweiten Umhüllungsteil des Schaufelteils, die mit dem Luftkanal in Verbindung steht, mit mehreren Zapfen, die die Luftströmungskammer überbrücken und an den beiden einander gegenüberliegenden Umhüllungsteilen angeformt sind, und mit einem Luftauslaß aus der Luftströmungskammer zwischen dem ersten und den zweiten Umhüllungsteil an einer Hinterkante des Schaufelteils. Das erste Umhüllungsteil hat eine erste gekrümmte aerodynamische Form, und das zweite Umhüllungsteil hat eine zweite gekrümmte aerodynamische Form.opposite second sheathing part of the blade part, which is in communication with the air duct, with several pins that bridge the air flow chamber and to the two opposing casing parts are formed, and with an air outlet from the air flow chamber between the first and the second covering part at a trailing edge of the blade part. The first wrapping part has a first arcuate aerodynamic shape and the second enclosure part has a second arcuate aerodynamic shape Shape.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird die oben beschriebene Eintrittsleitschaufel mit ihrem einstückig gegossenen Schaufelteil aus einer Kupferberylliumlegierung gegossen, die etwa 0,5% bis etwa 2% Beryllium enthällt. Darüber hinaus legen die erste und die zweite gekrümmte aerodynamische Form einen Drall um eine Achse des Schaufelteils fest. Der Drall oder die Verdrehung beträgt von etwa 2 bis etwa 25°. Der Schaufelteil hat einen konkaven ersten Querschnitt in einer ersten Richtung an einem ersten Ende des Schaufelteils und einen konkaven zweiten Querschnitt in einer zu der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung an einem zweiten Ende des Schaufelteils.According to a feature of the invention, that described above Inlet guide vane with its one-piece cast vane part cast from a copper beryllium alloy, the approximately Contains 0.5% to about 2% beryllium. In addition, the first and second curved aerodynamic shapes create one Twist around an axis of the blade part. The twist or twist is from about 2 to about 25 °. The shovel part has a concave first cross section in a first direction at a first end of the vane portion and one concave second cross section in a second direction opposite to the first direction at a second end of the Blade part.

Die Erfindung schafft also, kurz gesagt, in einer Ausführungsform eine Eintrittsleitschaufel, die durch Präzisionsgießen in einem Stück aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt wird und eine Anordnung von Zapfen hat, welche die einander gegenüberliegenden Umhüllungsteile der Strömungskammern in dem Schaufelteil verbinden. Die Zapfen tragen und stabilisieren die Umhüllungsteile, unterstützen die Wärmeleitung von der Luft in den Strömungskammern zu der Oberfläche jedes Umhüllungsteils und steuern die Luftströmung. Die Anwendung des Präzisionsgießens gestattet die Verwendung einer Form, die hinsichtlich der aerodynamischen Leistungsfähigkeit optimiert ist, ohne daß die Form durch Fertigungserfor-Briefly, then, the invention provides, in one embodiment, an inlet guide vane formed by precision casting is made in one piece from a material of high thermal conductivity and has an arrangement of pins which connect the opposing envelope parts of the flow chambers in the blade part. The cones wear and stabilize the casing parts, support heat conduction from the air in the flow chambers to the surface of each cover member and control the air flow. the Use of precision casting allows the use of a mold that is more aerodynamic in terms of performance is optimized without the shape being

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dernisse beschränkt wird.is limited.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is described below Described in more detail with reference to the drawings. It shows

Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Gasturbinentriebwerks, bei dem die Erfindung verwendbar ist,1 shows a simplified block diagram of a gas turbine engine, in which the invention can be used,

Fig. 2 eine Längsschnittansicht einer Eintrittsleitschaufelbaugruppe mit einer bekannten Eintrittsleitschaufel, von der ein Teil weggebrochen dargestellt ist,Figure 2 is a longitudinal cross-sectional view of an inlet vane assembly with a known inlet guide vane, part of which is shown broken away,

Fig. 3 einen Querschnitt der Eintrittsleitschaufel nach der Linie 3-3 in Fig. 2,3 shows a cross section of the inlet guide vane along the line 3-3 in FIG. 2,

Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie 4-4 in Fig. 2,Fig. 4 shows a cross section along the line 4-4 in Fig. 2,

Fig. 5 eine Längsschnittansicht einer Eintrittsleitschaufelbaugruppe mit einer Ausführungsform einer Eintrittsleitschaufel nach der Erfindung, von der ein Teil weggebrochen dargestellt ist,5 is a longitudinal sectional view of an inlet vane assembly with an embodiment of an inlet guide vane according to the invention, part of which is shown broken away,

Fig. 6 eine Unteransicht der Eintrittsleitschaufel nach Fig. 5 und6 shows a bottom view of the inlet guide vane according to FIGS. 5 and

Fig. 7 einen Querschnitt nach der Linie 7-7 in Fig. 5.FIG. 7 shows a cross section along the line 7-7 in FIG. 5.

Fig. 1 zeigt ein insgesamt mit der Bezugszahl 10 bezeichnetes Gasturbinentriebwerk, bei dem die hier beschriebene Erfindung verwendbar ist. Das Gasturbinentriebwerk 10 enthält einen Axialverdichter 12, der Luft aus einem Eintrittsleitschaufelkranz 14 empfängt. Der Axialverdichter 12 verdichtet die eintretende Luft und leitet sie zu einer Brennkammer 16, wo ihre Energie durch das Verbrennen von Brennstoff vergrößert wird. Die Verbrennungsprodukte und die erhitzte Luft werden von derFig. 1 shows a generally designated by the reference numeral 10 gas turbine engine in which the invention described here is usable. The gas turbine engine 10 includes an axial flow compressor 12 which extracts air from an inlet nozzle ring 14 receives. The axial compressor 12 compresses the incoming Air and directs it to a combustion chamber 16 where their Energy is increased by burning fuel. The products of combustion and the heated air are removed from the

Brennkammer 16 an eine Turbine 18 abgegeben, die den Axialverdichter 12 über eine mechanische Verbindung 20 antreibt und Leistung entweder an einer Welle oder an einer Schubdüse (nicht dargestellt) abgibt.Combustion chamber 16 delivered to a turbine 18, which is the axial compressor 12 drives through a mechanical connection 20 and power either on a shaft or on a thrust nozzle (not shown) delivers.

Die verdichtete Luft, die durch die Arbeit erhitzt worden ist, welche an ihr während der Verdichtung ausgeführt worden ist, wird aus dem Axialverdichter 12 abgezapft und über eine Leitung 22 zu einem Vereisungsschutzventil 24 geleitet, welches erhitzte Luft über eine Leitung 26 einem den Eintrittsleitschaufelkranz 14 umgebendenden Sammelraum 28 zumißt.The compressed air that has been heated by the work done on it during the compression, is tapped from the axial compressor 12 and passed via a line 22 to an anti-icing valve 24, which heated Air is metered through a line 26 to a collecting space 28 surrounding the inlet guide vane ring 14.

Eine Eintrittsleitschaufelsteuereinrichtung 30 bewirkt die mechanische Steuerung des Winkels der Eintrittsleitschaufeln in dem Eintrittsleitschaufelkranz 14 auf ein Triebwerksdrehzahlsignal aus einem Triebswerksdrehzahlsignalgenerator 32 hin. Das Vereisungsschutzventil 24 kann ebenfalls auf ein Triebwerksdrehzahlsignal ansprechen, das durch durch den Triebwerksdrehzahlsignalgenerator 32 erzeugt wird, um das Zumessen der der Leitung 26 zugeführten Luft sowie der anderen Teilen (nicht dargestellt) in dem Triebwerk über eine Leitung 34 zugeführten Vereisungsschutzluft zu steuern.An inlet guide vane control device 30 effects the mechanical Controlling the angle of the inlet guide vanes in the inlet guide vane ring 14 in response to an engine speed signal from an engine speed signal generator 32. The anti-icing valve 24 can also respond to an engine speed signal respond, which is generated by the engine speed signal generator 32 to the metering of the Air supplied to line 26 and to the other parts (not shown) in the engine via a line 34 supplied anti-icing air to control.

Fig. 2 zeigt eine bekannte Eintrittsleitschaufel 36. Die Eintrittsleitschaufel 36 hat einen Schaufelteil 38, an dem eine Spindel 40 befestigt ist, die sich aufwärts durch den Sammelraum 28 erstreckt. Ein Betätigungshebel 42 ist an dem Ende der Spindel 40 mittels einer Gewindemutter 43 befestigt. Der Schaufelteil 38 ist mittels des Betätigungshebels 42 um eine Achse drehbar, die durch die Spindel 40 und einen inneren Drehzapfen 44 festgelegt ist.Fig. 2 shows a known inlet guide vane 36. The inlet guide vane 36 has a scoop portion 38 to which is attached a spindle 40 which extends upward through the plenum 28 extends. An operating lever 42 is attached to the end of the spindle 40 by means of a threaded nut 43. The shovel part 38 is rotatable about an axis by means of the actuating lever 42 which is passed through the spindle 40 and an inner pivot pin 44 is set.

Ein Querkanal 46 in der Spindel 40 läßt erhitzte Luft aus dem Sammelraum 28 in einen axialenKanal 48 ein, der die erhitzteA transverse channel 46 in the spindle 40 admitted heated air from the plenum 28 into an axial channel 48 which heated the air

-χ- 34A6206 -χ- 34A6206

/Λ/ Λ

Luft auf Wegen, die durch gestrichelte Pfeile dargestellt sind, in eine Strömungskammer 50 in dem Schaufelteil 38 fördert. Die Strömungskammer 50 ist mit Rippen 52 versehen, die geeignet geformt und positioniert sind, um die Luftströmung zu lenken und eine Befestigungsbasis für das Hartauflöten einer Deckplatte 54 zu bilden.Conveys air into a flow chamber 50 in the vane part 38 in paths shown by dashed arrows. The flow chamber 50 is provided with ribs 52 which are suitably shaped and positioned to accommodate the flow of air to steer and form a mounting base for brazing a cover plate 54.

Gemäß den Fig. 3 und 4 gestattet eine Vertiefung 56 das Einsetzen der Deckplatte 54 derart, daß sie mit einer Oberfläche 58 des Schaufelteils 38 bündig ist. Die Vertiefung 56 bildet eine Stufe 60, die die Deckplatte 54 umgibt und auf die die Deckplatte 54 beim Zusammenbauen hartaufgelötet wird. Die Rippe 52 ist auf dieselbe Tiefe wie die Stufe 60 vertieft, so daß die Deckplatte 54 auch durch die Rippe 52 abgestützt und mit dieser hartverlötet wird.3 and 4, a recess 56 allows the insertion of the cover plate 54 so that it is with a surface 58 of the blade part 38 is flush. The recess 56 forms a step 60 which surrounds the cover plate 54 and on the the cover plate 54 is brazed during assembly. The rib 52 is recessed to the same depth as the step 60, see above that the cover plate 54 is also supported by the rib 52 and is brazed to it.

Gemäß Fig. 3 läßt ein Austrittskanal 62 die heiße Luft aus der Strömungskammer 50 zu einer hinteren Oberfläche 64 des Schaufelteils 38 austreten.Referring to Fig. 3, an exit duct 62 lets the hot air from the flow chamber 50 to a rear surface 64 of the Blade part 38 emerge.

Wie bereits erwähnt begrenzt das erfolgreiche Hartlöten die Form der Deckplatte 54 und infolge dessen die die Deckplatte 54 enthaltende Seite des Schaufelteils 38 auf eine ebene Oberfläche. Darüber hinaus muß die Strömungskammer 50 deutlich vor der Hinterkante 66 des Schaufelteils 38 endigen, und zwar wegen der geringen Dicke des Materials bei Annäherung an die Hinterkante 66. Außerdem ist die Deckplatte 54 wegen der begrenzten Querschnitssabmessung des Schaufelteils 38 notwendigerweise eine dünne Platte. Damit die spanabhebende Bearbeitung zur Herstellung der Strömungskammer 50 nicht zu kompliziert wird, bleiben relativ große Bereiche der Deckplatte 54 unabgestützt, weshalb diese zur Vibration und zur Rißbildung neigen. Weiter kann die durch die Strömungskammern ^c>0 hindurchgehende Luf 1-ntröifiunq rc-ΐπΐίν «j J c-i fhmHJi i«j un<1 «inhe» jii<hi in der Lage sein, die maximale Wärmeübertragung auf die Ober-As already mentioned, successful brazing limits the shape of the cover plate 54 and, as a result, the side of the blade part 38 containing the cover plate 54 to a flat surface. In addition, the flow chamber 50 must end well in front of the trailing edge 66 of the vane part 38 because of the thinness of the material as it approaches the trailing edge 66. In addition, the cover plate 54 is necessarily a thin plate because of the limited cross-sectional dimension of the vane part 38. So that the machining for producing the flow chamber 50 does not become too complicated, relatively large areas of the cover plate 54 remain unsupported, which is why they tend to vibrate and crack. Furthermore, the ^{air passing through the flow chambers c} > 0 can be able to achieve the maximum heat transfer to the upper

_ et __ et _

flächen des Schaufelteils 38 zu bewirken.to effect surfaces of the blade part 38.

Fig. 5 zeigt eine Eintrittsleitschaufel 68 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Schaufelteil 70 der Eintrittsleitschaufel 68 ist durch Präzisionsgießen einstückig hergestellt worden, und zwar zusammen mit der Innenkonstruktion, die während des Gießprozesses hergestellt wird. Die Spindel 40 kann gleichzeitig aus demselben Material wie der Schaufelteil 70 oder vorzugsweise aus einem Material höherer Festigkeit, wie beispielsweise Stahl, gegossen und an dem Schaufelteil 70 durch Hartlöten befestigt werden, um eine größere Dauerhaftigkeit insbesondere in dem Befestigungsbereich des Betätigungshebels 42 zu schaffen. Mehrere Rippen 72 begrenzen Luftströmungskammern 74. Mehrere Zapfen 76 überbrücken die Strömungskammern 74, und zwar sowohl zum Abstützen der einander gegenüberliegenden Umhüllungsteile 86 und 88 des Schaufelteils 70 als auch zur Wärmeübertragung von der Luft innerhalb der Strömungskammern 74 auf die Umhüllungsteile 86 und 88. Falls notwendig oder erwünscht können die Zapfen 76 in versetzten Reihen angeordnet sein, so daß die zwischen zwei Zapfen 76 hindurchgehende Luft direkt auf einen Zapfen 76 in der nächsten Reihe auftrifft. Das trägt zur Luftturbulenz in der Strömungskammer 74 bei und verbessert dadurch die Wärmeübertragung auf die Oberflächen.FIG. 5 shows an inlet guide vane 68 according to a Embodiment of the invention. The vane portion 70 of the inlet guide vane 68 is one-piece by precision casting along with the internal structure made during the casting process will. The spindle 40 can be made of the same material as the blade part 70 or preferably of one Higher strength material such as steel is cast and brazed to the blade portion 70 are attached to a greater durability in particular in the attachment area of the operating lever 42 to create. A plurality of ribs 72 define air flow chambers 74. A plurality of pegs 76 bridge the Flow chambers 74, both for supporting the opposing casing parts 86 and 88 of the Blade part 70 as well as for heat transfer from the air within the flow chambers 74 to the envelope parts 86 and 88. If necessary or desired, the pins 76 can be arranged in staggered rows, see above that the air passing between two pins 76 impinges directly on a pin 76 in the next row. This contributes to the air turbulence in the flow chamber 74 and thereby improves the heat transfer to the Surfaces.

Fig. 7 zeigt ein typisches Profil in der Nähe der Mitte der Spannweite des Schaufelteils 70. Die maximale Querschnittsdicke 90 des Schaufelteils 70 sollte so klein wie möglich sein, damit die ungestörte Luftströmung über die Schaufelteile 70 hinweggehen kann. Bei der Erfindung liegt diese maximale Dicke zwischen 1,65 und 3,18 mm (65-125 mils), mit einer minimalen Dicke nahe der Hinter-Figure 7 shows a typical profile near the center of the span of the blade portion 70. The maximum cross-sectional thickness 90 of the blade part 70 should be as small as possible, so that the air flow over undisturbed the blade parts 70 can go away. In the invention, this maximum thickness is between 1.65 and 3.18 mm (65-125 mils), with a minimal thickness near the rear

-verkante 78 von etwa 1,14 mm (45 mils). In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Dicke 92 jedes Umhüllungsteils 86, 88 zwischen 0,25 und 0,64 mm (10-25 mils), wobei die kleineren Werte an der Hinterkante 78 vorliegen. Die Breite 94 der Luftströmungskammer 74 zwischen den ümhüllungsteilen 86 und 88 beträgt 0,51 bis 0,76 mm (20-30 mils), wobei die kleineren Werte nahe der Hinterkante 78 vorliegen.- tilt 78 by about 1.14 mm (45 mils). In a preferred Embodiment is the thickness 92 of each cladding part 86, 88 between 0.25 and 0.64 mm (10-25 mils), with the smaller values at the trailing edge 78. The width 94 of the air flow chamber 74 between the envelope parts 86 and 88 is 0.51 to 0.76 mm (20-30 mils), with the smaller values near the trailing edge 78.

Die Strömungskammer 74 erstreckt sich vollständig bis zu einem Luftauslaß 77 an der Hinterkante 78 des Schaufelteils 70, so daß die erhitzte Luft bis zu der Hinterkante 78 in dem Schaufelteil 70 gehalten wird, ohne bis zum Erreichen dieser Stelle vorher abgegeben zu werden. Das verbessert die Enteisung, weil die erhitzte Luft nicht gezwungen wird, den Schaufelteil vor dem Erreichen der Hinterkante 78 zu verlassen. Fig. 5 zeigt außerdem, daß der Umfang der Strömungskammer 74 komplexer ausgebildet werden kann als es bei dem Herstellen eines zweistückigen Schaufelteils wirtschaftlich oder praktisch durchführbar ist. Beispielshalber ist eine Kerbe 80 im Boden der Strömungskammer 74 gebildet, um der Luft zu gestatten, um einen benachbarten Zapfen 76 zu strömen. Weitere vorteilhafte Formen einschließlich besonderer Einrichtungen zum Lenken der Enteisungsluft zu Stellen, wo sie am meisten benötigt wird, findet der Fachmann anhand der vorliegenden Beschreibung. Die Zapfen 76 können nach Bedarf oder nach Wunsch für drei Zwecke positioniert werden: The flow chamber 74 extends completely to an air outlet 77 at the trailing edge 78 of the blade part 70, so that the heated air is held up to the trailing edge 78 in the blade part 70 without up to Reaching this point to be submitted beforehand. That improves defrosting because the heated air doesn't is forced to leave the blade part before reaching the trailing edge 78. Fig. 5 also shows that the perimeter of the flow chamber 74 can be made more complex than making a two-piece Blade part is economically or practically feasible. By way of example, a notch 80 in the bottom is shown in FIG Flow chamber 74 is formed to allow air to flow around an adjacent spigot 76. More beneficial Shapes including special devices for directing the deicing air to locations where it is at The person skilled in the art will find most is needed on the basis of the present description. The pins 76 can be used as required or positioned for three purposes as desired:

1) zur Abstützung der Umhüllungsteile des Schaufelteils 70,1) to support the casing parts of the blade part 70

2) zur Wärmeübertragung von der Luft auf die äussere Oberfläche der Umhüllungsteile und2) for heat transfer from the air to the outer surface of the casing parts and

3) zur Strömungslenkung.3) for flow control.

Bezüglich der Strömungslenkung legt der enge Abstand derWith regard to the flow control, the close spacing of the

Zapfen 76 den Strömungswiderstand in einem besonderen Teil der Strömungskammer 74 fest. Auf diese Weise kann die Strömungsgeschwindigkeit zu ausgewählten Teilen des Schaufelteils 70 gesteuert werden.Pin 76 fixes the flow resistance in a special part of the flow chamber 74. That way you can the flow rate to selected parts of the blade portion 70 can be controlled.

Der Schaufelteil 70 wird aus einer Kupferberylliumlegierung gegossen, deren Gehalt an Beryllium von etwa 0,1 bis etwa 10% reicht. Wenn der Berylliumgehalt verringert wird, wird die Festigkeit des Schaufelteils 70 ebenfalls verringert. Wenn der Berylliumgehalt vergrößert wird, wird die Wärmeleitfähigkeit verringert. In der bevorzugten Ausführungsform wird ein Berylliumgehalt von etwa 0,5 bis etwa 2% benutzt.The blade portion 70 is cast from a copper beryllium alloy, the beryllium content of about 0.1 up to about 10%. When the beryllium content is decreased, the strength of the blade portion 70 also increases decreased. When the beryllium content is increased, the thermal conductivity is decreased. In the preferred Embodiment, a beryllium content of about 0.5 to about 2% is used.

Gemäß Fig. 6 ist der Schaufelteil 70 nicht eben, wie es bei dem bekannten Schaufelteil nach Fig. 2 notwendig ist, sondern zur Verbesserung des aerodynamischen Wirkungsgrades gewölbt und verdreht, d.h. mit einem Drall versehen. Die Wölbung ist ein Maß für die Krümmung oder den Bogen eines axialen Querschnittes eines Flügelprofilteils. Die Verdrehung oder der Drall um die Achse eines Flügelprofilteils ist ein Maß für die Winkeländerung der Flügelprofilsehne in bezug auf die Triebwerksmittellinie von der Wurzel bis zur Spitze des Flügelprofilteils. Der Gesamtdrall liegt in dem Bereich von 2 bis 25°. In der bevorzugten Ausführungsform reicht der Drall von etwa 10 bis etwa 18°, und in der bevorzugten Ausführungsform beträgt der Drall etwa 12 bis etwa 16°.According to FIG. 6, the blade part 70 is not flat, as is necessary in the case of the known blade part according to FIG. 2, but rather curved and twisted, i.e. provided with a twist, to improve the aerodynamic efficiency. The curvature is a measure of the curvature or the arc of an axial cross section of an airfoil part. the Rotation or twist around the axis of an airfoil part is a measure of the change in angle of the airfoil chord with respect to the engine centerline from the root to the tip of the airfoil part. The total twist is in the range of 2 to 25 °. In the preferred embodiment, the twist ranges from about 10 to about 18 °, and in the preferred embodiment the twist is from about 12 to about 16 degrees.

In der perspektivischen Darstellung in Fig. 6 hat der äußerste untere Teil 82 (d.h. der radial einwärtige Teil) einen Querschnitt, der konkav ist und in der Figur nach unten weist, wogegen das äußerste obere Ende 84 des Schaufelteils 70 einen Querschnitt hat, der konkav ist undIn the perspective view of Fig. 6, the outermost lower portion 82 (i.e. the radially inward portion) a cross-section which is concave and points downward in the figure, whereas the extreme upper end 84 of the blade part 70 has a cross section that is concave and

nach oben weist. Diese Änderung der Krümmung von dem unteren Ende 82 zu dem oberen Ende 84 wird bekanntlich als umgekehrte Wölbung bezeichnet. Die Wölbung am äußersten oberen Ende 84 (radial auswärts) liegt in der Drehrichtung der Verdichterlaufschaufeln in der nächsten Stufe. Dadurch wird die Relativgeschwindigkeit zwischen der Luft an den äußeren Spitzen der Verdichterlaufschaufeln der ersten Stufe, wo sie der Schallgeschwindigkeit am nächsten sind, verringert. Die umgekehrte Wölbung an dem äussersten unteren Ende 82 (radial einwärts) gibt der nahe der Wurzeln der ersten Verdichterrotorstufe eintretenden Luft einen Gegendrall, so daß diese Luft nach dem Passieren der Laufschaufeln der ersten Verdichterrotorstufe auf die erste Verdichterstatorstufe mit einer niedrigeren Mach-Zahl auftrifft.facing up. This change in curvature from the lower end 82 to the upper end 84 is known as reverse curvature. The bulge at the outermost upper end 84 (radially outward) is in the direction of rotation of the compressor blades in the next stage. This determines the relative speed between the air on the outer tips of the compressor blades first stage, where they are closest to the speed of sound, decreased. The reverse curvature on the outermost one lower end 82 (radially inward) is the one entering near the roots of the first compressor rotor stage Air a counter-swirl, so that this air after passing the blades of the first compressor rotor stage meets the first compressor stator stage with a lower Mach number.

Ein typischer Querschnitt ist in Fig. 7 an einer Stelle unmittelbar jenseits des Übergangs von konkav abwärts auf konkav aufwärts gezeigt. Ein erstes Umhüllungsteil 86 des Schaufelteils 70 ist konkav aufwärts gezeigt. Ein zweites Umhüllungsteil 88 ist konvex abwärts gezeigt. Jedes Umhüllungsteil hat eine andere gekrümmte aerodynamische Form. Diese Formen werden gänzlich durch die aerodynamischen Erfordernisse des Schaufelteils 70 bestimmt und unterliegen keiner Beschränkung durch irgendeine notwendige Planheit, wie es im Stand der Technik der Fall ist.A typical cross section is in Fig. 7 at one point shown immediately beyond the transition from concave down to concave up. A first cladding part 86 of the vane portion 70 is shown concave upward. A second enclosure portion 88 is shown convex downward. Each The shell part has a different curved aerodynamic shape. These shapes are entirely due to the aerodynamic Requirements of the vane portion 70 are determined and are not limited by any necessary Flatness, as is the case in the prior art.

Die Verwendung sowohl der Rippen 72 als auch der Zapfen 76 gemäß der Darstellung in Fig. 5 wird als eine übergangsausführungsform betrachtet, die gänzlich durch eine Ausführungsform ersetzt werden kann, bei der Zapfen allein benutzt werden, die für die vorstehend aufgezählten Zwecke in geeignetem Abstand angeordnet und geeignet positioniert sind. Die Ausführungsform, die lediglich Za-The use of both the ribs 72 and the pins 76 as shown in FIG. 5 is considered to be a transitional embodiment considered, which can be replaced entirely by an embodiment in which the pin alone are used, which are spaced and appropriately positioned for the purposes enumerated above are. The embodiment, which only za-

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pfen aufweist, ist zwar hier nicht gezeigt oder beschrieben, die vorstehende Beschreibung dürfte aber ausreichen, um einen Fachmann in die Lage zu versetzen, eine Ausführungsform, bei der lediglich Zapfen verwendet werden, zu verstehen und herzustellen.has pfen is not shown or described here, However, the above description should be sufficient to enable a person skilled in the art to identify an embodiment where only tenons are used to understand and manufacture.

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Claims (11)

Ansprüche :Expectations : y Eintrittsleitschaufel, gekennzeichnet durch: einen einstückig gegossenen Schaufelteil (70), der aus einer Kupferberylliumlegierung gegossen ist, die etwa 0,5 bis etwa 2% Beryllium enthält; eine Spindel (40), die an dem Schaufelteil (70) befestigt ist;y inlet guide vane, characterized by: an integrally cast vane part (70) which consists of cast a copper beryllium alloy containing from about 0.5 to about 2 percent beryllium; a spindle (40) attached to the blade portion (70); einen Luftkanal (46, 48) in der Spindel (40); eine Luftströmungskammer (74) in dem Schaufelteil (70) zwischen einem ersten und einem diesem gegenüberliegenden zweiten ümhüllungsteil (86, 88) des Schaufelteils, die mit dem Luftkanal (46, 48) in Verbindung steht; mehrere Zapfen (76) , die die Luftströmungskammer (74)' überbrücken und an den beiden einander gegenüberliegenden Umhüllungsteilen (86, 88) angeformt sind; und einen Luftauslaß (77) aus der Luftströmungskammer (74) zwischen dem ersten und dem zweiten Uinhüllungsteil (86, 88) an einer Hinterkante (78) der Leitschaufel (70); wobei das erste ümhüllungsteil (86) eine erste gekrümmtean air channel (46, 48) in the spindle (40); an air flow chamber (74) in the vane portion (70) between a first and an opposing second covering part (86, 88) of the blade part, which is in communication with the air duct (46, 48); a plurality of pins (76) that form the air flow chamber (74) ' bridge and are integrally formed on the two opposite casing parts (86, 88); and an air outlet (77) from the air flow chamber (74) between the first and second envelope parts (86, 88) on a trailing edge (78) of the guide vane (70); wherein the first covering part (86) has a first curved one aerodynamische Form und das zweite IJmhüllungsteil (88) eine zweite gekrümmte aerodynamische Form hat und wobei die beiden gekrümmten aerodynamischen Formen einen Drall um eine Achse des Schaufelteils festlegen, der von etwa 2 bis etwa 25° beträgt; undaerodynamic shape and the second casing part (88) has a second curved aerodynamic shape and wherein the two curved aerodynamic shapes swirl set about an axis of the vane portion that is from about 2 to about 25 °; and wobei der Schaufelteil (70) einen ersten Querschnitt konkav in einer ersten Richtung an einem ersten Ende des Schaufelteils und einen zweiten Querschnitt konkav in einer zu der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung an einem zweiten Ende des Schaufelteils hat.wherein the vane portion (70) has a first cross section concave in a first direction at a first end of the Blade part and a second cross section concave in a second opposite direction to the first Has direction at a second end of the blade part. 2. Eintrittsleitschaufel, gekennzeichnet durch: einen gegossenen einstückigen Schaufelteil (70); eine an dem Schaufelteil (70) befestigte Spindel (40); einen Luftkanal (46, 48) in der Spindel (40); eine Luftströmungskammer (74) in dem Schaufelteil (70) zwischen einem ersten und einem diesem gegenüberliegenden zweiten Umhüllungsteil (86, 88) des Schaufelteils, die mit dem Luftkanal (46, 48) in Verbindung steht; mehrere Zapfen (76), die die Luftströmungskammer (74) überbrücken und an den beiden einander gegenüberliegenden Umhüllungsteilen (86, 88) angeformt sind; und einen Luftauslaß (77) aus der Luftströmungskammer (74) zwischen dem ersten und dem zweiten Umhüllungsteil (86, 88) an einer Hinterkante (78) des Schaufelteils (70); wobei das erste Umhüllungsteil (86) eine erste gekrümmte aerodynamische Form und das zweite Umhüllungsteil (88) eine zweite gekrümmte aerodynamische Form hat.2. An inlet vane characterized by: a molded one-piece vane portion (70); a spindle (40) attached to the vane portion (70); an air channel (46, 48) in the spindle (40); an air flow chamber (74) in the vane portion (70) between a first and an opposing one second sheathing part (86, 88) of the blade part, which is in communication with the air duct (46, 48); a plurality of pegs (76) that connect the air flow chamber (74) bridge and are integrally formed on the two opposite casing parts (86, 88); and an air outlet (77) from the air flow chamber (74) between the first and second enclosure parts (86, 88) on a trailing edge (78) of the blade part (70); wherein the first sheath part (86) has a first curved aerodynamic shape and the second enclosure part (88) has a second curved aerodynamic shape. 3. Eintrittsleitschaufel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite gekrümmte aerodynamische Form einen Drall um eine Achse des Schaufelteils (70) festlegen.3. inlet guide vane according to claim 2, characterized in that the first and the second curved aerodynamic Define the shape of a twist around an axis of the blade part (70). 4. Eintrittsleitschaufel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufelteil (70) einen ersten Quer-4. inlet guide vane according to claim 3, characterized in that that the blade part (70) has a first transverse schnitt konkav in einer ersten Richtung an einem ersten Ende des Schaufelteils und einen zweiten Querschnitt konkav in einer zu der ersten Richtung insgesamt entgegengesetzten zweiten Richtung an einem zweiten Ende des Schaufelteils hat.cut concave in a first direction at a first end of the vane portion and a second cross section concave in a second direction generally opposite to the first direction at a second end of the blade part Has. 5. Eintrittsleitschaufel nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drall etwa 2 bis etwa 25° beträgt.5. inlet guide vane according to claim 3 or 4, characterized in that the swirl is about 2 to about 25 °. 6. Eintrittsleitschaufel nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drall etwa 10 bis etwa 18° beträgt.6. inlet guide vane according to claim 3 or 4, characterized in that the swirl is about 10 to about 18 °. 7. Eintrittsleitschaufel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drall etwa 12 bis etwa 16° beträgt.7. inlet guide vane according to claim 4, characterized in that the swirl is about 12 to about 16 °. 8. Eintrittsleitschaufel nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der einstückige Gußschaufelteil (70) aus einer Kupferberylliumlegierung gegossen ist.8. inlet guide vane according to one of claims 2 to 7, characterized in that the one-piece cast vane part (70) is cast from a copper beryllium alloy. 9. Eintrittsleitschaufel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung etwa 0,5 bis etwa 2% Beryllium enthält.9. inlet guide vane according to claim 8, characterized in that the alloy is about 0.5 to about 2% beryllium contains. 10. Eintrittsleitschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis10. inlet guide vane according to one of claims 1 to 9, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Dicke (90) des einstückigen Gußschaufelteils (70) 3,18 mm (125 mils) beträgt.9, characterized in that the maximum thickness (90) of the one-piece cast vane part (70) is 3.18 mm (125 mils) amounts to. 11. Eintrittsleitschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis11. inlet guide vane according to one of claims 1 to 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (94) der Luftströmungskammer (74) zwischen dem ersten und dem zweiten Umhüllungsteil (86, 88) zwischen 0,51 und 0,76 mm (20-30 mils) beträgt.10, characterized in that the width (94) of the air flow chamber (74) between the first and second cover portions (86, 88) between 0.51 and 0.76 mm (20-30 mils).