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Die
vorliegende Erfindung betrifft abtragbare oder abreibbare Mantelanordnungen
zur Verwendung in Turbomaschinen, beispielsweise Gasturbinentriebwerken.
Insbesondere betrifft diese Erfindung ein verbessertes Bläsergehäuse für ein Turbofan-
oder Bläsertriebwerk,
das einen Mantel aufweist, wobei in dem Bläsergehäuse ein optimierter Spalt zwischen
dem Bläsermantel
und den Bläserlaufschaufeln
erzielt ist.
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Gasturbinentriebwerke
arbeiten im Allgemeinen nach dem Prinzip, wonach Luft in einer Verdichtersektion
oder -gruppe des Triebwerks komprimiert und anschließend die
komprimierte Luft der Brennkammersektion oder -gruppe des Triebwerks
zugeführt
wird, in der Brennstoff der Luft beigegeben und dieses Gemisch aus
Luft und Brennstoff anschließend
gezündet
wird. Daraufhin werden die resultierenden Verbrennungsgase zu der
Turbinensektion oder -gruppe des Triebwerks geliefert, in der ein
Teil der durch den Verbrennungsprozess erzeugten Energie durch einen
Turbinenrotor extrahiert wird, um den Verdichterrotor des Turbinentriebwerks
anzutreiben.
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Bläsertriebwerke
mit hohem Nebenstromverhältnis
(High Bypass Turbofan Engines) sind in großen Flugzeugen, beispielsweise
solchen, die von kommerziellen Flugverkehrsgesellschaften eingesetzt
werden, weit verbreitet. Diese Flugzeuge werden gewöhnlich bei
Unterschallgeschwindigkeiten betrieben. Bläsertriebwerke mit hohem Nebenstromverhältnis weisen
im vorderen Teil des Triebwerks ein verhältnismäßig großes Gebläse (Fan) auf, das dazu dient,
einen größeren Schub
zu erzeugen und den spezifischen Kraftstoffverbrauch (hier nachfolgend mit
SFC, Specific Fuel Consumption, abgekürzt) zu reduzieren. Der SFC
ist bei einem Flugtriebwerk für den
Kunden der Fluggesellschaft von Bedeutung, wobei eine Optimierung
des SFC gewünscht
ist, um die Betriebskosten der Fluggesellschaft zu verringern. Während des
Triebwerkbetriebs dient das Gebläse
dazu, ankommende Luft zu komprimieren. Ein Teil der ankommenden
Luft wird anschließend
durch die Verdichtersektion der Brennkammersektion zugeführt, während ein
großer
Teil der Luft die Verdichtersektion umgeht. Diese Nebenstromluft
wird dem hinteren Teil des Triebwerks zugeführt und dazu verwendet, den
größten Anteil
des Schubs zu erzeugen.
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In
den meisten Bläsertriebwerken
ist das Gebläse
(der Bläser)
von einem Bläsergehäuse aufgenommen,
das mit einem Mantel ausgestattet ist. Der Mantel begrenzt den Bläser und
ist zu den Spitzen der Bläserlaufschaufeln
benachbart angeordnet. Der Mantel dient dazu, ankommende Luft durch
den Bläser
derart zu leiten, um sicher zu stellen, dass der größte Anteil
der Luft, die in das Triebwerk eintritt, durch den Bläser komprimiert
wird. Ein geringer Anteil der Luft kann die Bläserlaufschaufeln durch einen radialen
Spalt umgehen, der zwischen den Spitzen der Bläserschaufeln und dem Mantel
vorhanden ist. Weil die durch die Bläserschaufeln komprimierte Luft dazu
verwendet wird, Schub zu erzeugen und die Turbinensektion des Triebwerks
zu versorgen, kann der SFC durch eine Begrenzung der Menge der Luft, die
die Bläserschaufeln
durch diesen Spalt überströmen kann,
wesentlich beeinflusst werden. Eine Verbesserung des SFC kann positive
Auswirkungen für den
Kunden der Fluglinie haben und künftige
Verkäufe
von Flugtriebwerken fördern.
Bekannte Verfahren zur Bewältigung
dieses Spalts sind in der US-A-5 791 871 und der US-A-4 767 266
veranschaulicht und beschrieben.
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Während eines
normalen Betriebs eines Turbofan-Flugtriebwerks können die
Bläserschaufeln an
dem Mantel anstreifen. Jeder Anstreifkontakt zwischen den Spitzen
der Bläserschaufeln
und dem Mantel hat die Neigung, den Spalt zwischen dem Mantel und
den Spitzen der Bläserschaufeln
zu vergrößern, wodurch
der Triebwerkwirkungsgrad verringert wird. Gewöhnlich ist der Teil des Mantels,
der an die Schaufelspitzen angrenzt, mit einem abtragbaren oder
abreibbaren Material überdeckt.
Dieses abtragbare Material wird beim Anstreifen durch die Spitzen der
Bläserschaufeln
opferartig weg gerieben. Wenn das abtragbare Material durch die
Spitzen der Bläserschaufeln
angestriffen wird, wird abtragbares Material abgetragen, so dass
sich der Spalt oder Zwischenraum zwischen den Schaufelspitzen und
der Oberfläche
des abtragbaren Materials vergrößert. Um
die gewünschten
aerodynamischen Wirkungsgrade, die mit einem kleinen Spalt zwischen
der Oberfläche
des abtragbaren Materials und den Schaufelblättern verbunden sind, aufrecht
zu erhalten, weisen die meisten Mäntel eine Oberflächenkontur
auf, die mit der Kontur der Spitze der Schaufelblätter übereinstimmt.
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Dieser
Spalt ist gewöhnlich
durch eine Reduktion der Variation der Länge der Bläserschaufeln, der radialen
Lage der Bläserscheibe
oder durch eine Veränderung
des Durchmessers des Bläsergehäuses erzielt
worden. Einige existierende Bläserkonstruktionen
versuchen auch, den Spalt enger zu machen, ohne ein wesentliches
Anstreifen zwischen den Bläserschaufeln
und dem abtragbaren Material in dem Bläsergehäuse zuzulassen. Demgemäß werden
der Bläser
und der Man tel derart gefertigt, um enge Toleranzen sicherzustellen,
um diesen Spalt auf ein Minimum zu reduzieren. Gewöhnlich wird
das abtragbare Material bei der Herstellung seiner Oberfläche geschliffen
oder maschinell bearbeitet, um die gleiche geradlinige Kontur wie
die Bläserschaufel
zu haben. Wenn die Schaufel im Betrieb an dem abtragbaren Material
anstreift, werden in der Oberfläche des
abtragbaren Materials sowohl an der Stelle, die der Vorderkante
der Bläserschaufeln
benachbart liegt, als auch an der Stelle, die der Hinterkante der Bläserschaufeln
benachbart ist, Stufen erzeugt. Diese Stufen auf der Oberfläche des
abtragbaren Materials verursachen ein Auseinanderreißen der
Luftströmung,
das zu tatsächlichen
Leistungsverlusten führen
kann. Historisch ist jedoch in dem Fall, wenn dieser Abrieb oder
diese Stufen sich über
360 Grad hinweg oder über
den gesamten Umfang um das Bläsergehäuse herum
erstreckten, der Zwischenraum als zufriedenstellend angesehen worden,
ohne die axiale Lage des Abriebs oder der Stufe in Bezug auf die
Spitze der Bläserschaufel
irgendwie in Betracht zu ziehen.
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Es
wäre folglich
vorteilhaft, einen Mantel mit einer abtragbaren Materialoberfläche zu schaffen, die
das Anstreifen der Bläserschaufeln
im Betrieb mit berücksichtigt,
um einen optimierten Zwischenraum zu erreichen. Es wäre ferner
von Vorteil, ein Verfahren zu schaffen, um einen derartigen Mantel
mit einer optimierten Kontur der abtragbaren Materialoberfläche zu erhalten.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Bläsergruppe
oder -sektion mit einer abtragbaren Bläserverkleidungsstruktur geschaffen,
die aufweist: ein ringförmiges
inneres Bläsergehäuse mit
einer vorderen Kante, einer hinteren Kante und mit einer inneren
Ringfläche,
wobei die innere Ring fläche
dazu dient, mehrere Bläserlaufschaufeln
zu umgeben und aus einem abtragbaren oder abreibbaren Material gebildet
ist, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Ringfläche aus
dem abtragbaren Material der Schaufelspitze gegenüber, zwischen
einer Schaufelvorderkante und einer Schaufelhinterkante eine nach
innen vorspringende Kontur aufweist, die wenigstens zwei in entgegengesetzte
Richtungen verlaufende lineare Abschrägungen aufweist, die nach innen
vorragen und sich entlang eines einem Anstreifen durch die Schaufeln
ausgesetzten Flächenbereiches
zwischen der vorderen Kante und der hinteren Kante des Bläsergehäuses erstrecken.
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Die
vorliegende Erfindung erschließt
sich besser aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den
beigefügten
Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen identische Elemente
kennzeichnen und in denen zeigen:
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1 eine
Querschnittsansicht eines Bläsertriebwerks;
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2 eine
vergrößerte Teilansicht
der Bläsersektion
des Bläsertriebwerks
nach 1;
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3 eine
Querschnittsansicht einer Kontur einer abtragbaren Oberfläche nach
dem Stand der Technik;
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4 eine
Querschnittsansicht eines Profils eines abtragbaren Mantels nach
dem Stand der Technik nach einem anfänglichen Betrieb;
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5 eine
aufgebrochene Perspektivansicht eines Bläsertriebwerks unter Veranschaulichung
der profilierten Oberfläche
des Bläsermantels;
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6 eine
Querschnittsansicht der Kontur der abtragbaren Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung;
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7 eine
grafische Darstellung der Kontur der abtragbaren Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung,
in einem stark vergrößerten Maßstab;
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8 eine
Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Profils des abtragbaren
Mantels nach einem anfänglichen
Betrieb und
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9 eine
Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Profils des abtragbaren
Mantels nach einem Funktionsbetrieb.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine abtragbare Bläserverkleidungsstruktur 20 zur
Verwendung in Turbomaschinen, beispielsweise einem Turbofan- oder
Bläsertriebwerk 10 mit
hohem Nebenstromverhältnis,
wie es in 1 veranschaulicht ist, bereit.
In der veranschaulichten typischen Konfiguration enthält das Triebwerk 10 eine
Bläsersektion 12,
die durch ein Bläsergehäuse 24 und
eine Anzahl von Bläserlaufschaufeln 30 gebildet
ist, die an einer Bläserlaufscheibe 32 montiert
sind, die in der Bläsersektion 12 des
Triebwerks 10 angeordnet ist. Die Bläserschaufeln 30 sind
an der Bläserlaufscheibe 32 befestigt,
die an dem Bläserrotor 36 befestigt
ist.
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Die
Bläserlaufschaufeln 30 sind
durch eine Bläserverkleidungsstruktur 20 begrenzt.
Ein inneres Bläsergehäuse 40 der
Bläserverkleidungsstruktur 20 bildet
eine innere Ringnut 42, die einen abtragbaren Bläsermantel 44 trägt, wie
dies in größeren Einzelheiten
in 2 veranschaulicht ist. Die Bläserverkleidungsstruktur 20 enthält ein vorderes
Bläsergehäuse 24 mit
einem inneren Bläsergehäuse 40,
das gewöhnlich
aus Aluminium hergestellt ist, das von einem Aluminiumwabenkern
umgeben ist, der von einem äußeren Bläsergehäuse 26 aus
einem Graphit-Epoxidstoff umgeben ist, das von einer Abdeckung 28 aus
Kevlar umgeben ist. Das innere Bläsergehäuse 40 enthält eine
innere Ringnut 42, an der der ringförmige abtragbare Bläsermantel 44 befestigt ist.
Der Bläsermantel 44 enthält ein abtragbares
oder abreibbares Material 46 mit einer inneren Ringfläche 48,
an der in einer Nebeneinanderanordnung Schaufelspitzen 34 der
Bläserlaufschaufeln 30 der
Bläsersektion 12 angeordnet
sind. Der Bläsermantel 44 dient
dazu, die ankommende Luft durch das Gebläse oder den Bläser 12 derart
zu leiten, um sicher zu stellen, dass der Bläser 12 die Hauptmenge
der in das Triebwerk 10 eintretenden Luft komprimiert.
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Das
abtragbare Material 46 ist an dem Mantel 44 unmittelbar
angrenzend an den Spitzen 34 der Bläserlaufschaufeln 30 vorgesehen.
Vorzugsweise ist ein kleiner radialer Spalt 14 zwischen
den Spitzen 34 der Bläserlaufschaufeln 30 und
dem abtragbaren Material 46 vorgesehen. Gerade dieser Spalt
oder Zwischenraum 14 wird minimiert, um die Effizienz des
Triebwerks 10 zu fördern.
In 2 ist ferner ein hinterer Flansch 22 des
vorderen Bläsergehäuses 24 veranschaulicht.
Die Konturpositionen an der inneren Ringfläche 48 werden durch
eine axiale Länge
B in Bezug auf diese Stelle gemessen bzw. angegeben, die in 2 und 3 durch
den Festpunkt E gekennzeichnet ist.
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Ein üblicher
abtragbarer Bläsermantel 44, wie
er in 3 veranschaulicht ist, weist ein abtragbares Material 46 aus
Epoxidharz mit Phenol-Mikroballons auf, die in einer ringförmigen Kunststoff-Wabenkernstruktur
angeordnet und durch diese getragen ist, die durch ein Klebemittel
an einer ringförmigen
Faserglasschicht angeklebt ist, die durch einen Kleber an der metallenen
inneren Ringnut 42 an dem inneren Bläsergehäuse 40 angeklebt ist.
Jedoch kann das abtragbare Material 46 durch einen beliebigen
anderen geeigneten Leichtstoff der aus dem Stand der Technik bekannten
und darin eingesetzten Art, einschließlich Verbundwerkstoffe oder
dergleichen, gebildet sein. Das abtragbare Material 46 ist vorzugsweise
in Form einer oder mehrerer fester Wände oder Tafeln vorgesehen,
obwohl es auch aus einem losen Material gebildet sein kann. Eine
detailliertere Beschreibung der Merkmale und Komponenten eines herkömmlichen
Bläsermantels 44,
der ein abtragbares Material 46 enthält, ist beispielsweise in der
am 14. Februar 1995 veröffentlichten
US-Patentschrift 5 388 959 von Forrester et al. und in der am 4. November
1997 veröffentlichen
US-Patentschrift 5 683 789 von Langenbrunner et al., die beide auf
die General Electric Company lauten, zu finden.
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Um
die gewünschten
aerodynamischen Wirkungsgrade, die mit der Aufrechterhaltung eines
kleinen Spalts 14 zwischen der inneren Ringfläche 48 des
abtragbaren Materials und den Bläserschaufeln 30 verbunden
sind, zu erzielen, weisen die meisten Bläsermantel 44 eine
innere Ringfläche 48 mit
einer Kontur auf, die mit der Kontur der Spitze 34 der
Bläserlaufschaufeln 30 übereinstimmt.
Existierende Bläsersektionkonstruktionen
haben versucht, diesen kleinen Spalt 14 aufrecht zu erhalten,
indem sie lediglich flache oder lineare Oberflächen berücksichtigten. Gewöhnlich sind
die Bläsermäntel 44 derart
hergestellt, um enge Toleranzen sicherzustellen, um diesen Spalt 14 auf
ein Minimum zu reduzieren. Wie in 2 veranschaulicht,
wird beispielsweise die Oberfläche
des abtragbaren Materials 46 in Bläsermänteln nach dem Stand der Technik
feingeschliffen oder maschinell bearbeitet, um die gleiche geradlinige Kontur
wie die Spitze 34 der Bläserlaufschaufel 30 zu haben.
Wie in 3 veranschaulicht, ergibt dies gewöhnlich eine
geradlinige lineare Abschrägung
in etwa von der vorderen Kante 50 bis zu in etwa der hinteren
Kante 52 des inneren Bläsergehäuses 40. Der
Bläsermantel 44 weist
einen größeren Innendurchmesser
A in der Nähe
der Vorderkante 50 des Bläsermantels 44 und
einen kleineren Innendurchmesser A in der Nähe der Hinterkante 52 oder
umgekehrt auf. Wenn in einer derartigen herkömmlichen Konfiguration die
Bläserlaufschaufel 30 im
Betrieb an dem abtragbaren Material 46 anstreift, werden,
wie in 4 veranschaulicht, in der Oberfläche des
abtragbaren Materials 46 Stufen 54 eingerieben
oder ausgebildet. Derartige Stufen 54 können angrenzend an den Vorderkanten 38 der
Bläserlaufschaufeln 30 sowie
an der zu den Hinterkanten 39 der Bläserlaufschaufeln 30 benachbarten
Stelle über
den gesamten Umfang um das Bläsergehäuse 24 herum
erzeugt werden. Diese Stufen 54 in der Oberfläche des abtragbaren
Materials 46 verursachen ein Aufreißen der Luftströmung, das
zu tatsächlichen
Leistungsverlusten führen
kann.
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Bezugnehmend
nun auf 5 veranschaulicht eine aufgebrochene
Perspektivansicht des Triebwerks 10, dass der Bläsermantel 44 mit
der inneren Ringfläche 48 gemäß der vorliegenden
Erfindung einen Teil des inneren Bläsergehäuses 40 des vorderen
Bläsergehäuses 24 bildet.
Das vordere Bläsergehäuse 24 kann
an einem (nicht veranschaulichten) hinteren Bläsergehäuse befestigt sein, und beide
bilden einen Teil der Bläsersektion 12 des
Triebwerks 10. Diese Bläsergehäuse weisen
gewöhnlich eine
ringförmige
Konfigura tion auf.
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Mit
modernen Maschinen und Schleifvorrichtungen kann die innere ringförmige Oberfläche 48 des
abtragbaren Materials 46 im Grunde genommen mit einer beliebigen
Kontur geschliffen oder maschinell bearbeitet werden. Durch Erzeugung
einer dreieckigen oder trapezförmigen
Kontur, wie sie aus 5 ersichtlich ist, anstelle
der geradlinigen Kontur nach 3 kann der
Spalt 14, der durch ein Anstreifen der Bläserlaufschaufeln 30 an
dem abtragbaren Material 46 erzeugt wird, optimiert werden.
Wie in 6 veranschaulicht, hinterlässt diese Art eines Anschliffs insbesondere
den gleichen Durchmesser A an der inneren Ringfläche 48 des Bläsermantels 44 in
der Nähe
der Vorderkante 38 der Bläserlaufschaufel 30 wie
bei einem typischen Bläsermantel,
bringt jedoch den Durchmesser A in Bezug darauf nach innen bis zu
einer Stelle B von einem Drittel der axialen Länge, wobei die innere Ringfläche 48 anschließend bis
zu der Stelle B von zwei Drittel der axialen Länge zurück nach außen profiliert ist. Diese Kontur
setzt sich anschließend
nach außen
fort bis zu der endgültigen Position
in der Nähe
der Hinterkante 39 der Bläserlaufschaufel 30.
Diese Konfiguration optimiert das Anstreifen oder den Abrieb derart,
dass eine maximale Leistung erreicht wird, und sie beseitigt ferner
die an der Vorderkante 38 und der Hinterkante 39 angrenzenden
Stufen, um ein Aufreißen
der Luftströmung
zu verringern. Die Kosten der Realisierung dieser Konfiguration
sind aufgrund der einfachen Neuprogrammierung der Schleifvorrichtung
und Zerspannmaschine vernachlässigbar.
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Die
einzigartige Geometrie ermöglicht
es, die Tiefen der Abriebstellen anstelle einer tatsächlichen Messung
der Tiefe nunmehr durch Messungen zu bestimmen, die in Axial richtung über die
Länge des Bläsermantels 44 in
dem Bläsergehäuse 24 hinweg vorgenommen
werden, weil die dreieckige Kontur eine viel signifikantere Weite
als Höhe
aufweist. Dies hilft, die im Betrieb oder bei der Instandsetzung
im Feld vorgenommenen Abriebmessungen zu vereinfachen. Vorzugsweise
entspricht jedes Zoll der axialen Anstriff- oder Abriebweite ungefähr 0,015
Zoll der Anstriff- oder Abriebtiefe in dem abtragbaren Material 46.
Herkömmliche
Methoden verlangten eine Messung der Tiefe des Abriebs lediglich
an der Stufe 54 in der Oberfläche 48 des abtragbaren
Materials 46. In einem Bläsertriebwerk 10 mit
hohem Nebenstromverhältnis
und mit einem Startschub im Bereich zwischen ungefähr 52.000
Pfund und 62.000 Pfund können
die nach vorne weisenden Stufen 54 einen Verlustfaktor
des spezifischen Kraftstoffverbrauchs SFC von ungefähr 0,016
% pro 10 Mils der Stufentiefe für Abriebstellen
von 360 Grad aufweisen. In einem derartigen Triebwerk 10 kann
ein offener Spalt 14 für
die vorderen zwei Drittel der Schaufelsehnenlänge einen SFC-Verlustfaktor
von ungefähr
0,063 % pro 10 Mils des Spalts für
Abriebstellen von 360 Grad aufweisen, während das hintere eine Drittel
der Schaufelsehnenlänge
einen wesentlich kleineren differenziellen Näherungswert aufweisen kann.
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Ein
Test der vorliegenden Erfindung wurde an einem Bläsertriebwerk 10 mit
hohem Nebenstromverhältnis
durchgeführt
und ist in graphischer Form in 7 dargestellt.
Bei diesem Test wurde der Zwischenraum oder Spalt 14 bis
auf ungefähr
0,05 Zoll an der axialen Stelle von einem Drittel auf der Oberfläche 48 des
abtragbaren Materials 46 geschlossen oder verengt, der
Spalt 14 an dem Zwei-Drittel-Punkt wieder (auf den ursprünglichen Durchmesser
an diesem Punkt) geöffnet
oder erweitert und der Spalt 14 auf unge fähr 0,05
Zoll an der Hinterkante 39, an der die Bläserlaufschaufel 30 anstreifen
würde,
geöffnet.
Wegen der Schwierigkeit bei der Montage kann die Spitze der Dreieckskonfiguration
um ungefähr
0,02 Zoll abgeschnitten werden, wodurch eine eher trapezförmige Kontur
gebildet wird, weil dieses abtragbare Material 46 ohnehin während des
anfänglichen
Triebwerkbetriebs abgetragen wird. Dieser Test ergab einen Abrieb
von 360 Grad ohne Luftströmung
aufreißende
Stufen 54. Die Abriebtiefe wurde einfach durch eine mit
einem Lineal vorgenommene Messung über die axiale Strecke der
abtragbaren Oberfläche 48 geschätzt, anstatt
ein Mikrometer zu verwenden, um den radialen Abstand zu dem abtragbaren
Material 46 in der Tiefe zu messen. Die Geometrie dieser
Konfiguration gleicht der Abriebtiefe bis auf ungefähr 0,015
Zoll der Tiefe in dem abtragbaren Material 46 für jedes
1 Zoll der axialen Abriebweite über
der abtragbaren Oberfläche 48.
Die Ergebnisse zeigten sichtbar eine Abriebweite von ungefähr 1 bis
3 Zoll, was ungefähr
gleich 0,015 bis 0,045 Zoll der Abriebtiefe in dem abtragbaren Material 46 um
das Bläsergehäuse 24 ist
oder entspricht.
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Die
Abriebtiefe kann man sich als eine Verringerung der Dicke des Bläsermantels 44 vorstellen, weil
die Dicke des abtragbaren Materials 46 reduziert wird und
sich die innere Ringfläche 48 des
abtragbaren Materials 46 von der Laufschaufelspitze 34 weiter weg
befindet. Diese Konfiguration erhöht den gesamten inneren Durchmesser
A des ringförmigen
Bläsermantels 44 an
der besonderen axialen Stelle B des Abriebs. Demgemäß weist
das abtragbare Material 46 in dem Bläsermantel 44 eine
profilierte innere ringförmige
Fläche 48 auf.
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Bei
Betrachtung eines Querschnitts des Bläsermantels 44, wie
er in 8 und 9 veranschaulicht ist, ist die
innere Ringfläche 48 dreieckig gestaltet
oder irgendwie mit einer dreieckigen Kontur dargestellt. Diese dreieckige
Konfiguration zeigt an, dass die innere Ringfläche 48 abgeschrägt ist und
einen Innendurchmesser A aufweist, der entlang der axialen Länge B des
Bläsermantels 44 variiert.
Eine dreieckige Gestalt kann auch im Wesentlichen trapezförmig sein,
wobei der Innendurchmesser A an einer bestimmten axialen Position über eine
bestimmte axiale Länge
B hinweg, die kleiner ist als die gesamte Weite des Bläsermantels 44,
im Wesentlichen konstant bleibt, wobei die Oberfläche 48 eine
Kontur mit einer unterschiedlichen Neigung für eine gegebene axiale Länge B auf
jeder Seite dieser besonderen axialen Position aufweist. Vorzugsweise
weist die Kontur der Oberfläche 48 wenigstens
zwei unterschiedliche lineare Neigungen in entgegengesetzten Richtungen
zwischen den Positionen in der Nähe
der Vorderkante 38 und der Hinterkante 39 entlang
der axialen Länge
B des Bläsermantels 49 auf.
Indem erneut auf 6 Bezug genommen wird, ist insbesondere der
Innendurchmesser durch „A" gekennzeichnet, während die
axiale Länge
durch „B" gekennzeichnet ist.
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Durch
Veränderung
der maschinell bearbeiteten Gestalt der inneren ringförmigen Fläche 48 des abtragbaren
Materials 46 des Bläsermantels 44 in dem
vorderen Bläsergehäuse 24 kann
der Spalt 14 an der vorderen Kante 38 geschlossen
werden, um einen Abrieb von 360 Grad sicherzustellen, und an der
hinteren Kante 39 geöffnet
werden, um eine abrupte Stufe 54 zu verhindern, wenn es
im Betrieb zu einem Anstreifen kommt. Diese Stellen stellen axiale Stellen
entlang des Mantels 44 dar, die auf der Sehnenlänge einer
benachbarten Bläserlaufschaufel 30 beruhen.
Studien haben gezeigt, dass für
einen bestimmten Überschall-Verdichterrotor
bei seiner der Konstruktion zu Grunde gelegten Geschwindigkeit die
Strömungsabrissgrenze
nicht gegen den Spitzenspalt 14 über der hinteren Hälfte der
Laufschaufel 30 empfindlich ist, jedoch gegen den Spitzenspalt 14 über der
vorderen Hälfte
der Schaufelsehne sehr empfindlich ist. Folglich ist die Strömungsabrissgrenze
bei vergrößertem Spalt 14 zwischen
der Schaufelspitze 34 und der inneren Ringfläche 48 verringert. Da
die bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung den Spitzenspalt 14 über den
vorderen Zwei-Dritteln der Schaufelsehnenlänge nicht vergrößert, wird
die Strömungsabrissgrenze
des Bläsers voraussagegemäß nicht
nachteilig beeinflusst. Ferner ist der Spitzenspalt 14 des
Bläsers
derart bestimmt worden, dass er keine erkennbare Auswirkung auf
den Beginn oder die Stärke
einer Flatterschwingung der Bläserschaufel
hat. Demgemäß hat der
Bläsermantel 44 gemäß der vorliegenden
Erfindung keine ungünstige
Auswirkung auf die Flatterschwingung der Bläserschaufel. Da das Verhalten
eines Bläsertriebwerks 10 mit
hohem Nebenstromverhältnis
und mit einem Startschub in dem Bereich zwischen ungefähr 52.000
Pfund und 62.000 Pfund auf einem Flug über dem Meeresspiegel um ungefähr 0,05
des spezifischen Kraftstoffverbrauchs SFC verbessert werden kann,
wird angenommen, dass die tatsächliche
SFC-Verbesserung in einem derartigen Triebwerk 10 zwischen
ungefähr
0,038 % und 0,098 % beträgt.
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Die
vorliegende Erfindung modifiziert den Schliff des abtragbaren Materials 46 des
Bläsergehäuses 24,
um den Spalt oder Zwischenraum 14 zwischen der Bläserlaufschaufel 30 und
dem Bläsermantel 44 zu
optimieren. Insbesondere wird jede nach vorne weisende Stufe 54 in
dem abtragbaren Material 46 an der hinteren Kante 39 der
Bläserlaufschaufel 30 im
Betrieb beseitigt. Diese Konfiguration erzeugt einen Abrieb von
360 Grad an dem Bläsermantel 44,
wenigstens an dem innersten Punkt des Bläsermantels 44. Dieser
abtragbare oder abreibbare Bläsermantel 44 enthält eine
Kontur, die eine dreieckige Gestalt aufweist, so dass die Oberfläche 48 den
engsten Spalt 14 bei ungefähr einem Drittel des Abstands
des Schaufelsehnenhinterteils von der Vorderkante 38 ergibt.