DE69927337T2 - Kontur für einen abtragbaren Abdeckring - Google Patents

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Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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:
  • 1 eine Querschnittsansicht eines Bläsertriebwerks;
  • 2 eine vergrößerte Teilansicht der Bläsersektion des Bläsertriebwerks nach 1;
  • 3 eine Querschnittsansicht einer Kontur einer abtragbaren Oberfläche nach dem Stand der Technik;
  • 4 eine Querschnittsansicht eines Profils eines abtragbaren Mantels nach dem Stand der Technik nach einem anfänglichen Betrieb;
  • 5 eine aufgebrochene Perspektivansicht eines Bläsertriebwerks unter Veranschaulichung der profilierten Oberfläche des Bläsermantels;
  • 6 eine Querschnittsansicht der Kontur der abtragbaren Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 7 eine grafische Darstellung der Kontur der abtragbaren Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung, in einem stark vergrößerten Maßstab;
  • 8 eine Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Profils des abtragbaren Mantels nach einem anfänglichen Betrieb und
  • 9 eine Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Profils des abtragbaren Mantels nach einem Funktionsbetrieb.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (7)

  1. Bläsersektion mit einer abtragbaren Bläserverkleidungsstruktur (20), die aufweist: ein ringförmiges inneres Bläsergehäuse (40) mit einer forderen Kante (50), einer hinteren Kante (52) und mit einer inneren Ringfläche (48), wobei die innere Ringfläche dazu dient, mehrere Bläserlaufschaufeln zu umgeben und aus einem abtragbaren Material (46) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Ringfläche aus dem abtragbaren Material der Schaufelspitze (34) gegenüber zwischen einer Schaufelvorderkante und einer Schaufelhinterkante (39) eine nach innen vorspringende Kontur aufweist, die wenigstens zwei unterschiedliche, in entgegengesetzte Richtungen verlaufende lineare Neigungen aufweist, die nach innen vorragen und sich längs eines einem Schaufelanstreifen ausgesetzten Flächenbereiches zwischen der vorderen Kante (50) und der hinteren Kante (52) des Bläsergehäuses erstrecken.
  2. Bläserverkleidungsstruktur nach Anspruch 1, wobei das abtragbare Material (46) an dem inneren Bläsergehäuse mittels einer Klebstoffschicht angeklebt ist.
  3. Bläserverkleidungsstruktur (42) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das innere Bläsergehäuse eine innere Ringnut beinhaltet, die das abtragbare Material enthält.
  4. Bläserverkleidungsstruktur nach Anspruch 1, 2 oder 3, die ferner ein äußeres Bläsergehäuse (26) aufweist, das an dem inneren Bläsergehäuse befestigt ist, wobei das äußere Bläsergehäuse von einer Abdeckung (28) aus Kevlar umgeben ist.
  5. Bläserverkleidungsstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein hinterer Flansch (22) an dem inneren Bläsergehäuse ausgebildet ist.
  6. Bläserverkleidungsstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das abtragbare Material ferner einen axialen Querschnitt entlang der die Steigungen aufweisenden Kontur aufweist, der durch eine im Wesentlichen trapezförmige Gestalt gekennzeichnet ist.
  7. Bläserverkleidungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das abtragbare Material ferner einen axialen Querschnitt entlang der die Steigungen aufweisenden Kontur aufweist, der durch eine im Wesentlichen dreieckige Gestalt gekennzeichnet ist.
DE69927337T 1998-11-23 1999-11-23 Kontur für einen abtragbaren Abdeckring Expired - Lifetime DE69927337T2 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10955498P 1998-11-23 1998-11-23
US109554P 1998-11-23
US09/217,106 US6146089A (en) 1998-11-23 1998-12-21 Fan containment structure having contoured shroud for optimized tip clearance
US217106 1998-12-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69927337D1 DE69927337D1 (de) 2005-10-27
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Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69927337T Expired - Lifetime DE69927337T2 (de) 1998-11-23 1999-11-23 Kontur für einen abtragbaren Abdeckring

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