DE102010023702A1

DE102010023702A1 - Fluggasturbine mit Zapfluftführung

Info

Publication number: DE102010023702A1
Application number: DE102010023702A
Authority: DE
Inventors: Predrag Todorovic
Original assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Current assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date: 2010-06-14
Filing date: 2010-06-14
Publication date: 2011-12-15

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fluggasturbine mit einem Kerntriebwerk 1 mit einer Verdichteranordnung 2, aus welcher Zapfluft entnehmbar ist, sowie mit einem im Wesentlichen rohrförmigen, das Kerntriebwerk 1 umschließenden Schalldämpferelement 4 und einem das Schalldämpferelement 4 umgebenden Nebenstromkanal, wobei zumindest eine Zapfluftöffnung 3 der Verdichteranordnung 2 in ein Luftleitrohr 6 mündet, welches im Wesentlichen parallel zu dem Kerntriebwerk 1 innerhalb des Schalldämpferelements 4 angeordnet ist und am Endbereich des Schalldämpferelements 4 mündet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fluggasturbine gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Im Einzelnen bezieht sich die Erfindung auf eine Fluggasturbine mit einem Kerntriebwerk, welches eine Verdichteranordnung umfasst, aus welcher Zapfluft entnehmbar ist. Weiterhin ist ein im Wesentlichen rohrförmiges, das Kerntriebwerk umschließendes Schalldämpferelement vorgesehen, welches von einem Nebenstromkanal umgeben wird.
Es ist bekannt, dass unter bestimmten Betriebsbedingungen sehr heiße Zapfluft (bleed air) aus dem Hochdruckkompressor entnommen werden muss. Diese Luft hat beispielsweise eine Temperatur von 500°C.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Konstruktionen hat es sich als aufwändig erwiesen, diese heiße Zapfluft in geeigneter Weise abzuleiten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fluggasturbine der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit ein hohes Maß an Zuverlässigkeit aufweist und Beschädigungen durch die Zapfluft-Entnahme ausschließt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass die Zapfluft über Zapfluftöffnungen der Verdichteranordnung direkt in ein Luftleitrohr geführt wird, welches mit den Zapfluftöffnungen verbunden ist. Das Luftleitrohr verläuft erfindungsgemäß im Wesentlichen parallel zu dem Kerntriebwerk innerhalb des Schalldämpferelements und mündet am Endbereich des Schalldämpferelements.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird somit ausgeschlossen, dass heiße Zapfluft mit dem Schalldämpferelement in Berührung kommt. Da dieses üblicherweise aus Komposite-Materialien besteht, ist das Schalldämpferelement nur für eine Hitzebelastung bis beispielsweise maximal 120°C geeignet. Würde die heiße Zapfluft direkt auf das Schalldämpferelement auftreffen, so würde dieses bereits nach kurzer Zeit beschädigt oder zerstört werden.
Erfindungsgemäß ist somit sichergestellt, dass die heiße Zapfluft so ausgeleitet wird, dass Beschädigungen des Schalldämpferelements vermieden werden.
Dabei erweist es sich als besonders günstig, wenn das Luftleitrohr tangential zur Oberfläche des Schalldämpferelements mündet. Hierdurch wird die austretende Zapfluft-Strömung gleichmäßig in den Nebenstrom verteilt, ohne dass eine direkte Kontaktierung des Schalldämpferelements erfolgen kann.
Besonders günstig ist es, wenn das Luftleitrohr in einer mit einer Vielzahl von Ausnehmungen versehenen Austrittsfläche mündet. Diese Austrittsfläche, welche Teil des Luftleitrohrs ist, kann somit aus einem temperaturbeständigen Material gefertigt sein. Dabei ist es besonders günstig, wenn die Austrittsfläche passend zur Kontur des Schalldämpferelements ausgebildet ist, so dass die das Schalldämpferelement umströmende Nebenströmung in dem Nebenstromkanal durch den Zapfluft-Austritt nicht oder nur unwesentlich gestört wird.
Die in den Nebenstromkanal mündende Zapfluft kann einen Teil ihrer Energie als Schub abgeben, so dass sich eine Erhöhung des Wirkungsgrades der Fluggasturbine ergibt.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist es möglich, das Schalldämpferelement strömungstechnisch und schalldämpfungstechnisch zu optimieren, ohne Beeinträchtigung durch die ausströmende Zapfluft berücksichtigen zu müssen. Insbesondere ist nicht zu befürchten, dass die Materialien des Schalldämpferelementes durch die Zapfluft beschädigt werden können.
Der Mündungsbereich des Luftleitrohres befindet sich erfindungsgemäß bevorzugterweise im Bereich der Austrittsdüse der Fluggasturbine, in Strömungsrichtung hinter der Turbine. Auch hierdurch werden Beeinträchtigungen oder Beschädigungen durch die austretende Zapfluft vermieden.
Das Luftleitrohr kann erfindungsgemäß somit außerhalb des Endbereichs des Nebenstromkanals oder am Endbereich des Schalldämpferelements münden. Hierdurch ist es möglich, eine Geräuschentwicklung durch die austretende Zapfluft in optimaler Weise zu minimieren.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird die Durchströmung des Nebenstromkanals nicht beeinträchtigt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels der Erfindung mit der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:
1 eine perspektivische Teilschnitt-Ansicht einer erfindungsgemäßen Fluggasturbine,
2 eine Teil-Axialschnittansicht der Darstellung der 1, und
3 eine Darstellung, analog 1, in nicht-geschnittener Ansicht des Schalldämpferelements.
Die 1 zeigt ein Kerntriebwerk 1, welches in üblicher Weise aufgebaut ist, so dass auf eine detaillierte Beschreibung an dieser Stelle verzichtet werden kann. Das Kerntriebwerk 1 umfasst eine Verdichteranordnung 2, aus welcher Zapfluft über Zapfluftöffnungen bzw. über Zapfluftaustritte 3 entnehmbar ist. Die Zapfluftaustritte 3 sind erfindungsgemäß mit zumindest einem Luftleitrohr 6 verbunden, welches in einer Austrittsfläche 7 mündet. Das Luftleitrohr 6 ist, wie aus den 1 und 2 ersichtlich ist, so geformt und dimensioniert, dass es sich parallel zu der Kontur des Kerntriebwerks erstreckt und dessen Kontur folgt.
Das Kerntriebwerk wird von einem im Wesentlichen rohrförmigen Schalldämpferelement 4 umgeben, welches aus einem Komposite-Material gefertigt sein kann.
Die Austrittsfläche 7 des Luftleitrohrs 6 mündet am Strömungs-Endbereich des Schalldämpferelements 4 (annulus).
Das Schalldämpferelement 4 wird von einem Nebenstromkanal 5 umgeben, durch welchen ein von einem nicht dargestellten Fan beschleunigter Nebenstrom strömt. Das Bezugszeichen 8 zeigt eine Triebwerksverkleidung üblicher Ausgestaltung.
Die 2 erläutert die Strömungsverhältnisse. Durch den Nebenstromkanal 5 strömt eine Nebenströmung, welche sich am Kontaktbereich zu dem Schalldämpferelement 4 parallel zu dessen Außenkontur bewegt. Die aus den Ausnehmungen der Austrittsfläche 7 ausströmende Zapfluft ist in 2 durch die Pfeile 10 dargestellt. Es ergibt sich, dass die heiße Zapfluft so am Endbereich des Schalldämpferelements 4 ausgeleitet wird, dass eine Beeinträchtigung des Schalldämpferelements 4 ausgeschlossen ist.
Durch das erfindungsgemäß ausgestaltete Luftleitrohr 6 ergeben sich keine Änderungen in der Triebwerksaufhängung oder hinsichtlich der weiteren Triebwerkskomponenten, da sich das Luftleitrohr 6 innerhalb des Schalldämpferelements 4 in einem nicht genutzten Freiraum erstreckt.
Hinsichtlich der Austrittsfläche 7 ist es nicht erforderlich, die Geometrie des Schalldämpferelements 4 zu ändern, vielmehr ist lediglich eine Ausnehmung im Schalldämpferelement 4 erforderlich, um die Austrittsfläche 7 anzuordnen.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist es möglich, die Gesamtfläche des Schalldämpferelementes zu vergrößern und dieses in Strömungsrichtung zu verlängern.
Bezugszeichenliste

1: Kerntriebwerk
2: Verdichteranordnung
3: Zapfluftaustritt/Zapfluftöffnung
4: Schalldämpferelement
5: Nebenstromkanal
6: Luftleitrohr
7: Austrittsfläche
8: Triebwerksverkleidung
9: Nebenströmung
10: Austrittsströmung

Claims

Fluggasturbine mit einem Kerntriebwerk (1) mit einer Verdichteranordnung (2), aus welcher Zapfluft entnehmbar ist, sowie mit einem im Wesentlichen rohrförmigen, das Kerntriebwerk (1) umschließenden Schalldämpferelement (4) und einem das Schalldämpferelement (4) umgebenden Nebenstromkanal, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Zapfluftöffnung (3) der Verdichteranordnung (2) in ein Luftleitrohr (6) mündet, welches im Wesentlichen parallel zu dem Kerntriebwerk (1) innerhalb des Schalldämpferelements (4) angeordnet ist und am Endbereich des Schalldämpferelements (4) mündet.
Fluggasturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftleitrohr (6) tangential zur Oberfläche des Schalldämpferelements (4) mündet.
Fluggasturbine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftleitrohr (6) in einer mit einer Vielzahl von Ausnehmungen versehenen Austrittsfläche (7) mündet.
Fluggasturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftleitrohr (6) außerhalb des Endbereichs des Nebenstromkanals (5) mündet.
Fluggasturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftleitrohr (6) am Endbereich des Schalldämpferelements (4) mündet.
Fluggasturbine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsfläche (7) passend zur Kontur des Endbereichs des Schalldämpferelements (4) ausgebildet ist.