DE102011106964A1 - Gas turbine engine, particularly turbomachine for aircraft, has fan, core engine surrounded by adjacent flow channel and cladding element comprising exhaust area, where cladding element is supported elastically on turbine housing - Google Patents
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- F02K3/02—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Fluggasturbinentriebwerk mit einem Fan sowie mit einem von einem Nebenstromkanal umgebenden Kerntriebwerk, wobei an einem Ausströmbereich des Fluggasturbinentriebwerks ein Blütenmischer angeordnet ist, um die Strömung durch den Nebenstromkanal mit einer Turbinenaustrittsströmung zu mischen.The invention relates to an aircraft gas turbine engine with a fan and with a core engine surrounding by a bypass duct, wherein at a Ausströmbereich the aircraft gas turbine engine, a bloom mixer is arranged to mix the flow through the bypass duct with a turbine outlet flow.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, den Blütenmischer direkt an einem Turbinengehäuse zu lagern und zu befestigen. Dies erfolgt entweder durch direktes Verbinden oder mittels Lagerelementen, die der durch den Nebenstromkanal geleiteten Luftströmung ausgesetzt sind.From the prior art, it is known to store the flower mixer directly to a turbine housing and secure. This is done either by direct connection or by means of bearing elements which are exposed to the air flow conducted through the bypass duct.
Der direkte Kontakt zwischen dem Turbinengehäuse und dem Blütenmischer führt zu Problemen hinsichtlich der thermischen Expansion, da beide Bauteile sowohl konstruktionsbedingt als auch hinsichtlich der durchgeleiteten Luftströmung sehr unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt sind. Hierdurch ergeben sich Materialbelastungen, die zu Rissen führen können.The direct contact between the turbine housing and the flower mixer leads to problems in terms of thermal expansion, since both components are exposed to very different temperatures, both for design reasons and with regard to the air flow passed through. This results in material stresses that can lead to cracks.
Als Abhilfe ist es aus dem Stand der Technik bekannt, aufwendige Befestigungsmaßnahmen vorzusehen, welche wiederum zu einer nicht unerheblichen Gewichtserhöhung führen. Dieser Effekt wird insbesondere dadurch verstärkt, dass der Blütenmischer aus einem sehr hitzebeständigen und korrosionsbeständigen Material gefertigt werden muss, welches sich deutlich von dem Material des Turbinengehäuses unterscheidet.As a remedy, it is known from the prior art to provide complicated attachment measures, which in turn lead to a significant increase in weight. This effect is particularly enhanced by the fact that the flower mixer must be made of a very heat-resistant and corrosion-resistant material, which differs significantly from the material of the turbine housing.
Ein weitere Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Konstruktionen besteht darin, dass die Befestigungselemente oder Lagerelemente direkt von der Luftströmung durch den Nebenstromkanal durchströmt werden, so dass diese Luftströmung durch die Befestigungselemente oder Lagerelemente gestört wird. Hierdurch ergibt sich ein negativer Effekt auf die Wirksamkeit der Strömung sowie die Kühlung durch die kühlere Nebenstromkanalluft.A further disadvantage of the constructions known from the prior art is that the fastening elements or bearing elements are directly flowed through by the air flow through the bypass channel, so that this air flow is disturbed by the fastening elements or bearing elements. This results in a negative effect on the effectiveness of the flow as well as the cooling by the cooler bypass duct air.
Zum Stand der Technik der Lagerungselemente bzw. Befestigungselemente ist auf die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fluggasturbinentriebwerk der eingangs genannten Art zu schaffen, welches bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit eine strömungsgünstige und hinsichtlich der Kühlung wirksame Lagerung des Blütenmischers schafft.The invention has for its object to provide an aircraft gas turbine engine of the type mentioned, which creates a streamlined and effective cooling effective storage of the flower mixer with a simple structure and simple, cost-effective manufacturability.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.According to the invention the object is achieved by the combination of features of claim 1, the dependent claims show further advantageous embodiments of the invention.
Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass am Ausströmbereich des Nebenstromkanals radial außerhalb an dem Turbinengehäuse ein zumindest den Ausströmbereich des Turbinengehäuses umfassendes Verkleidungselement vorgesehen ist, welches elastisch an dem Turbinengehäuse gelagert ist, wobei zwischen dem Turbinengehäuse und dem Verkleidungselement Luftdurchlassöffnungen ausgebildet sind.According to the invention it is thus provided that at the outflow of the bypass duct radially outward on the turbine housing a at least the outflow of the turbine housing comprehensive cladding element is provided which is elastically mounted on the turbine housing, wherein between the turbine housing and the cladding element air passage openings are formed.
Durch die elastische Lagerung des Verkleidungselements und des Blütenmischers ergibt sich zum einen die Möglichkeit, thermische Ausdehnungen zu kompensieren, so dass keine thermischen Belastungen auf den Blütenmischer bzw. das Turbinengehäuse aufgebracht werden.Due to the elastic mounting of the cladding element and the flower mixer, on the one hand there is the possibility of compensating thermal expansions, so that no thermal stresses are applied to the flower mixer or the turbine housing.
Ein weiterer, wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die zur Lagerung des Blütenmischers benötigten Bauelemente innerhalb des Verkleidungselementes angeordnet werden können, so dass sie keinen direkten Kontakt mit der Luftströmung durch den Nebenstromkanal aufweisen. Diese Nebenstromkanalströmung wird somit nicht durch die Lagerungselemente gestört.Another essential advantage of the invention is that the components required for the storage of the flower mixer can be arranged within the cladding element, so that they have no direct contact with the air flow through the bypass duct. This bypass duct flow is thus not disturbed by the storage elements.
Durch die Luftdurchlassöffnungen wird erfindungsgemäß die Möglichkeit geschaffen, zum einen Befestigungsmittel (Bolzen, Schrauben oder Ähnliches) zugänglich zu machen. Zum anderen dienen die Luftdurchlassöffnungen dazu, Kühlluft zu dem Turbinengehäuse, insbesondere dem Niederdruckturbinengehäuse, dem Blütenmischer und einer hinteren Lagerkammer zuzuführen.By the air passage openings according to the invention created the opportunity to make a fastener (bolts, screws or the like) accessible. On the other hand, the air passage openings serve to supply cooling air to the turbine housing, in particular the low-pressure turbine housing, the flower mixer and a rear storage chamber.
Der Blütenmischer ist erfindungsgemäß mittels eines speziell ausgebildeten Flansches mit dem Turbinengehäuse bzw. dessen hinterem Flansch verbunden. Hierbei werden erfindungsgemäß elastische Lagerelemente verwendet, welche unterschiedliche Wärmeausdehnungen oder Wärmekontraktionen des Turbinengehäuses und des Blütenmischers kompensieren und hierdurch verhindern, dass Materialbelastungen auftreten, die zu Rissen führen können.The flower mixer is connected according to the invention by means of a specially designed flange with the turbine housing or its rear flange. In this case, elastic bearing elements are used according to the invention, which compensate for different thermal expansions or thermal contraction of the turbine housing and the flower mixer and thereby prevent material stresses occur, which can lead to cracks.
Ein weiterer, wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Blütenmischer und das Turbinengehäuse thermisch getrennt sind. Sowohl die in Strömungsrichtung vordere Ausgestaltung des Blütenmischers als auch der hintere Flanschbereich des Turbinengehäuses bilden einen konischen Kanal. Durch ein Ejektorprinzip wird kühlere Luft von Luftzwischenräumen, welche zwischen den Turbinengehäuseanschlüssen und dem Turbinengehäuse ausgebildet sind, in den heißen Abgasstrahl gesaugt. Hierdurch bildet sich ein Kühlluftfilm an der Innenwandung des Blütenmischers und ermöglicht die Verwendung von leichteren oder billigeren Materialien zur Herstellung des Blütenmischers.Another essential advantage of the invention is that the flower mixer and the turbine housing are thermally separated. Both the flow direction front configuration of the flower mixer and the rear flange portion of the turbine housing form a conical channel. By an ejector principle, cooler air from air gaps formed between the turbine housing ports and the turbine housing is drawn into the hot exhaust stream. As a result, a cooling air film forms at the Inner wall of the flower mixer and allows the use of lighter or cheaper materials for the preparation of the flower mixer.
Erfindungsgemäß ergibt sich insbesondere eine Reduzierung des Strömungswiderstandes in den Nebenstromkanal sowie eine bessere Oberflächenkühlung, ohne dass sich hierdurch eine Verringerung der übertragbaren Kräfte ergeben würde. Ein weiterer, wesentlicher Vorteil besteht darin, dass die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Blütenmischers und des Turbinengehäuses kompensiert werden können, ohne dass hierdurch zusätzliche, aufwendige Maßnahmen erforderlich wären. Die erfindungsgemäße Lösung gestattet einen guten Zugang zu den einzelnen Bauelementen und dem Lufteinlass, so dass sich eine einfachere Herstellung ergibt. Dies alles führt zu einer Gewichtsreduzierung und zu niedrigeren Fertigungskosten.According to the invention, in particular, a reduction of the flow resistance into the bypass duct as well as a better surface cooling results, without this resulting in a reduction of the transferable forces. Another significant advantage is that the different coefficients of thermal expansion of the flower mixer and the turbine housing can be compensated without additional, complex measures would be required. The solution according to the invention allows good access to the individual components and the air inlet, resulting in a simpler production. All this leads to a reduction in weight and lower production costs.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:In the following the invention will be described by means of embodiments in conjunction with the drawing. Showing:
Bei der Beschreibung der Ausführungsbeispiele werden gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen.In the description of the embodiments, like parts are given the same reference numerals.
Das Gasturbinentriebwerk
Der Zwischendruckkompressor
Die Turbinenabschnitte
Die
Die
Wie aus
Die
Der Blütenmischer
Die
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- TriebwerksachseEngine axis
- 1010
- Gasturbinentriebwerk/KerntriebwerkGas turbine engine / core engine
- 1111
- Lufteinlassair intake
- 1212
- im Gehäuse umlaufender Fanin the housing revolving fan
- 1313
- ZwischendruckkompressorIntermediate pressure compressor
- 1414
- HochdruckkompressorHigh pressure compressor
- 1515
- Brennkammerncombustors
- 1616
- HochdruckturbineHigh-pressure turbine
- 1717
- ZwischendruckturbineIntermediate pressure turbine
- 1818
- NiederdruckturbineLow-pressure turbine
- 1919
- Abgasdüseexhaust nozzle
- 2020
- Leitschaufelnvanes
- 2121
- TriebwerksgehäuseEngine casing
- 2222
- KompressorlaufschaufelnCompressor blades
- 2323
- Leitschaufelnvanes
- 2424
- Turbinenschaufelnturbine blades
- 2626
- Kompressortrommel oder -scheibeCompressor drum or disc
- 2727
- TurbinenrotornabeTurbinenrotornabe
- 2828
- Auslasskonusoutlet cone
- 2929
- NebenstromkanalBypass duct
- 3030
- Turbinengehäuseturbine housing
- 3131
- Ausströmbereichoutflow
- 3232
- Verkleidungselementcladding element
- 3333
- BlütenmischerBloom mixer
- 3434
- Elastisches LagerelementElastic bearing element
- 3535
- UmfangszwischenraumCircumferential spacing
- 3636
- LuftdurchtrittsöffnungAir passage opening
- 3737
- Flanschflange
- 3838
- Flanschflange
- 3939
- Ringring
- 4040
- Lascheflap
- 4141
- Zwischenraumgap
- 4242
- Lagerlaschebearing bracket
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Publication Number | Publication Date |
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DE102011106964A1 true DE102011106964A1 (en) | 2013-01-10 |
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