DE102018219884A1

DE102018219884A1 - Triebwerk mit Ventileinrichtung und Prüfverfahren

Info

Publication number: DE102018219884A1
Application number: DE102018219884.5A
Authority: DE
Inventors: Sebastian SCHREWE; Michael Friedrich
Original assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Current assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date: 2018-11-20
Filing date: 2018-11-20
Publication date: 2020-05-20
Also published as: US11397123B2; US20200158589A1

Abstract

Die vorgeschlagene Lösung betrifft insbesondere ein Triebwerk (T), mit mindestens zwei Ventileinrichtungen (4a, 4b, 4c, 7a, 7b) zur Steuerung von Abblaseluft in Abhängigkeit eines Betriebszustands des Triebwerks (T), wobei die mindestens zwei Ventileinrichtungen (4a, 4b, 4c, 7a, 7b) jeweils zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen verstellbar sind.Ein Strömungsraum (20, 21) ist für mindestens einen Fluidstrom vorgesehen, der in Abhängigkeit von einer Stellung der mindestens zwei Ventileinrichtungen (4a, 4b, 4c, 7a, 7b) in dem Strömungsraum (20, 21) entsteht. In dem Strömungsraum (20, 21) ist mindestens ein Fluidsensor (3) angeordnet, über den auf Basis des Fluids in dem Strömungsraum (20, 21) wenigstens eine Stellung wenigstens einer der mindestens zwei Ventileinrichtungen (4a, 4b, 4c, 7a, 7b) bestimmbar ist

Description

Die vorgeschlagene Lösung betrifft ein Triebwerk mit wenigstens einer Ventileinrichtung für die Steuerung von Abblaseluft sowie ein Verfahren zum Prüfen einer ordnungsgemäßen Funktion mindestens zweier Ventileinrichtungen an einem Triebwerk.
Es weithin bekannt, an Triebwerken, insbesondere an Gasturbinentriebwerken für Flugzeuge, Ventileinrichtungen zur Steuerung von Abblaseluft und folglich zur Steuerung einer oder mehrerer Abblaseluftströmung vorzusehen. Hierbei wird üblicherweise Luft aus dem Verdichter des Triebwerks abgeblasen, um hierüber einen ausreichenden Pumpgrenzenabstand (z.B. für einen Niederdruckverdichter) zu gewährleisten und/oder die Abblaseluft zur Kühlung zu nutzen. In dem zuletzt genannten Fall wird die Abblaseluft beispielsweise häufig zur Kühlung thermisch hochbelasteter Turbinenkomponenten des Triebwerks genutzt. Häufig wird die Abblaseluft bei einem Turbofan-Triebwerk, insbesondere zur Gewährleistung eines Pumpengrenzabstands beim Triebwerksstart, in einen Sekundärstromkanal des Triebwerks abgeblasen, der auch als Nebenstrom- oder Bypasskanal bezeichnet wird.
In der Praxis ist die ordnungsgemäße Funktion entsprechender Ventileinrichtungen von entscheidender Bedeutung. Öffnet sich beispielsweise eine an einem Verdichter des Triebwerks vorgesehene Ventileinrichtung unbeabsichtigt zumindest teilweise geöffnet und bleibt, z.B. aufgrund eines Fehlers in der Elektronik oder einer thermischen und/oder mechanischen Beschädigung der Ventileinrichtung dauerhaft geöffnet, kann ein unerwünschtes Abblasen großer Mengen von Abblaseluft aus dem Verdichter die Folge sein. Dies reduziert wiederum den durch den Verdichter erzeugbaren Verdichterauslassdruck, der nicht ausreichende Kühlluftströmungen und Dichtungsluftströmungen innerhalb des Triebwerks und damit ein erhöhtes Versagensrisiko für Triebwerkskomponenten zur Folge hat.
Typischerweise werden lediglich im Bereich thermisch beanspruchter Triebwerkskomponenten Temperatursensoren eingesetzt, um einen eventuell kritisch Temperaturanstieg in der Umgebung der jeweiligen Triebwerkskomponenten detektieren zu können. Hierbei wird üblicherweise jedoch nicht überwacht, ob eine Temperaturerhöhung an der der jeweiligen Triebwerkskomponente mit einer etwaigen Fehlfunktion an einer Ventileinrichtung einhergeht, über die ein Abblaseluftstrom oder mehrere Abblaseluftströme gesteuert werden.
In der GB 2541010 A ist zumindest bereits vorgeschlagen, eine etwaige Beschädigung in einem Fluidkanal sensorisch zu erfassen, über den Abblaseluft zur Kühlung geführt wird. Hierbei wird ein Temperatursensor in einem Verbindungskanal zwischen wenigstens zwei kühlende Abblaseluft führenden Fluidkanälen angeordnet. Bei einer Beschädigung einer der Fluidkanäle entsteht in dem Verbindungskanal eine Ausgleichsströmung, die Fluid mit - im Vergleich zu einem beschädigungsfreien Betrieb - höherer Temperatur an dem Temperatursensor vorbeiführt. Derart kann ein über den Temperatursensor geliefertes Sensorsignal Aufschluss darüber geben, wenn einer der Fluidkanäle beschädigt ist. Eine Auswertung mithilfe des Temperatursensors, inwieweit unter Umständen eine die Fluidmenge in den Fluidkanälen steuernde Ventileinrichtung an einem Verdichter des Triebwerks funktionstüchtig ist, sieht die GB 2541010 A nicht vor.
Der vorgeschlagenen Lösung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein dieser Hinsicht verbessertes Triebwerk sowie ein Möglichkeit zur einfachen Prüfung der Funktionstüchtigkeit mindestens einer für die Steuerung von Abblaseluft vorgesehenen Ventileinrichtung bereitzustellen.
Diese Aufgabe ist sowohl mit meinem Triebwerk nach 1 oder 19 als auch mit einem Prüfverfahren nach Anspruch 20 gelöst.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorgeschlagenen Lösung ist ein Triebwerk vorgesehen, das mindestens zwei Ventileinrichtungen zur Steuerung von Abblaseluft in Abhängigkeit eines Betriebszustands des Triebwerks umfasst. Hierbei sind die mindestens zwei Ventileinrichtungen jeweils zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung verstellbar. Es ist ein Strömungsraum für mindestens einen Fluidstrom vorgesehen, der in Abhängigkeit von einer Stellung der mindestens zwei Ventileinrichtungen in dem Strömungsraum entsteht. In dem Strömungsraum ist mindestens ein Fluidsensor angeordnet, über den auf Basis des Fluids in dem Strömungsraum wenigstens eine Stellung wenigstens einer der mindestens zwei Ventileinrichtungen bestimmbar ist.
In den und/oder durch den Strömungsraum kann somit in Abhängigkeit von einer Stellung der mindestens zwei Ventileinrichtungen Fluid strömen. Hierüber ändert sich wenigstens eine mithilfe des mindestens einen Fluidsensors erfassbare Messgröße in dem Strömungsraum in Abhängigkeit von den unterschiedlichen möglichen Stellungen der mindestens zwei Ventileinrichtungen. Der Strömungsraum ist hierbei derart ausgestaltet und angeordnet, dass über den mindestens einen hierin angeordneten Fluidsensor Rückschlüsse auf die Stellung jeder der mindestens zwei Ventileinrichtungen möglich ist. Der Strömungsraum ist somit fluidtechnisch mit jeder der mindestens zwei Ventileinrichtungen verbunden, sodass ein in dem Strömungsraum erzeugte Fluidstrom durch jede der mindestens zwei Ventileinrichtungen beeinflussbar ist. Der mindestens eine Fluidsensor in dem Strömungsraum ist somit ausgebildet und vorgesehen, auf Basis des ein- und/oder durchströmenden Fluids in dem Strömungsraum Stellungen der mindestens zwei mindestens zwei Verstelleinrichtungen zu bestimmen.
Grundsätzlich ist eine Ventileinrichtung vorgesehen, Abblaseluft respektive einen Abblaseluftstrom in Abhängigkeit eines Betriebszustands des Triebwerks zu steuern, sodass über die Stellung mindestens eines Absperrorgans der Ventileinrichtung erzeugbar ist und gegebenenfalls auch die Menge der Abblaseluft steuerbar ist. Dies schließt ein, dass eine Ventileinrichtung lediglich diskret zwischen einer (vollständig) geöffneten und einer (vollständig) geschlossenen Stellung verstellbar ist. Derartige Ventileinrichtungen kommen in der Praxis beispielsweise an einem Hochdruckverdichter eines Triebwerks zum Einsatz. Eingeschlossen sind jedoch auch gestuft oder stufenlos zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung verstellbare Ventileinrichtungen, die variabel lediglich teilweise geöffnet werden und damit in eine oder mehrere Zwischenpositionen zwischen einer vollständig geöffneten und einer vollständig geschlossenen Stellung verstellt werden können. Derartige Ventileinrichtungen kommen in der Praxis beispielsweise zur Steuerung der Menge an Abblaseluft an einem Niederdruckverdichter eines Triebwerks zum Einsatz.
Für die Steuerung der Abblaseluft weist jede Ventileinrichtung mindestens ein verstellbar gelagertes Absperrorgan, z.B. in Form einer Klappe, insbesondere einer verschieblichen Klappe, eines Tellers, eines Kolbens oder einer Kugel auf.
In einer Ausführungsvariante ist der Strömungsraum derart angeordnet und ausgebildet, dass in und/oder durch den Strömungsraum der mindestens eine Fluidstrom strömt, wenn wenigstens eine der mindestens zwei Ventileinrichtungen zumindest teilweise geöffnet ist. Hierbei wird sich dann beispielsweise zunutze gemacht, dass den mindestens einen Fluidsensor Fluid erreicht, das gegenüber einem (Referenz-) Zustand, in dem alle der mindestens zwei Ventileinrichtungen in einer geschlossenen Stellung vorliegen sind, zu signifikanten und messbaren Änderungen an die Umgebungsbedingungen in dem Strömungsraum charakterisierende Messgrößen führen. Befindet sich beispielsweise wenigstens eine der Ventileinrichtungen in einer zumindest teilweise geöffneten Stellung kann in einer Ausführungsvariante mindestens ein signifikant veränderter Fluidparameter, wie z.B. Druck (statisch oder Totaldruck), Temperatur oder Strömungsgeschwindigkeit, und/oder eine entsprechende Veränderung eines solchen Fluidparameters mithilfe des mindestens einen Fluidsensors erfasst werden. Mindestens ein mithilfe des Fluidsensors erfasster Messwert ist damit indikativ für die aktuelle Stellung der mindestens zwei Ventileinrichtungen.
Derart kann z.B. auch über einen einzigen Fluidsensor für mehrere Ventileinrichtungen elektronisch ausgewertet werden, welche Stellungen die Ventileinrichtungen aktuell einnehmen. Von dem Fluidsensor gelieferte Sensorsignale können in diesem Zusammenhand insbesondere effektiv für eine Prüfung der Funktionstüchtigkeit der Ventileinrichtungen genutzt werden. Liegt z.B. an einer Steuerelektronik ein Sensorsignal an, dass mindestens eine geöffnete Ventileinrichtung angezeigt, obwohl keine der Ventileinrichtungen zur Einnahme einer geöffneten Stellung angesteuert wird oder wurde, liegt offensichtlich ein Fehlerfall vor und mindestens eine der Ventileinrichtungen ist fehlerhaft geöffnet. In Reaktion auf die Detektion eines solchen Fehlerfalls kann dementsprechend ein Alarmsignal erzeugbar sein.
Der Strömungsraum ist beispielsweise derart angeordnet und ausgebildet, dass in und/oder durch den Strömungsraum mindestens zwei unterschiedliche Fluidströme strömen, die über unterschiedliche Ventileinrichtungen der mindestens zwei Ventileinrichtungen erzeugbar sind. Je nachdem, welche der mindestens zwei Ventileinrichtungen sich zum Beispiel in einer geöffneten Stellung befindet, erreichen somit den Strömungsraum und damit den mindestens einen Fluidsensor unterschiedliche Fluidströme oder unterschiedlich kombinierte Fluidströme.
Grundsätzlich kann über eine Ventileinrichtung eine Strömung an Abblaseluft erzeugt werden, die für eine Ausströmöffnung bestimmt ist und dementsprechend zu dieser Ausströmöffnung führbar ist. Eine solche Ausströmöffnung mündet beispielsweise in einen Nebenstrom- oder Bypasskanal des Triebwerks oder in einer Kühlluftleitung. Für eine Führung des mindestens einen Fluidstroms zu dem Strömungsraum ist dann aber mindestens ein zusätzlicher Fluidkanal vorgesehen ist, der den mindestens einen Fluidstrom nicht zu der Ausströmöffnung führt. Der mindestens eine Strömungsraum wird somit z.B. mit einem Fluidstrom aus einer Ventileinrichtung oder mehreren Fluidströmen aus unterschiedlichen Ventileinrichtungen beaufschlagt, der oder die nicht oder zumindest nicht primär zum Abblasen in einen Bypasskanal des Triebwerks oder zur Kühlung vorgesehen ist.
In einer Ausführungsvariante ist über den zusätzlichen Führungskanal zumindest teilweise aus der Strömung in Richtung der Ausströmöffnung abgezweigte Abblaseluft für die Erzeugung des mindestens einen Fluidstroms nutzbar. Die abgezweigte Abblaseluft ist über den zusätzlichen Führungskanal in Richtung des den mindestens einen Fluidsensor aufweisenden Strömungsraums führbar, jedoch und nicht an die Ausströmöffnung. Die abgezweigte Abblaseluft dient folglich allein oder zumindest primär dazu, mithilfe des mindestens einen Fluidsensors elektronisch auf eine Stellung der zugehörigen Ventileinrichtung zu schließen und damit z.B. eine ordnungsgemäße, fehlerfreie Funktion der Ventileinrichtung(en) elektronisch detektieren zu können.
Die Ausströmöffnung kann z.B. an einem Gehäuse der Ventileinrichtung, insbesondere einem sogenannten Geräuschdämpfergehäuse (engl. „noise attentuator housing“) vorgesehen sein, an dem auch der mindestens eine zusätzliche Führungskanal vorgesehen ist.
In einer Ausführungsvariante ist der Strömungsraum an einem Kreuzungspunkt wenigstens zweier Fluidströme vorgesehen, die jeweils über eine der mindestens zwei Ventileinrichtungen erzeugbar sind. An dem Fluidsensor treffen somit z.B. wenigstens zwei Fluidströme bei wenigstens zwei jeweils zumindest teilweise geöffneten Ventileinrichtungen auf, wobei jeder Fluidstrom genau einer Ventileinrichtung zugeordnet ist. Der mindestens eine Fluidsensor kann hierbei insbesondere an dem Kreuzungspunkt der Fluidströme angeordnet sein.
In einer Variante liegt der Kreuzungspunkt in einem Kanalverbinder vor, durch den wenigstens zwei Fluidkanäle miteinander verbunden sind, die jeweils für die Führung eines der Fluidströme vorgesehen sind. Hierbei kann der Kanalverbinder mindestens einen zusätzlichen, mit den wenigstens zwei Fluidkanälen verbunden Ausströmkanal aufweisen, über den zumindest ein Teil des zu dem Strömungsraum geführten Fluids aus dem Strömungsraum abströmen kann. Der Kanalverbinder bildet somit eine körperliche Verbindung zwischen den einzelnen Fluidkanälen und kann hierbei über einen Ausströmkanal auch das Abströmen des Fluids aus dem (innerhalb des Kanalverbinders gebildeten) Strömungsraums ermöglichen.
In einer alternativen Ausführungsvariante liegt der Kreuzungspunkt zwischen mindestens zwei Austrittsöffnungen vor, die jeweils einem Fluidkanal zugeordnet sind, der für die Führung eines der Fluidströme vorgesehen ist. An jeder der mindestens zwei Austrittsöffnungen kann somit der jeweilige in einem Führungskanal geführte Fluidstrom austreten und wird in Richtung des Kreuzungspunkts geleitet. Die Fluidkanäle sind somit nicht unmittelbar miteinander verbunden, sondern münden lediglich in den den mindestens einen Fluidsensor aufweisenden Strömungsraum.
In einer weiteren alternativen Ausführungsvariante ist der mindestens eine Fluidsensor in dem Strömungsraum zu einem Verbindungskanal beabstandet positioniert, durch den wenigstens zwei Fluidkanäle miteinander verbunden sind, die jeweils für die Führung eines der Fluidströme vorgesehen sind. Der Fluidsensor liegt somit nicht an einem Kreuzungspunkt von Fluidströmungen der Ventileinrichtungen vor, der in dem Verbindungskanal liegen kann, sondern beanstandet hierzu. Eine solche Anordnung eröffnet die Möglichkeit, für eine Bestimmung einer Stellung einer Ventileinrichtung mindestens eine durch den Fluidsensor erfassbare Messgröße zu nutzen, die durch eine Fluidströmung messbar beeinflusst wird, die nicht zwingend aus einer Fluidströmung einer Ventileinrichtung oder durch eine Kombination von Fluidströmungen mehrerer (mindestens zweier) Ventileinrichtungen besteht, sondern nur durch wenigstens eine solche Fluidströmung einer Ventileinrichtung hervorgerufen wird.
In einer Ausführungsvariante ist der Verbindungskanal beispielsweise nach Art eines Venturi-Rohres ausgebildet. Der Verbindungskanal ist somit z.B. im Kreuzungspunkt mindestens zweier Fluidströmungen verengt und erweitert sich jeweils konisch in Richtung eines Fluidkanals. Eine Ausgestaltung des Verbindungskanals nach Art eines Venturi-Rohres gestattet in einer Ausführungsvariante den sich durch die Verengung des Verbindungskanals entstehenden Anstieg des dynamischen Drucks respektive den Abfall des statischen Druckes zu nutzen, um in einem an den Verbindungskanal - im Bereich der Verengung - angeschlossenen Kanal eine Fluidströmung zu erzeugen, die von den Geschwindigkeiten und Drücken etwaiger in Richtung des Verbindungskanals aus den Fluidkanälen der Ventileinrichtungen strömenden Fluidströmungen abhängt. Der mindestens eine Fluidsensor kann nun derart angeordnet sein, dass an dem Fluidsensor in Abhängigkeit von der Anzahl der Ventileinrichtungen, die zumindest teilweise geöffnet sind, Fluid in zueinander unterschiedlichen Strömungsrichtungen vorbeiströmt. Beispielsweise kann grundsätzlich an dem mindestens einen Fluidsensor eine Fluidströmung entlang einer ersten oder einer zweiten, insbesondere entlang einer zu der ersten Strömungsrichtung entgegengesetzten zweiten Strömungsrichtung vorbeiströmen. Je nachdem, ob nur eine Ventileinrichtung oder zwei Ventileinrichtungen, deren Fluidkanäle über den Verbindungskanal miteinander verbunden sind, zumindest teilweise geöffnet ist bzw. sind, strömt dann eine Fluidströmung entweder entlang der ersten oder der zweiten Strömungsrichtung an dem Fluidsensor vorbei, der in dem an den Verbindungskanal angeschlossenen Kanal angeordnet ist. Die unterschiedlichen Strömungsrichtungen resultieren dabei z.B. in unterschiedlichen und durch den Fluidsensor messbaren Temperatur- und/oder Druckverhältnissen und gestatten damit eine Bestimmung mithilfe des mindestens einen Fluidsensors, in welchen Stellungen sich die Ventileinrichtungen befinden.
Ein den mindestens einen Fluidsensor aufnehmender Strömungsraum ist somit in einer vorstehend erläuterten Variante durch den angeschlossenen Kanal gebildet. Bei dem mit dem Verbindungskanal verbundenen respektive hieran angeschlossenen Kanal kann es sich zum Beispiel um einen Ausströmkanal handeln, der in einen Bereich mündet, in dem im Betrieb des Triebwerks niedriger Druck, z.B. Umgebungsdruck herrscht.
Für eine Prüfung der fehlerfreien Funktion und damit der Funktionstüchtigkeit einer Ventileinrichtung ist in einer Ausführungsvariante der mindestens eine Fluidsensor mit einer Steuerelektronik gekoppelt ist, von der ein von dem Fluidsensor unabhängiges Stellsignal verarbeitbar ist, das für eine eingenommene oder einzunehmende Stellung einer der mindestens zwei Ventileinrichtungen indikativ ist. Eine Auswertelogik der Steuerelektronik kann somit anhand des Stellsignals für eine Verstelleinrichtung und einem von dem Fluidsensor empfangenen Sensorsignals eine auswerten, ob das Sensorsignal des mindestens einen Fluidsensors mit einem oder mehreren Stellsignalen für eine oder mehrere Ventileinrichtungen korrespondiert. Es kann somit insbesondere eine elektronische Auswertung dahingehend erfolgen, ob sich aus einem Stellsignal und einem Sensorsignal eine Diskrepanz ergibt, die auf eine etwaige Fehlfunktion bei einer Ventileinrichtung schließen lässt. So liefert das mindestens eine Stellsignal an die und/oder von der Steuerelektronik eine Information darüber, welche Stellung eine Ventileinrichtung aktuell einnehmen soll oder sollte, wobei über das empfangene Sensorsignale verifizierbar ist, ob die jeweilige Stellung auch tatsächlich eingenommen wird. Wird z.B. über die Steuerelektronik ein Stellsignal zum Schließen einer oder aller Ventileinrichtungen an einen oder mehreren Stellmotoren der Ventileinrichtungen übertragen und erfasst der mindestens eine Fluidsensor dann aber eine Fluidströmung, die nur bei mindestens einer geöffneten Ventileinrichtung auftreten kann, ist von einer Fehlfunktion wenigstens eine Ventileinrichtung auszugehen und ein Alarmsignal zu erzeugen. Das von dem Fluidsensor unabhängige Stellsignal, das von der Steuerelektronik empfangen oder erzeugt wird, liefert somit in Kombination mit einem Sensorsignal des mindestens einen Fluidsensors Aufschluss darüber, ob eventuell eine elektronische oder mechanische Fehlfunktion oder sogar eine Beschädigung einer Ventileinrichtung vorliegt.
In einer Ausführungsvariante sind die mindestens zwei Ventileinrichtungen zur Steuerung von Abblaseluft an einem Verdichter des Triebwerks vorgesehen. Hierbei kann zum Beispiel insbesondere vorgesehen sein, dass eine erste Ventileinrichtung und zweite Ventileinrichtung der mindestens zwei Ventileinrichtungen unterschiedlichen Verdichterstufen des Verdichters zugeordnet sind, sodass über den mindestens einen, insbesondere genau einen Fluidsensor in dem Strömungsraum für Ventileinrichtungen unterschiedlicher Verdichterstufen die Stellung der Ventileinrichtungen bestimmbar ist. In einem Ausführungsbeispiel werden beispielweise auf Basis der vorgeschlagenen Lösung Ventileinrichtungen an einer 4. und einer 7. Verdichterstufe eines Verdichters mithilfe lediglich eines Fluidsensors, z.B. umfassend einen Temperatur- und/oder Drucksensor, auf ihre ordnungsgemäße Funktion geprüft respektive im Betrieb des Triebwerks überwacht.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorgeschlagenen Lösung ist ein Triebwerk vorgesehen das mindestens eine Ventileinrichtung zur Steuerung von Abblaseluft in Abhängigkeit eines Betriebszustands des Triebwerks umfasst. Die mindestens eine Ventileinrichtung ist hierbei zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung verstellbar ist und eine über die mindestens eine Ventileinrichtung erzeugte Strömung an Abblaseluft ist zu einer Ausströmöffnung führbar. Ergänzend ist ein Strömungsraum für mindestens einen Fluidstrom vorgesehen, der in Abhängigkeit von einer Stellung der mindestens einen Ventileinrichtung in dem Strömungsraum entsteht, wobei für eine Führung des mindestens einen Fluidstroms zu dem Strömungsraum mindestens ein zusätzlicher Fluidkanal vorgesehen ist, der den mindestens einen Fluidstrom nicht zu der Ausströmöffnung führt. Mithilfe mindestens eines in dem Strömungsraum angeordneten Fluidsensors ist Basis des Fluids in dem Strömungsraum wenigstens eine Stellung der mindestens einen Ventileinrichtung zu bestimmbar.
Der mindestens eine Fluidsensor ist somit auch gemäß diesem Aspekt der vorgeschlagenen Lösung eingerichtet und vorgesehen, auf Basis des ein- und/oder durchströmenden Fluids in dem Strömungsraum wenigstens eine Stellung der mindestens einen Ventileinrichtung zu bestimmen. Bei dem zweiten Aspekt ist im Unterschied zu dem vorstehend diskutierten ersten Aspekt nicht zwingend, dass mithilfe des mindestens einen Fluidsensors Stellungen mindestens zweier Ventileinrichtungen überwacht werden können, gleichwohl dies selbstverständlich möglich und damit eine Kombination mit dem ersten Aspekt ohne Weiteres gegeben ist. Vielmehr sieht der zweite Aspekt der vorgeschlagenen Lösung insbesondere vor, dass über den zusätzlichen Führungskanal Abblaseluft abzweigbar ist, um hiermit mindestens einen Fluidstrom in Richtung des Strömungsraums und nicht an die Ausströmöffnung zu erzeugen.
Hierauf basierende Ausführungsvarianten können hierbei ohne Weiteres mit den vorstehend für den ersten Aspekt der vorgeschlagenen Lösung erläuterten Varianten kombiniert werden.
Des Weiteren ist ein Verfahren zum Prüfen der ordnungsgemäßen Funktion mindestens zweier Ventileinrichtungen zur Steuerung von Abblaseluft vorgeschlagen. Hierbei ist erneut ein Strömungsraum für mindestens einen Fluidstrom vorgesehen, der in Abhängigkeit von einer Stellung der mindestens einen Ventileinrichtung in dem Strömungsraum entsteht. Für das Prüfen der ordnungsgemäßen Funktion wird mindestens ein Sensorsignal eines in dem Strömungsraum angeordneten Fluidsensors genutzt, um auf Basis des Fluids in dem Strömungsraum wenigstens eine Stellung wenigstens einer der mindestens zwei Ventileinrichtungen zu bestimmen.
Im Rahmen eines vorgeschlagenen Prüfverfahrens kann z.B. insbesondere vorgesehen sein, dass nacheinander die Ventileinrichtungen zum Öffnen oder Schließen angesteuert werden und dann anhand wenigstens eines von dem mindestens einen Fluidsensor erzeugten Sensorsignals elektronisch geprüft wird, ob tatsächlich eine ordnungsgemäße und sich in dem erzeugten Sensorsignal durch eine charakteristische Veränderung einer erfassten Messgröße widerspiegelnde Verstellung auftritt.
Ein vorgeschlagenes Triebwerk gemäß dem ersten oder zweiten Erfindungsaspekt kann hierbei zur Durchführung einer Ausführungsvariante des vorgeschlagenen Prüfverfahrens geeignet sein. Vorstehend und nachstehend für Ausführungsvarianten eines vorgeschlagenen Triebwerks erläuterte Merkmale und Vorteile gelten somit auch für Ausführungsvarianten einer vorgeschlagenen Prüfverfahrens und umgekehrt.
Hierbei zeigen:

1 ausschnittsweise und schematisch eine Anordnung von Ventileinrichtungen in einer Ausführungsvariante eines vorgeschlagenen Triebwerks, bei der Ventileinrichtungen unterschiedlicher Verdichterstufen eines Verdichters des Triebwerks miteinander gekoppelte Fluidkanäle aufweisen, die über einen Kanalverbinder mit Fluidsensor und Ausströmkanal verbunden sind, um über den Fluidsensor auf unterschiedliche Stellungen der einzelnen Ventileinrichtungen zu schließen;
2 in Schnittdarstellung und ausschnittsweise eine der Ventileinrichtungen der 1 mit einem Ventil- oder Geräuschdäm pfergehäuse;
2A-2B vergrößerte Ansichten eines in der 2 ersichtlichen Ausschnitts unter Veranschaulichung zweier unterschiedlicher Varianten für die Nutzung des totalen oder statischen Drucks innerhalb des Ventil- oder Geräuschdämpfergehäuses für die Bestimmung der Stellung der jeweiligen Ventileinrichtung mithilfe des Fluidsensors;
3A in geschnittener Ansicht eine Variante für einen Kanalverbinder für vier Fluidkanäle von vier Ventileinrichtungen entsprechend der 1;
3B eine alternative Gestaltung des Kanalverbinders der 3A;
4A perspektivische Darstellung des Kanalverbinder mit hierüber verbundenen Fluidkanälen entsprechend der 3A;
4B perspektivische Darstellung des Kanalverbinder mit hierüber verbundenen Fluidkanälen entsprechend der 3B;
5A eine alternative Ausgestaltung eines den Fluidsensor aufnehmenden Strömungsraums, in den Fluidströmungen aus vier Fluidkanälen für die Ventileinrichtungen der 1 einströmen;
5B in mit der 5A übereinstimmender Ansicht eine alternative Anordnung der Austrittsöffnungen der Fluidkanäle;
6 ausschnittsweise ein nach Art eines Venturi-Rohres ausgebildeter Verbindungskanal für die fluidtechnische Kopplung zweier Fluidkanälen zweier Ventileinrichtungen unter Anordnung des Fluidsensors in einem Ausströmkanal, der an einer Verengung des Verbindungskanals mit dem Verbindungskanal fluidtechnisch verbunden ist;
7 in Schnittdarstellung schematisch ein Gasturbinentriebwerk, in dem wenigstens eine erfindungsgemäße Leitschaufelbaugruppe Verwendung findet;
8 in Schnittdarstellung und schematisch ausschnittsweise das Gasturbinentriebwerk der 7 unter exemplarischer Veranschaulichung von an einem Verdichter des Gasturbinentriebwerks vorgesehenen Ventileinrichtungen in Form von Abblaseventilen.

Die 7 veranschaulicht schematisch und in Schnittdarstellung ein (Gasturbinen-) Triebwerk T in Form eines Turbofan-Triebwerks, bei dem die einzelnen Triebwerkskomponenten entlang einer Mittelachse oder Rotationsachse M hintereinander angeordnet sind. An einem Einlass oder Intake E des Triebwerks T wird Luft entlang einer Eintrittsrichtung E mittels eines Fans F angesaugt. Angetrieben wird dieser Fan F über eine Verbindungswelle, die von einer Turbine TT in Drehung versetzt wird. Die Turbine TT schließt sich hierbei an einen Verdichter V an, der beispielsweise einen Niederdruckverdichter 11 und einen Hochdruckverdichter 12 aufweist, sowie gegebenenfalls noch einen Mitteldruckverdichter. Der Fan F führt einerseits dem Verdichter V Luft zu sowie andererseits einem Nebenstrom- oder Bypasskanal B zur Erzeugung des Schubs. Die über den Verdichter V geförderte Luft gelangt schließlich in einen Brennkammerabschnitt BK, in dem die Antriebsenergie zum Antreiben der Turbine TT erzeugt wird. Die Turbine TT weist hierfür eine Hochdruckturbine 13, eine Mitteldruckturbine 14 und eine Niederdruckturbine 15 auf. Die Turbine TT treibt über die bei der Verbrennung freiwerdende Energie den Fan F an, um dann über die in den Bypasskanal B geförderte Luft den erforderlichen Schub zu erzeugen. Die Luft verlässt hierbei den Bypasskanal B im Bereich eines Auslasses A am Ende des Triebwerks T, an dem die Abgase aus der Turbine TT nach außen strömen. Der Auslass A weist hierbei üblicherweise eine Schubdüse auf.
Grundsätzlich kann der Fan F auch über eine Verbindungswelle und ein epizyklisches Planetengetriebe mit der Niederdruckturbine 15 gekoppelt und von dieser angetrieben werden. Ferner können auch andere, abweichend ausgestalte Gasturbinentriebwerke vorgesehen sein, bei denen die vorgeschlagene Lösung Anwendung finden kann. Beispielsweise können derartige Triebwerke eine alternative Anzahl an Verdichtern und/oder Turbinen und/oder eine alternative Anzahl an Verbindungswellen aufweisen. Als ein Beispiel kann das Triebwerk eine Teilungsstromdüse aufweisen, was bedeutet, dass der Strom durch den Bypasskanal B seine eigene Düse aufweist, die von der Triebwerkskerndüse separat ist und radial außen liegt. Jedoch ist dies nicht einschränkend und ein beliebiger Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann auch auf Triebwerke zutreffen, bei denen der Strom durch den Bypasskanal B und der Strom durch den Kern vor (oder stromaufwärts) einer einzigen Düse, die als eine Mischstromdüse bezeichnet werden kann, vermischt oder kombiniert werden. Eine oder beide Düsen (ob Misch- oder Teilungsstrom) kann einen festgelegten oder variablen Bereich aufweisen. Obgleich sich das beschriebene Beispiel auf ein Turbofantriebwerk bezieht, kann die vorgeschlagene Lösung beispielsweise bei einer beliebigen Art von Gasturbinentriebwerk, wie z. B. bei einem Open-Rotor- (bei dem die Fanstufe nicht von einer Triebwerksgondel umgeben wird) oder einem Turboprop-Triebwerk, angewendet werden.
Bei der vorliegend exemplarisch veranschaulichten Variante eines Triebwerks T umfasst der Verdichter V mehrere in axialer Richtung hintereinander liegende Reihen von Laufschaufeln 110 und dazwischenliegende Reihen von Leitschaufeln 111 im Bereich des Niederdruckverdichters 11. Die um die Mittelachse M rotierenden Reihen von Laufschaufeln 110 und die Reihen stationärer Leitschaufeln 111 sind abwechselnd entlang der Mittelachse M angeordnet und in einem (Verdichter-) Gehäuse 1 des Verdichters V aufgenommen. Die einzelnen Leitschaufeln 111 sind an dem ein- oder mehrteiligen Gehäuse 1 verstellbar gelagert - üblicherweise zusätzlich zu einer radial inneren Lagerung an der Nabe des Verdichters V.
Die 8 veranschaulicht exemplarisch mögliche Positionen von Abblaseventilen am der Verdichter V des Triebwerks T. Hierbei sind Abblaseventile 4a, 4b und 4c an einer 4. Verdichterstufe des Hochdruckverdichters 12 und Abblaseventile 7a, 7b an einer 7. Stufe des Hochdruckverdichters 12 vorgesehen. Die Abblaseventile 4a bis 4c und 7a bis 7c sind jeweils über den Umfang verteilt angeordnet und dazu eingerichtet, in Abhängigkeit vom aktuellen Betriebszustand des Triebwerks T Abblaseluft in den Bypasskanal B abzublasen. Die einzelnen Abblaseventile 4a bis 4c und 7a, 7b sind hierfür jeweils zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung verstellbar, beispielsweise hydraulisch oder pneumatisch. Im Bereich des Hochdruckverdichters 12 sind hierbei pneumatisch verstellbare Abblaseventile üblich, die regelmäßig diskret zwischen einer geöffneten und einer geschossenen Stellung verstellt werden. Beispielsweise befinden sich die Abblaseventile 4a bis 4c und 7a, 7b bei einem Starten des Triebwerks T in einer geöffneten Stellung und werden auch bei Beschleunigung- oder Verzögerungsvorgängen geöffnet. Über abgeblasene Luft aus dem Hochdruckverdichter 12 oder dem Niederdruckverdichter 11 kann aber selbstverständlich auch eine Kühlung etwaiger thermisch hochbelastete Komponenten der Turbine TT realisiert werden.
Die 1 gezeigt schematisch und ausschnittsweise für einen Gehäuseabschnitt 120 des Hochdruckverdichters 12 des Triebwerks der 7 und 8 eine Anordnung von Abblaseventilen 4a, 4b, 7a, 7b unterschiedlicher Verdichterstufen des Hochdruckverdichters 12, deren ordnungsgemäße Funktion mithilfe eines einzelnen Fluidsensors, hier in Form eines Temperatursensors, überwacht wird. Hierfür ist jedem Abblaseventil 4a, 4b, 7a, 7b jeweils ein Fluidkanal 40a, 40b, 70a oder 70b zugeordnet, über den ein Fluidstrom aus abgezweigte Abblaseluft jeweils in Richtung des Temperatursensors 3 gefördert wird, wenn das jeweilige Abblaseventil 4a, 4b, 7a oder 7c geöffnet ist.
Die einzelnen Fluidkanäle 40a, 40b, 70a, 70b sind über einen Kanalverbinder 2 miteinander verbunden. Dieser bildet in seinem Inneren einen Strömungsraum 20 aus, in den die Fluidströme aus den einzelnen Fluidkanälen 40a, 40b, 70a, 70b der Abblaseventile 4a, 4b, 7a, 7b einströmen können. Über einen Ausströmkanal des Kanalverbinders 2 kann die abgezweigte Abblaseluft dann aus dem Strömungsraum 20 ausströmen.
Je nachdem, ob eines oder mehrere der Abblaseventile 4a, 4b, 7a oder 7b (zumindest teilweise) geöffnet ist, ändern sich durch die erzeugten Fluidströme messtechnisch erfassbare Umgebungsbedingungen in dem gemeinsamen Strömungsraum 20. Beispielsweise tritt eine signifikante Änderung der Temperatur in dem Strömungsraum 20 auf, die über den Temperatursensor 3 erfassbar ist. Eine solche Temperaturänderung oder eine absolute gemessene Temperatur gibt dann Aufschluss, ob und gegebenenfalls sogar welches der Abblaseventile 4a, 4b, 7a, 7b geöffnet ist.
Der Temperatursensor 3 erzeugt und überträgt hierbei ein entsprechendes Sensorsignal s_T an eine Steuerelektronik 4. Diese Steuerelektronik 4 verfügt über eine Auswertelogik, die auf Basis des erhaltenen Sensorsignals respektive hier Temperatursignals s_T bestimmen kann, ob eines oder mehrere der Abblaseventile 4a, 4b, 7a, 7c aktuell geöffnet ist. Gleichzeitig liegen an der Steuerelektronik 4 Stellsignale s_4a , s_4b , s_7a , s_7b an, die indikativ dafür sind, ob - aufgrund des aktuellen Betriebszustands des Triebwerks T - eines oder mehrere der Abblaseventile 4a, 4b, 7a, 7b tatsächlich geöffnet sein soll oder nicht. Die Stellsignale s_4a , s_4b , s_7a , s_7b können hierbei Signale zur Steuerung eines Stellmotors des jeweiligen Abblaseventils 4a, 4b, 7a, 7b sein, insbesondere zum Beispiel wenn die Abblaseventile 4a, 4b, 7a, 7b hydraulisch verstellbar sind. Alternativ, insbesondere bei pneumatisch verstellbaren Abblaseventilen 4a, 4b, 7a, 7b, können die Stellsignale s_4a , s_4b , s_7a , s_7b beispielsweise aus einer übergeordneten Steuerung stammen, die anhand des aktuellen Betriebszustands des Triebwerks T für die einzelnen Abblaseventile 4a, 4b, 7a, 7b signalisiert, in welcher Stellung diese jeweils vorliegen sollten. Dementsprechend kann über das erhaltene Sensorsignal s_T ein Vergleich durchgeführt werden, ob ein hierüber gemessene geöffnete Stellung eines oder mehrerer der Abblaseventile 4a, 4b, 7a oder 7b tatsächlich beabsichtigt ist oder eventuell eine elektronische und/oder mechanische Fehlfunktionen vorliegt, infolge derer eines oder mehrerer der Abblaseventile 4a, 4b, 7a, 7b fälschlicherweise geöffnet wurde oder geöffnet bleibt.
Die 2, 2A und 2B zeigen exemplarisch für ein Abblaseventil 4a schematisch die Anbindung des zugehörigen in Richtung des Temperatursensors 3 führenden Fluidkanals 40a an ein Ventil- oder Geräuschdämpfergehäuse 41a. Das Ventil- oder Geräuschdämpfergehäuse 41a definiert eine Kammer 410a über die Abblaseluft bei einem geöffneten Absperrkörper 420a des Abblaseventils 4a zu einer Ausströmöffnung 411a des Ventil- oder Geräuschdämpfergehäuses 41a geleitet wird. Über diese Ausströmöffnung 4 11a kann die Abblaseluft in den Bypasskanal B abgeblasen werden. Die Stellung des Absperrkörpers 42a und damit des Abblaseventils 4a wird über eine Fluidleitung 420a für Steuerluft gesteuert. Das damit druckluftgesteuerte Abblaseventil 4a wird dementsprechend durch eine Beaufschlagung mit Steuerluft aus der Fluidleitung 420a entgegen einer Rückstellkraft, die beispielsweise durch mindestens einen Magneten und/oder ein Feder aufgebracht wird, in eine geöffnete Stellung überführt.
Die Fluidleitung 40a, über die ein Fluidstrom bei geöffnetem Abblaseventil 4a zu dem Temperatursensor 3 geführt wird, ist an dem Ventil- oder Geräuschdämpfergehäuse 41a angeschlossen. Fluidtechnisch steht Fluidkanal 40a dabei mit der Kammer 410a in Verbindung, sodass bei geöffnetem Abblaseventil 4a Abblaseluft in den Fluidkanal 40a abgezweigt wird und diese abgezweigte Abblaseluft somit nicht zur Ausströmöffnung 411a gelangt.
Entsprechend den Darstellungen der 2A oder 2B kann hierbei die Fluidleitung 40a auf unterschiedliche Arten mit der Kammer 410a fluttechnisch in Verbindung stehen. So kann über die unmittelbare Mündung des Fluidkanals 40a in die Kammer 410a entsprechend der 2 ein statischer Druck zur Erzeugung des Fluidstroms in dem Fluidkanal 40a genutzt werden. Bei der Ausführungsvariante der 2B ist demgegenüber der Totaldruck ausschlaggebend. Ein Druck in dem Strömungsraum 20 respektive dem Bereich, in den der Ausströmkanal des Kanalverbinders 2 mündet, ist dabei geringer als der Druck in der Kammer 410a bei geöffnetem Absperrkörper 42a.
Die 3A und 4A sowie 3B und 4B veranschaulichen zwei unterschiedliche Ausführungsvarianten für den Kanalverbinder 2. In den Kanalverbinder 2 münden jeweils sternförmig die einzelnen Fluidkanäle 40a, 40b, 70a und 70b der einzelnen Abblaseventile 4a, 4b, 7a, 7b, sodass der Temposensor 3 in einem Kreuzungspunkt der jeweils hierüber geführten Fluidströme in dem Strömungsraum 20 angeordnet werden kann. Von diesem Strömungsraum 20 führt ein einzelner, hier rohrförmig ausgestalteter, Ausströmkanal 21 einströmendes Fluid ab, zum Beispiel in den Bypasskanal B.
Bei der Ausführungsvariante der 3A, 4A sind die Fluidkanäle 40a, 40b, 70a, 70b unmittelbar miteinander und dem Ausströmkanal 21 verbunden. Bei der Ausführungsvariante der 3B und 4B weist der Kanalverbinder zusätzlich einen Gehäuseblock 2a auf, in dem der Strömungsraum 20 definiert ist. Durch den Gehäuseblock 2a ist eine größere Robustheit gegeben und die Platzierung des Strömungsraums 20 innerhalb des Triebwerks T variabler.
Bei den Ausführungsvarianten der 5A und 5B liegt der Temperatursensor 3 zwar erneut im Kreuzungspunkt der aus den Abblaseventilen 4a, 4b, 7a und 7b stammenden Fluidströme, die bei geöffneten Ablageventilen 4a, 4b, 7a und 7c erzeugt werden. Der Strömungsraum 20, in dem der Temperatursensor 3 angeordnet ist, ist hierbei jedoch nicht durch eine unmittelbare körperliche Verbindung der einzelnen Fluidkanäle 40a, 40b, 70a, 70b gekennzeichnet. Vielmehr münden lediglich frei liegende Ausströmöffnungen 400a, 400b, 700a, 700b der Fluidkanäle 40a, 40b, 70a, 70b in den Strömungsraum 20, um hierüber ausströmendes Fluid in Richtung des Temperatursensors 3 zu leiten. Derart muss keine Verbindung der Fluidkanäle 40a, 40b, 70a, 70b untereinander realisiert sein, um über einen einzelnen Temperatursensor 3 Stellungen der Abblaseventile 4a, 4b, 7a, 7b indirekt sensorisch zu bestimmen. Hier werden vielmehr die einzelnen Fluidkanäle 40a, 70b, 70a, 70b mit ihren Enden derart angeordnet, dass jeder der Fluidströme aus diesen Fluidkanälen 40a, 40b, 70a, 70b auf den Temposensor 3 trifft.
Bei einer entsprechenden Ausführungsvariante, wie sie exemplarischen in den 5A oder 5B dargestellt ist, lässt sich der Temperatursensor 3 auch einfacher für zusätzliche Funktionen nutzen, zum Beispiel um auch eine Temperatur in einer angrenzenden Zone des Hochdruckverdichters 12 zu erfassen. Derart lässt sich zum Beispiel auch ein etwaiges Versagen einer Fluidleitung über den Temperatursensor 3 detektieren, wenn hierüber beispielsweise heißeres Fluid in den offenen Strömungsraum 20 gelangt.
Bei der Ausführungsvariante der 6 sind exemplarisch zwei 2 Fluidkanäle 40a, 40b zweier Abblaseventile 4a, 4b über einen als Venturi-Rohr ausgestalteten Verbindungskanal 22 miteinander verbunden. Der Verbindungskanal 22 definiert somit eine Verengung zwischen den beiden Fluidkanälen 40a, 40b, die zu einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit in dem Verbindungskanal 22 respektive zu einer Absenkung/Reduzierung des statischen Drucks führt. An der Verengung ist ein Ausströmkanal 21 angeschlossen, sodass je nach herrschender Druckdifferenz Fluid aus dem Verbindungskanal 22 über den Ausströmkanal 21 nach außen oder von außen über den Ausströmkanal 21 in den Verbindungskanal 22 strömen kann. Der Ausströmkanal 21 mündet hierbei in einen Bereich mit einem Druck p₁ . Ein in der Verengung des Verbindungskanals 22 vorliegender Druck p* variiert folglich, in Abhängigkeit davon, über welchen Fluidkanal 40a, 40b abgezweigte Abblaseluft in Richtung des Verbindungskanals 22 geführt wird. Ist beispielsweise das Abblaseventil 4a mit dem (in der 6 links dargestellten) Fluidkanal 40a geöffnet, während das andere Abblaseventil 4b mit seinem (rechts dargestellten) Fluidkanal 40b geschlossen ist, ist der Druck p* in dem Verbindungskanal 22 kleiner als der Druck p₁ . Folglich strömt Fluid aus dem einen Fluidkanal 40a in Richtung des Fluidkanals 4b des anderen Abblaseventils 4b sowie durch den Ausströmkanal 21 in Richtung des Verbindungskanals 22. Sind demgegenüber beide Abblaseventile 4a, 4b geöffnet, übersteigt der Druck p* in dem Verbindungskanal 22 den Druck p₁ , sodass die kombinierten Fluidströme aus beiden Flutkanälen 40a, 40b durch den Ausströmkanal 21 ausströmen.
Über einen in dem Ausströmkanal 21 platzierten Fluidsensor, über den beispielsweise Temperatur, Druck und/oder Strömungsgeschwindigkeit messbar sind, kann somit ein Sensorsignal s_T geliefert werden, dass indikativ für die in dem Ausströmkanal 21 auftretende Fluidströmung ist. Aufgrund der gewählten Konfiguration lässt sich hieraus dann unmittelbar ableiten, ob und wie viele Abblaseventile 4a, 4b geöffnet sind.
Insbesondere diese Ausführungsvariante veranschaulicht, dass der Sensor 3 nicht zwingend als Temperatursensor ausgestaltet sein muss. Insbesondere ein Drucksensor oder ein Geschwindigkeitssensor sind im Rahmen der vorgeschlagenen Lösung ebenfalls ohne Weiteres einsetzbar.
Bei der Ausführungsvariante der 6 kann im Übrigen die Anordnung der Fluidkanäle 40a, 40b und des Ausströmkanals 21 mit dem hierin untergebrachten Fluidsensor 3 auch so ausgelegt sein, dass über den Fluidsensor 3 nur dann ein signifikante Veränderung einer Messgröße, zum Beispiel der Temperatur, signalisiert wird, wenn zwei (oder mehr) über ihre Fluidkanäle untereinander verbundene Abblaseventile 4a, 4b geöffnet sind. So kann beispielsweise lediglich dann ein Alarmsignal erzeugt werden, wenn über mindestens zwei geöffnete Abblaseventile 4a, 4b unerwünscht Abblaseluft und damit eine als kritisch eingestufte Menge an Abblaseluft abgeblasen wird. So wird unter Umständen ein nicht fehlerfrei funktionierende Abblaseventil 4a, 4b als nicht kritisch eingestuft, sodass die messtechnische Auswertung auf die Fälle beschränkt werden kann, wenn über den Fluidsensor 3 eine auf einen Fehler zurückzuführende geöffnete Stellung mehrerer Abblaseventile 4a, 4b festgestellt wird.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
11: Niederdruckverdichter
110: Laufschaufel
111: Leitschaufel
12: Hochdruckverdichter
120: Gehäuseabschnitt Hochdruckverdichter
13: Hochdruckturbine
14: Mitteldruckturbine
15: Niederdruckturbine
2: Kanalverbinder
20: Strömungsraum
21: Strömungsraum / Ausströmkanal
22: Verbindungskanal
2a: Gehäuseblock
3: Temperatur- / Drucksensor
4: Steuerelektronik
4a, 4b, 4c: Abblaseventil (Ventileinrichtung)
40a, 40b: Fluidkanal
400a, 400b: Austrittsöffnung
410a: Kammer
411a: Ausströmöffnung
41a: Ventil- / Geräuschdämpfergehäuse
420a: Fluidleitung
42a: Absperrkörper
7a, 7b: Abblaseventil (Ventileinrichtung)
70a, 70b: Fluidkanal
700a, 700b: Austrittsöffnung
A: Auslass
B: Bypasskanal
BK: Brennkammerabschnitt
D: Drehachse / Spindelachse
E: Einlass / Intake
F: Fan
L: Längsachse
M: Mittelachse / Rotationsachse
p*: Druck
p₁: Druck
R: Eintrittsrichtung
s_T: Sensorsignal
S_4a, S_4b, S_7a, S_7b: Stellsignal
T: Gasturbinentriebwerk
TT: Turbine
V: Verdichter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

GB 2541010 A [0005]

Claims

Triebwerk, mit mindestens zwei Ventileinrichtungen (4a, 4b, 4c, 7a, 7b) zur Steuerung von Abblaseluft in Abhängigkeit eines Betriebszustands des Triebwerks (T), wobei die mindestens zwei Ventileinrichtungen (4a, 4b, 4c, 7a, 7b) jeweils zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung verstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungsraum (20, 21) für mindestens einen Fluidstrom vorgesehen ist, der in Abhängigkeit von einer Stellung der mindestens zwei Ventileinrichtungen (4a, 4b, 4c, 7a, 7b) in dem Strömungsraum (20, 21) entsteht, und in dem Strömungsraum (20, 21) mindestens ein Fluidsensor (3) angeordnet ist, über den auf Basis des Fluids in dem Strömungsraum (20, 21) wenigstens eine Stellung wenigstens einer der mindestens zwei Ventileinrichtungen (4a, 4b, 4c, 7a, 7b) bestimmbar ist.
Triebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsraum (20, 21) derart angeordnet und ausgebildet ist, dass in und/oder durch den Strömungsraum (20, 21) der mindestens eine Fluidstrom strömt, wenn wenigstens eine der mindestens zwei Ventileinrichtungen (4a, 4b, 4c, 7a, 7b) zumindest teilweise geöffnet ist.
Triebwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsraum (20, 21) derart angeordnet und ausgebildet ist, dass in und/oder durch den Strömungsraum (20, 21) mindestens zwei unterschiedliche Fluidströme strömen, die über unterschiedliche Ventileinrichtungen (4a, 4b, 4c, 7a, 7b) der mindestens zwei Ventileinrichtungen (4a, 4b, 4c, 7a, 7b) erzeugbar sind.
Triebwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strömung an Abblaseluft, die über eine der mindestens zwei Ventileinrichtungen (4a, 4b, 4c, 7a, 7b) erzeugbar ist, zu einer Ausströmöffnung (411a) führbar ist und für eine Führung des mindestens einen Fluidstroms zu dem Strömungsraum (20, 21) mindestens ein zusätzlicher Fluidkanal (40a, 40b, 70a, 70b) vorgesehen ist, der den mindestens einen Fluidstrom nicht zu der Ausströmöffnung (411a) führt.
Triebwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass über den zusätzlichen Führungskanal (40a, 40b, 70a, 70b) zumindest teilweise aus der Strömung in Richtung der Ausströmöffnung (411a) abgezweigte Abblaseluft für die Erzeugung des mindestens einen Fluidstroms nutzbar und nicht an die Ausströmöffnung (411a), sondern zu dem Strömungsraum (20, 21) führbar ist.
Triebwerk nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausströmöffnung (411a) an einem Gehäuse (41a) der Ventileinrichtung (4a, 4b, 4c, 7a, 7b) vorgesehen ist, an dem auch der mindestens eine zusätzliche Führungskanal (40a, 40b, 70a, 70b) vorgesehen ist.
Triebwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsraum (20) an einem Kreuzungspunkt wenigstens zweier Fluidströme vorgesehen ist, die jeweils über eine der mindestens zwei Ventileinrichtungen (4a, 4b, 4c, 7a, 7b) erzeugbar sind.
Triebwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Fluidsensor (3) an dem Kreuzungspunkt angeordnet ist.
Triebwerk nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreuzungspunkt in einem Kanalverbinder (2) vorliegt, durch den wenigstens zwei Fluidkanäle (40a, 40b, 70a, 70b) miteinander verbunden sind, die jeweils für die Führung eines der Fluidströme vorgesehen sind.
Triebwerk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanalverbinder (2) mindestens einen zusätzlichen, mit den wenigstens zwei Fluidkanälen (40a, 40b, 70a, 70b) verbunden Ausströmkanal (21) aufweist, über den zumindest ein Teil des zu dem Strömungsraum (20) geführten Fluids aus dem Strömungsraum (20) abströmen kann.
Triebwerk nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreuzungspunkt zwischen mindestens zwei Austrittsöffnungen (400a, 400b, 700a, 700b) vorliegt, die jeweils einem Fluidkanal (40a, 40b, 70a, 70b) zugeordnet sind, der für die Führung eines der Fluidströme vorgesehen ist.
Triebwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Fluidsensor (3) in dem Strömungsraum (21) zu einem Verbindungskanal (22) beabstandet ist, durch den wenigstens zwei Fluidkanäle (40a, 40b, 70a, 70b) miteinander verbunden sind, die jeweils für die Führung eines der Fluidströme vorgesehen sind.
Triebwerk nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (22) nach Art eines Venturi-Rohres ausgebildet ist.
Triebwerk nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsraum durch einen mit dem Verbindungskanal (22) verbundenen Ausströmkanal (21) gebildet ist.
Triebwerk nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Strömungsraum (21) und der Fluidsensor (3) derart angeordnet sind, dass an dem Fluidsensor (3) in Abhängigkeit von der Anzahl der Ventileinrichtungen (4a, 4b, 4c, 7a, 7b), die zumindest teilweise geöffnet sind, Fluid in zueinander unterschiedlichen Strömungsrichtungen vorbeiströmt.
Triebwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Fluidsensor (3) mit einer Steuerelektronik (4) gekoppelt ist, von der ein von dem Fluidsensor (3) unabhängiges Stellsignal (s_4a, s_4b, s_7a, s_7b) verarbeitbar ist, das für eine eingenommene oder einzunehmende Stellung einer der mindestens zwei Ventileinrichtungen (4a, 4b, 4c, 7a, 7b) indikativ ist.
Triebwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Ventileinrichtungen (4a, 4b, 4c, 7a, 7b) zur Steuerung von Abblaseluft an einem Verdichter (V) des Triebwerks (T) vorgesehen sind.
Triebwerk nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Ventileinrichtung (4a, 4b, 4c) und zweite Ventileinrichtung (7a, 7b) der mindestens zwei Ventileinrichtungen (4a, 4b, 4c, 7a, 7b) unterschiedlichen Verdichterstufen des Verdichters (V) zugeordnet sind, sodass über den mindestens einen Fluidsensor (3) in dem Strömungsraum (20, 21) für Ventileinrichtungen (4a, 4b, 4c, 7a, 7b) unterschiedlicher Verdichterstufen die Stellung der Ventileinrichtungen (4a, 4b, 4c, 7a, 7b) bestimmbar ist.
Triebwerk, mit mindestens einer Ventileinrichtung (4a, 4b, 4c, 7a, 7b) zur Steuerung von Abblaseluft in Abhängigkeit eines Betriebszustands des Triebwerks (T), wobei die mindestens eine Ventileinrichtung (4a, 4b, 4c, 7a, 7b) zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung verstellbar ist und eine über die mindestens eine Ventileinrichtung (4a, 4b, 4c, 7a, 7b) erzeugte Strömung an Abblaseluft zu einer Ausströmöffnung (411a) führbar, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungsraum (20, 21) für mindestens einen Fluidstrom vorgesehen ist, der in Abhängigkeit von einer Stellung der mindestens einen Ventileinrichtung (4a, 4b, 4c, 7a, 7b) in dem Strömungsraum (20, 21) entsteht, wobei für eine Führung des mindestens einen Fluidstroms zu dem Strömungsraum (20, 21) mindestens ein zusätzlicher Fluidkanal (40a, 40b, 70a, 70b) vorgesehen ist, der den mindestens einen Fluidstrom nicht zu der Ausströmöffnung (411a) führt, und in dem Strömungsraum (20, 21) mindestens ein Fluidsensor (3) angeordnet ist, über den auf Basis des Fluids in dem Strömungsraum (20, 21) wenigstens eine Stellung der mindestens einen Ventileinrichtung (4a, 4b, 4c, 7a, 7b) bestimmbar ist.
Verfahren zum Prüfen der ordnungsgemäßen Funktion mindestens zweier Ventileinrichtungen (4a, 4b, 4c, 7a, 7b), die zur Steuerung von Abblaseluft in Abhängigkeit eines Betriebszustands des Triebwerks (T) vorgesehen sind, wobei die mindestens zwei Ventileinrichtungen (4a, 4b, 4c, 7a, 7b) jeweils zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung verstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungsraum (20, 21) für mindestens einen Fluidstrom vorgesehen ist, der in Abhängigkeit von einer Stellung der mindestens zwei Ventileinrichtungen (4a, 4b, 4c, 7a, 7b) in dem Strömungsraum (20, 21) entsteht und für das Prüfen der ordnungsgemäßen Funktion mindestens ein Sensorsignal (s_T) eines in dem Strömungsraum (20, 21) angeordneten Fluidsensors (3) genutzt wird, um auf Basis des Fluids in dem Strömungsraum (20, 21) wenigstens eine Stellung wenigstens einer der mindestens zwei Ventileinrichtungen (4a, 4b, 4c, 7a, 7b) zu bestimmen.