DE102022121803A1 - Gas turbine engine for an aircraft - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Gasturbinentriebwerk (10) für ein Luftfahrzeug mit einem Triebwerkskern (11) beschrieben. In eine Auffangrinne (41) ist Öl ausgehend von einem radial inneren Bereich (42) einleitbar. Zudem ist Öl über eine Ausleitöffnung (46) in Richtung wenigstens eines Verbrauchers eines Planetengetriebes (30) aus der Auffangrinne (41) ausleitbar. Ein radial äußerer Bereich (58) der Ausleitöffnung (46) ist auf einem Kreis um eine Rotationsachse (9) des drehbaren Bauteils (34) angeordnet. Der Radius (rSA) des Kreises ist größer als der Radius (riR) eines inneren Bereiches (42) der Auffangrinne (41) und kleiner oder gleich dem radial äußeren Radius (raR) der Auffangrinne (41). Des Weiteren ist der Radius (rSA) des Kreises kleiner als der Radius (rGSFmaxoder rGSFmin) von Außenseiten (53B) von Gebläseschaufelfüssen (53A). Zusätzlich oder alternativ hierzu ist der Radius (raVS) einer Außenseite (56) einer Verdichterscheibe (57) des Verdichters (14) größer als der Radius (rSA) des Kreises.A gas turbine engine (10) for an aircraft with an engine core (11) is described. Oil can be introduced into a collecting channel (41) from a radially inner region (42). In addition, oil can be discharged from the collecting channel (41) via a discharge opening (46) in the direction of at least one consumer of a planetary gear (30). A radially outer region (58) of the discharge opening (46) is arranged on a circle around a rotation axis (9) of the rotatable component (34). The radius (rSA) of the circle is larger than the radius (riR) of an inner region (42) of the collecting trough (41) and less than or equal to the radially outer radius (raR) of the collecting trough (41). Furthermore, the radius (rSA) of the circle is smaller than the radius (rGSFmax or rGSFmin) of outsides (53B) of fan blade roots (53A). Additionally or alternatively, the radius (raVS) of an outside (56) of a compressor disk (57) of the compressor (14) is larger than the radius (rSA) of the circle.
Description
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Gasturbinentriebwerk für ein Luftfahrzeug mit einem Triebwerkskern. Der Triebwerkskern umfasst wenigstens einen Verdichter und wenigstens eine Turbine sowie eine den Verdichter mit der Turbine verbindende Kernwelle und begrenzt einen Strömungsquerschnitt für einen Kernluftstrom. Stromauf des Triebwerkskerns ist ein Gebläse vorgesehen, das über ein Planetengetriebe mit der Kernwelle in Verbindung steht.The present disclosure relates to a gas turbine engine for an aircraft having an engine core. The engine core comprises at least one compressor and at least one turbine as well as a core shaft connecting the compressor to the turbine and limits a flow cross section for a core air flow. A fan is provided upstream of the engine core and is connected to the core shaft via a planetary gear.
Aus der Praxis ist ein Gasturbinentriebwerk eines Luftfahrzeuges mit einem Planetengetriebe bekannt. Das Planetengetriebe umfasst ein Sonnenrad, ein gehäusefestes Hohlrad und einen drehbaren Planetenträger, über den ein Bläser antreibbar ist. Mehrere Planetenräder stehen in Eingriff mit dem Sonnenrad und mit dem Hohlrad. Über eine mit dem Planetenträger des Getriebes verbundene Auffangrinne wird Öl in Richtung der Zahneingriffe zwischen den Planetenrädern und dem Hohlrad sowie mit dem Sonnenrad geführt. Die Auffangrinne erstreckt sich in Umfangsrichtung des Planetenträgers und ist radial innen offen ausgeführt. Über die radial innenliegende Öffnung wird Öl über eine Zuführung in die Auffangrinne eingeleitet.A gas turbine engine of an aircraft with a planetary gear is known from practice. The planetary gear includes a sun gear, a ring gear fixed to the housing and a rotatable planet carrier through which a fan can be driven. Several planet gears mesh with the sun gear and the ring gear. Oil is guided via a collecting channel connected to the planetary carrier of the gearbox in the direction of the meshing between the planetary gears and the ring gear as well as with the sun gear. The collecting trough extends in the circumferential direction of the planet carrier and is open radially on the inside. Oil is fed into the collecting trough via the radially inner opening.
Zusätzlich umfasst das Gasturbinentriebwerk einen Triebwerkskern, der wenigstens mit einem Verdichter und wenigstens mit einer Turbine sowie mit einer den Verdichter mit der Turbine verbindenden Kernwelle ausgebildet ist und der einen Strömungsquerschnitt für einen Kernluftstrom begrenzt. Stromauf des Triebwerkskerns ist ein Gebläse vorgesehen, das über das Planetengetriebe mit der Kernwelle in Verbindung steht. Das Gebläse weist einen sogenannten Gebläsespinner mit einem Gebläsespinner-Kegel und im Bereich von Gebläseschaufelfüssen damit verbundene Gebläseschaufeln auf.In addition, the gas turbine engine comprises an engine core which is formed with at least one compressor and at least one turbine as well as with a core shaft connecting the compressor to the turbine and which limits a flow cross section for a core air flow. A fan is provided upstream of the engine core and is connected to the core shaft via the planetary gear. The blower has a so-called blower spinner with a blower spinner cone and blower blades connected to it in the area of blower blade roots.
Außenseiten der Gebläseschaufelfüsse begrenzen den Strömungsquerschnitt der Luft in diesem axialen Bereich eines Gasturbinentriebwerks. Dabei bilden die Außenseiten der Gebläseschaufelfüsse in Umfangsrichtung einen geschlossenen und sich wenigstens annähernd kegelstumpfartig erweiternden Ringbereich, dessen Durchmesser im Bereich von Vorderkanten der Gebläseschaufeln kleiner ist als im Bereich von Hinterkanten der Gebläseschaufeln.Outer sides of the fan blade roots limit the flow cross section of the air in this axial region of a gas turbine engine. The outer sides of the fan blade feet form a closed ring area in the circumferential direction that widens at least approximately in the manner of a truncated cone, the diameter of which is smaller in the area of the front edges of the fan blades than in the area of the rear edges of the fan blades.
Luft strömt entlang der Außenseite des Gebläsespinner-Kegels und der Außenseiten der Gebläseschaufelfüsse in den Strömungsquerschnitt des Triebwerkskerns ein. Der Strömungsquerschnitt des Triebwerkskerns ist radial innen unter anderem auch von einer radialen Außenseite einer Verdichterscheibe des Verdichters begrenzt, wobei der Durchmesser der Außenseite der Verdichterscheibe in Abhängigkeit der jeweiligen konstruktiven Ausführung des Gasturbinentriebwerkes von einer dem Bläser zugewandten Seite in Richtung einer dem Bläser abgewandten Seite ansteigt ober abnimmt. Das Getriebe ist in axialer Richtung zwischen dem Bläser und dem Verdichter sowie radial innerhalb des Strömungsquerschnitts des Triebwerkskerns angeordnet.Air flows into the flow area of the engine core along the outside of the fan spinner cone and the outside of the fan blade roots. The flow cross section of the engine core is limited radially on the inside, among other things, by a radial outside of a compressor disk of the compressor, the diameter of the outside of the compressor disk increasing depending on the respective structural design of the gas turbine engine from a side facing the fan towards a side facing away from the fan decreases. The gearbox is arranged axially between the fan and the compressor and radially within the flow cross section of the engine core.
Um die Gefahr einer Unterversorgung von Planetenradlagern sowie im Bereich von Zahneingriffen zwischen den Bauteilen des Getriebes zu vermeiden, ist es erforderlich, dass das in die Auffangrinne eingeleitete Öl in einem zur Weiterleitung in Richtung der Planetenradlager und der Zahneingriffe erforderlichen Umfang innerhalb der Auffangrinne beschleunigt wird. Zusätzlich soll ein Strömungsweg der Luft zwischen dem Gebläsespinner-Kegel und dem Verdichter des Triebwerkskerns so ausgestaltet sein, dass die Luft mit möglichst geringen Strömungsverlusten in den Strömungsquerschnitt des Triebwerkskerns einleitbar ist, um das Gasturbinentriebwerk mit hohem Wirkungsgrad betreiben zu können.In order to avoid the risk of undersupply of planetary wheel bearings and in the area of tooth meshing between the components of the transmission, it is necessary that the oil introduced into the collecting trough is accelerated within the collecting trough to the extent necessary for forwarding in the direction of the planetary wheel bearings and the tooth meshing. In addition, an air flow path between the fan spinner cone and the compressor of the engine core should be designed in such a way that the air can be introduced into the flow cross section of the engine core with the lowest possible flow losses in order to be able to operate the gas turbine engine with high efficiency.
Der vorliegenden Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gasturbinentriebwerk mit einem Planetengetriebe zur Verfügung zu stellen, bei dem eine ausreichende Ölversorgung des Planetengetriebes zur Verfügung gestellt wird und das mit hohem Wirkungsgrad betreibbar ist.The present disclosure is based on the object of providing a gas turbine engine with a planetary gear, in which a sufficient oil supply to the planetary gear is provided and which can be operated with high efficiency.
Diese Aufgabe wird mit einem Gasturbinentriebwerk mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.This task is achieved with a gas turbine engine with the features of claim 1. Advantageous further developments are the subject of the subclaims and the following description.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Gasturbinentriebwerk für ein Luftfahrzeug mit einem Triebwerkskern bereitgestellt. Der Triebwerkskern umfasst wenigstens einen Verdichter und wenigstens eine Turbine sowie eine den Verdichter mit der Turbine verbindende Kernwelle und begrenzt einen Strömungsquerschnitt für einen Kernluftstrom. Ein Gebläse ist stromauf des Triebwerkskerns vorgesehen, das über ein Planetengetriebe mit der Kernwelle in Verbindung steht. Das Gebläse weist einen Gebläsespinner auf, der einen Gebläsespinner-Kegel und im Bereich von Gebläseschaufelfüssen damit verbundene Gebläseschaufeln umfasst. Luft strömt entlang eines äußeren Bereiches des Gebläsespinner-Kegels und entlang der Außenseiten der Gebläseschaufelfüsse in den Strömungsquerschnitt des Triebwerkskerns ein. Dabei können der Gebläsespinner-Kegel und die Gebläseschaufelfüsse strömungstechnisch optimiert ausgeführt sein und deren Außenseiten zumindest abschnittsweise die Form eines Ellipsoids ausbilden.According to a first aspect of the present disclosure, a gas turbine engine for an aircraft having an engine core is provided. The engine core comprises at least one compressor and at least one turbine as well as a core shaft connecting the compressor to the turbine and limits a flow cross section for a core air flow. A fan is provided upstream of the engine core, which is connected to the core shaft via a planetary gear. The blower has a blower spinner, which includes a blower spinner cone and blower blades connected thereto in the area of blower blade roots. Air flows into the flow cross section of the engine core along an outer region of the fan spinner cone and along the outer sides of the fan blade roots. The fan spinner cone and the fan blade bases can be designed to optimize flow technology and the outer sides of which at least partially form the shape of an ellipsoid.
Der Strömungsquerschnitt des Triebwerkskerns ist radial innen unter anderem auch von einer radialen Außenseite einer Verdichterscheibe des Verdichters begrenzt. Für den Fall, dass der Verdichter mehrstufig ausgeführt ist und in axialer Richtung des Triebwerkskerns mehrere hintereinander angeordnete Verdichterscheiben aufweist, handelt es sich vorliegend um die Außenseite der Verdichterscheibe einer ersten Verdichterstufe des Verdichters, die dem Bläser zugewandt ist und eine Verdichterscheibe eines sogenannten Niederdruckverdichters darstellt.The flow cross section of the engine core is limited radially on the inside, among other things, by a radial outside of a compressor disk of the compressor. In the event that the compressor is designed in multiple stages and has a plurality of compressor disks arranged one behind the other in the axial direction of the engine core, in the present case it is the outside of the compressor disk of a first compressor stage of the compressor, which faces the fan and represents a compressor disk of a so-called low-pressure compressor.
Zusätzlich ist das Getriebe in axialer Richtung zwischen dem Bläser und dem Verdichter angeordnet. Das Getriebe umfasst ein drehbar gelagertes Bauteil, das mit einer wenigstens annähernd rotationssymmetrischen Auffangrinne ausgebildet ist. In die Auffangrinne ist ausgehend von ihrem radial inneren Bereich Öl einleitbar. Darüber hinaus ist aus der Auffangrinne Öl über eine Ausleitöffnung einer Strömungsabzweigung in Richtung wenigstens eines Verbrauchers des Planetengetriebes ausleitbar.In addition, the gear is arranged in the axial direction between the fan and the compressor. The transmission comprises a rotatably mounted component which is designed with an at least approximately rotationally symmetrical collecting channel. Oil can be introduced into the collecting channel starting from its radially inner area. In addition, oil can be discharged from the collecting trough via a discharge opening of a flow branch in the direction of at least one consumer of the planetary gear.
Ein radial äußerer Bereich der Ausleitöffnung der Strömungsabzweigung ist auf einem Kreis um eine Rotationsachse des drehbaren Bauteils angeordnet, wobei der Radius des Kreises größer ist als der Radius des inneren Bereiches der Auffangrinne und kleiner oder gleich dem radial äußeren Radius der Auffangrinne ist.A radially outer region of the discharge opening of the flow branch is arranged on a circle around a rotation axis of the rotatable component, the radius of the circle being larger than the radius of the inner region of the collecting trough and less than or equal to the radially outer radius of the collecting trough.
Des Weiteren ist der Radius, auf dem der radial äußere Bereich der Ausleitöffnung liegt, kleiner als der Radius der Außenseiten der Gebläseschaufelfüsse und/oder kleiner als der Radius der Außenseite der Verdichterscheibe des Verdichters.Furthermore, the radius on which the radially outer region of the discharge opening lies is smaller than the radius of the outside of the fan blade roots and/or smaller than the radius of the outside of the compressor disk of the compressor.
Dabei entspricht der Radius der Außenseiten der Gebläseschaufelfüsse dem Radius, den die Außenseiten der Gebläseschaufelfüsse in den Bereichen aufweisen, die dem Triebwerkskern zugewandt sind und der vorzugsweise der größte Radius der Außenseiten der Gebläseschaufelfüsse ist.The radius of the outer sides of the fan blade roots corresponds to the radius that the outer sides of the fan blade roots have in the areas that face the engine core and which is preferably the largest radius of the outer sides of the fan blade roots.
Des Weiteren entspricht vorliegend der Radius der Außenseite der Verdichterscheibe des Verdichters dem größten Radius der Außenseite der Verdichterscheibe, der je nach Ausführung des Verdichters in Strömungsrichtung der Luft durch den Verdichter im Bereich von Vorderkanten von Verdichterschaufeln oder im Bereich von Hinterkanten der Verdichterschaufeln des Verdichters vorliegen kann.Furthermore, in the present case, the radius of the outside of the compressor disk of the compressor corresponds to the largest radius of the outside of the compressor disk, which, depending on the design of the compressor, can be present in the area of leading edges of compressor blades or in the area of trailing edges of the compressor blades of the compressor in the direction of flow of air through the compressor .
Durch die vorteilhafte Abstimmung der vorstehend näher bezeichneten Radien des Gasturbinentriebwerks wird einerseits gewährleistet, dass das Öl, das in die Auffangrinne eingeleitet wird, im Betrieb des Gasturbinentriebwerkes in der Auffangrinne im erforderlichen Umfang von der dann am Öl angreifenden Fliehkraft ausgehend vom radial inneren Bereich der Auffangrinne in Richtung der Ausleitöffnung der Strömungsabzweigung beschleunigt und von dort in Richtung eines Verbrauchers des Planetengetriebes weitergeleitet wird. Dadurch wird eine gewünscht hohe Versorgung des Planetengetriebes mit Öl gewährleistet und eine Unterversorgung eines Planetenradlagers und/oder von Zahneingriffen zwischen Bauteilen des Getriebes vermieden.The advantageous coordination of the radii of the gas turbine engine described in more detail above ensures, on the one hand, that the oil that is introduced into the collecting trough is, during operation of the gas turbine engine, in the collecting trough to the required extent from the centrifugal force then acting on the oil, starting from the radially inner region of the collecting trough is accelerated in the direction of the discharge opening of the flow branch and from there forwarded in the direction of a consumer of the planetary gear. This ensures a desired high supply of oil to the planetary gear and avoids an undersupply of a planet wheel bearing and/or tooth meshing between components of the gear.
Zusätzlich wird durch die vorteilhafte Abstimmung der vorstehend näher bezeichneten Radien des Gasturbinentriebwerks erreicht, dass der Luftstrom, der ausgehend von den Gebläseschaufelfüssen in Richtung des Verdichters strömt, durch die Anordnung des Getriebes in axialer Richtung des Gasturbinentriebwerkes zwischen dem Gebläse und dem Verdichter mit möglichst geringen Strömungsverlusten in den Strömungsquerschnitt des Triebwerkskerns gelangt.In addition, the advantageous coordination of the radii of the gas turbine engine described in more detail above ensures that the air flow, which flows from the fan blade roots in the direction of the compressor, flows with the lowest possible flow losses due to the arrangement of the gear in the axial direction of the gas turbine engine between the fan and the compressor enters the flow cross section of the engine core.
Hierfür kann ein Verhältnis zwischen dem Radius, auf dem der radial äußere Bereich der Ausleitöffnung liegt, und dem Radius der Außenseite der Verdichterscheibe des Verdichters in einem Bereich von 0,7 bis 0,9 liegen.For this purpose, a ratio between the radius on which the radially outer region of the discharge opening lies and the radius of the outside of the compressor disk of the compressor can be in a range of 0.7 to 0.9.
Des Weiteren kann ein Verhältnis zwischen dem inneren Radius der Auffangrinne und dem Radius eines radial inneren Bereiches der ringscheibenförmigen Verdichterscheibe des Verdichters, der eine mittige Öffnung der Verdichterscheibe begrenzt, in einem Bereich von 0,8 bis 1,2 liegen, um einerseits eine Ölversorgung des Planetengetriebes zu gewährleisten und zusätzlich einen Luftstrom mit möglichst geringen Strömungsverlusten in den Strömungsquerschnitt des Triebwerkskerns einleiten zu können.Furthermore, a ratio between the inner radius of the collecting trough and the radius of a radially inner region of the annular disk-shaped compressor disk of the compressor, which delimits a central opening of the compressor disk, can be in a range of 0.8 to 1.2, on the one hand to ensure an oil supply to the To ensure planetary gearing and also to be able to introduce an air flow with the lowest possible flow losses into the flow cross section of the engine core.
Ein Verhältnis zwischen dem Radius des Kreises, auf dem der radial äußere Bereich der Ausleitöffnung liegt, und dem größten Radius der Außenseiten der Gebläseschaufelfüsse kann in einem Bereich von 0,4 bis 0,7 liegen, um einerseits eine Ölversorgung des Planetengetriebes zu gewährleisten und zusätzlich einen Luftstrom mit möglichst geringen Strömungsverlusten in den Strömungsquerschnitt des Triebwerkskerns einleiten zu können.A ratio between the radius of the circle on which the radially outer region of the discharge opening lies and the largest radius of the outer sides of the fan blade roots can be in a range of 0.4 to 0.7, on the one hand to ensure an oil supply to the planetary gear and additionally to be able to introduce an air flow into the flow cross section of the engine core with the lowest possible flow losses.
Ein Verhältnis zwischen dem Radius, auf dem der radial äußere Bereich der Ausleitöffnung liegt, und dem kleinsten Radius der Außenseiten der Gebläseschaufelfüsse kann in einem Bereich von 0,7 bis 0,9 liegen, um einerseits eine Ölversorgung des Planetengetriebes zu gewährleisten und zusätzlich einen Luftstrom mit möglichst geringen Strömungsverlusten in den Strömungsquerschnitt des Triebwerkskerns einleiten zu können.A ratio between the radius on which the radially outer region of the discharge opening lies and the smallest radius of the outer sides of the fan blade roots can be in a range from 0.7 to 0.9 in order to ensure an oil supply to the planetary gear and also to be able to introduce an air flow with the lowest possible flow losses into the flow cross section of the engine core.
Der innere Radius der Auffangrinne kann gemäß dem formelmäßigen Zusammenhang
Das Verhältnis x kann Werte von 0,5 bis 0,8, vorzugsweise von 0,65 bis 0,75 aufweisen, um einerseits eine gewünscht hohe Ölversorgung des Planetengetriebes zu gewährleisten und andererseits eine möglichst strömungsoptimierte Luftführung zwischen dem Gebläsespinner-Kegel und dem Verdichter zu erzielen.The ratio x can have values of 0.5 to 0.8, preferably 0.65 to 0.75, in order to ensure, on the one hand, a desired high oil supply to the planetary gear and, on the other hand, to ensure that the air flow between the fan spinner cone and the compressor is as flow-optimized as possible achieve.
Bei einer Ausführungsform des Gasturbinentriebwerkes gemäß der vorliegenden Offenbarung, bei der eine gewünscht hohe Ölversorgung des Planetengetriebes und gleichzeitig eine strömungsoptimierte Einleitung eines Luftvolumenstromes in den Strömungsquerschnitt des Triebwerkskerns erreicht wird, ist das drehbare Bauteil als ein Planetenträger des Planetengetriebes ausgeführt.In an embodiment of the gas turbine engine according to the present disclosure, in which a desired high oil supply to the planetary gear and at the same time a flow-optimized introduction of an air volume flow into the flow cross section of the engine core is achieved, the rotatable component is designed as a planetary carrier of the planetary gear.
Ein Verhältnis zwischen dem inneren Radius der Auffangrinne und einem radial äußeren Radius eines Lagers des Planetenträgers kann in einem Bereich von 1,1 bis 1,7 liegen, um einerseits eine gewünscht hohe Ölversorgung des Planetengetriebes zu gewährleisten und andererseits eine möglichst strömungsoptimierte Luftführung zwischen dem Gebläsespinner-Kegel und dem Verdichter zu erzielen.A ratio between the inner radius of the collecting trough and a radially outer radius of a bearing of the planet carrier can be in a range of 1.1 to 1.7 in order to ensure, on the one hand, a desired high oil supply to the planetary gear and, on the other hand, to ensure that the air flow between the blower spinner is as flow-optimized as possible -Cone and the compressor to achieve.
Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass Öl aus einer gehäusefesten Ölzuführung in die Auffangrinne einleitbar ist, die in axialer Richtung des Planetengetriebes neben der Auffangrinne und in radialer Richtung zwischen dem inneren Radius der Auffangrinne und dem äußeren Radius des Lagers des Planetenträgers angeordnet ist.Furthermore, there is the possibility that oil can be introduced into the collecting trough from an oil supply fixed to the housing, which is arranged in the axial direction of the planetary gear next to the collecting trough and in the radial direction between the inner radius of the collecting trough and the outer radius of the bearing of the planet carrier.
Bei einer in axialer Richtung durch geringe Bauteilabmessungen gekennzeichneten Ausführungsform des Gasturbinentriebwerkes ist das Getriebe in axialer Richtung zwischen dem Bläser und dem Verdichter sowie radial innerhalb des Strömungsquerschnittes des Triebwerkskerns angeordnet.In an embodiment of the gas turbine engine characterized by small component dimensions in the axial direction, the transmission is arranged in the axial direction between the fan and the compressor and radially within the flow cross section of the engine core.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die angegebenen Kombinationen der Merkmale der nebengeordneten Ansprüche oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen und unmittelbar aus der Zeichnung hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch die Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.The present disclosure is not limited to the specified combinations of features of the independent claims or the claims dependent thereon. There are also possibilities to combine individual features with one another, including those that emerge from the claims, the following description of embodiments and directly from the drawing. The reference of the claims to the drawings through the use of reference numerals is not intended to limit the scope of the claims.
Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele des Gegenstandes gemäß der vorliegenden Offenbarung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
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1 eine schematisierte Längsschnittansicht eines Gasturbinentriebwerkes; -
2 eine vergrößerte Teillängsschnittansicht eines stromaufwärtigen Abschnitts eines Gasturbinentriebwerks; -
3 eine Alleindarstellung eines Getriebes für ein Gasturbinentriebwerk; und -
4 eine Schnittansicht des Getriebes entlang einer in3 näher gekennzeichneten Schnittlinie IV-IV.
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1 a schematic longitudinal sectional view of a gas turbine engine; -
2 an enlarged partial longitudinal sectional view of an upstream portion of a gas turbine engine; -
3 a sole representation of a gearbox for a gas turbine engine; and -
4 a sectional view of the gearbox along an in3 Section line IV-IV marked in more detail.
Im Betrieb des Gasturbinentriebwerkes 10 wird der Kernluftstrom A durch den Niederdruckverdichter 14 beschleunigt und verdichtet und in den Hochdruckverdichter 15 geleitet, wo eine weitere Verdichtung erfolgt. Die aus dem Hochdruckverdichter 15 ausgestoßene verdichtete Luft wird in die Verbrennungseinrichtung 16 geleitet, wo sie mit Kraftstoff vermischt wird und das Gemisch verbrannt wird. Die resultierenden heißen Verbrennungsprodukte breiten sich dann durch die Hochdruck- und die Niederdruckturbine 17, 19 aus und treiben diese dadurch an, bevor sie zur Bereitstellung einer gewissen Schubkraft durch die Düse 20 ausgestoßen werden. Die Hochdruckturbine 17 treibt den Hochdruckverdichter 15 durch eine geeignete Verbindungswelle 27 an, die auch als Kernwelle bezeichnet wird. Der Bläser 23 stellt allgemein den Hauptteil der Schubkraft bereit.During operation of the
Eine beispielhafte Anordnung für ein Getriebegebläse-Gasturbinentriebwerk 10 wird in
Der Planetenträger 34 beschränkt die Planetenräder 32 darauf, synchron um das Sonnenrad 28 zu kreisen, während er ermöglicht, dass sich jedes Planetenrad 32 auf den Planetenbolzen 42, die statische Achsen darstellen, um seine eigene Achse drehen kann. Der Planetenträger 34 ist über Gestänge 36 mit dem Bläser 23 gekoppelt, um den Bläser 23 um die Triebwerksachse 9 rotatorisch anzutreiben. Ein Außenrad oder Hohlrad 38, das über Gestänge 40 mit einer stationären Stützstruktur 24 gekoppelt ist, kämmt mit den Planetenrädern 32.The
Bei dem in
Die Geometrie des Gasturbinentriebwerks 10 und Komponenten davon wird bzw. werden durch ein herkömmliches orthogonales Achsensystem definiert, das eine axiale Richtung X (die auf die Drehachse 9 ausgerichtet ist) und eine radiale Richtung Y (in der Richtung von unten nach oben in
Eine Einleitrichtung E des Öls in die Auffangrinne 41 ausgehend von der Ölzuführung 44 liegt in der in
Alternativ hierzu besteht auch die Möglichkeit, dass das Öl gegenüber der axialen Richtung X unter einem Winkel α' mit einer Einleitrichtung E' in die Auffangrinne 41 eingeleitet wird. Der Winkel α' kann Werte zwischen 60° und 90°, vorzugsweise zwischen 75° und 90° bzw. zwischen 80° und 90° aufweisen, wobei die mit einer derartigen Orientierung montierte Ölzuführung in
Um das in die Auffangrinne 41 eingeleitete Öl aus der Auffangrinne 41 in den Bereich der Lager der Planetenräder 32 führen zu können, weist die Auffangrinne 41 in einem radial äußeren Bereich 45 mehrere über den Umfang der Auffangrinne 41 verteilt angeordnete Auslassöffnungen 46 einer sogenannten Strömungsabzweigung 46A für das Öl auf. Über die Auslassöffnungen 46 ist das über die Ölzuführung 44 in die Auffangrinne 41 mit einem gewünschten Impuls eingeleitete Öl, dass bei rotierendem Planetenträger 34 durch die dann am Öl angreifende Fliehkraft in der Auffangrinne 41 in radialer Richtung y zusätzlich zu dem aufgeprägten Impuls nach außen beschleunigt wird, zunächst aus der Auffangrinne 41 ausleitbar und wird von dort über Leitungsbereiche 47 des Planetenträgers 34 in axialer Richtung X des Planetengetriebes 30 weitergeleitet. Die Leitungsbereiche 47 stehen mit mehreren von den Leitungsbereichen 47 in radialer Richtung Y nach innen verlaufenden Stichleitungen 48 in Wirkverbindung, deren Mündungsbereiche 49 jeweils im Bereich der Lager der Planetenräder 32 liegen.In order to be able to guide the oil introduced into the collecting
Die Ölzuführung 44 umfasst eine Öldüse 50, Eine Auslassöffnung 51 der Öldüse 50 ist in radialer Richtung Y beabstandet zu der Öffnung 43 der Auffangrinne 41 für das Öl angeordnet. Das Öl wird mit definiertem Zuführdruck aus der Öldüse 50 ausgebracht und in Abhängigkeit der Ausführung der Auslassöffnung 51 der Öldüse 50 in die Auffangrinne 41 mit einem derartigen Impuls eingespritzt oder eingesprüht, dass das Öl in der Auffangrinne 41 innerhalb kurzer Betriebszeiten ausgehend von der Öffnung 43 der Auffangrinne 41 im Wesentlichen in radialer Richtung Y zu den Auslassöffnungen 46 der Auffangrinne 41 strömt. Dabei wird angestrebt, dass das Öl über die Auslassöffnungen 46 der Auffangrinne 41 mit einer Strömungsgeschwindigkeit in die Leitungsbereiche 47 eingeleitet wird, dass eine gewünschte Ölversorgung der Lager der Planetenräder 32 gewährleistet ist.The
Die Öldüse 50 ist bei dem in
Eventuell weitere Öldüsen der Ölzuführung werden dann in Bezug auf die beiden auf Höhe der waagrecht verlaufenden Längsmittelebene WLM angeordneten Öldüsen in Umfangsrichtung U des Sonnenrades 28 bzw. der Auffangrinne 41 jeweils mit gleichem Abstand zueinander im Bereich zwischen dem Sonnenrad 28 und der Auffangrinne 41 angeordnet.Any further oil nozzles of the oil supply are then arranged at the same distance from one another in the area between the
Die radial innerhalb der Auffangrinne 41 angeordneten Öldüsen können in axialer Erstreckungsrichtung der Auffangrinne 41 mittig zwischen den die Auffangrinne 41 in axialer Richtung begrenzenden Bereichen positioniert sein. Dann wird eine möglichst gleichmäßige Einleitung des eingeleiteten Öls über die axiale Breite der Auffangrinne 41 erreicht.The oil nozzles arranged radially within the collecting
Alternativ oder zusätzlich können auch das Sonnenrad, die Planetenräder und/oder das Hohlrad in vorbeschriebener Weise mit einer Auffangrinne ausgeführt sein, in die Öl über eine entsprechende Ölzuführung einleitbar ist, um Verbraucher des Planetengetriebes 30 mit Öl versorgen zu können.Alternatively or additionally, the sun gear, the planetary gears and/or the ring gear can also be designed in the manner described above with a collecting channel into which oil can be introduced via a corresponding oil supply in order to be able to supply consumers of the
Das Gebläse 23 umfasst einen Gebläsespinner 52 mit einem Gebläsespinner-Kegel 52A und im Bereich von Gebläseschaufelfüssen 53A damit verbundene Gebläseschaufeln 53. Luft strömt vom Lufteinlass 12 entlang eines äußeren Bereiches 54 des Gebläsespinner-Kegels 52A und von Außenseiten 53B der Gebläseschaufelfüsse 53A in einen Strömungsquerschnitt 55 des Triebwerkskerns 11 ein. Der Strömungsquerschnitt 55 des Triebwerkskerns 11 ist radial innen unter anderem von einer radialen Außenseite 56 einer Verdichterscheibe 57 des Niederdruckverdichters 14 begrenzt.The
Radial äußere Bereiche 58 der Ausleitöffnungen 46 der Strömungsabzweigung 46A für das Öl aus der Auffangrinne 41 sind auf einem Kreis um die Hauptdrehachse 9 des Getriebes 30 angeordnet. Dabei ist der Radius rSA des Kreises größer als der Radius riR des inneren Bereiches 42 der Auffangrinne 41. Zusätzlich ist der Radius rSA des Kreises kleiner oder gleich dem radial äußeren Radius raR der Auffangrinne 41.Radially
Darüber hinaus ist der Radius rSA, auf dem die radial äußeren Bereiche 58 der Ausleitöffnungen 46 liegen, kleiner als der größte Radius rGSFmax der Außenseiten 53B der Gebläseschaufelfüsse 53A, wobei die Außenseiten 53B der Gebläseschaufelfüsse 53A vorliegend den größten Radius rGSFmax in Strömungsrichtung A im Bereich von Hinterkanten 53C der Gebläseschaufeln 53 aufweisen. Alternativ hierzu oder zusätzlich dazu kann der Radius raVS der Außenseite 56 der Verdichterscheibe 57, der der größte Radius der Außenseite 56 der Verdichterscheibe 57 ist und im Bereich von Vorderkanten 62 von Verdichterschaufeln 63 des Niederdruckverdichters 14 vorliegt, größer sein als der Radius rSA, auf dem die radial äußeren Bereiche 58 der Ausleitöffnungen 46 liegen.In addition, the radius r SA on which the radially
In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles kann ein Verhältnis zwischen dem Radius rSA, auf dem die radial äußeren Bereiche 56 der Ausleitöffnungen 46 liegen, und dem größten Radius raVS der Außenseite 56 der Verdichterscheibe 57 des Verdichters 14 in einem Bereich von 0,7 bis 0,9 liegen.Depending on the respective application, a ratio between the radius r SA on which the radially
Zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass ein Verhältnis zwischen dem inneren Radius riR der Auffangrinne 41 und dem Radius riVS eines radial inneren Bereiches 59 der ringscheibenförmigen Verdichterscheibe 57 des Niederdruckverdichters 14, der eine mittige Öffnung 60 der Verdichterscheibe 57 begrenzt, in einem Bereich von 0,8 bis 1,2 liegen.In addition, it can be provided that a ratio between the inner radius r iR of the collecting
Zudem kann ein Verhältnis zwischen dem Radius rSA, auf dem die radial äußeren Bereiche 58 der Ausleitöffnungen 46 liegen, und dem größten Radius rGSFmax der Außenseiten 53B der Gebläseschaufelfüsse 53A in einem Bereich von 0,4 bis 0,7 liegen.In addition, a ratio between the radius r SA on which the radially
Darüber hinaus kann es auch vorgesehen sein, dass ein Verhältnis zwischen dem Radius rSA, auf dem die radial äußeren Bereiche 58 der Ausleitöffnungen 46 liegen, und dem kleinsten Radius rGSFmin der Außenseiten 53B der Gebläseschaufelfüsse 53A in einem Bereich von 0,7 bis 0,9 liegt. Dabei weisen die Außenseiten 53B der Gebläseschaufelfüsse 53A den kleinsten Radius rGSFmin im Bereich von Vorderkanten 53D der Gebläseschaufeln 53 auf.In addition, it can also be provided that a ratio between the radius r SA on which the radially
Der innere Radius riR der Auffangrinne 41 ist gemäß dem formelmäßigen Zusammenhang
Zusätzlich besteht auch die Möglichkeit, dass ein Verhältnis zwischen dem inneren Radius riR der Auffangrinne 41 und einem radial äußeren Radius raLPT eines Lagers 61 des Planetenträgers 34 in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles Werte in einem Bereich von 1,1 bis 1,7 aufweist.In addition, there is also the possibility that a ratio between the inner radius r iR of the collecting
Die gehäusefeste Ölzuführung 44, über die Öl in die Auffangrinne 41 einleitbar ist, kann auch in axialer Richtung X des Planetengetriebes 30 neben der Auffangrinne 41 und in radialer Richtung Y zwischen dem inneren Radius riR der Auffangrinne 41 und dem äußeren Radius raLPT des Lagers 61 des Planetenträgers 34 angeordnet sein.The
Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und verschiedene Modifikationen und Verbesserungen vorgenommen werden können, ohne von den hier beschriebenen Konzepten abzuweichen. Beliebige der Merkmale können separat oder in Kombination mit beliebigen anderen Merkmalen eingesetzt werden, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen, und die Offenbarung dehnt sich auf alle Kombinationen und Unterkombinationen eines oder mehrerer Merkmale, die hier beschrieben werden, aus und umfasst diese.It is to be understood that the invention is not limited to the embodiments described above and various modifications and improvements may be made without departing from the concepts described herein. Any of the features may be used separately or in combination with any other features unless they are mutually exclusive, and the disclosure extends to and includes all combinations and subcombinations of one or more features described herein.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 99
- HauptdrehachseMain axis of rotation
- 1010
- GasturbinentriebwerkGas turbine engine
- 1111
- Triebwerkskernengine core
- 1212
- LufteinlassAir intake
- 1414
- NiederdruckverdichterLow pressure compressor
- 1515
- HochdruckverdichterHigh pressure compressor
- 1616
- VerbrennungseinrichtungCombustion device
- 1717
- HochdruckturbineHigh pressure turbine
- 1818
- BypassschubdüseBypass thrust nozzle
- 1919
- NiederdruckturbineLow pressure turbine
- 2020
- KernschubdüseCore thruster
- 2121
- TriebwerksgondelEngine nacelle
- 2222
- BypasskanalBypass channel
- 2323
- SchubgebläseThrust blower
- 2424
- StützstrukturSupport structure
- 2626
- Welle, VerbindungswelleShaft, connecting shaft
- 2727
- Verbindungswelleconnecting shaft
- 2828
- Sonnenradsun gear
- 3030
- Getriebe, PlanetengetriebeGears, planetary gears
- 3232
- PlanetenradPlanetary gear
- 3434
- PlanetenträgerPlanet carrier
- 3636
- Gestängelinkage
- 3838
- Hohlradring gear
- 4040
- Gestängelinkage
- 4141
- Rinnegutter
- 4242
- radial innerer Bereich der Auffangrinneradially inner area of the collecting channel
- 4343
- innere Öffnung der Auffangrinneinner opening of the collecting channel
- 44, 44'44, 44'
- ÖlzuführungOil supply
- 4545
- radial äußerer Bereich der Auffangrinneradially outer area of the collecting channel
- 4646
- Ausleitöffnungdischarge opening
- 46A46A
- StrömungsabzweigungFlow diversion
- 4747
- LeitungsbereichManagement area
- 4848
- StichleitungStub line
- 4949
- MündungsbereichMouth area
- 5050
- Öldüseoil nozzle
- 5151
- AuslassöffnungExhaust opening
- 5252
- GebläsespinnerBlower spinner
- 52A52A
- Gebläsespinner-KegelBlower spinner cone
- 5353
- GebläseschaufelnFan blades
- 53A53A
- GebläseschaufelfüsseFan blade bases
- 53B53B
- Außenseiten der GebläseschaufelfüsseOutside of the fan blade bases
- 53C53C
- Hinterkanten der GebläseschaufelnRear edges of the fan blades
- 53D53D
- Vorderkanten der GebläseschaufelnLeading edges of the fan blades
- 5454
- äußerer Bereich des Gebläsespinner-Kegelsouter area of the blower spinner cone
- 5555
- Strömungsquerschnitt des TriebwerkskernsFlow cross section of the engine core
- 5656
- radiale Außenseite der Verdichterscheiberadial outside of the compressor disk
- 5757
- VerdichterscheibeCompressor disk
- 5858
- radial äußerer Bereich der Ausleitöffnungradially outer area of the discharge opening
- 5959
- radial innerer Bereich der ringscheibenförmigen VerdichterscheibeRadial inner area of the annular disk-shaped compressor disk
- 6060
- mittige Öffnung der Verdichterscheibecentral opening of the compressor disk
- 6161
- Lager des PlanetenträgersPlanet carrier bearing
- 6262
- Vorderkanten der Verdichterschaufeln des NiederdruckverdichtersLeading edges of the compressor blades of the low-pressure compressor
- 6363
- Verdichterschaufeln des NiederdruckverdichtersCompressor blades of the low pressure compressor
- AA
- KernluftstromCore airflow
- Bb
- BypassluftstromBypass airflow
- E, E'E, E'
- EinleitrichtungDirection of introduction
- QSQS
- QuerschnittebeneCross-sectional plane
- raRrar
- äußerer Radius der Auffangrinneouter radius of the collecting channel
- riRriR
- innerer Radius der Auffangrinneinner radius of the collecting channel
- rSArSA
- Radius, auf dem die radial äußeren Bereiche der Ausleitöffnungen liegenRadius on which the radially outer areas of the discharge openings lie
- rGSFmaxrGSFmax
- größter Radius der Außenseiten der Gebläseschaufelfüsselargest radius of the outside of the fan blade roots
- rGSFminrGSFmin
- kleinster Radius der Außenseiten der Gebläseschaufelfüssesmallest radius of the outside of the fan blade roots
- raVSraVS
- Radius der Außenseite der VerdichterscheibeRadius of the outside of the compressor disk
- riVSriVS
- Radius des radial inneren Bereiches der VerdichterscheibeRadius of the radially inner area of the compressor disk
- raLPTraLPT
- äußerer Radius des Lagers des Planetenträgersouter radius of the planet carrier bearing
- UU
- UmfangsrichtungCircumferential direction
- WLMWLM
- waagrecht verlaufende Längsmittelebenehorizontal longitudinal median plane
- VLMVLM
- vertikal verlaufende Längsmittelebenevertical longitudinal center plane
- xx
- VerhältnisRelationship
- XX
- axiale Richtungaxial direction
- YY
- radiale Richtungradial direction
- α, α', βα, α', β
- Winkelangle
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022121803.1A DE102022121803A1 (en) | 2022-08-29 | 2022-08-29 | Gas turbine engine for an aircraft |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022121803.1A DE102022121803A1 (en) | 2022-08-29 | 2022-08-29 | Gas turbine engine for an aircraft |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102022121803A1 true DE102022121803A1 (en) | 2024-02-29 |
Family
ID=89844345
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102022121803.1A Pending DE102022121803A1 (en) | 2022-08-29 | 2022-08-29 | Gas turbine engine for an aircraft |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102022121803A1 (en) |
-
2022
- 2022-08-29 DE DE102022121803.1A patent/DE102022121803A1/en active Pending
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