DE1230619B - Mantelstromgasturbinentriebwerk - Google Patents

Description

• Mantelstromgasturbinentriebwerk Gegenstand des Hauptpatentes 1164 160 ist ein Mantelstromgasturbinentriebwerk mit einem Niederdruck- und einem Hochdruckkompressor und mit einem durch ein Ventil gesteuerten Ablaß für das .unter Druck stehende Arbeitsmittel stromabwärts des Niederdruckkompressors, wobei das den Ablaßfluß steuernde Ventil mit den Organen zur Steuerung des Flusses im Mantelstromkanal derart gekuppelt ist, daß, wenn der Ablaßfluß zunimmt, der Fluß in dem Mantelstromkanal so verringert wird, daß der Einlaßdruck des Hochdruckkompressors konstant bleibt. Dahierbei die mit dem Ablaßventil gekuppelten Ventilklappen lediglich den Strömungsquerschnitt des Matitelstromkanals beeinflussen, wird bei Ventilvetstellung das Strömungsverhältnis zwischen Mantelsttom und Abgasstrom verändert.
• . Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung des konstanten, Einlaßdruckes am Hoc.hdruckkompressor das Verhältnis der Strömunen im Mantelstromkanal und im Turbinenabgaskaffal konstant zu halten.
• . Gemäß der Erfindung ist zu diesem Zweck vorgesehen, daß die Organe zur Steuerung des Mantelstromflusses die wirksame Strömungsquerschnittsf14che des Turbinenabgaskanals vergrößern und glöichzeitig die wirksame Querschnittsfläche des Mantelstromkanals verkleinern, bzw. umgekehrt. Dabei wird zweckmäßigerweise die wirksame Querschnittsfläche des Mantelstromkanals in einem solc;ken Ausmaß vermindert, daß die Strömung in dem N »mtel#stromkanal um einen Betrag vermindert wird, der: im wesentlichen dem Betrag der Ablaßströmung entspricht.
• . . Die 'Erfindung ist insbesondere auch anwendbar für Mantelstromtriobwerke, bei denen die Strömungsführungen mehrere im Winkelabstand zueinander versetzte Rohrstutzen aufweisen, um Mantelstromluft aus dem Mantelstromkanal in den Abgaskanal zu leiten, wobei Strömungssteuereinrichtungen den effektiven Durchlaßquerschnitt der Rohrstutzen verändern. Bei einer solchen Triebwerksausgestaltung werden erfindungsgemäß die Strömungssteuereinrichtungen nur in einem kleineren Teil dieser Rohrstutzen angeordnet, wobei sämtliche Rohrstutzen in an sich bekannter Weise in den Turbinenabgaskanal einstehen, jedoch die mit der Steuereinrichtung versehenen Rohrstutzen weniger weit als die anderen. Dabei können zweckmäßigerweise zwei diametral gegenüberliegende Rohrstutzen mit den Ventilsteuereinrichtungen versehen sein.
• Der Antrieb der Ventilklappen wird zweckmäßigerweise durch einen Kolbenantrieb bewerkstelligt, der durch von den Kompressoren abgezweigte Luft gespeist wird.
• # Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Mantelstromtriebwerks, . F i g. 2 in größerem Maßstab als Einzelheit die Ventilklappenbetätigungseinrichtung zur Steuerung des Mantelstromflusses. - Das in F i g. 1 dargestellte Mantelstromtriebwerk 10 besitzt ein äußeres Gehäuse 11, das den Niederdruckkompressor 13 und in einem weiteten inneren Gehäuse 14 den Hochdruckkompressor 16 umschließt. Zwischen dem inneren Gehäuse 14 und dem äußeren Gehäuse 11 liegt -der ringförmige Mantelstromkanal. Dieser umschließt die Verbrennungsanlage 17, die. Hochdruckturbine 20 und die Niederdruckturbine 21. An die Niederdrucktarbine 21 schließt der Turbinenabgaskanal 22 an. Der Niederdruckkompressor 13 ist über eine Welle 23 mit der Niederdruckturbine 21 verbunden -und der Hochdruckkompressor 16 über eine diese Welle 23 umschließende Hohlwelle 24 mit der Hochdruckturbine 20. Von einer Zwischenstufe des Hochdruckkompressors 16 zweigt über ein Ventil 26 eine Ablaßleitung 25 ab, welche Luft zur Grenzschichtsabsaugung lief ert. Am stromunterseitigen Ende des Mantelstromkanals 15 befinden sich Rohrstutzen 27, 28, welche die Mantelstromluft in das Strahlrohr einleiten, so daß sich diese Luft mit den Turbinenabgasen mischt.
• Die Rohrstutzen 28 enden in einer Mündung 30, die nur ein kurzes Stück in den Turbinenabgaskanal vorsteht. Zwei Rohrstutzen 28 sind diametral gegenüberliegend angeordnet und entsprechen in ihrer Form den stromoberseitigen Teilen der Rohrstutzen 27, von denen insgesamt acht Stück vorgesehen sind.
• Die Strömung ist durch eine Steuereinrichtung in Gestalt eines Klappenventils 31 veränderbar. Jedes Ventil 31 ist über einen Lenker 33 mit der Kolbenstange 34 eines doppeltwirkenden Kolbenantriebs 35 verbunden. Durch diesen Kolbenantrieb ist die Ventilklappe 31 von einer öffnungsstellung (in F i g. 2 ausgezogen dargestellt), in der Mantelstromluft durch die Rohrstatzen 28 strömen kann, in eine Schließstellung überführbar (in F i g. 2 strichliert dargestellt), in der der Rohrstutzen 28 abgesperrt ist.
• Wenn die Ventilklappen 31 geöffnet sind, dann strömt die Luft durch die Rohrstutzen 28 entlang eines Weges, der dem Strömungsfluß durch die Rohrstutzen 27 entspricht. Durch Schließen der Ventilklappen 31 wird daher der wirksame Strömungsquerschnitt des Mantelstromkanals 15 um ein Fünftel verkleinert, und der wirksame Strömungsquerschnitt des Turbinenabgaskanals 22 wird entsprechend vergrößert.
• Die Luftleitung 25 kann beispielsweise 18 11/o der von den Kompressoren 13, 16 verdichteten Luft aufnehmen. Wenn daher die Ventilklappen 31 geschlossen werden und das Ventil 26 eine Luftströmung durch die Leitung 25 gestattet, so beträgt die Verminderung der Strömung in dem Mantelstromkanal 15, mengenmäßig etwa gleich 18 %, ist also gleich der durch die Zusatzluftleitung 25 strömenden Kompressorluft. Es kann daher das gewünschte Verhältnis der Strömungen in Abgaskanal und im Mantelstromkanal aufrechterhalten werden.
• Die Anordnung ist zweckmäßigerweise dabei so getroffen, daß beim öffnen des Ventils 26 die Ventilklappen 31 die Rohrstutzen 28 automatisch schließen und umgekehrt.
• Die Vergrößerung des wirksamen Querschnitts der Turbinenabgasleitung 22 nach Schließen der Ventile 31 bewirkt eine Beschleunigung des Niederdruckkompressors 13, um so den Verlust der Luft, die durch die Leitung 25 abströmt, zu kompensieren.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Mantelstromgasturbinentriebwerk mit einem Niederdruck- und einem Hochdruckkompressor und mit einem durch ein Ventil gesteuerten Ablaß für das unter Druck stehende Arbeitsmittel stromabwärts des Niederdruckkompressors, wobei das den Ablaßfluß steuernde Ventil mit den Organen zur Steuerung des Flusses im Mantelstromkanal derart gekuppelt ist, daß, wenn der Ablaßfluß zunimmt, der Fluß in den Mantelstromkanal so verringert wird, daß der Einlaßdruck des Hochdruckkompressors konstant bleibt, nach Patent 1164160, dadurch gekennz e i c h n e t, daß die Organe (31) zur Steuerung des Mantelstromflusses zur Konstanthaltuno, des Verhältnisses der Strömungen im Mantelstromkanal und Turbinenabgaskanal die wirksame Strömungsquerschnittsfläche des Turbinenabgaskanals (22) vergrößern und gleichzeitig die wirksame Querschnittsfläche des Mantelstromkanals verkleinem.
2. 2. Mantelstromtriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Strömungsquerschnittsfläche des Mantelstromkanals (15) in einem solchen Ausmaß vermindert wird, daß die Strömung in dem Mantelstromkanal um einen Betrag vermindert wird, der im wesentlichen dem Betrag der Ablaßströmung entspricht. 3. Mantelstromtriebwerk nach den Ansprüchen 1 und 2, bei dem die Strömungsführungen mehrere im Winkelabstand zueinander versetzte Rohrstutzen aufweisen, um Mantelstromluft aus dem Mantelstromkanal in den Abgaskanal zu leiten, und wobei die Strömungssteuereinrichtungen den effektiven Durchlaßquerschnitt der Rohrstutzen verändern, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungssteuereinrichtungen (31) nur in einem kleineren Teil (28) dieser Rohrstutzen (27, 28) angeordnet sind, wobei sämtliche Rohrstutzen in an sich bekannter Weise in den Turbinenabgaskanal einstehen, jedoch die mit der Steuereinrichtung (31) versehenen Rohrstutzen weniger weit als die anderen. 4. Mantelstromtriebwerk nach Anspruch 3 ', dadurch gekennzeichnet, daß die von den Steuereinrichtungen (31) beeinflußten Rohrstutzen (28) eine Form aufweisen, die weitgehend der Form der stromoberseitigen Teile der übrigen Rohrstutzen (27) entspricht. 5. Mantelstromtriebwerk nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Steuereinrichtungen (31) beeinflußten Rohrstutzen aus zwei diametral gegenüberliegenden Rohrstutzen (28) bestehen. 6. Mantelstromtriebwerk nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die als Klappenventil ausgebildeten Steuereinrichtungen (31) durch einen Kolben (35) bewegt werden, der durch von den Kompressoren (13, 16) abgezweigter Luft gespeist wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 1109 451; französische Patentschrift Nr. 1072 779; britische Patentschrift Nr. 852 829; USA.-Patentschrift Nr. 2 703 477. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1164 160.