DE1601549A1

DE1601549A1 - Gasturbinenanlage mit einem Abscheider zum Entfernen von Fremdkoerpern

Info

Publication number: DE1601549A1
Application number: DE19671601549
Authority: DE
Inventors: Fernberger John Marshall
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1966-02-01
Filing date: 1967-01-18
Publication date: 1971-01-07
Also published as: US3338049A; BE692882A; FR1508698A; GB1139472A

Description

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PATENTANWALT MÜLLER-BÖRNE* PATENTANWALT OIPL.-ING. WIY

BERLIN 33 (DAHLEM) · PODBIiLSKIALlIEM β MÜNCHEN 22 · WIDiNMAYIISTIAtSI 4t

TELEFON 762907 - TELEGRAMME: PROPlNDUS TELEFON 22SS(S - TELEGtAMMI: MOPINDUS

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General Electric Company S ο h e η e c t a d y , New York (USA)

Gasturbinenanlage mit einem Abscheider zum Entfernen

von Fremdkörpern

Die Erfindung betrifft eine Gasturbinenanlage mit einem Abscheider zum Entfernen von Fremdkörpern aus dem der Anlage zugeführten Luftstrom, insbesondere einen Abscheider zum wirksamen Auffangen und Entfernen von Fremdkörpern, wie Sand, Staub und Wassertröpfchen o.dgl. aus dem Luftstrom. Die Erfindung ist besonders für die Anwendung in Flugzeugen geeignet, bei denen ein Schutz gegen eine Beschädigung der Turbine durch Fremdkörper nur unter bestimmten Betriebsbedingungen erforderlich ist.

Gasturbinen-Triebwerk« von Flugzeugen sind besonders durch Fremdkörper gefährdet, die in die Lufteintrittaöffnurigen der

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Triebwerke gelangen. Dieses Problem war bisher besonders akut für den Schutz vor relativ großen Fremdkörpern, beispielsweise vor Steinen, Kieselsteinen, Vögeln, Hagelkörnern und dergleichen, die bei ihrem Eintritt in das Triebwerk zu einer sofortigen, schweren Beschädigung führen können. Seitdem man Hubschrauber und andere Senkrechtstarter mit Gasturbinenantrieb ausrüstet, haben sich auch kleinere Fremdkörper, beispielsweise Sandkörner, Staubteilchen und Wassertröpfchen als sehr unangenehm erwiesen, und zwar vor allem angesichts der üblichen Betriebsbedingungen derartiger Flugzeuge. Denn senkrechtstartende Flugzeuge können unabhängig von Üblichen Flugplätzen, beispielsweise im freien Ackergelände, militärischen. Kampfgebieten o.dgl. verwendet werden. Hubschrauber und andere senkrechtstartende Flugzeuge eignen sich darüber kinaus auch besonders zum Flug in niedriger Höhe über Land und See und skid für bestimmte, in niedriger Flughöhe auszuführende Aufgaben, beispielsweise Nahkampfunterstutzung, Such— und Rettungsaufgaben und U-Bootbekämpfung geeignet. Unter diesen und ähnlichen Bedingungen ist die Gefahr besonders groß, daß kleine Fremdkörper, wie Sandkörner, Staubteilchen und Wassertröpfchen in großen Mengen von dem angesaugten Luftsbrom, welcher dem Gasturbinen—Triebwerk zugeführt wird, mitgerissen werden. Diese Teilchen haben als einzelne nur eine sehr geringe Wirkung auf das Triebwerk, können aber be—

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trächtlichen Schaden verursacheng wenn sie in größeren Mengen in das Trie bwerk gelangen. Beispielsweise hat es sich gezeigt, daß das Triebwerk eines in niedriger Höhe über einer Wüste fliegenden Hubschraubers schnell an Leistung verliert, weil die sich mit hoher Geschwindig« keit bewegenden Sandkörner eine Erosion der Beschaufelung des Triebwerks bewirken. Fremdkörper, insbesondere Salzwassertröpfchen, die bei Flügen über dem Meer in das Triebwerk gelangen, können,verursachen aufler der genannten Erosion zusätzlich eine schnelle, um sich greifende und zerstörende Korrosion.

Daher ist es zweckmäßig, die Turbinenanlage mit einer Einrichtung zum Abscheiden der Sandkörner, Staubteilchen, Wassertröpfchen und dergleichen vorzusehen, über welche der Luftstrom dem Verdichter zugeführt wird. Diese Abscheideeinrichtung dient dazu, die unerwünschten Teilchen aus dem Luftstrom zu entfernen. Bei Verwendung eines Abscheiders in einem Flugzeug muß der Abscheider einen besonders hohen Wirkungsgrad haben, weil ein Gasturbinen-Triebwerk sehr große Luftmengen ansaugt. Ein hoher Wirkungsgrad der Abscheideeinrichtung ist jedoch nicht die einzige Forderung, die an einen Abscheider zu stellen ist, der in einem Gasturbinen-Triebwerk eines Flugzeuges verwendet wird. Da der Abscheider ein Teil des Triebwerkes selbst ist, darf er den Gesamt-Wirkungsgrad des TrÄwerks nicht herabsetzen. D.h., die

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Druckvertust© in dem durch den Abscheider tretenden Luftstrom sollen möglichst klein sein» besonders bei einem langen— dauernden Reiseflug des Flugzeuges. Ferner soll der Abscheider kompakt und leicht sein, vreil bei Flugzeugen im allgemeinen undinebesondere Senkrechtstartern sehr enge Gewichts— begrenzungen einzuhalten sind. Da der Abscheider mit Fremdkörpern in Berührung kommt, muß er gegen Erosion und Korrosion relativ beständig sein. Außer diesen Eigenschaften soll er auch in der Herstellung und Instandhaltung unkompliziert und billig sein.

Aufgabe der Erfindung ist es vor allem, einen Abscheider zu schaffen, der Fremdkörper wirksam aus dem Luftstrom entfernt, ohne Übermäßig hohe Druckverluste in dem angesaugten Strom zu verursachen.

In einer Ausführungsform wird durch die Erfindung eine Gasturbinenanlage mit einem Abscheider zum Entfernen vom Fremdkörpern aus dem Luftstrom, der dem Verdichter zugeführt wird, geschaffen. Der Abscheider besitzt stromabwärts von dem Eintritt des Verdichters eine dehnungsfähige Begrenzung, die zwischen einer gedehnten und einer nicht gedehnten Stellung verstellbar ist. In der nicht gedehnten Stellung.gestattet die Begrenzung eine im wesentlichen ungehinderte Strömung der Luft zur Eintrittaöffnung des Verdichtere. In der gedehnten Stellung dagegen lenkt die Begrenzung von,der Luft mitgenommene Fremdkörper von der Eintrittsöffnung des Ver~ dichtere ab. 0 0 9 8 8 2 / 04 E 3

Nach einem Merkmal der Erfindung wird die dehnungsfähige Begrenzung zum Teil von einer füllbaren, durch eine elastische Membran abgeschlossenen Kammer gebildet, die, wenn sie sich in ihrem gefüllten, gedehnten Zustand befindet, einem Luftstrom, der in einer allgemein axialen Richtung durch einen Ringkanal einem Verdichter zuströmt, eine im wesentlichen radiale Geschwindigkeitskomponente erteilt« Zwischen dem den Luftstrom ablenkenden Teil der Membran und der Eintrittsöffnung des Verdichters ist eine Auffange.inrichtung vorgesehen, die einen Ringschlitz aufweist, der in den Ringkanal mündet. Die gefüllte Kammer der elastischen Membran und die relative Anordnung der Membran, der Auffangein« richtung und der Eintrittsöffnung des Verdichters sind derart gewählt, daß bei gefüllter Membrankammer die Membran Fremdkörper in die Auffangeinrichtung ablenkt, während der nun von Fremdkörpern freie Luftstrom zu der EintrittSöffnung des Verdichters hin weiterströrat.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung umgibt die elasti« sehe Membran den Umfang einer im allgemeinen zylindrischen Außenfläche einer axialen TraganoJPdnung und das stromauf— wärtlge sowie das stromabwärtige Ende der Membran sind axial in Abstand voneinander angeordnet und am Umfang der Tragen« Ordnung befestigt. Im entspannten Zustand liegt die ganze Membran im wesentlichen an der Traganordnung a,n, so daß sie den Luftstrom nicht stört* Wenn das Flugzeug unter Ba-

dingungen betrieben wird, unter denen eine Ablenkung des Luftstroms nicht erforderlich ist, kann die Membran daher entspannt werden, so daß sie keine wesentlichen Druckverluste in dem angesaugten Luftstrom verursacht. In ihrem ge~ dehnten Zustand steht dagegen der zwischen den Enden der Membran befindliche Teil derselben in den Ringkanal vor, so daß der Luftstrom und die von diesem mitgeführten. Teilchen abgelenkt werden, und eine wirksame Abscheidung der Fremdkörper möglich ist.

Ein Merkmal der Erfindung besteht ferner darin, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die zum Füllen und Enleeren der Kammer der elastischen Membran in zeitlichem Zusammenhang mit der Betätigung einer ähnlichen Membraneinrichtung dient, die als Absperrorgan zur Steuerung der Strömung durch den ringförmigen Auffangschlitz vorgesehen ist.

Die Erfindung wird nachstehend an einem in den Figuren 1 bis 5 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel erläutert, ist jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern läßt sich auch in abgeänderter Form sowie bei anderen Anlagen, bei denen ebenfalls Fremdkörper aus einem Strömungsmedium abgeschieden werden sollen, mit Erfolg zur Ausführung bringen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Gasturbinenanlage mit einem Abscheider gemäß der Erfindung teilweise im Querschnitt;

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Fig. 2 in gegenüber Fig. 1 größerem Maßstab im Querschnitt den Abscheider nach Fig. 1 mit einer entspannten Membran;

Fig. 3 in einer ähnlichen Darstellung wie Fig. 2 die elastische Membran im gedehnten Zustand;-

Fig. h schematisch eine Steuereinrichtung für das Füllen

und Entleeren der Kammer der elastischen Membran und

Fig. 5 schematisch eine Steuereinrichtung für das Füllen und Entleeren der Kammer der elastischen Membran und eine ähnliche Einrichtung zum Steuern der zu dem ringförmigen Auffangschlitz hin verlaufenden Strömung.

Fig. 1 zeigt eine Gasturbinenanlage 10 mit einem Gasturbinen-Triebwerk 11 in Form «Ines Turbowellen-Triebwerks und mit einem erfindungsgemäßen Abscheider 12. In dem Triebwerk 11 sind ein Verdichter 13» eine ringförmige Brennkammer 14, eine Gasturbine ("gas generator turbine") 15 zum Antrieb des Verdichters 13 und eine Arbeiteturbine ("power turbine") 16 zum Antrieb einer Antriebswelle 17 hintereinander in Axialabständen voneinander angeordnet. Das dargestellte Turbowellen-Triebwerk 11 eignet sich besonders zur Verwendung in Hubschraubern, in denen die Antriebswelle 17 über ein geeignetes Untersetzungsgetriebe, beispielsweise in Form eines Zahnrad-

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getriebes 19» den Rotor 18 des Hubschraubers antreibt. Wie sich aus der nachstehenden Beschreibung entnehmen läßt, kann der Abscheider jedoch nicht nur für Turbowellen-Triebwerke, son auch für Turbostrahl—Triebwerke und Turbopropeller-Triebwerke, d.h, allgemein für alle Formen von Turbinen—Triebwerken verwendet werden kann.

Insbesondere aus den Figuren 2 und 3 ist besonders gut ersichtlich, daß der Abscheider 12 als eine im wesentlichen stationäre Einrichtung ohne umlaufende Teile ausgebildet ist. Der Abscheider 12 besitzt eine äußere Begrenzung 20 und eine innere Begrenzung 21» die einen dazwischen angeordnetei Ringkanal 22, der sich axial zwischen einer stromaufwärts angeordneten Eintrittsöffnung 23 und einer stromabwärts angeordneten Austrittβöffnung Zk erstreckt, bilden. Gemäß Fig. 1 steht die ringförmige Austrittsöffnung mit der Eintritteöffnung 25 des Verdichters 13 in der Weise in Verbindung, daß die ganze dem Gasturbinen-Triebwerk 11 zugeführte Luftmenge zunächst durch den Kanal 22 hindurchtritt; dies ist in Fig. 1 durch Pfeile angedeutet.

Fig. 2 und 3 aLgen ferner, daß die äußere Begrenzung 20 von einem Gehäuse gebildet wird, das einen ersten, etromaufwärtigen, ringförmigen Teil 30 und einen zweiten, stromabwärtigen, ringförmigen Teil 31 umfaßt, der mit Befestigungsflanschen 33

• und geeigneten Befestigungemitteln an dem vorderen Gehäuse 32

des Verdichters 13 befestigt ist. Das stromaufwärtige Ende Jh

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des zweiten Gehäuseteils 31 ist radial einwärts in vorbestimmtem Abstand von dem ersten Teil 30 angeordnet, so daß zwischen den beiden Teilen 30 und 31 ein ringförmiger Schlitz 35 vorhanden ist, durch den Fremdkörper aus dem zur Turbine geführten Luftstrom ausgeschieden werden können. Die beiden ' Teile 30 und 31 werden mit Hilfe von radialen Streben 36, die sich unmittelbar stromabwärts von dem Schlitz 35 zwischen den Teilen 30 und 31 erstrecken, fluchtend gehalten. Die inne« re Begrenzung ist dehnungsfähig ausgebildet und besteht aus einer elastischen Membran h2 und einer inneren Traganordnung 40, die über die Eintrittsverkleidung 41 des Gasturbinen-» Triebwerks 11 geschoben und daran befestigt ist. Die innere Traganordnung 40 ist ein im allgemeinen zylindrischer Hohlkörper, die sich von der Eintrittsverkleidung 41 axial nach vorwärts fast bis zur EintrittsÖffnung 23 des Abscheiders 12 erstreckt. In der Traganordnung kO ist ein Hohlraum 43 vorgesehen, der stromaufwärts offen ist und dessen Funktion nach<stehend erläutert wird. Die Traganordnung kO besitzt eine zylindrische Außenfläche kk, auf der eine elastische Membran hZ angeordnet ist, welche den Umfang der Außenfläche hk umgibt und an ihrem stromaufwärtigen Ende k5 und dem axial im Abstand davon angeordneten, stromabwärtigen Ende k6 hermetisch dicht mit der Außenfläche hh verbunden und daran befestigt ist. Eine Einrichtung 4 7 dient zum Füllen und Enleeren der Membrankammer der elastischen Membran ^2, die in ihrem gedehnten Zustand in FIg. 3 und in ihrem nicht; gedehnten bzw, nur vorgespannten Zustand in FIg₄ 2 gezeigt lab.

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Wenn sich die Kanuner der elastischen Membran k2 in ihrem entleerten Zustand (Fig. 2) befindet, liegt die Membran im wesentlichen über ihre ganze axiale Länge an der Außenfläche kk der inneren Traganordnung ko an. Da jetzt die Membran h2 nicht im wesentlichen Maße radial in den Ringkarel 22 vorsteht, wird die axiale Luftströmung durch den Kanal 22 zwischen dem Eintritt 23 und dem Austritt 2k praktisch nicht behindert. Der erfindungsgemäße Abscheider 12 verursacht daher im wesentlichen keine Eintrittsdruckverluste, wenn sich die Kammer der Membran k2 in ihrem entleerten Zustand befindet. Da die Begrenzungen 20 und 21 weder stark beanspruchte rotierende Teile noch tragende Elemente der Gasturbinenanlage 10 sind, kann der Abscheider 12 aus relativ leichten und billigen Materialien verhältnismäßig geringer Festigkeit hergestellt werden. Somit ist der erfindungsgemäße Abscheider vor allem für Gasturbinenanlagen geeignet, die längere Zeit hindurch unter Bedingungen arbeiten, in denen eine Abscheidung von angesaugten Fremdkörpern nicht notwendig ist, aber ein hoher Wirkungsgrad der Anlage gefordert wird. Derartige Bedingungen sind beispielsweise beim Reiseflug in relativ großer Höhe gegeben.

Dagegen 1st der erfindungsgemäße Abscheider 12 mit guter Wirkung zum Absaheiden von Fremdkörpern aus dem Luftstrom geeignet, wenn sich die Kammer der elastischen Membran ^2 in Ihrem in Fig. 3 gezeigten, gefüllten Zustand befindet, In diesem

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gefüllten Zustand liegt die Membran nur mit ihren Enden ^5 und k6 an der Außenfläche hk des Tragorgane ^O an, während die zwischen den Enden der Membran k2 befindlichen Teile derselben radial im Abstand von der Fläche kh verlaufen. Die Form der Membran h2 bei gefüllter Membrankammer wird zweckmäßig durch unelastische HaItβschnüre o.dgl. 50 festgelegt« Diese Schnüre sind mit ihrem einen Ende an der Membran h2 und mit ihrem anderen Ende an der Traganordnung ko befestigt und werden radial unter Zugspannung gesetzt, wenn die Füll·» einrichtung ^? ein unter hohem Druck stehendes Druckmittel in die Kammer einleitet. Selbstverständlich können zum Festlegen der Form der Membran 1*2, welche diese bei gefüllter Membra nkatnmar annimmt, auch andere Anordnungen angewendet werden, beispielsweise auch in Umfangsrichtung angeordnete Begrenzungen schnüre, die in der Membran eingebettet sind. Jedenfalls ist der größte Radialabstand zwischen der Membran k2 und der Fläche kh im wesentlichen in der Mitte zwischen den Enden 45 und kt> der Membran vorgesehen und an dieser Stelle so groß, daß der Durchmesser der gedehnten Membran größer ist als der Durchmesser der Eintritteöffnung 23. Infolgedessen kb'nnen durch den Eintritt 23 eingesaugte Fremdkörper nicht axial durch den Kanal 22 zu dem Eintritt 25 des Verdichters weiterfliegen, sondern treffen auf dem stromabwärts von dem Bereich des größten Radialabstandes der Membran h2 gelegenen 'Teil derselben auf. Die Membran lenkt die einströmende Luft und die von ihr mitgeführten Körper radial auswärts ab und erteilt

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dabei sowohl der Luft als auch den Fremdkörpern eine im wesentliche radiale Geschwindigkeitskomponente.

Die in der vorstehend beschriebenen Weise von der Membran k2 abgelenkten kleinen Fremdkörper treten durch den Ringschlitz 35» der axial zwischen dem Dereich des größten Radialabstandes und der Austrittsöffnung 2h angeordnet ist, in eine ringförmige Auffangkammer 55» die das stromaufwärtige Ende des Verdichters 13 umgibt. Ein Austrittsrohr $6 (Fig. 1) verbindet die Auffangkammer 55 mit einer motorangetriebenen Pumpe 57» welche die Fremdkörper über ein Rohr 58 in die Atmosphäre befördert. Mit Ausnahme der relativ kleinen Luftmenge, die zusammen mit den Fremdkörpern abgesaugt wird und die vor allem vom Förderstrom durch die Pumpe 57 abhängt, strömt der Luftstrom, der eine relativ kleine Massenträgheit besitzt, weiter durch den Ringkanal 22 zum Eintritt 25 des Verdichters. Dagegen haben die von dem Strom mitgeführten Teilchen eine relativ große Massenträgheit, so daß sie in die Auffangkammer gelangen, denn sie sind nicht imstande, ihre Richtung so schnell zu ändern, wie der Lüftetrom^und auf diese Weise an dem Ringschlitz 35 vorbeizugelangen. Der erfindungsgemäße Abscheider besitzt daher eine ausgezeichnete Wirkung beim Ausscheiden von Fremdkörpern aus einem den Kanal 22 durchströmenden Luftstrom.

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Die nicht in den Kanal 22 gelangenden Fremdkörper treten in den Hohlraum 43 der inneren Traganordnung 4o ein, in dem sich die Fremdkörper entweder ansammeln können oder aus dem sie durch ein Absaugrohr 60 entfernt werden, welches die Eintrittsverkleidung 4l durchsetzt und sich radial auswärts durch den Eintritts-Leitkranz 61 des Triebwerks erstreckt. Es versteht sich von selbst, daß das Absaugrohr an eine nicht gezeigte, der Pumpe 57 ähnliche Pumpe angeschlossen sein kann, damit die sich ansammelnden Fremdkörper schneller abgeführt werden. Wie beschrieben, sind das Absaugrohr 60 und die Fülleinrichtung 47 mit dem Eintritts— gehäuse 32 des Verdichters 12 verbunden, so daß dieses bei nachträglichem Einbau des erfindungsgemäßen Abscheiders etwas abgeändert werden muß. Die Fülleinrichtung 4? und die Einrichtung zum Absaugen aus dem Hohlraum 43 können aber auch unabhängig von dem Eintrittsgehäuse 32 angeordnet sein, so daß dann eine Abänderung des eigentlichen Triebwerks 11 nicht erforderlich ist.

Anhand der Fig. 4 wird nachstehend eine Steuereinrichtung beschrieben, die an die Fülleinrichtung 47 angeschlossen ist. Ein Kolben 70 i^s* in einem im wesentlichen geschlossenen Hohlraum 71 als Schieber zwischen einer ersten, mit ausgezogenen Linien gezeigten Stellung und einer zweiten, gestrichelt gezeichneten Stellung Mn^ und herbewegbar.

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Der Kolben 70 wird mittels einer Steuerstange 72, die in geeigneter Weise vom Flugzeugführer betätigt wird, hin- und herbewegt. Zum Zuführen von Druckmittel in die Membrankammer zwischen der elastischen Membran 42 und dar Außenfläche 44 der Traganordnung 4o ist die Membrankammer mit einer zwischen den Enden des Hohlraums 71 gelegenen Stelle desselben durch eine Leitung 73 verbunden. Ähnliche Leitungen 74 und 75 an entgegengesetzten Enden des Hohlraums 71 stehen mit einer Quelle eines unter Druck stehenden Arbeitsmittels bzw. einer Abströmöffnung in Verbindung. Um die Membran 42 in ihren entspannten Zustand überzuführen, wird der Kolben 70 in eine erste Stellung bewegt, in der er die Leitung 74 absperrt und in welcher die Kammer zwischen der Membran 42 und der Traganordnung 40 über die Leitungen 73 und 75 "¹^* der Ausströmöffnung in Verbindung steht. Zum Füllen der Kammer der Membran 42 wird der Kolben 70 in eine zweite Stellung bewegt, in welcher die zu der Ausströmöffnung führende Leitung 75 durch den Kolben abgesperrt ist und unter hohem Druck stehendes Arbeitsmittel über die Leitungen 74 und 73 in. die Membrankammer eingeleitet wird. Die Leitung 73 der schematisch dargestellten Anordnung entspricht der in den Figuren 1 bis 3 mit 47 bezeichneten, freiliegenden Leitung.

Im entspannten Zustand der Membran wird die durch den Kanal verlaufende Luftströmung durch die Membran 42 praktisch nicht

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behindert. Wenn ein Abscheiden von Fremdkörpern nicht erforderlich ist, kann der Wirkungsgrad der Anlage noch weiter erhöht werden, indem der Hingschlitz 35 mit Hilfe einer ringförmigen, elastischen Membran 80 geschlossen wird, die hierzu auf der Innenfläche des ersten Gehäusetot Is 3° angeordnet ist. Das stromaufwärtige Ende 81 der Membran 80 ist in axialer Richtung stromaufwärts von dem Schlitz 35 und das stromabwärtige Ende 82 der Membran 80 in axialer Richtung stromabwärts von dem Schlitz 35 hermetisch dicht mit dem Gehäuse verbunden. Die Kammer der elastischen Membran 80 wird mit Hilfe der Fülleinrichtung vS3 gefüllt und entleert. Der Membran 80 sind Begrenzungsschnüre 8^ zugeordnet, welche die Form der Membran 80 in deren ffispanntem Zustand bestimmen. Diese Schnüre 84 sind so bemessen, daß im gespannten Zustand die Membran 80 nicht nur das stromaufwärtige Ende des zweiten Gehäuseteils 31 berührt, so daß der Schlitz 35 geschlossen ist, sondern daß die Membran So in ihrem gespannten Zustand zusammen mit den Gehäuseteilen 3° und eine glatte und kontinuierliche aerodynamische Fläche bildet, die sich über die ganze Strecke zwischen dem Lufteintritt und dem Luftaustritt Zk erstreckt.

Daher sind die Druckverluste in den Fällen, in denen eine Abtrennung von Fremdkörpern nicht erforderlich ist, nur minimal. Wenn dagegen eine solche Abtrennung vorgenommen werden soll, d.h. , wenn die Gefahr bestellt, daß Fremdkörper eingesaugt

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werden.! dann wird die Membran 80 entspannt, so daß eine Abtrennung in der vorstehend beschriebenen Weise erfolgen kann.

Die Fülleinrichtung 83 kann ebenso wie die Fülleinrichtung h"J in der Praxis in verschiedenen Formen ausgeführt werden. Es versteht sich, daß ein Schieber der in Fig. h gezeigten Art auch zur Steuerung des Füllens und Entleerens der Kammer der Membran 80 verwendet werden und unabhängig von der Steuerung der Fülleinrichtung ^7 betätigt werden kann. Da die Kammer der Membran 80 gefüllt wird, während die Kammer der Membran k2 entleert wird, und umgekehrt, kann man die Steuerung der Fülleinrichtungen hf und 83 mit einem einzigen Schieber vornehmen, der in Fig. 5 dargestellt ist. An einer Steuerstange 92 sind zwei Kolben 90 und 91 als Schieber befestigt. Die Kolben sind in einem im wesentlichen geschlossenen Hohlraum 93 zwischen einer mit ausgezogenen Linien dargestellten, ersten Stellung und einer gestrichelt'gezeichneten, zweiten Stellung hin- und herbewegbar. In der ersten Stellung der Kolben 90 und 91 wird die Kammer der Membran hZ mit unter Druck stehendem Arbeitsmittel gefüllt, das über die Leitungen 9h und 95 zugeführt wird, und die Kammer der Membran 80 wird gleichzeitig über Leitungen 96 und 97 entleert, d.h. das unter Druck stehende Arbeitsmittel wird entspannt über die Leitungen 96 und 97, die zu einer Abetrömöffnung führen. In der zweiten Stellung der Kolben 90 und 91 wird dagegen die Kammer der Membran 80 über die Leitungen 9h und 96 mit unter Druck stehendem Arbeitsmittel, z.B. Druckluft gefüllt und die Kammer der Mem-

bran 42 entleert, da die Leitungen 95 und 97 zu einer Abströmöffnung führen.

Die dehnungsfähigen Membranen 42 und 80 können aus einem beliebigen gummiartigen Material bestehen, das so elastisch ist, daß es sich unter der Einwirkung eines unter hohem Druck stehenden Arbeitsmittels, z.B. Druckluft, ausdehnt und nach. Druckentlastung schnell in seinen ungedehnten bzw. nur vorgespannten Zustand zurückkehrt. Man kann die vorgenannten elastischen Materialien verwenden, weil die Membranen nur der relativ · kalten Luft in dem Ringkanal 22 und keinen heißen Verbrennungsprodukten ausgesetzt sind. Das gummiartige Material, aus dem die Membranen 42 und 80 bestehen, ist infolge seiner Elastizität gegenüber der Erosion durch die kleinen Fremdkörper relativ unempfindlich.

Es ist erkennbar, daß der erfindungsgemäße, axial durchströmte Abscheider mit guter Wirkung für das Entfernen von kleinen Fremdkörpern aus einem Drückmittelstrom geeignet ist, und gleichzeitig in diesem Druckmittelstrom keine übermäßig großen Druckverluste verursacht, insbesondere unter Betriebsbedingungen, unter denen keine Abtrennung von Fremdkörpern erforderlich ist, Der erfL ndungsgemäße Abscheider ist aber nicht nur sehr wirksam, sondern er hat auch ein geringes Gewicht und

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einen kleinen Raumbedarf, so daß er für die Verwendung im Flugzeug besonders geeignet ist. Da der Abscheider keine umlaufenden Teile besitzt und im Betrieb nur der Umgebungstemperatur ausgesetzt ist, hat er eine relativ einfache Konstruktion und braucht nicht aus besonders hitzebeständigen Materialien hergestellt zu werden. Der Abscheider ist daher in der Herstellung und Instandhaltung relativ billig. Ferner kann der erfindungsgemäße Abscheider leicht enteist werden, wenn in den Membranen geeignete elektrische Heizelemente eingebettet sind. Der erfindungsgemäße Abscheider ist auch darüber hinaus ausfallsicher,_;da sich die Membran k2 im Fall eines Ausfalls des Druckes im Drucksystem entspannt, so daß dem Triebwerk 11 die größtmögliche Luftmenge zugeführt wird.

Zur Erfindung gehört alles dasjenige, was in. der Beschreibung enthalten und bzw. oder in der Zeichnung dargestellt ist, einschließlich dessen, was in Abweichung von den konkreten Ausführungsbeispielen für den Fachmann naheliegend ist

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Claims

Patent ans prüche

V \J Gasturbinenanlage, umfassend einen Verdichter mit einer Eintritteöffnung, eine Brennkammer und eine Turbine, die hintereinander geschaltet sind, sowie einen Abscheider zum Entfernen von Fremdkörpern aus einem dem Verdichter zugeführten Luftstrom, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheider eine dehn- bzw. aufblähbare, elastische Membran (*»2) ("inflatable elastic diaphragm¹') aufweist.

2. Gasturbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiger Auffangschlitz (35) zwischen dem den Luftstrom ablenkenden Teil der dehnbaren, elastischen Membran (35) und dem Eintritt (25) des Verdüiters angeordnet ist. . .

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- ZO-

3. Gasturbinenanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daJ3 der Abscheider (12) eine einen äußeren, ringförmigen Kanal (22) bildende, innere Begrenzung (21) und äußere Begrenzung (20) besitzt, wobei der Kanal (22) eine Verbindung zwischen der stromaufwärtigen Lufteintrittsöffnung (23) und dem Eintritt des Verdichters (24) herstellt, und die innere Begrenzung von einer hohlen, zylindrischen Traganordnung (*tO) gebildet wird, die mit ihrem einen Ende an der Eintrittsverkleidung (4i) des Gasturbinenaggregats befestigt ist und sich axial nach vorn bis in den Bereich der stromaufwärtigen Lufteintrittsöffnung (23) erstreckt und einen stromaufwärts offenen Hohlraum (k3) bildet.

h. Gasturbinenanlage nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die dehnbare, elastische Membran (^2) den Außenumfang der hohlen, zylindrischen Traganordnung (^O) umgibt und im entspannten Zustand der elastischen Membran bzw. bei geleerter Membrankammer vollständig an der Außenfläche der hohlen, zylindrischen Traganordnung (ho) anliegt, während sich im gedehnten Zustand der elastischen Membran bzw. bei mit unter Druck stehendem Arbeitsmittel beaufschlagter Membrankammer ein zwischen ihren Enden befindlicher Teil derselben im Radialabstand von der Außenfläche der Traganordnung befindet.

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5. Gasturbinenanlage nach Anspruch. 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem ringförmigen. Auffangschlitz (35) ein Absperrorgan (56, 57» 58) zugeordnet ist, durch das der Zutritt von Luft und Fremdkörpern durch den Ringschlitz zu einer Auffangkammer (55) steuerbar ist,

6. Gasturbinenanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 5» gekennzeichnet durch eine zweite dehn- bzw, aufblähbare elastische Membran (8θ), die an ihrem stromaufwärtigen Ende (81) stromaufwärts von dem ringförmigen Auffangschlitz (35) und an ihrem stromabwärtigen Ende stromabwärts von dem Eingang des ringförmigen Auffangschlitzes (35) hermetisch dicht mit dem Gehäuse verbunden ist.

7. Gasturbinenanlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Dehnens und Entspannens der ersten elastischen Membran (42) und der zweiten elastischen Membran (80) eine gemeinsame Einrichtung mit Schieberkolben (90, 91) und Steuerstange (42) dient, die so ausgebildet ist, daß gleichzeitig mit dem Entspannen der ersten Membran (42) die zweite Membran (80) gedehnt wird, so daß die Luft ungehindert zu dem Eintritt des Verdichters strömen kann.

8. Gasturbinenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7» gekennzeichnet durch im wesentlichen unelastische Begrenzungselemente (50, 84) zum Festlegen der Form der elastischen Membranen (42, 80) in deren gedehntem Zustand.

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9. Gasturbinenanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, ansonst wie beschrieben und bzw. oder dargestellt

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