DE19952797A1

DE19952797A1 - Flow mixer for the flows in a turbofan jet aircraft engine has a flower petal shape with structured alternating radial trough channels for an increased mixing action without loss of pressure

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Publication number: DE19952797A1
Application number: DE19952797A
Authority: DE
Inventors: Christian Mundt
Original assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Current assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date: 1999-11-03
Filing date: 1999-11-03
Publication date: 2001-05-10

Abstract

The mixer in a twin-circuit turbofan aircraft jet engine, with a flower petal shape, mixes the bypass flow from a fan with hot gas flow from the central jet of the engine. The mixer has equidistant trough channels (2,2',3) round the circumference (U) alternating radially outwards and inwards to guide the bypass and hot gas flows. The end of each channel is formed by a flat section, pitched at an angle from the ends of some channels (2') against the ends of the other channels (2,3) so that their ends open at different points in the flow direction (S), offset against each other. The channels (2,2') aligned radially outwards, in the peripheral (U) direction, are alternately offset against each other in the flow direction (S). The channel groups (11) are repeated round the circumference (U) periodically or in a mirror symmetry.

Description

Die Erfindung betrifft einen Blütenmischer für ein Zweikreis-Strahltriebwerk, in welchem ein von einem Fan geförderter Nebenstrom mit einem vom Kerntriebwerk kommenden Heißgastrom vermischt wird und wozu der Blü tenmischer im wesentlichen gleichmäßig über dem Umfang verteilt abwech selnd in Radialrichtung geringfügig nach außen und nach innen verlaufende, rinnenförmige Kanäle zur Führung des Nebenstromes sowie des Heißgas stromes aufweist, deren jeweiliges Kanalende durch einen im wesentlichen ebenen Endabschnitt gebildet wird, und wobei in einem in Strömungsrich tung verlaufenden Längsschnitt betrachtet die Endabschnitte von einigen Kanälen gegenüber den Endabschnitten der anderen Kanäle geneigt sind, so daß verschiedene Kanäle in Strömungsrichtung betrachtet an verschie denen Stellen und somit zueinander versetzt münden. Zum bekannten Stand der Technik wird beispielshalber auf die GB 2 160 265 A verwiesen.The invention relates to a flower mixer for a two-circuit jet engine, in which a side flow promoted by a fan with a by Core engine coming hot gas stream is mixed and why the blü tenmischer vary substantially evenly distributed over the circumference alternating in the radial direction slightly outwards and inwards, trough-shaped channels for guiding the secondary flow and the hot gas Has current, the respective channel end by a substantially flat end portion is formed, and being in a flow direction longitudinal section looks at the end sections of some Channels are inclined towards the end portions of the other channels so that different channels viewed in the flow direction on different which places and thus open to each other. To the known state the technology is referred to GB 2 160 265 A for example.

Zweikreis-Strahltriebwerke können in ihrer Effizienz, d. h. in ihrem spezifi schen Brennstoffverbrauch verbessert werden, indem man den Heißgas strom des Kerntriebwerkes mit dem äußeren kalten Massenfluß des Neben stromes mischt und erst danach den dann gemischten Strom durch eine Dü se entspannt. Dieser Effekt ist mit der Theorie der Thermodynamik nach weisbar und beruht im wesentlichen auf der Divergenz der Linien konstanten Druckes im Enthalpie-Entropie-Diagramm. Ein weiterer Vorteil dieser inter nen Mischung der beiden Gasströme eines Zweikreis-Strahltriebwerkes liegt in der damit verbundenen Verminderung des Strahllärmes, was insbesonde re beim Start des von diesem Triebwerk angetriebenen Flugzeuges von Be deutung ist. Theoretische Betrachtungen bzgl. der Effizienzsteigerung und Lärmminderung durch Mischung zeigen aber auch, daß noch Defizite bis zum Erreichen des Maximums existieren.Dual-circuit jet engines can be in their efficiency, i. H. in your spec fuel consumption can be improved by using the hot gas Stream of the core engine with the external cold mass flow of the subsidiary stream mixes and only then the mixed stream through a nozzle se relaxed. This effect is based on the theory of thermodynamics detectable and based essentially on the divergence of the constant lines Pressure in the enthalpy-entropy diagram. Another advantage of this inter NEN mixture of the two gas streams of a dual-circuit jet engine in the associated reduction in jet noise, which in particular right at the start of the Be interpretation is. Theoretical considerations regarding the increase in efficiency and Noise reduction by mixing also shows that there are still deficits exist to reach the maximum.

Zur Verstärkung des Mischungseffektes werden üblicherweise sogenannte Blütenmischer eingesetzt, durch welche die Kontaktfläche zwischen dem Nebenstrom und dem Heißgasstrom erhöht wird und im Mischungsgebiet förderliche Strömungswirbel erzeugt werden. Zur Verbesserung der dreidi mensionalen Gasstrom-Mischung im Mischungsgebiet eines Blütenmischers ist eine englischsprachig "scarfing" genannte Konfigurationsänderung an Blütenmischern bekannt, nach welcher die radial nach innen verlaufenden Kanäle des Blütenmischers wechselweise in Umfangsrichtung axial zurück geschnitten bzw. nicht zurückgeschnitten oder sogar verlängert werden. Ein solchermaßen gestalteter Blütenmischer ist in der eingangs genannten GB 2 160 265 A gezeigt, wobei die jeweiligen Kanalenden durch im wesent lichen ebene sog. Endabschnitte gebildet werden und die Endabschnitte von einigen der Kanäle gegenüber denjenigen der anderen Kanäle geneigt sind.To increase the mixing effect, so-called Blender used, through which the contact area between the Sideline and the hot gas flow is increased and in the mixing area beneficial flow vortices are generated. To improve the dreidi dimensional gas flow mixture in the mixing area of a flower mixer is a configuration change called "scarfing" Blowers known, according to which the radially inward Channels of the flower mixer alternately axially back in the circumferential direction cut or not cut back or even extended. On flower mixer designed in this way is in the aforementioned GB 2 160 265 A shown, the respective channel ends by in essence Lichen so-called. End sections are formed and the end sections of some of the channels are inclined to those of the other channels.

Generell stellt die Auslegung eines Blütenmischers einen Kompromiß dar, wobei die Mischungseffizienz möglichst hoch sein soll, die damit einherge henden Druckverluste jedoch möglichst niedrig. Die Höhe der Mischungseffi zienz wird durch verschiedene Randbedingungen beeinflußt, so bspw. durch die Durchdringung des Mischers bezogen auf den Durchmesser des den Mischer umgebenden Strahlrohres sowie durch die Mischungsweglänge bis zur Entspannung durch die Düse bezogen auf den Durchmesser derselben. Die auftretenden Druckverluste setzen sich dabei aus Reibungsverlusten und Umlenkverlusten zusammen. In general, the design of a flower mixer is a compromise whereby the mixing efficiency should be as high as possible pressure drops as low as possible. The amount of mixing effi ciency is influenced by various boundary conditions, for example the penetration of the mixer based on the diameter of the Mixer surrounding jet pipe as well as by the mixing path length up to for relaxation through the nozzle based on the diameter of the same. The pressure losses that occur are made up of friction losses and deflection losses together.

An einem Blütenmischer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 Maßnah men aufzuzeigen, mit Hilfe derer insbesondere die Mischungseffizienz weiter gesteigert werden kann, ohne erhöhte Druckverluste in Kauf nehmen zu müssen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.On a flower mixer according to the preamble of claim 1 with the help of which in particular the mixing efficiency can be increased without having to accept increased pressure losses must be the object of the present invention.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß jeweils vier in Umfangsrichtung aufeinander folgende Kanäle eine sich über dem gesamten Umfang wiederholende Gruppe bilden, die aus zwei geringfügig in Radial richtung nach außen verlaufenden sowie zwei geringfügig in Radialrichtung nach innen verlaufenden Kanälen besteht und von denen jeweils einer kür zer und der andere länger ist, wobei in Umfangsrichtung betrachtet auf einen längeren nach innen verlaufenden Kanal ein längerer nach außen verlaufen der Kanal und auf diesen ein kürzerer nach innen verlaufender Kanal folgt, an den sich ein kürzerer nach außen verlaufender Kanal anschließt. Vorteil hafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.The solution to this problem is characterized in that four in Circumferential direction of successive channels one over the entire Form a repeating group consisting of two slightly radial outward direction and two slightly in the radial direction inward channels and one of which is short zer and the other is longer, viewed in the circumferential direction on one longer inward channel longer outward the channel and this is followed by a shorter channel running inwards, which is followed by a shorter, outwardly extending channel. Advantage Strong training and further education are the content of the subclaims.

Erfindungsgemäß ist nicht nur jeder zweite radial geringfügig nach innen verlaufende Kanal axial zurückgeschnitten, was dem üblichen "scarfing" nach der bereits mehrfach genannten GB 2 160 265 A entspricht, sondern zusätzlich jeder zweite der radial geringfügig nach außen verlaufenden Ka näle. Es sind also sowohl die Endabschnitte zweier in Umfangsrichtung auf einander folgender radial nach innen verlaufender Kanäle gegeneinander geneigt, als auch die Endabschnitte zweier in Umfangsrichtung aufeinander folgender radial nach außen verlaufender Kanäle. In anderen Worten ausge drückt liegen somit sowohl von den radial geringfügig nach außen verlaufen den Kanälen als auch von den radial geringfügig nach innen verlaufenden Kanälen jeweils zwei unterschiedliche Kanal-Längen vor, wenn die Kanal- Länge durch die in Strömungsrichtung gemessene Länge der Kanalwand bzw. der Blütenmischerwand beschrieben wird. According to the invention, not only is every second radially slightly inward running channel axially cut back, which is the usual "scarfing" according to GB 2 160 265 A, which has already been mentioned several times, but instead additionally every second of the radially slightly outwardly extending Ka channels. So there are both the end sections of two in the circumferential direction successive radially inward channels against each other inclined, as well as the end portions of two in the circumferential direction on each other following radially outwardly extending channels. In other words, out pressures are thus both slightly radially outward the channels as well as the radially slightly inward Channels in front of two different channel lengths if the channel Length by the length of the duct wall measured in the direction of flow or the flower mixer wall is described.

Erfindungsgemäß liegt somit quasi ein Gruppe von vier unterschiedlichen Kanälen vor, nämlich jeweils ein kürzerer und ein längerer geringfügig radial nach außen verlaufender Kanal und jeweils ein kürzerer und ein längerer geringfügig radial nach innen verlaufender Kanal. Diese Kanäle sind dabei wie angegeben angeordnet, d. h. in Umfangsrichtung betrachtet folgt auf ei nen längeren nach innen verlaufenden Kanal ein längerer nach außen ver laufender Kanal und auf diesen ein kürzerer nach innen verlaufender Kanal, an den sich schließlich ein kürzerer nach außen verlaufender Kanal an schließt. Eine derartige Gruppe liegt nun an einem erfindungsgemäßen Blü tenmischer über dessen Umfang verteilt mehrfach vor. Dabei kann eine peri odische Anordnung gewählt werden, d. h. auf eine erste Gruppe folgt eine zweite Gruppe, in der die Kanäle in der gleichen Reihenfolge wie in der er sten Gruppe angeordnet sind. Es kann jedoch auch eine spiegelsymmetri sche Wiederholung gewählt werden, derart, daß auf eine erste Gruppe eine zweite Gruppe folgt, in der die Kanäle spiegelsymmetrisch zur ersten Gruppe angeordnet sind.According to the invention, there is thus a group of four different ones Channels before, namely a shorter and a longer slightly radial outward channel and one shorter and one longer slightly radially inward channel. These channels are included arranged as indicated, d. H. viewed in the circumferential direction follows ei a longer channel running inwards a longer one to the outside running channel and on this a shorter channel running inwards, to which a shorter, laterally extending channel adjoins closes. Such a group is now due to a flower according to the invention tenmischer distributed over its scope several times. A peri odic arrangement can be chosen, d. H. the first group is followed by one second group in which the channels in the same order as in which he most group are arranged. However, there can also be mirror symmetry cal repetition can be chosen such that a second group follows, in which the channels are mirror-symmetrical to the first group are arranged.

Mit den erfindungsgemäßen Merkmalen erhöht sich die Dreidimensionalität des Mischungsprozesses erheblich und damit die Mischungseffizienz des Blütenmischers. Aufgrund der Tatsache, daß die Oberfläche eines Blütenmi schers in Radialrichtung nach außen betrachtet überproportional ansteigt, erhält man durch das beschriebene Zurückschneiden des Blütenmischers an dessen Außenseite, d. h. an den radial geringfügig nach außen verlaufenden Kanälen eine vergleichsweise große Verminderung der Oberfläche mit den entsprechenden Vorteilen hinsichtlich Gewicht und Optimierung des Druck verlustes. Durch die größere geometrische Flexibilität werden die am bzw. im Blütenmischer entstehenden Wirbel räumlich besser verteilt, d. h. es entsteht ein komplexer und somit bestmöglicher Mischprozess. The three-dimensionality increases with the features according to the invention of the mixing process considerably and thus the mixing efficiency of the Flower mixer. Due to the fact that the surface of a flower medium schers increases disproportionately when viewed radially outwards, is obtained by cutting the flower mixer as described the outside, d. H. on the radially slightly outward A comparatively large reduction in the surface with the channels corresponding advantages in terms of weight and optimization of the print lost. Due to the greater geometric flexibility, the on or in Flower mixer resulting vertebrae better distributed, d. H. it arises a complex and therefore the best possible mixing process.

In diesem Zusammenhang sei noch darauf hingewiesen, daß die ge wünschte verbesserte Vermischung auch dadurch hervorgerufen wird, daß die verschiedenen genannten Kanäle unterschiedliche Längen besitzen, so daß es zur Erzielung des gewünschten Effektes nicht unbedingt erforderlich ist, bspw. jeden zweiten Kanal axial stark zurückzuschneiden. Vielmehr kön nen auch einige der Kanäle verlängert sein, während dazu benachbarte Ka näle bspw. einen im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung verlau fenden Endabschnitt aufweisen können. Der Vorteil der Gewichtsreduzie rung wird hingegen bestmöglich durch das erwähnte axiale Zurückschneiden erreicht. Im übrigen sollte die Gesamt-Anzahl der sog. Blütenblätter eines erfindungsgemäßen Blütenmischers ein Vielfaches der Zahl "4" sein, da dann eine exakte Periodizität einstellbar ist, d. h. im Blütenmischer ist eine bestimmte Anzahl von Kanal-Gruppen vorhanden, wobei jede Gruppe in sich vollständig ist, d. h. aus den angegebenen vier Kanälen mit unterschiedlichen Längen besteht.In this context it should be pointed out that the ge desired improved mixing is also caused by the fact that the different channels mentioned have different lengths, so that it is not absolutely necessary to achieve the desired effect is, for example, to axially cut back every second channel. Rather, NEN some of the channels are extended, while neighboring Ka channels, for example, are essentially perpendicular to the direction of flow can have end portion. The advantage of weight loss tion, on the other hand, is best possible through the aforementioned axial cutting back reached. Incidentally, the total number of petals should be one flower mixer according to the invention be a multiple of the number "4" because then an exact periodicity can be set, d. H. in the flower mixer is one certain number of channel groups exist, each group in itself is complete, d. H. from the specified four channels with different Lengths.

Näher erläutert wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungs beispieles. Während in Fig. 1 des besseren Verständnisses wegen eine Draufsicht von hinten (d. h. gegen Strömungsrichtung betrachtet) auf einen nicht zurückgeschnittenen Blütenmischer dargestellt ist, zeigt Fig. 2 in einer isometrischen Seitenansicht ein in Fig. 1 mit dem Buchstaben A bezeichne tes Segment eines erfindungsgemäßen Blütenmischers. Diese Ansicht nach Fig. 2 entspricht somit einem in Strömungsrichtung der geführten Gasströme verlaufenden Teil-Längsschnitt durch den Blütenmischer. Weiterhin zeigt Fig. 3 eine Seitenansicht (in Umfangsrichtung betrachtet) und Fig. 4 eine Auf sicht (in Radialrichtung nach innen hin betrachtet) auf das Blütenmischer- Segment nach Fig. 2. The invention is explained in more detail using a preferred embodiment example. While in FIG. 1 for better understanding a plan view from the rear (ie viewed against the direction of flow) of a flower mixer not cut back is shown, FIG. 2 shows an isometric side view of a segment of a flower mixer according to the invention designated by the letter A in FIG. 1 . This view according to FIG. 2 thus corresponds to a partial longitudinal section through the flower mixer running in the direction of flow of the guided gas flows. Furthermore, Fig. 3 shows a side view (viewed in the circumferential direction) and FIG. 4 is a sight (in the radial direction towards the inside viewed) on the Blütenmischer- segment of FIG. 2.

In seinem grundsätzlichen Aufbau ähnelt ein erfindungsgemäßer Blütenmi scher dem bspw. aus der bereits genannten GB 2 160 265 A bekannten Stand der Technik, weshalb an dieser Stelle nochmals ausdrücklich auf die se Schrift verwiesen wird. Wie dem Fachmann bekannt ist, handelt es sich bei einem Blütenmischer um ein im wesentlichen rohrförmiges Gebilde, des sen Mantel jedoch nicht durch einen einfachen Kreiszylinder gebildet wird. Vielmehr ist - wie Fig. 1 verdeutlicht - die Mantelfläche 1 des Blütenmischers quasi wellenförmig ausgebildet, so daß durch diese Mantelfläche 1 eine Vielzahl von rinnenförmigen Kanälen 2, 3, 2', 3' gebildet wird, die im wesent lichen in Richtung der Zentralachse Z des Blütenmischers verlaufen. Diese Zentralachse Z ist die Längsachse des quasi rohrförmigen Blütenmischers und steht in Fig. 1 senkrecht zur Zeichenebene.In its basic structure, a flower mixer according to the invention is similar to the prior art known from GB 2 160 265 A, for example, which is why express reference is again made to this document at this point. As is known to the person skilled in the art, a flower mixer is an essentially tubular structure, the shell of which, however, is not formed by a simple circular cylinder. Rather - as Fig. 1 illustrates - the lateral surface 1 of the flower mixer quasi wave-shaped, so that a plurality of channel-shaped channels 2 , 3 , 2 ', 3 ' is formed by this lateral surface 1 , which in wesent union in the direction of the central axis Z of the flower mixer. This central axis Z is the longitudinal axis of the quasi-tubular flower mixer and is perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 1.

Über diesen Blütenmischer, der im Endbereich eines Zweikreis- Strahltriebwerkes angeordnet ist, werden einerseits der vom Kerntriebwerk des Zweikreis-Strahltriebwerkes kommende Heißgasstrom 4 und anderer seits der von einem Fan dieses Strahltriebwerkes geförderte Nebenstrom 5 geführt (vgl. auch Fig. 2, 3), wobei die Strömungsrichtung S dieser beiden Gasströme 4, 5 im wesentlichen parallel zur Zentralachse Z ist.About this flower mixer, which is arranged in the end region of a dual-circuit jet engine, the hot gas stream 4 coming from the core engine of the dual-circuit jet engine and, on the other hand, the secondary stream 5 conveyed by a fan of this jet engine are conducted (cf. also FIGS. 2, 3), the direction of flow S of these two gas streams 4 , 5 being substantially parallel to the central axis Z.

Dabei wird der Heißgasstrom 4 im Innenraum 6 des Blütenmischers geführt, in den ferner der konzentrisch zur Zentralachse Z angeordnete und in Fig. 1 durch einen Kreis dargestellte Niederdruckturbinenkonus 7 hineinragt, so daß der Heißgasstrom 3 durch den Ringraum zwischen dem Niederdrucktur binenkonus 7 und der Mantelfläche 1 des Blütenmischers strömt, und zwar bei der Darstellung nach Fig. 1 entgegengesetzt zur Blickrichtung.Here, the hot gas stream 4 is out of the flower mixer in the internal space 6, in the further, the concentrically arranged to the central axis Z and extends in Fig. 1 shown by a circle low pressure turbine cone 7, so that the hot gas stream 3 through the annular space between the Niederdrucktur binenkonus 7 and the circumferential surface 1 of the flower mixer flows, in the representation according to FIG. 1 opposite to the viewing direction.

Der kalte Nebenstrom 4 wird außerhalb der Mantelfläche 1 des Blütenmi schers geführt, und zwar innerhalb eines von der Mantelfläche 1 sowie von einem den Blütenmischer umgebenden Strahlrohr 8 (vgl. Fig. 1) gebildeten Ringraumes 9, und strömt dabei ebenfalls entgegengesetzt zur Blickrichtung in der Darstellung nach Fig. 1. The cold side stream 4 is guided outside the lateral surface 1 of the Blütenmi shear, namely within an annular space 9 formed by the lateral surface 1 and by a jet pipe 8 surrounding the flower mixer (see FIG. 1), and likewise flows in the opposite direction to the viewing direction in FIG Representation according to FIG. 1.

Bereits kurz erwähnt wurden die durch die Wellenform der Mantelfläche 1 gebildeten rinnenförmigen Kanäle 2, 2', 3, 3', die zum Innenraum 6 bzw. zum Ringraum 9 hin offen sind. In den zum Ringraum 9 hin offenen Kanälen 3, 3' wird somit der Nebenstrom 5 geführt, während in den zum Innenraum 6 hin offenen Kanälen 2, 2' der Heißgasstrom 4 geführt wird, und zwar jeweils in Strömungsrichtung S. Wie bei Blütenmischern üblich verlaufen nun diese Kanäle 2, 2', 3, 3' in Radialrichtung R des Blütenmischers betrachtet - die Radialrichtung R steht senkrecht zur Zentralachse Z - abwechselnd gering fügig nach außen und nach innen, wie die Fig. 2, 3 zeigen. Dabei ver laufen die den Heißgasstrom 4 führenden Kanäle 2, 2' in Radialrichtung R um ein gewisses Maß nach außen, d. h. zum Strahlrohr 8 hin, während die den Nebenstrom 5 führenden Kanäle 3, 3' in Radialrichtung R um ein gewis ses Maß nach innen, d. h. zur Zentralachse Z hin verlaufen.The channel-shaped channels 2 , 2 ', 3 , 3 ' formed by the waveform of the lateral surface 1 , which are open to the interior 6 or the annular space 9 , have already been briefly mentioned. The secondary flow 5 is thus conducted in the channels 3 , 3 'open to the annular space 9 , while the hot gas flow 4 is conducted in the channels 2 , 2 ' open to the interior 6 , in each case in the flow direction S. As is usual with flower mixers now these channels 2 , 2 ', 3 , 3 ' viewed in the radial direction R of the flower mixer - the radial direction R is perpendicular to the central axis Z - alternately slightly outwards and inwards, as shown in FIGS . 2, 3. Here, the hot gas flow 4 leading channels 2 , 2 'in the radial direction R to the outside to a certain extent, ie towards the jet pipe 8 , while the bypass flow 5 leading channels 3 , 3 ' in the radial direction R by a certain amount to the inside , ie run towards the central axis Z.

Der Blütenmischer besitzt eine bestimmte Längserstreckung in Richtung der Zentralachse Z, d. h. die Kanäle 2, 2', 3, 3' des Blütenmischers enden offen in einem sog. Endabschnitt 10 (vgl. Fig. 2, 3). Dabei ist die Mantelfläche 1 des Blütenmischers solchermaßen nach hinten hin abgeschnitten, daß die Endabschnitte 10 der einzelnen Kanäle 2, 2', 3, 3' jeweils für sich im wesent lichen eine Ebene beschreiben. Über diese Endabschnitte 10 treten nun die in den Kanälen 2, 2', 3, 3' geführten Gasströme in Strömungsrichtung S be trachtet sozusagen nach hinten (bzw. in der Darstellung nach den Fig. 2 bis 4 nach rechts) aus.The flower mixer has a certain longitudinal extent in the direction of the central axis Z, ie the channels 2 , 2 ', 3 , 3 ' of the flower mixer openly end in a so-called end section 10 (cf. FIGS. 2, 3). The lateral surface 1 of the flower mixer is cut off to the rear in such a way that the end sections 10 of the individual channels 2 , 2 ', 3 , 3 ' each describe a plane for themselves, in essence. About these end sections 10 now occur in the channels 2 , 2 ', 3 , 3 ' led gas flows in the direction of flow S be considered, so to speak, to the rear (or to the right in the illustration according to FIGS. 2 to 4).

Nachdem gemäß den bisherigen Erläuterungen die Kanäle 2, 2' in Radial richtung R zusätzlich geringfügig nach außen und die Kanäle 3, 3' geringfü gig nach innen verlaufen, werden somit die aus den Kanalenden bzw. aus den Endabschnitten 10 in Strömungsrichtung S austretenden Gasströme bestmöglich miteinander vermischt, d. h. im Bereich stromab der Endab schnitte 10 bzw. stromab des Blütenmischers findet eine extrem ausge prägte Vermischung des Heißgasstromes 4 mit dem Nebenstrom 5 statt.After the channels 2 , 2 'in the radial direction R additionally run slightly outwards and the channels 3 , 3 ' slightly inwards according to the previous explanations, the gas streams emerging from the channel ends or from the end sections 10 in the flow direction S are thus optimally possible mixed together, ie in the area downstream of the Endab sections 10 or downstream of the flower mixer, there is an extremely pronounced mixing of the hot gas stream 4 with the secondary stream 5 .

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, liegen die durch die Mantelfläche 1 des Blütenmi schers gebildeten (und der Übersichtlichkeit halber nicht mit einer eigenen Bezugsziffer versehenen) Seitenwände der in Radialrichtung R geringfügig nach außen bzw. nach innen verlaufenden Kanäle 2, 3 im wesentlichen in durch die Zentralachse Z des Blütenmischers verlaufenden Radialebenen, wobei die Seitenwände jedes einzelnen Kanales 2, 2' bzw. 3, 3' im wesentli chen zueinander parallel sind. Dabei sind hier im Vergleich zum bekannten Stand der Technik bspw. nach der bereits mehrfach genannten GB 2 160 265 A relativ viele Kanäle 2, 2', 3, 3' (im vorliegenden Beispiel 20 Stück) vorgesehen. Gleichzeitig ist - wie aus den Fig. 2, 3 hervorgeht - der Winkel α zwischen den in den jeweiligen Symmetrieebenen verlaufenden Definitionslinien eines nach außen gehenden Kanals 2 bzw. 2' und eines nach innen gehenden Kanals 3 bzw. 3' relativ groß. Gegenüber dem be kannten Stand der Technik bspw. nach der GB 2 160 265 A verlaufen die den Heißgasstrom 4 führenden Kanäle 2, 2' in Radialrichtung R somit stärker nach außen und die den Nebenstrom 5 führenden Kanäle 3, 3' somit ver stärkt nach innen. Mit diesen Maßnahmen ergibt sich ein Blütenmischer mit hoher Durchdringung und einer guten Ausmischung des Heißgasstromes 4.As can be seen from FIG. 1, the side walls of the channels 2 , 3 that run slightly outwards or inwards in the radial direction R are formed by the outer surface 1 of the floral shear (and, for the sake of clarity, are not provided with their own reference number) the central axis Z of the flower mixer extending radial planes, the side walls of each channel 2 , 2 'and 3 , 3 ' are parallel to each other in wesentli Chen. Compared to the known state of the art, relatively many channels 2 , 2 ', 3 , 3 ' (20 in the present example) are provided, for example according to GB 2 160 265 A, which has already been mentioned several times. At the same time - as can be seen from FIGS. 2, 3 - the angle α between the definition lines of an outward channel 2 or 2 'and an inward channel 3 or 3 ' running in the respective planes of symmetry is relatively large. Compared to the known state of the art, for example, according to GB 2 160 265 A, the hot gas flow 4 leading channels 2 , 2 'in the radial direction R thus run more outward and the secondary flow 5 leading channels 3 , 3 ' thus ver reinforced inward . These measures result in a flower mixer with high penetration and good mixing of the hot gas stream 4 .

Unerwünschterweise führt eine derartige Ausbildung des Blütenmischers jedoch dazu, daß aufgrund der vielen Kanäle 2, 2', 3, 3' und der damit ver bundenen großen Oberfläche der Mantelfläche 1 sowohl der Druckverlust im Blütenmischer als auch dessen Gewicht relativ hoch sind. Zur Beseitigung dieser Nachteile ist der Blütenmischer wie im folgenden näher beschrieben gestaltet:
Wie die Fig. 2 bis 4 zeigen, ist über dem Umfang U bzw. in Umfangs richtung U (vgl. hierzu Fig. 1) betrachtet jeder zweite der in Radialrichtung R nach außen verlaufenden Kanäle 2, 2' axial - d. h. in Richtung der Zen tralachse Z - stark zurückgeschnitten. Diese sozusagen invers zurückge schnittenen Kanäle sind mit der Bezugsziffer 2' versehen und enden in Strömungsrichtung S betrachtet eher bzw. früher, als die anderen, radial nach außen verlaufenden Kanäle, die mit der Bezugsziffer 2 bezeichnet sind und nicht zurückgeschnitten sind. In anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, daß die radial nach außen verlaufenden Kanäle 2 bzw. 2' in Umfangs richtung U betrachtet abwechselnd zueinander in Strömungsrichtung S ver setzt münden, bzw. daß in Umfangsrichtung U betrachtet jeweils zwei einan der benachbarte radial nach außen verlaufende Kanäle 2, 2' unterschiedlich lang sind, wobei hier jeder Kanal 2 länger ist als jeder Kanal 2'.Undesirable, such a design of the flower mixer leads to the fact that due to the many channels 2 , 2 ', 3 , 3 ' and the large surface of the lateral surface 1 associated therewith, both the pressure loss in the flower mixer and its weight are relatively high. To eliminate these disadvantages, the flower mixer is designed as described in more detail below:
. As shown in Figures 2 to 4 show, on the periphery of the U or in the peripheral direction U considered every second in the radial direction R outwardly extending channels 2, 2 'axially directed (see Fig. 1.) - ie in the direction of Zen tralachse Z - strongly cut back. These, so to speak, inversely cut channels are provided with the reference number 2 'and, viewed in the direction of flow S, end earlier or earlier than the other, radially outwardly extending channels, which are designated with the reference number 2 and are not cut back. In other words, this means that the radially outwardly extending channels 2 and 2 'viewed in the circumferential direction U alternately lead to each other in the flow direction S, or that in the circumferential direction U viewed two each one adjacent to the radially outwardly extending channels 2 , 2 'are of different lengths, here each channel 2 being longer than each channel 2 '.

In vergleichbarer Weise ist über dem Umfang U bzw. in Umfangsrichtung U (vgl. hierzu Fig. 1) betrachtet jeder zweite der in Radialrichtung R nach innen verlaufenden Kanäle 3, 3' axial - d. h. in Richtung der Zentralachse Z - stark zurückgeschnitten. Diese zurückgeschnittenen Kanäle sind mit der Bezugs ziffer 3' versehen und enden in Strömungsrichtung S betrachtet weiter hinten bzw. später, als die anderen, radial nach innen verlaufenden Kanäle, die mit der Bezugsziffer 3 bezeichnet sind und nicht zurückgeschnitten sind. In an deren Worten ausgedrückt bedeutet dies, daß die radial nach innen verlau fenden Kanäle 3 bzw. 3' in Umfangsrichtung U betrachtet abwechselnd zu einander in Strömungsrichtung S versetzt münden, bzw. daß in Umfangs richtung U betrachtet jeweils zwei einander benachbarte radial nach außen verlaufende Kanäle 3, 3' unterschiedlich lang sind, wobei hier jeder Kanal 3' länger ist als jeder Kanal 3.In a comparable manner, every second one of the channels 3 , 3 ′ running inward in the radial direction R is severely cut back axially — ie in the direction of the central axis Z — over the circumference U or in the circumferential direction U (see FIG. 1). These cut-back channels are provided with the reference number 3 'and, viewed in the direction of flow S, end further back or later than the other, radially inward-running channels, which are designated with the reference number 3 and are not cut back. In other words, this means that the radially inwardly extending channels 3 and 3 'viewed in the circumferential direction U alternately open to one another offset in the flow direction S, or that in the circumferential direction U viewed two adjacent radially outward Channels 3 , 3 'are of different lengths, each channel 3 ' being longer than each channel 3 .

Nun sind die einzelnen Kanäle 2, 2', 3, 3' derart angeordnet, daß in Um fangsrichtung U betrachtet auf einen längeren nach innen verlaufenden Ka nal 3' ein längerer nach außen verlaufender Kanal 2 und auf diesen ein kür zerer nach innen verlaufender Kanal 3 folgt, an den sich ein kürzerer nach außen verlaufender Kanal 2' anschließt. Diese vier in Umfangsrichtung U aufeinander folgende Kanäle bilden (wie insbesondere aus Fig. 1 hervorgeht) eine sich über dem gesamten Umfang wiederholende Gruppe 11, d. h. auf einanderfolgend sind über dem Umfang U des Blütenmischers mehrere der artige Gruppen 11 vorgesehen, wobei sich - was bereits erläutert wurde - diese Gruppen 11 in periodischer oder in spiegelsymmetrischer Weise wie derholen können.Now the individual channels 2 , 2 ', 3 , 3 ' are arranged in such a way that viewed in the circumferential direction U on a longer inwardly extending channel 3 'a longer outwardly extending channel 2 and on this a shorter inwardly extending channel 3 follows, which is followed by a shorter, outwardly extending channel 2 '. These four channels which follow one another in the circumferential direction U form (as can be seen in particular from FIG. 1) a repeating group 11 over the entire circumference, that is to say several of the groups 11 of this type are successively provided over the circumference U of the flower mixer, whereby - what already was explained - these groups 11 can repeat in a periodic or mirror-symmetrical manner.

Bevorzugt ist jeder längere nach innen verlaufende Kanal 3' stark zurückge schnitten, während der kürzere nach innen verlaufende Kanal 3 kaum oder nicht invers zurückgeschnitten ist, d. h. der Endabschnitt 10 des kürzeren Kanales 3 verläuft nahezu senkrecht zur Zentralachse Z, während der En dabschnitt 10 des längeren geringfügig radial nach innen verlaufenden Ka nales 3' stark in Strömungsrichtung S geneigt ist. Von den geringfügig radial nach außen verlaufenden Kanälen ist derjenige kürzere, mit der Bezugsziffer 2' bezeichnete in geringem Maße invers zurückgeschnitten. Die Endab schnitte 10 der invers zurückgeschnittenen Kanäle 2', 3' sind dabei gegen über der Zentralachse 1 sozusagen nach hinten, d. h. gegen Strömungsrich tung S geneigt.Preferably, each extended inwardly extending channel 3 'strong Retired cut, during which shorter inwardly extending channel 3 little or no inverse pruned, the end portion 10 that is of the shorter channel 3 extends approximately perpendicular to the central axis Z, while the En dabschnitt 10 of the is longer slightly radially inwardly extending channel 3 'is strongly inclined in the direction of flow S. Of the channels running slightly radially outwards, the shorter one, designated by the reference number 2 ', is cut back inversely to a small extent. The Endab sections 10 of the inversely cut channels 2 ', 3 ' are against the central axis 1, so to speak, to the rear, ie inclined against the direction of flow S.

Aufgrund dieser Gestaltung erhöht sich die Dreidimensionalität des Mi schungsprozesses und damit die Mischungseffizienz. Ferner erhält man durch das beschriebene Zurückschneiden des Blütenmischers an dessen Außenseite aufgrund der Tatsache, daß die Oberfläche seiner Mantelfläche 1 in Radialrichtung R nach außen hin überproportional ansteigt, eine ver gleichsweise hohe Verminderung der Oberfläche mit den entsprechenden Vorteilen bei Gewicht und Optimierung des Druckverlustes. Insbesondere wurde auch festgestellt, daß eine derartige Gestaltung nicht zu einer zusätz lichen Wärmebelastung des Strahlrohres 8, führt, so daß diese Gestaltung keine weiteren Nachteile verursacht. Hingegen ergeben sich eine Vielzahl von Vorteilen, nämlich eine Verminderung des Druckverlustes des Blütenmi schers, eine Gewichtsreduktion und Kostenreduktion desselben. Insbeson dere aber stellt sich durch die hohe Zerteilung des Heißgasstromes 4 und die erheblich verstärkte Dreidimensionalität der Mischung eine verbesserte Mischungseffizienz ein, wobei abschließend noch darauf hingewiesen sei, daß selbstverständlich eine Vielzahl von Details insbesondere konstruktiver Art durchaus abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen. This design increases the three-dimensionality of the mixing process and thus the mixing efficiency. Furthermore, by cutting back the flower mixer described on the outside due to the fact that the surface of its lateral surface 1 increases disproportionately outwards in the radial direction R, a comparatively high reduction in the surface area with the corresponding advantages in terms of weight and optimization of the pressure loss. In particular, it was also found that such a design does not lead to an additional heat load on the jet pipe 8 , so that this design does not cause any further disadvantages. On the other hand, there are a number of advantages, namely a reduction in the pressure drop in the flower mixer, a reduction in weight and a reduction in costs. In particular, however, due to the high degree of division of the hot gas stream 4 and the considerably increased three-dimensionality of the mixture, an improved mixing efficiency arises, and finally it should also be pointed out that, of course, a large number of details, in particular of a constructive nature, can be designed quite differently from the exemplary embodiment shown, without to leave the content of the claims.

Reference list

11

Mantelfläche (des Blütenmischers)
Lateral surface (of the flower mixer)

22nd

längerer radial nach außen verlaufender Kanal (für Heißgasstrom)
longer, radially outward channel (for hot gas flow)

22nd

' invers zurückgeschnittener und somit kürzerer Kanal 'inversely cut and therefore shorter channel

22nd

33rd

kürzerer radial nach innen verlaufender Kanal (für Nebenstrom)
shorter radially inward channel (for bypass flow)

33rd

' zurückgeschnittener und somit längerer Kanal 'cut back and therefore longer channel

33rd

44th

Heißgasstrom
Hot gas flow

55

Nebenstrom
Sidestream

66

Innenraum (des Blütenmischers)
Interior (of the flower mixer)

77

Niederdruckturbinenkonus
Low pressure turbine cone

88th

Strahlrohr
Nozzle

99

Ringraum
Annulus

1010th

Endabschnitt (eines Kanales)
End section (of a channel)

1111

Gruppe von Kanälen Group of channels

22nd

, ,

22nd

', ',

33rd

, ,

33rd

'
A Segment des Blütenmischers, in '
A segment of the flower mixer, in

Fig.Fig.

22nd

dargestellt
R Radialrichtung
S Strömungsrichtung
U Umfang/Umfangsrichtung
Z Zentralachse
α Winkel zwischen den geringfügig nach außen und nach innen verlau fenden Kanälen shown
R radial direction
S flow direction
U circumference / circumferential direction
Z central axis
α Angle between the channels running slightly outwards and inwards

22nd

, ,

22nd

', ',

33rd

, ,

33rd

'
'

Claims

1. flower mixer for a two-circuit jet engine, in which a side stream ( 5 ) conveyed by a fan is mixed with a hot gas stream ( 4 ) coming from the core engine and for which purpose the flower mixer is distributed substantially uniformly over the circumference (U) from alternating in the radial direction (R) has a slight outward and inward, trough-shaped channels ( 2 , 2 ', 3 , 3 ') for guiding the secondary flow ( 5 ) and the hot gas flow ( 4 ), the respective end of the channel through an essentially flat end section ( 10 ) is formed, and wherein viewed in a longitudinal section running in the direction of flow (S), the end sections ( 10 ) of adjacent channels ( 2 , 3 , 2 ', 3 ') are inclined towards each other, so that different channels ( 2 , 2 ', 3 , 3 ') viewed in the direction of flow (S) at different points and thus open to each other,
characterized in that in each case four channels in the circumferential direction (U) which follow one another form a repeating group ( 11 ) over the entire circumference, the channels ( 2 , 2 ') and two channels running slightly outward in the radial direction (R) two ge slightly in the radial direction (R) inwardly extending channels ( 3 , 3 ') and one of which is shorter and the other is longer, viewed in the circumferential direction (U) on a longer inwardly extending channel ( 3 ') longer outward channel ( 2 ) and this is followed by a shorter inward channel ( 3 ), which is followed by a shorter outward channel ( 2 ').

2. Blender according to claim 1, characterized in that the longer inwardly extending channel ( 3 ') is cut back sharply, while the shorter inwardly extending channel ( 3 ) is hardly or not cut back.

3. flower mixer according to claim 1 or 2, characterized in that the shorter outwardly extending channel ( 2 ') is inversely cut back.

4. Flower mixer according to one of the preceding claims, characterized in that the group ( 11 ) is repeated periodically or mirror-symmetrically over the circumference (U).