DE2010754C3

DE2010754C3 - Deicing device for a gas turbine engine

Info

Publication number: DE2010754C3
Application number: DE19702010754
Authority: DE
Inventors: John Frederick Duffield Derbyshire Coplin (Grossbritannien)
Original assignee: UK Secretary of State for Defence
Current assignee: UK Secretary of State for Defence
Priority date: 1969-03-06
Filing date: 1970-03-06
Publication date: 1975-03-13
Also published as: DE2010754A1; FR2031306A5; GB1210202A; DE2010754B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Enteisungsvorrichtung für ein Gasturbinentriebwerk mit einem Heißluftkanal, der wenigstens einen Heißluftstrom zu einem zu enteisenden Bauteil am stromoberseitigen Ende des Triebwerks leitet, mil einem ^lenkblech. das den Heißluftstrom stromabwärts in den Lufteinlaß des Triebwerks hinein und als Heißluftstrom über das zu enteisende Bauteil leitet.The invention relates to a deicing device for a gas turbine engine with a hot air duct, the at least one flow of hot air to a component to be de-iced at the end of the engine on the upstream side directs, with a ^ baffle. that the hot air stream downstream into the air inlet of the engine and as a stream of hot air over the component to be de-iced directs.

Eine derartige Enteisungsvorrichtung ist beispielsweise durch die FR-PS 993 618 und 1 015 993 bekannt. Bei diesen bekannten Enteisungsvorrichtiingen slrömt die Heißluft über den zu enteisenden Nabenkonus in die erste Verdichterstufe ab, die sie mit relativ hoher Temperatur im radial inneren Bereich der Arbeitsflächen der Schaufeln beaufschlagt. Diese Tcmperaiurbelastung ist dann nicht zulässig, wenn die Schaufeln aus synthetischem Kunstharzmaterial bestehen, die ihres relativ geringen Gewichtes wegen neuerdings bevorzugt — wenigstens für die ersten Stufen des Niederdruck-Kompressors — Anwendung finden.Such a de-icing device is known from FR-PS 993 618 and 1 015 993, for example. In these known de-icing devices, there is a flow the hot air over the hub cone to be de-iced in the first compressor stage, which it with a relatively high Temperature applied in the radially inner area of the working surfaces of the blades. This Tcmperaiur load is not allowed if the blades are made of synthetic resin material, their Relatively low weight recently preferred - at least for the first stages of the low-pressure compressor - Find application.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Temperaturbelastung durch den der Enteisung des Nabenkonus dienenden Heißluftstrom am radial inneren Teil der Schaufeln der ersten Verdichterstufe so weit zu vermindern, daß diese aus synthetischem Kunstharzmaterial hergestellt werden können, ohne daß die Gefahr einer Beschädigung an dieser Stelle höchster Zentrifugalbelastung besteht.The invention is therefore based on the object of reducing the temperature load caused by the deicing of the hub cone serving hot air flow on the radially inner part of the blades of the first compressor stage so far reduce that these can be made of synthetic resin material without the danger there is damage at this point of the highest centrifugal load.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß an einem stromunterseitigen Abschnitt des zu enteisenden Bauteils aber stromoberseitig des Triebwerksverdichters, ein Wirbelerzeuger angeordnet ist, der den Heißluftfilm mit der in den Lufteinlaß einströmenden Umgebungsluft mischt. Durch diese Vermischung der auf unterschiedlichem Temperalurmveau stehenden Luftströme wird eine Temperatur des Mischluftstromes erreicht, die auch für Kunsiharzschaufeln ungefährlich ist. Es lassen sich daher zumindest für die ersten Stufen des Niederdruckverdichters synthetische Kunstharzschaufeln verwenden, die nichtAccording to the invention, this object is achieved in that on a downstream portion of the component to be de-iced but upstream of the engine compressor, a vortex generator is arranged, the hot air film with the flowing into the air inlet Ambient air mixes. Through this mixing of the at different temperature levels standing air streams a temperature of the mixed air stream is reached, which is also for plastic resin shovels is harmless. It can therefore be used at least for the first stages of the low-pressure compressor use synthetic resin blades that don't

ίο nur leicht von Gewicht sind, sondern auch verhältnismäßig einfach durch Gießverfahren in ihre gewünschte Form"überführbar sind. Umgekehrt wird durch die Erfindung gewährleistet, daß das zu enteisende Bauteil einer genügend hohen Temperatur ausgesetzt wird, umίο are only light in weight, but also proportionate can easily be converted into their desired shape by casting processes. The reverse is true of the invention ensures that the component to be de-iced is exposed to a sufficiently high temperature to

auch bei sehr tiefen Umgebungstemperaturen in gro-. Ben Höhen mit Sicherheit einen die Luftströmung un Dünstig beeinflussenden Eisansatz zu vermeiden. " Das zu enteisende Bauteil kann ein Einlaßnabenkonus sein. Der Heißlufikanal ist dann axial bezüglich deseven at very low ambient temperatures in large. Ben heights for sure one the air flow un Avoid the accumulation of ice that has a detrimental effect. "The component to be de-iced can be an inlet hub cone be. The hot air channel is then axial with respect to the

ao Einlaßnabenkonus angeordnet und richtet den Heiß luftstrom nach dem stromoberseitigen Ende des Emlaßnabenkonus. wobei das Ablenkblech pil/förmig gestaltet ist und von dem Einlaßnabenkonus ;m seinem stromoberseitigen Ende getragen wird.ao inlet hub cone arranged and directs the hot air flow to the upstream end of the inlet hub cone. wherein the baffle is designed pil / shaped and from the inlet hub cone; m his current top end is worn.

a5 Eine besonders günstige Durchmischung der Heiß luft mit der einströmenden Umgebungsluft ergibt sich wenn der Einlaßnabenkonus mit der Triebwerkswelle umläuft, weil dann die Wirbelerzeuger, die /wcckma ßigerweise aus Vorsprüngen bestehen, auch in Uma5 A particularly favorable mixing of the hot air with the incoming ambient air results when the inlet hub cone rotates with the engine shaft, because then the vortex generator, the / wcckma ßigerweise consist of projections, also in order

fangsrichtung auf die Luftströme einwirken.in the direction of the airflow.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigtThe following is an embodiment of the invention described on the basis of the drawing. In the drawing shows

F i g. I eine schematische, teilweise aufgebrocheneF i g. I a schematic, partially broken away

Ansicht eines Gasturbinenstrahltriebwerks mit der erfindungsgemäßen Enteisungsvorrichtung, Γ i g. 2 in größcrem Maßstab eine Schnittansicht des Nabenkonus.
Das Gasturbinenstrahltriebwerk 10 gemäß F ι g. 1 besteht aus einem Triebwerksgehäuse 11. in dem in birömungsrichtung hintereinander ein Verdichter 12, eine Verbrennungseinrichtung 13 und eine Turbine 14 angeordnet sind, wobei die die Turbine verlassenden Abgase in die Atmosphäre durch einen Abgaskanal 15 austreten.View of a gas turbine jet engine with the deicing device according to the invention, Γ i g. 2 shows a sectional view of the hub cone on a larger scale.
The gas turbine jet engine 10 according to FIG. 1 consists of an engine housing 11 in which a compressor 12, a combustion device 13 and a turbine 14 are arranged one behind the other in the direction of flow, the exhaust gases leaving the turbine emerging into the atmosphere through an exhaust gas duct 15.

Der Verdichter 12. dessen Lufteinlaß bei 16 angedeutet ist. kann hauptsächlich oder gänzlich aus synthetischem Kunstharzmaterial gefertigt sein. So kann die erste Schaufelreihe des Verdichters aus synthetischen Kunstharzrotorschaufeln 17 gebildet werden, die von einem synthetischen Kunstharzrotor 20 getragen werden. Statt dessen könnten die Schaufeln 17 auch aus einer Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt bestehen. Das Triebwerk 10 besitzt einen Einlaßnabenkonus 21, der über eine Ringwandung 22 am Verdichterrotor 20 festgelegt ist, so daß der Nabenkonus 21 mit dem Verdichterrotor 20 umläuft.The compressor 12 has its air inlet indicated at 16 is. may be made mainly or entirely of synthetic resin material. So can the first row of blades of the compressor are formed from synthetic resin rotor blades 17, which are of a synthetic resin rotor 20 can be carried. Instead, the blades 17 could also be made consist of a low melting point alloy. The engine 10 has an inlet hub cone 21, which is fixed via an annular wall 22 on the compressor rotor 20, so that the hub cone 21 with the Compressor rotor 20 rotates.

Innerhalb des Nabenkonus 21 ist ein fester Heißluftkanal 23 angeordnet, dessen stromunterseitiges Ende durch nicht dargestellte Mittel mit Luft gespeist wird, die infolge ihrer Verdichtung im Verdichter 12 erhitzt ist. Die durch den Kanal 23 strömende erhitzte Luft wird dem stromoberseitigen Ende des Nabenkonus 21 zugeführt und dann durch ein pilzförmig gestaltetes Ablenkblech 24 abgelenkt, das von dem Nabenkonus 21 an seinem stromoberseitigen Ende getragen wird. Das Ablenkblech 24 lenkt die Heißluft aus dem Kanal 23 nach hinten um, so daß sie über den Nabenkonus 21 alsInside the hub cone 21 is a fixed hot air duct 23 arranged, the downstream end of which is fed with air by means not shown, which is heated in the compressor 12 as a result of its compression. The heated air flowing through the channel 23 is fed to the upstream end of the hub cone 21 and then through a mushroom-shaped one Deflected baffle 24 which is carried by the hub cone 21 at its upstream end. That Deflector 24 deflects the hot air from the channel 23 to the rear, so that they over the hub cone 21 as

laminare Grenzschicht abströmt, die nach mehreren, im Abstand zueinander liegenden Vorsprüngen 25 abfließt, die am stromunterseitigen Endabschniu 26 des Nabenkonus 21 angenietet sind.laminar boundary layer flows off, which flows off after several spaced projections 25, which are riveted to the downstream end section 26 of the hub cone 21.

Die Vorsprünge 25 wirken als Wirbeterzeuger, die in dem Heißluttstrom, der über den Nabenkonus 21 abströmt, eine Wirbelströmung bilden, so daß der Nabenkonus gekühlt wird, weil der Heißlufistrom sich bereits mit der durch den Einlaß 16 strömenden Umgebungsluft mischt. ίο The projections 25 act as a vortex generator, which in the hot air flowing off over the hub cone 21, form a vortex flow, so that the hub cone is cooled because the hot air flow is already mixes with the ambient air flowing through inlet 16. ίο

Die Luft, die zur Umströmung des Nabenkonus 21 herangeführt wird ist heiß genug, um eine Enteisung des Nabenkonus durchzuführen. Die Vorsprünge 25, die stromoberseilig des Verdichters 12 angeordnet sind, bewirken aber eine Vermischung der Heißluft mit der Umgebungsluft, so daß die Temperatur der Heißluft so weit abgesenkt wird, daß sie auf die synthetischen Kunstharzschaufeln 17 gerichtet werden kann, ohne diese zu beschädigen.The air that is supplied to flow around the hub cone 21 is hot enough to de-icing of the hub cone. The projections 25, which are arranged upstream of the compressor 12, but cause a mixing of the hot air with the ambient air, so that the temperature of the hot air so is lowered far so that it can be directed at the synthetic resin blades 17 without to damage them.

Ein Teil des so gekühlten Luftstroms kann außerdem über eine Öffnung 27 zwischen dem Abschnitt 26 und dem Verdichter 12 abgezapft werden, so daß dieser Teil durch Löcher 30 in der Wandung 22 hindurchtreten und so auf den Verdichterrotor 20 gelangen kann. Der Verdichterrotor 20 wird dadurch einer geringeren Erwärmung ausgesetzt als es der Fall wäre, wenn der den Nabenkonus 21 verlassende Heißluftstrom darüber h'nwegstreichen würde.A part of the air flow cooled in this way can also be via an opening 27 between the section 26 and the compressor 12 are drawn off so that this part pass through holes 30 in the wall 22 and so can get onto the compressor rotor 20. The compressor rotor 20 becomes smaller as a result Exposed heating than would be the case if the hot air flow leaving the hub cone 21 over it would brush away.

Die beschriebene Konstruktion erlaubt die Herstellung des Nabenkonus 21 aus einem einzigen Blech, so daß er ein sehr geringes Gewicht besitzt. Infolge der Tatsache, daß der Heißluftstrom, der über den Nabenkonus 21 strömt, gegen die sich drehenden Vorsprünge 25 stößt, können die Vorsprünge leicht die erforderliche Wirbelströmung erzeugen, ohne daß es notwendig währe, diese Vorsprünge sehr groß zu gestalten. Tatsächlich genügt für diese Vorsprünge eine Höhe von nur etwa 6 mm.The construction described allows the hub cone 21 to be manufactured from a single sheet metal, see above that it is very light in weight. As a result of the fact that the flow of hot air flowing over the hub cone 21 flows against the rotating projections 25 abuts, the projections can easily the required Generate eddy currents without it being necessary to make these projections very large. Indeed A height of only about 6 mm is sufficient for these projections.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Deicing device for a gas turbine engine with a hot air duct, the at least one hot air flow to a component to be de-iced at the upstream end of the engine, with a deflector that prevents the Hc'ßluftstrom downstream into the air inlet of the engine and as a hot air film over the component to be de-iced conducts, characterized in that on a downstream section of the component (21), but upstream of the engine compressor (12), a vortex generator (25) is arranged which the hot air film with the one flowing into the air inlet (16) Ambient air mixes.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the component to be de-iced is an inlet hub cone '21).

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the hot air duct! (23) axially with respect to of the inlet hub cone is arranged and the hot air flow to the upstream end of the Inlet hub cone (21) aligns and that the baffle (24) is designed pil / shaped and from the Einlaßnabenkonub (21) is carried at its end on the top of the stream.

4. Device according to claims 2 and 3, characterized in that the inlet hub cone (21) rotates with the engine shaft.

5. Device according to claims I to 4. characterized in that the vortex / euger from There are projections (25).