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Gasturbinenstrahltriebwerk Die Erfindung betrifft ein Gasturbinenstrahltriebwerk.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung, auf das diese jedoch nicht beschränkt
ist, ist ein Gasturbinenstrahltriebwerk mit einem ringförmigen Strömungskanal, in
dem ein Kompressor, eine Verbrennungseinrichtung und eine Turbine in Strömungsrichtung
hintereinander angeordnet sind, derart ausgebildet, daß ein Kanal mit dem ringförmigen
Strömungskanal stromoberseitig der Verbrennungseinrichtung in Verbindung steht,
wobei diesem Kanal nur ein Teil der durch den ringförmigen Strifjmungskanal abfließenden
Luft zugeführt wird, die durch den Kompressor verdichtet worden ist, und daß dieser
Kanal die Luftströmung auf wenigstens einen Teil der Turbine richtet, um diese zu
kühlen und wobei Mittel vorgesehen sind, die eine weitere Verdichtung der durch
den Kanal strömenden komprimierten Luft bewirken.
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Da in dem Kanal eine weitere Kompression der der Turbine zugeführten
Luft zwecks Kühlung der letzteren erfolgt, kann die Turbine ein adäquates Volumen
und einen adäquaten Druck aufweisen, ohne diesen von dem stromunterseitigen Ende
des Kompressors abziehen zu müssen. Infolgedessen kann die Luft kühler sein als
dies anderenfalls der Fall wäre und daher kann eine
wirksamere Kühlung
erfolgen. Außerdem kann die komprimierte Luft auch aus einem Teil des Kompressors
abgezogen werden, aus dem sie abgezapft werden kann, ohne im Betrieb Stabilitätsprobleme
zu erzeugen.
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Die Mittel zur weiteren Verdichtung können in der Nähe der Turbine
benachbart zu dieser oder einstuckig mit dieser hergestellt sein.
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So können die Mittel zur weiteren Kompression aus einem hohlen drehbaren
Gebläserad bestehen, das einen Teil des Kanales bildet und durch das die Luft radial
nach außen strömt, wobei die Drehung des Gebläserades, das radial innerhalb des
Strömuqçkanals liegt, die weitere Kompression zentrifugal bewirkt. Das Gebläserad
wird vorzugsweise durch die Turbine angetrieben.
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Das Gebläserad kann aus einer Scheibe bestehen, die an der Turbine
befestigt ist und einen radial verlaufenden Raum mit dieser definiert, der jenen
Teil des Kanals bildet, wobei die Scheibe mit an ihr festgelegten Schaufeln versehen
ist, die sich in diesen Raum hineinerstrecken. Außerdem kann ein Ring an der Turbine
festgelegt sein, der einstückig mit den Einlaßschaufeln hergestellt ist, über die
die Luft streicht, die in den Raum einströmt.
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Das Gebläserad ist vorzugsweise auf der stromabwärtigen Seite der
Turbine vorgesehen.
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Der Kanal kann einen Abschnitt aufweisen, der radial außerhalb des
Strömungskanals liegt und er kann einen weiteren Abschnitt aufweisen, der von einem
hohlen Statorauf bau gebildet wird, der sich radial über den Strömungskanal erstreckt,
wobei das Innere des hohlen Statoraufbaus mit dem Inneren des Gebläserades in Verbindung
steht.
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Der Kompressor kann aus einem mehrstufigen Kompressor bestehen und
die dem Kanal zugeführte Luft kann Luft sein, die nur von
einigen
Stufen des Kompressors verdichtet ist.
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Der Kompressor kann ein Hochdruckkompressor sein.
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Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen Teil eines Gasturbinenstrahltriebwerks
gemaß der Erfindung, Fig. 2 eine Schnittansicht einer abgewandelten Ausführungsform.
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Gemäß Fig.1 weist das Gasturbinenstrahltriebwerk einen ringförmigen
Strömungskanal 1 auf, in dem in Strömungsrichtung hintereinander ein nicht dargestellter
Niederdruckkompressor, ein Zwischendruckkompressor (nicht dargestellt), ein siebenstufiger
Hochdruckkompressor 2, eine Verbrennungseinrichtung 3 mit DUsenleitschaufeln 4 am
stromunterseitigen Ende, eine Hochdruckturbine 5> hohle Düsenleitschaufeln 6,
eine Zwischendruckturbine 7 und eine Niederdruckturbine angeordnet sind.
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Die Hochdruckturbine 5 treibt den Hcchdruckkompressor 2 über eine
Welle 10 an, die Zwischendruckturbine 7 treibt den Zwischendruckkompressor über
eine Welle 11 an und die Niederdruckturbine treibt den Niederdruckkompressor über
eine Welle 12 an. Die Wellen 10, 11,12 liegen koaxial zueinander und sind ineinander
geschachtelt.
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Das Innere wenigstens einer Düsenleitschaufel 6 ist über einen Abschnitt
13 des kanals so ausgebildet, daß nur ein Teil der vom Kompressor verdichteten Luft
empfangen wird und daß nur von den ersten vier Stufen des Hochdruckkompressors 2
Luft zugeführt wird. Der Teil 13 steht somit mit dem Strömungskanal 1 an der stromaufwärtigen
Seite der Verbrennungseinrichtung 3 in Verbindung. Der Abschnitt 13 liegt radial
außerhalb des Strömungskanals
1.
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Die Düsenleitschaufeln 6 bilden einen Teil eines hohlen Statoraufbaus,
der radial verlaufende Wände 14,15 besitzt, die eine Ringkammer 16 definieren, die
mit dem Inneren eines hohlen drehbaren Gebläserades 20 in Verbindung stehen. Der
hohle Statoraufbau erstreckt sich radial über den Strömungskanal 1 und dient dazu,
die komprimierte Luft von dem Abschnitt 13 nach dem radial inneren Ende des hohlen,
sich drehenden Gebläserades 20 zu überführen, das durch die Hochdruckturbine 5 angetrieben
wird und radial innerhalb des Strömungskanals 1 angeordnet ist.
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Das Gebläserad ist gegenüber den Düsenleitschaufeln 6 durch eine Labyrinthdichtung
21 abgedichtet und unmittelbar benachbart zur stromabwärtigen Seite der Hochdruckturbine
5 angeordnet. Das Gebläserad 20 bildet einen Teil des Kanals, der den Abschnitt
13 und den hohlen Statoraufbau umfaßt und der Zweck dieses Kanals besteht darin,
die komprimierte Luft der Turbine 5 zuzuriahren, um diese zu-kühlen. Die komprimierte,
dem radial inneren Teil des Gebläserades 20 zugeführte Luft strömt hierdurch radial
nach außen und die Drehung des Gebläserades 20 bewirkt eine weitere Kompression
der hindurchströmenden Luft und zwar durch ein Zentrifugalgebläse.
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Die komprimierte Luft, die mn dem radial äußeren Ende des Gebläserades
20 austritt, wird dem Schaufelfußabschnitt 22 der Turbinenschaufeln der Hochdruckturbine
5 zugeführt und strömt radial durch in diesen Turbinenschaufeln vorgesehenen Kanälen
(nicht dargestellt) nach außen und gelangt so in den Strömungskanal 1.
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Zwischen dem Gebläserad 20 und der Hochdruckturbine 5 sind Spalte
24,25 vorgesehen, die kleine. Luftströmungen von dem Inneren des Gebläserades 20
hindurchtreten lassen. Die durch die Spalte 24
hindurchtretende
Luft gelangt in den Strömungskanal 1, während die durch die Spalte 25 hindurchtretende
Luft in eine Kammer 26 gelangt, die zwischen dem Gebläserad 20 und der Hochdruckturbine
5 ausgebildet ist. Luft aus der Kammer 26 gelangt durch Öffnungen 27 im radial inneren
Abschnitt des Gebläserades 20 nach hinten und wird dann, wie durch einen Pfeil 30
angedeutet, zur Kühlung der Zwischendruckturbine 7 benutzt.
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Eine Luftströmung, die durch den Zwischendruckkompressor verdichtet
wurde, strömt ebenfalls durch die Öffnungen 27, um die Kühlung der Zwischendruckturbine
7 zu unterstUtzen.
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Ein Teil der Luft in der Kammer 16 tritt radial aus dieser nach außen,
wie durch die Pfeile 31 angedeutet und gelangt nach den Schaufelfiüßen 32 der Rotorschaufeln
der Zwischendruckturbine 7.
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Luft, die an der Labyrinthdichtung 21 vorbeiströmt, kann in eine Kammer
33 eintreten, die zwischen dem Gebläserad 20 und der Wandung 14 definiert ist. Diese
Luft wird dann stromabwärts über einen hohlen Ringkörper 34 abgezapft, der axial
vorsteht und von den Wänden 14,15 getragen wird. Diese Wände sind daher bezüglich
des Druckes ausgeglichen.
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Dig. 2 zeigt nur einen Teil einer anderen Ausführungsform eines Gasturbinenstrahltriebwerks
gemäß der Erfindung. Der restliche Teil, der in Fig.2 nicht dargestellt ist, entspricht
der Darstellung nach Fig.l. Teile des Ausführungsbeispiels nach Fig.2, die jenen
nach Fig.1 entsprechen, tragen die gleichen Bezugszeichen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 ist an der stromabwärtigen
Seite der Hochdruckturbine 5 eine Scheibe 35 befestigt, die einen radial verlaufenden
Raum 36 hiermit definiert, der mit den Schaufelfüßen 22'in Verbindung steht, wobei
die Scheibe 35 mit Schaufeln
37 ausgerüstet ist, die in dem Raum
36 einstehen. Das radial äußere Ende der Scheibe 35 berührt eine Schulter 40 der
Hochdruckturbine 5. Das radial innere Ende der Scheibe 35 ist an einem Ringkörper
41 befestigt, welch letzterer an einem Flansch 42 der Hochdruckturbine 5 festgelegt
ist. Der Ringkörper 41 ist mit integralen Einlaßleitschaufeln 43 ausgestattet.
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Luft, die radial durch die hohlen Düsenleitschaufeln 6 nach innen
geströmt ist, tritt jetzt über eine Ringkammer 44 und einen radial verlaufenden
Ringkanal 45 hindurch, so daß sie über die Einlaßleitschaufeln 43 und dann über
die Schaufeln 37 im Raum 36 strömt. Auf diese Weise tritt die Luft, die den Kanal,
welcher von den Teilen 6> 44,45,4),36,37 gebildet wird, verläßt, nach den Schaufelfüßen
22, so daß die Schaufeln der Hochdruckturbine 5 gekühlt werden, wobei die Schaufeln
37 und 43 eine weitere Kompression dieser Luft bewirken.
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Patentansprüche