DE2629231C2 - Teilchenseparator mit Vereisungsschutz für den ringförmigen Lufteinlaß eines Gasturbinen-Triebwerks - Google Patents
Teilchenseparator mit Vereisungsschutz für den ringförmigen Lufteinlaß eines Gasturbinen-TriebwerksInfo
- Publication number
- DE2629231C2 DE2629231C2 DE2629231A DE2629231A DE2629231C2 DE 2629231 C2 DE2629231 C2 DE 2629231C2 DE 2629231 A DE2629231 A DE 2629231A DE 2629231 A DE2629231 A DE 2629231A DE 2629231 C2 DE2629231 C2 DE 2629231C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- air
- inlet
- flow
- gas turbine
- leg
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
- B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
- B01D45/16—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces generated by the winding course of the gas stream, the centrifugal forces being generated solely or partly by mechanical means, e.g. fixed swirl vanes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/04—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
- F02C7/05—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants having provisions for obviating the penetration of damaging objects or particles
- F02C7/052—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants having provisions for obviating the penetration of damaging objects or particles with dust-separation devices
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Separating Particles In Gases By Inertia (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen Teilchenseparator mit Vereisungsschutz für den ringförmigen Lufteinlaß eines
Gasturbinen-Triebwerks mit im Profil V-förmigen Fallen in einem gekrümmten Rinlaufteil. die konzentrisch zur Turbinenachse an Hohlstreben angeordnet
sind, wobei die Fangtaschen der Fallen mit einer mit
Gebläse arbeitenden Hauptleitung über die Hohlstreben in .Strömungsverbindung stehen.
Gasturbinen-Triebwerke sind besonders anfällig gegenüber einer durch teilchcnförmige Materialien
bedingten Erosion, wobei die teilchenförmigen Materialien in dem Luftfluß durch die Turbine mitgerissen
werden. Hubschrauber stellen, insbesondere, η «.on sie in
geringen Höhen fliegen oder von nicht befestigten Landeflächen aus zum Einsat/ kommen, ein Anwendungsgebiet für Gasturbinen-Triebwerke dar. wo
erhebliche Mengen an Sand und Schmutz eingesaugt werden können. Aufgrund der hohen Massenfließwerte
der Luft, wie sie für den Betrieb von Gasturbinen erforderlich sind, können die Turbinen- und Kompreslorflügel und Schaufeln schnell durch die eine hohe
Geschwindigkeit aufweisenden Teilchen abgenutzt werden. So sind z. B. Sandteilchen stark abreibend und
werden schnell zu einer Erosion der Kompressorflügel führen, speziell soweit, daß deren aerodynamische
Wirksamkeit verloren geht und die Ttirbinenleistung eine drastische Verringerung erfährt.
Wenn es auch möglich ist. alle teilchenförmigen Materia mi. und zwar herunter bis zu extrem kleiner
Mikron^, öße, aus dem Luftfluß für das Gasturbinen-Triebwerk vermittels Filtration zu entfernen, bedingt
eine derartige Lösung einen übermäßigen voluminösen
Aufwand oder einen Druckverlust oder bedingt beide
Faktoren. Als Ergebnis hiervon sind Separatoren entwickelt worden, die die teilchenförmigen Materialien
aus dem Luftfluß ablenken und/oder sammeln, bevor die
Luft in den Kompressor des Turbinen-Triebwerks
eintritt AJIgemein gesehen, und im Vergleich zu Filtern, führen Separatoren zu einem verringerten Wirkungsgrad der Abtrennung unter gleichzeitig verringertem
Druckverlust sowie verringertem Gewicht und VoIu
menbeanspruchung. Derartige Separatoren verhindern,
daß ein erheblicher Teil der mitgerissenen teilchenförmigen Materialien in der Luft in die Turbine eintreten,
und dies gilt insbesondere bezüglich der größeren Teilchengrößen. Wenn auch Separatoren außerhalb der
Turbineneinlässe vorgesehen worden sind, die normalerweise dazu dienen, Fließstörungen in der in den
Kompressor eintretenden Luft hintenanzuhalten, hat es sich als bevorzugt erwiesen, derartige Separatoren
direkt in die Lufteinlässe einzubauen. Beispiele für diese
M letztere Separatorenart findet man in den US-PS 36 73 771 und 37 78 983.
Separatoren dieser Art haben sich als wirksam erwiesen und werden allgemein bei Gasturbinen-Triebwerken angewandt die unter ungünstigen Umweltsbe-
dingungen arbeiten. Trotzdem haben sich diese Separatoren nach dem Stand der Technik als nicht
befriedigend erwiesen, da sie nicht in der Lage sind den angestrebten Wirkungsgrad der Abtrennung ohne
übermäßigen Druckverlust zu erreichen. Weiterhin
weisen diese Separatoren nach dem Stand der Technik,
allgemein gesehen, sticht ausreichende Starrheit auf. so
daß dieselben dazu neigen zu vibrieren und eine Verformung zu erfahren. Weiterhin können dieselben
durch größere in dem Luftstrom mitgerissene Fremd
körper beschädigt werden. Diese letztere Funktion des
Zurückhaltens von Fremdkörpern, wie Vögel und Steine, um so eine hierdurch bedingte Beschädigung des
Gasturbinen-Triebwerks zu verhindern, stellt einen weiteren Vorteil der Separatoren dar. unter der
Voraussetzung natürlich, daß der if-mdkörper den
Separator nicht losreißt, so daß derselbe in die Turbine eingesaugt wird und eine sogar noch größere Beschädigung verursacht als sie durch den Fremdkörper bedingt
worden wäre.
Ein weiteres Problem bei der Anwendung von Seoji jtoren besteht darin, daß dieselben aufgrund der
Anordnung in dem eintretenden Luftstrom zusätzliche Oberflächen bedingen, auf denen sich Eis bilden kann.
Die Eisbildung ist bei jedem Turbineneinlaß unzweck
mäßig, und so bedingt die zusätzliche Oberfläche der
Separatorenelemenie ein noch ernsthafteres einsi hlägiges Problem insbesondere auf dem Luftfahrtgebiet
h diesem Zusammenhang ist es gemäß der GB-PS 7 46 596 bekanntgeworden, aus dem Verdichter des
Gasturbinen-Triebwerks verdichtete heiße Luft abzuzapfen und diese über eine ringförmige Hauptleitung in
hohl ausgebildete, im Einlauf der Gasturbine angeordnete Streben zu leiten und die heiße Luft an der
Vorderkante der Streben durch Öffnungen austreten /u
lassen.
Es ist bisher nicht gelungen, einen Teilchenseparator
mit Vereisungsschutz für ein Gasturbinen-Triebwerk zu schaffen, der gegenüber dem Stand der Technik einen
wesentlich verbesserten Wirkungsgrad aufweist. Die
der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit
darin, mit größtmöglichem Wirkungsgrad unter den unterschiedlichsten Druck- und Temperaturverhältnissen und Feuchtigkeitsgehalt der in das Gasturbinen-
Triebwerk eintretenden Luft die Verunreinigungen in Form von Feststoffteilchen zu entfernen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in kennzeichnender Weise dadurch gelöst, daß ein axial gerichteter
Einlaßteil vorgesehen ist, dem sich ein Diffusor anschließt, in dem die Strömung verzögert und "n
Richtung der Turbinenachse umgelenkt wird, daß zwei V-förmige Fallen vorliegen, deren der Turbinenachse
abgewandter Schenkel nur unwesentlich langer als der andere Schenkel ist, wobei die Fallen derart im Diffusor
angeordnet sind, daß in diesem Bereich der engste Strömungsquerschnitt gegenüber jenem des Einlaßteils
praktisch nicht verkleinert ist, und daß zur Heißluftabgabe in den Vorderteilen und an den Einlaßstellen zu
den Fangtas-:hen Auslaßöffnungen für Heißluft vorgesehen sind. Eine vorteilhafte Fortbildung des Erfindungsgegenstandes
besteht darin, daß die Hohlstreben durch eine Wand in getrennte Kammern unterteilt sind,
die Fangtaschen über öffnungen in den Hohlstreben in Verbindung mit den Kammern unJ somit zu der
Hauptleitung stehen.
Die erfindungsgemaß erzielten Vorteile sind insbesondere
darin zu sehen, daß sich gegenüber dem Stand der Technik eine Verbesserung von wenigstens 10%
bezüglich des Wirkungsgrades des Abtrennens von Feststoffteilchen ergibt und vergleichsweise geringere
Turbulenzen vorliegen. Dies ist darauf zurückzuführen,
daß erfindungsgemaß ein axial gerichtetes Einlaßteil vorgesehen ist, dem sich ein Diffusor anschließt, in
welchem die Strömung verzögert und in Richtung zur Turbinenachse umgelenkt wird, sowie der der Turbinenachse
abgewandte Schenkel der V-förmigen Falle nur unwesentlich langer als der andere Schenkel ist, wobei
die Fallen im verbreiterten Teil des Strömungskanals angeordnet sind, so daß in diesem Bereich der effektive
Strömungsquerschnitt gegenüber jenem des Einlaßteils praktisch nicht verkleinert wird. Die Gesamtanordnung
führt dazu, daß dieselbe relativ stabil ist und die Neigung zu Vibrationen über Resonanzeffekte vermieden wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher
beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 einen längsseitigen Halbschnitt dos Lufteinlasses für eine Gasturbine mit dem erfindungsgemäßen
Separator;
F i g. 2 einen Schnitt allgemein längs der Linie 2-2 nach der Fig. I:
F i g. 3 ein vergrößertes Teil der F i g. 1 und zeigt im einzelnen den erfindungsgemäßen Separator;
Fig.4 eine radiale Projektion allgemein längs der
Linie 4-4 nach der F i g. I:
F i g. 5 und 6 Schnitte allgemein längs der Linie 4-4 nach der F i g. 3.
Die F i g. 1 und 2 zeigen einen Lufteinlaß 10 für ein Gasturbinen-Triebwerk, das normalerweise einen Kornpressor
für das Unterdrucksetzen eines Luftstroms, eine Brennkammer, in der die unter Druck stehende Luft die
Verbrennung eines Brennstoffs unter Erzeugen eines Heißgasstroms bewirkt, und eine Turbine auf, die durch
den Heißgasstrom angetrieben wird und an den Kompressor angekuppelt ist, um so die Energie für das
Unterdrucksetzen der Luft zu ergeben. Der größere Teil der Energie des Heißgasstroms wird zum Antrieb einer
Leistungsturbine genutzt, die eine Antriebswelle treibt. Ein allgemeines Anwendungsgebiet derartiger Gasturbinen-Triebwerke
liegt in dem Antrieb des Rotors eines Hubschraubers. In der Fig. 1 sind bezüglich des
Gasturbinen-Triebwerks lediglich der Einlaß des Kompressors 12 und eine sich nach vorne erstreckende
Kraftabgabewelle 5 — gestrichelt gezeigt — wiedergegeben.
Der Lufteinlaß 10 dient dar wesentlichen Funktion, die Luft dem Kompressoreinlaß 12 dergestalt
zuzuführen, daß Störungen hintenangehalten werden, die ansonsten die Leistungsfähigkeit des Gasturbinen-Triebwerks
beeinflussen könnten und ist erfindungsgemaß so abgewandelt, daß aus dem Luftstrom teälchenförmige
Materialien abgetrennt werden, bevor derselbe den Kompressoreinlaß 12 erreicht Der Lufteinlaß 10
weist eine erste äußere Umkleidung 14 und eire zweite
äußere Umkleidung 16 auf, die in Kombination mii einer
inneren Umkleidung 18 einen ringförmigen Strömungskanal begrenzen. Dieser Strömungskanal weist ein
Einlaßteil £Pmit praktisch konstanter Strömungsfläche
auf, durch das die Luft in einer axialen Richtung fließt Die hier angewandten Ausdrücke radial und axial
beziehen sich auf die Turbinenaiihse, wie durch die gestrichelte Linie A angegeben. Von dem Einlaßteil EP
krümmt «ich der Strömungskanal radial nach innen und tritt in den Kompressoreinlaß ' ·. praktisch axialer
Richtung ein.
Es ist eine Mehrzahl als Luftflügel ausgeformter Hohlstreben 20 winkelförmig im Abstandsverhältnis
zueinander angeordnet und dieselben erstrecken sich von 1er inneren Umkleidung 18 aus durch das
gekrümmte Teil des Strömungskanals. Eine V-förmige Falle 22 fängt teilchenförmige Materialien, wie Sand
und Schmutz aus dem inneren Teil des Luftstroms und überführt dieselben in die Teilchen aufnehmenden
Fangtaschen 24. Die teilchenförmigen Materialien in dem äußeren Teil des Luftstroms werden eingefangen
und in die teilchenaufnehmenden Fangtaschen 26 überführt Die Fangtaschen 24 und 26 liegen konzentrisch
zu der Turbinenachse A vor und überspannen benachbarte Hohlstreben 20. Die Bauart des Separators
für das Herausfangen der Teilchen aus dem Luftstrom wird weiter unten im einzelnen beschrieben. Hier sei nur
kurz angemerkt daß die Fangtaschen 24 i«nd 26 mit dem Inneren der Hohlstreben 20 über Öffnungen 28 und 30 in
Verbindung stehen, die in den Seitenwänden der S .eben ausgebildet sind.
Das Innere der Hohlstreben öffnet sich in eine Hauptleitung 32 im Inneren der inneren Umkleidung 18.
Die Hauptleitung 32 ist mit einer Auslaßleitung 34 versehen, die aerodynamisch an ein Gebläse B
angekoppelt ist. Das letztere ist mechanisch an die Welle 5 angekoppelt und wird durch dieselbe in
Umdrehung versetzt. Es wird somit ein Unterdruck in der Hauptleitung 32 und dem Inneren der Hohlstreben
20 aufrechterhalten, wodurch die teilchenförmigen Materialien aus den Fangtaschen 24 und 26 herausgesogen
werden. Die teilchenförmigen Materialien werden sod τη schließlich aus der Leitung 34 abgegeben und
können sodann aus dem Gasturbinen-Triebwerk entfernt werden. Bezüglich des Vereisungsschntzes ist eine
Leitung 36 mit dem Kompressorauslaßkanal oder anderer Heißgas-Druckquelle versehen. Diese erhitzte
Luft wird vermittels der Leitung 36 in eine ringförmige
Hauptleitung 3u eingeführt die durch die äußere Umkleidung 14. eine winkelförmige Platte 40 und eine
Stirnwand 41 begrenzt wird.
Im Inneren der Hohlstreben z0 vot liegende Kammern
öffnen sich in die Hauptleitung 38. Es wird sodann erhitzte Luft von den Hohlstreben aus zu ausgewählten
Teilen oes Separators gerichtet, wodurch die Eisbildung auf denselben verhindert wird, wie weiter unten im
einzelnen erläutert.
Unter Bezugnahme auf die Fig.3 bis 6 zeigen dieselben im einzelnen die V-förmige Falle 22. Diese
Falle ist konzentrisch zu der Turbinenachse ausgebildet und weist einen äußeren Schenkel 42 und einen inneren
Schenkel 44 auf, die an dem Apex des V vereinigt sind, wobei der Apex in Stromabrichtung ausgerichtet ist. Es
erstreckt sich eine Platte 46, die ebenfalls konzentrisch zu der Turbinenachse vorliegt, von der Stromaufkante
des inneren Schenkels 44 in Richtung auf den äußeren Schenkel 42 und liegt im engen Abstandsverhäitnis
hierzu vor unter Ausbilden eines relativ schmalen Einlasses zu den die Teilchen aufnehmenden Fangtaschen
24. Die Schenkel 42 und 44 bilden die Fangtaschen 24 an ihren Apex-Endteilen.
Die Stromaufkante des äußeren Schenkels 42 liegt im Abstand stromauf zu den Hohlstreben 20 und besitzt
einen kleinen negativen Winkel relativ zu der Strömungsrichtung der Luft an dieser Stelle, um so eine
Ablenkung der Teilchen über die Falle 22 hinaus zu verhindern, da der Luftstrom hierdurch gespalten wird.
Die Stromaufkante des inneren Schenkels 44 liegt radial im Abstandsverhäitnis nach innen und stromab zu
der vorderen Kante des äußeren Schenkels 42. Das Oberflächenteil der Randkante des inneren Schenkels
44 liegt allgemein tangential zu der Strömungsrichtung der Luft an dieser Stelle. Die Platte 46 ist mit einem
relativ kleinen Winkel bezüglich der Strömungsrichtung der Luft angeordnet. Das relative Abstandsverhäitnis
der vorderen Kanten der Schenkel 42 und 44, sowie der sich an dem Fangtascheneinlaß aufbauende Druck
bilden aerodynamisch eine Oberfläche, die es erleichtert, die Luft radial nach innen zu wenden unter
geringstmöglicher Turbulenz und Druckverlust.
Beim Umwenden des inneren Teils des Luftstroms werden die damit mitgerissenen teiljhenförmigen
Materialien zwischen den Schenkeln 42 und 44
eingefangen und in die Fangtaschen 24 überführt, wobei nur eine geringe Möglichkeit vorliegt, daß die Teilchen
in den Luftstrom zu der Turbine zurückprallen. Insbesondere ergibt sich, daß die Stromaufkante des
inneren Schenkels 44 zusätzlich zu einem kleineren radialen Abstand bezüglich des äußeren Schenkels
ebenfalls einen kleineren radialen Abstand bezüglich der inneren Umkleidung 18 an dem Einlaßteil EP
aufweist. Das durch das Einlaßteil EP hindurchfließende teilchenförmige Material weist eine erhebliche Trägheitskraft
in einer axialen Richtung auf, wobei nur eine geringe oder keine radiale nach innen gerichtete
Komponente vorhanden ist. Bei der radialen Wendung der Luft nach innen, und zwar vorzugsweise mit einer
konstanten meridionalen Geschwindigkeit liegt nur eine sehr geringe Neigung der Luft vor, auf das teilchenförmige
Material eine Schleppkraft auszuüben. Es wird jedoch eine gewisse radiale Schleppkraft vorhanden
sein, die die Bewegungsrichtung der kleineren Teilchen beeinflußt, insbesondere wenn dieselben in einem
kleinen Mikronbereich vorliegen. Das stromab und radial nach innen vorliegende Abstandsverhäitnis des
Falleneiniasses an der Stromaufkante des Fallenschenkeis 44 verringert die Möglichkeit, daß die Teilchen an
dieser Stelle vorbeifließen. Jedwede Teilchen, die in der Luft mitgerissen verbleiben, werden allgemein eine
kleine Mikrongröße aufweisen und sind somit von geringer Pedeutung bezüglich der Verursachung einer
Erosion a den Turbinenteilen.
Aus d. πι äußeren Teil des Luftstronss wird in
ähnlicher Weise das teilchenförmige Material herausgefangen. Die innere Oberfläche der die Hauptleitung
begrenzenden Platte 40 stellt einen Teil eines V-förmigen schmalen Einlasses zu der äußeren Fangtasche 26
dar. Die andere Einlaßoberfläche wird durch eine Platte 50 gebildet, die sich stromab von der vorderen Kante
der zweiten äußeren Umkleidung 16 erstreckt.
Die vordere Kante der zweiten äußeren Umkleidung 16 bildet in Kombination mit der äußeren Umkleidung
14 eine aerodynamische Wendefläche unter Berücksichtigung des Druckaufbaues an dem Einlaß zu der äußeren
Falle 26, die durch die Platten 40 und 50 begrenzt wird. Somit wird der äußere Teil des Luftstroms radial nach
innen gewendet, und zwar wiederum mit praktisch konstanter meridionaler Geschwindigkeit und folgt
allgemein der Krümmung der äußeren Oberfläche des Fallenschenkels 42.
Das in dem äußeren Teil des Luftstroms mitgerissene teilchenförmige Material weist ebenfalls eine erhebliche
Trägheitskraft in einer axialen Richtung auf, während dasselbe durch das Einlaßteil EP hindurchtritt. Bei
Wenden der Strömungsrichtung der Luft iiegt nur eine geringe Neigung der Luft vor, das teilchenförmige Gut
radial nach innen zu schleppen. Die Teilchen werden allgemein in axialer Richtung ihre Bewegung fortsetzen
und zwischen Einlaßoberflächen 40 und 50 eingefangen werden. Dieselben treten sodann durch den relativ
schmalen Einlaß, der durch die Oberflächen bedingt wird, hindurch und in die äußeren Taschen aufnehmenden
Teile 26 hinein. Die äußere Platte 40 weist einen relativ geringen Einfallswinkel bezüglich der Richtung
des Luftstroms oder Teilchenauftreffwinkels auf, so daß nur eine geringe Möglichkeit besteht, daß die Teilchen
erneut in den in die Turbine eintretenden Luftstrom zurückprallen. Der Einfallswinkel auf die Platte 50 ist
ähnlich klein, so daß die größtmögliche Sicherheit gegeben ist, daß die zwischen den Platten 40 und 50
eingefangenen Teilchen in die Fsngtaschen 26 überführt werden. Zu diesem Zweck sieht man, daß die vordere
Kante der Platte 50 radial nach innen im Abstandsverhäitnis bezüglich der vorderen Kante des äußeren
Fallenschenkels 42 liegt. Somit werden die meisten Teilchen, denen durch die Luft eine radiale Schleppkomponente
vermittelt worden ist. trotzdem eingefangen werden und allgemein werden lediglich extrem kleine
Teilchen im kleinen Mikrongrößenbereich an dem Separator vorbei und in das Gasturbinen-Tiiebwerk
eintreten.
Es wurde bereits weiter oben angegeben, daß es
bevorzugt ist, eine konstante meridionale Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten, sobald die Luft radial nach
innen gewendet und das teilchenförmige Gut in den Fangtaschen 24 und 26 eingefangen wird. In Übereinstimmung
hiermit ist es bevorzugt, daß die Strömungsfläche zwischen der inneren Umkleidung 18 und dem
inneren Schenkel 44 konstant gehalten wird. In ähnlicher Weise ist es bevorzugt, daß die Strömungsfläche
zwischen den sich in gleicher Richtung erstreckenden Teilen des äußeren Schenkels 42 und der zweiten
äußeren Umkleidung 16 im wesentlichen konstant gehalten werden. Es ist weiterhin bevorzugt, daß die
kombinierten Strömungsflächen zwischen der inneren Umkleidung und dem inneren Schenkel und zwischen
dem äußeren Schenkel und der zweiten äußeren Umkleidung gleich oder angenähert gleich der Strömungsfläche
durch das Einlaßteil EP sind, sowie weiterhin die Strömungsflächen an gegenüberliegenden
Seiten der Falle einander gleich sind. Diese Geschwindigkeitsüberiegungen
und Strömungsflächen sowie das Verhältnis der verschiedenen Führungsoberflächen für
das Ausrichten des l.uftsiroms bedingen geringsimögliche
Energieverluste und tragen zu dem Wirkungsgrad der Abtrennung bei.
Anhand der F i g. J und 6 ergibt sich, daß eine Wand
52 das innere jeder Hohsitrebe 20 in getrennte Ί
Kammern 54 und 56 unterteilt. Die öffnungen 28 und JO
der Strebenwand bedingen eine Verbindung der Fanjiaschen 24 und 26 mit den Strebenkammern 56, die
sich ihrerseits in die Hauptleitung 32 öffnen, ansonsten
aber verschlossen sind. Die in den Fangtaschen 24 und 26 cingefangenen Teile werden somit i.i die Strebenkammern
56 und sodann in die Hauptleitung 32 gesogen, von wo aus dieselben durch die Leitung 34 abgegeben
werden können.
Bezüglich les Vereisungsschutzes fließt die in die Hauptleitung 38 eingeführte heiße Luft, wie weiter oben
erläutert, in die Strebenkammern 54 und wird sodann auf ,iusgewählte Teile des Separators verteilt, wo eine
verhinderung der tiisuiiuuüg \<m größter Wichügkcit
ist. Mit Ausnahme dieser ausgewählten Strömung der heißen Luft von den Kammern 54 sind dieselben
ansonsten verschlossen, so daß keine direkte Verbindung mit den Unterdruckkammern 56 oder der
Hauptleitung 32 besteht.
Der äußere Schenkel 42 weist eine doppelwandige Bauart von der vorderen Kante desselben bis zu einer
Stelle stromab bezüglich der hinteren Kante der den Einlaß bildenden Platte 46 auf. Somit wird ein
Heißluftkanal 58 gebildet, der mit den Hohlstreben 54 über den in den Strebenwandungen ausgebildeten jo
Öffnungen 60 in Verbindung steht. Es ist eine Reihe winkelförmig im Abstandsverhältnis vorliegender öffnungen
62 benachbart zu der vorderen Kante des Schenkels 42 angeordnet, und dieselben richten die
heiße Luft nach innen längs ihrer inneren Oberfläche. Es ist eine weitere Reihe öffnungen 64 benachbart zu dem
Siromabende des doppelwandigen Teils des Schenkels ausgebildet, und hierdurch wird erhitzte Luft von dem
Kanal 58 in Richtung auf die hintere Kante der Platte 46 gerichtet. Eine weitere Reihe öffnungen 66 richtet heiße
Luft auf den Apex der Fangtasche 24.
Es ist weiterhin ein Heißluftkanal 68 längs der vorderen Kante der Platte 46 und des inneren Sehenkels
44 vorgesehen, der durch diese Komponenten und durch eine Wand 70 begrenzt wird. Der Kanal 68 steht mit den
Heißluftkammern 54 über die in den Wänden der Hohlstreben ausgebildeten öffnungen 72 in Verbindung.
Es ist eine erste Reihe Öffnungen 74 und eine zweite Reihe öffnungen 76. die in der Platte 46 bzw.
dem Schenkel 44 benachbart zu deren gemeinsamer vorderer Kante ausgebildet sind, dazu vorgesehen,
erhitzte Luft von dem Kanal 68 aus in die daran vorbeitretenden Luftströme zu richten. Die kombinierte
Wirkung des Heißluftstroms durch die Kanäle 58 und 68 und die Abgabe der Luft aus den verschiedenen
öffnungen in die daran vorbeitretenden Luftströme führt zu einem wirksamen Erhitzen aller wesentlichen
Oberflächen der V-förmigen Falle 22 sowie der Fangtasche 24. Somit wird eine Eisbildung auf diesen
Oberflächen wenigstens inhibiert, wenn nicht verhindert. Weiterhin wird ein Zusammenfrieren von eingefangenen
Teilchen in den Fangtaschen 24, und dies könnte sogar noch gefährlicher sein, in gleicher Weise
inhibiert, wenn nicht vollständig verhindert.
Der Separator für die äußeren Teile des Luftstroms ist in ähnlicher Weise mit einer Enteisungsvorrichtung
versehen. Die Einlaßwand 40 der äußeren Falle, die teilweise die Hauptleitung 38 für die heiße Luft
begrenzt, wird durch den Luftstrom durch die Hauptleitung ausreichend erhitzt unter Verhindern
einer Eisbildung auf derselben. Die andere den Einlaß zu den äußeren Taschenteilen 26 begrenzende Platte 50
weist ebenfalls eine Doppelwand auf unter Begrenzen eines Heißgaskanals 78, der sich von der vorderen
Kante aus erstreckt, wo eine Verbindung mit der zweiten äußeren Umkleidung 16 zu dem Stromabende
desselben vorliegt. Der Kanal 78 steht mit den Hc:B!'jf!k2!!!!T!ern 54 üb?r öffnungen 80 in den
Strebenwänden in Verbindung. Es ist eine erste Reihe Öffnungen 82 und eine zweite Reihe öffnungen 84 in der
Platte 50 benachbart zu den vorderen bzw. hinteren Kanten ausgebildet, wodurch heiße Luft aus dem Kanal
78 abgegeben wird. Die Öffnungen 86 sind ebenfalls in der zweiten äußeren Umkleidung 16 benachbart zu der
vorderen Kante derselben ausgebildet. Ein Luftstrom vorbei an den verschiedenen Öffnungsreihen führt zu
einer Ausbreitung der daraus hervortretenden heißen Luft über die entsprechenden äußeren Oberflächen.
Dies führt nun kombiniert mit dem Heißluftstrom durch den Kanal 78 zu einem Erhitzen dieser Oberflächen,
wodurch eine Eisbildung auf denselben inhibiert, wenn nicht verhindert wird. Weiterhin wird die aus den
öffnungen 82 und 84 abgegebene heiße Luft in die Fangtasche 26 überführt, wodurch auch eine Eisbildung
in den Taschenteilen oder Vereisen der darin eingefangenen Teilchen inhibiert, wenn nicht verhindert wird.
Heiße Luft kann ebenfalls aus einer Reihe öffnungen 88 abgegeben werden, die in den Wänden der Streben
20 benachbart zu deren vorderen Kanten ausgebildet sind. Diese öffnungen stehen ebenfalls mit den
Kammern 54 in Verbindung und die aus den öffnungen 88 abgegebene heiße Luft wird durch den daran
vorbeitretenden Luftstrom verteilt. Hierdurch wird ein wirksames Erhitzen an den vorderen Kantenteilen der
Hohlstreben erreicht, die die kritischste Fläche bezüglich einer möglichen Eisbildung darstellen.
Die beschriebene V-förmige Falle bedingt es, daß eine kleinstmögliche Anzahl an Separatorelementen in
dem primären Luftstrom vorliegt, der durch den Turbineneinlaß verläuft und somit wird es möglich,
relativ große Komponenten anzuwenden, die eine stabile Bauart aufweisen und virbrationsfest sind. Die
beschriebene Enteisungsvorrichtung ist in spezieller Weise mit dieser Fallenbauart kombiniert, und das
Gleiche gilt bezüglich der Separatorbauart unter Ausbilden der doppelwandigen Konstruktion für die
Strömungskanäle der heißen Luft. Man erhält somit eine starre, jedoch gleichzeitig leichtgewichtige Bauart.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Teilchenseparator mit Vereisungsschutz lur den
ringförmigen Lufteinlaß eines Gasturbinen-Triebwerks mit im Profil V-förmigen Fallen in einem
gekrümmten Einiaufteil, die konzentrisch zur Turbinenachse an Kohlstreben angeordnet sind, wobei die
Fangtaschen der Fallen mit einer mit Gebläse arbeitenden Hauptleitung Ober die Hohlstreben in
Strömungsverbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß ein axial gerichteter Einlaßteil (EP) vorgesehen ist, dem sich ein Diffusor
anschließt, in dem die Strömung verzögert und in Richtung der Turbinenachse (A) umgelenkt wird,
daß zwei V-förmige Fallen (22, 26) vorliegen, deren der Turbinenachse abgewandter Schenkel (42) nur
unwesentlich länger als der andere Schenkel (44) ist. wobei die Fallen (22, 26) derart im Diffusor
angeordnet sind, daß in diesem Bereich der engste Strömungsquerschnitt gegenüber jenem des Einlaßteils (EP) praktisch nicht verkleinert ist, und daß zur
Heißluftabgabe in den Vorderteilen und an den Einlaßstellen zu den Fangtaschen (24,26) Auslaßöffnungen (62, 64, 74, 76, 82, 84, 86) für Heißluft
vorgesehen sind.
2. Teilchenseparator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlstr >ben (20) durch eine
Wand (52) in getrennte Kammern (54, 56) unterteilt sind, die Fangtaschen (24, 26) über öffnungen (28,
30) in den Hohlstreben (20) in Verbindung mit den Kammern (56) und somit zu der Hauptleitung (32)
stehen.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/551,088 US3978656A (en) | 1975-02-20 | 1975-02-20 | Gas turbine engine air inlets having particle separators |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2629231A1 DE2629231A1 (de) | 1977-12-29 |
DE2629231C2 true DE2629231C2 (de) | 1983-01-05 |
Family
ID=24199795
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2629231A Expired DE2629231C2 (de) | 1975-02-20 | 1976-06-25 | Teilchenseparator mit Vereisungsschutz für den ringförmigen Lufteinlaß eines Gasturbinen-Triebwerks |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3978656A (de) |
DE (1) | DE2629231C2 (de) |
FR (1) | FR2356819A1 (de) |
GB (1) | GB1516466A (de) |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4268284A (en) * | 1977-11-07 | 1981-05-19 | Avco Corporation | Multichannel particle separator of the anti-icing type |
US4326374A (en) * | 1980-03-18 | 1982-04-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | High velocity exhaust diffuser and water baffle |
US4527387A (en) * | 1982-11-26 | 1985-07-09 | General Electric Company | Particle separator scroll vanes |
US4685942A (en) * | 1982-12-27 | 1987-08-11 | General Electric Company | Axial flow inlet particle separator |
US4644806A (en) * | 1985-04-22 | 1987-02-24 | General Electric Company | Airstream eductor |
US4688745A (en) * | 1986-01-24 | 1987-08-25 | Rohr Industries, Inc. | Swirl anti-ice system |
US4704145A (en) * | 1986-06-27 | 1987-11-03 | Avco Corporation | Modular multi-channel particle separator |
US4928480A (en) * | 1988-03-04 | 1990-05-29 | General Electric Company | Separator having multiple particle extraction passageways |
US4860534A (en) * | 1988-08-24 | 1989-08-29 | General Motors Corporation | Inlet particle separator with anti-icing means |
FR2781010B1 (fr) * | 1998-07-09 | 2000-08-04 | Snecma | Pieges a particules pour turbomachine |
EP2466097A1 (de) | 2005-06-20 | 2012-06-20 | Rolls-Royce North American Technologies, Inc. | Gebündelter Einlasspartikelselektor |
EP1893862B1 (de) * | 2005-06-20 | 2014-05-21 | Rolls-Royce North American Technologies, Inc. | Partikelabscheider für gasturbinen |
WO2007120162A2 (en) * | 2005-06-20 | 2007-10-25 | Rolls-Royce North American Technologies, Inc. | Particle separator for a gas turbine engine |
US8539748B2 (en) * | 2006-12-15 | 2013-09-24 | General Electric Company | Segmented inertial particle separators and methods of assembling turbine engines |
US7678165B2 (en) * | 2006-12-28 | 2010-03-16 | General Electric Company | Particle separator using boundary layer control |
US9046056B2 (en) * | 2008-12-26 | 2015-06-02 | Rolls-Royce North American Technologies, Inc. | Inlet particle separator system for a gas turbine engine |
WO2010077241A1 (en) | 2008-12-30 | 2010-07-08 | Sikorsky Aircraft Corporation | Engine air particle separator |
US9027202B2 (en) | 2013-03-08 | 2015-05-12 | Federal Signal Corporation | Low pressure drop dust collectors |
US11066995B2 (en) * | 2018-05-15 | 2021-07-20 | Raytheon Technologies Corporation | Gas turbine with oil warming anti-ice circuit |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB746596A (en) * | 1953-01-26 | 1956-03-14 | Rolls Royce | Improvements in or relating to gas turbine engines having multi-stage compressors |
US3123283A (en) * | 1962-12-07 | 1964-03-03 | Anti-icing valve means | |
US3720045A (en) * | 1970-11-16 | 1973-03-13 | Avco Corp | Dynamic blade particle separator |
US3673771A (en) * | 1970-11-23 | 1972-07-04 | Avco Corp | Multi-channel particle separator |
BE791726A (fr) * | 1971-11-23 | 1973-05-22 | Gen Electric | Separateur de particules avec dispositif de balayage en colimacon |
US3778983A (en) * | 1972-08-30 | 1973-12-18 | Avco Corp | Integral multichannel separator |
-
1975
- 1975-02-20 US US05/551,088 patent/US3978656A/en not_active Expired - Lifetime
-
1976
- 1976-06-21 GB GB25716/76A patent/GB1516466A/en not_active Expired
- 1976-06-25 DE DE2629231A patent/DE2629231C2/de not_active Expired
- 1976-07-01 FR FR7620128A patent/FR2356819A1/fr active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2629231A1 (de) | 1977-12-29 |
GB1516466A (en) | 1978-07-05 |
FR2356819B1 (de) | 1978-11-17 |
US3978656A (en) | 1976-09-07 |
FR2356819A1 (fr) | 1978-01-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2629231C2 (de) | Teilchenseparator mit Vereisungsschutz für den ringförmigen Lufteinlaß eines Gasturbinen-Triebwerks | |
DE3341553C2 (de) | ||
DE2542765C2 (de) | Infrarotstrahlungsunterdrückungseinrichtung für ein Flugzeug-Gasturbinentriebwerk | |
DE2256972C2 (de) | Abscheider zum Entfernen von Fremdteilchen aus dem einem Gasturbinentriebwerk zugeführten Luftstrom | |
DE3302576C2 (de) | Fangehäuse mit einer Schaufelbruchschutzeinrichtung für ein Axialgasturbinentriebwerk | |
DE3345957A1 (de) | Axialstroemungsabscheider | |
DE68906594T2 (de) | Staubabscheider fuer eine luftgekuehlte schaufel. | |
DE60007775T2 (de) | Axiallüfter | |
DE60020007T2 (de) | Internes Luftkühlungssystem für Turbinenschaufeln | |
DE2156319C3 (de) | ||
DE1601549A1 (de) | Gasturbinenanlage mit einem Abscheider zum Entfernen von Fremdkoerpern | |
DE60314446T2 (de) | Verfahren zur reinigung einer stationären gasturbineneinheit im betrieb | |
DE3504465C1 (de) | Vorrichtung zum Aufladen eines Verbrennungsmotors | |
DE1301647B (de) | Abscheider zum Entfernen von Fremdstoffen aus dem einem Gasturbinentriebwerk zugefuehrten Luftstrom | |
DE1291165B (de) | Fremdstoffabscheider fuer Gasturbinen | |
DE1220204B (de) | Axialturbomaschine, insbesondere Axialgasturbine | |
DE1902492A1 (de) | Trenneinrichtung | |
DE2452526A1 (de) | Verbesserungen an den dynamischen lufteintritten der turboantriebe von drehfluegel-flugzeugen | |
WO2008022831A1 (de) | Gasturbine | |
EP0178316A1 (de) | Fliehkraftabscheider. | |
DE3611803A1 (de) | Flugzeug-triebwerkseinlauf | |
DE3209960A1 (de) | Gasturbinentriebwerk | |
DE102018113753A1 (de) | Planetengetriebe und Gasturbinentriebwerk | |
DE2103397A1 (de) | Einrichtung zur Lärmunterdrückung | |
DE1751094A1 (de) | Stroemungsmaschine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OD | Request for examination | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |