DE2629231C2 - Teilchenseparator mit Vereisungsschutz für den ringförmigen Lufteinlaß eines Gasturbinen-Triebwerks - Google Patents

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)

Patentansprüche:

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.