DE2632155B2

DE2632155B2 - Gasturbinenstrahltriebwerk

Info

Publication number: DE2632155B2
Application number: DE2632155A
Authority: DE
Inventors: Rowan Herbert Sunnyhill Derby Colley (Grossbritannien)
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1975-07-19
Filing date: 1976-07-16
Publication date: 1978-07-27
Also published as: DE2632155A1; JPS5236211A; JPS574824B2; FR2319019B1; DE2632155C3; GB1497477A; FR2319019A1; US4055042A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gasturbinenstrahltriebwerk der im Oberbegriff des Patentanspruchs J5 angegebenen Gattung. Ein solches Triebwerk ist aus der US-PS 34 94 129 bekannt. Hierbei ist zwischen der Abströmseite des Teilergehäuseringes und dem Kerntriebwerksgehäuse ein Auslaßleitschaufelkranz angeordnet, aus dem die Luft stabilisiert und mit gleichmäßigen Stromungsverhältnissen über die gesamte Schaufelhöhe austritt. Da in dem äußeren Gebläsekanal jedoch bezüglich des Dralls der hindurchtretenden Luft andere Verhältnisse herrschen als im inneren Ringkanal des Kerntriebwerkes, ergibt sich auf diese Weise für die einzelnen Kanäle eine bezüglich der Drallwirkung unbefriedigend stabilisierte Strömung, da im äußeren Gebläsekanal der Drall möglichst Null sein soll und im inneren Ringkanal des Kerntriebwerks die Strömung im Hinblick auf die stromab folgenden Kompressorstufen bezüglich des Dralls abgestimmt sein soll.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine bezüglich des Dralls verbesserte und an die Strömungsverhältnisse innerhalb des Kerntriebwerks und außer- halb desselben im Gebläsekanal angepaßte Strömung zu erzielen, wobei insbesondere erreicht werden soll, daß die dem Gebläsestrom von radial innen her wieder zugemischte Luft möglichst wirbelfrei in die radial äußere Gebläseströmung übergeht.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale. Durch die Unterteilung des Leitschaufelkranzes in zwei bezüglich ihrer Drallwirkung individuell einstellbare Leitschaufelkränze innerhalb des Teilergehäuseringes wird die angestrebte Strömungsverteilung erreicht. Durch die Verbindung der Einlauflippe des Kerntriebwerks sowohl mit dem Innengehäuse: als auch mit dem Teilergehäusering ergibt sich außerdem eins sehr günstige Abstützung der konzentrisch zueinander liegenden Gehäuseteile.

Es ist zwar durch die GB-PS 10 85619 bereits bekannt, stromab der Frontgebläsestufe getrennte Leitschaufeln für den äußeren Gebläsekanal und den inneren Ringkanal des Kerntriebwerks vorzusehen, wobei die beiden Gebläsestufen und Kanäle durch das äußere Gehäuse des Kerntriebwerks getrennt sind. Hier tritt jedoch das Problem der Wiedereinführung von Gebläseluft in den Gebläsekanal nicht ein, weil ein Teilergehäusering, welcher eine Strömungsaufteilung vor Eintritt in das Kerntriebwerk bewirkt, nicht vorhanden ist und die beiden Leitschaufelgruppen in voneinander völlig getrennten, abgeschlossenen konzentrischen Kanälen arbeiten, wobei eine Stummelrotorstufe stromauf der in die einzelnen Kanäle führenden Leitschaufeln nicht vorgesehen ist.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Schnitt durch den Gebläseteil eines mit Frontgebläse versehenen Gasturbinenstrahltriebwerks.

Die von einer nicht dargestellten Niederdruckturbine über die Niederdruckwelle 20 angetriebene Gebläserotorscheibe 21 trägt an ihrem Umfang eine Stufe von Rotorschaufeln 22, deren Spitzen dicht benachbart zur Gebläseverkleidung 23 umlaufen. Ein nach hinten gerichteter Fortsatz 24 der Gebläserotorscheibe 21 trägt eine Stummelrotorstufe 25, deren Schaufeln sich nur etwa über ein Drittel des Wegs der Gebläseschaufeln 22 erstrecken. Die Schaufeln dieser Stummelrotorstufe laufen innerhalb eines Teilergehäuseringes 26 um. Dieses wird von der Gebläseverkleidung 23 durch Gebläseauslaßleitschaufeln 27 getragen und ist mit Einlaßleitschaufein 29 stromauf der Stummelrotorstufe

25 versehen. Die Abströmseite des Teilergehäuseringes

26 überragt die Einlauflippe 13 des Kerntriebwerks in axialer Richtung und im dadurch entstandenen Ringkanal zwischen Einlauflippe 13 und Abströmseite des Teilergehäuses sind äußere Auslaßleitschaufeln 28 angeordnet. Im Ringkanal des Kerntriebwerks radial innerhalb der Einlauflippe 13 sind innere Auslaßleitschaufeln 30 der Stummelrotorstufe 25 angeordnet, wobei die inneren und äußeren Auslaßleitschaufeln 30 bzw. 28 unterschiedliche Abströmwinkel aufweisen, die die durch sie geleiteten Strömungen den Strömungen im äußeren Gebläsekanal bzw. im inneren Ringkanal des Kerntriebwerks anpassen.

Der Trägeraufbau des Gebläserotors weist radiale Streben 31 auf, die von der Gebläseverkleidung nach einem ringförmigen Trägeraufbau 32 innerhalb des Außengehäuses des Kerntriebwerks vorstehen. Von dem Ring 32 erstrecken sich weitere Streben 33 über den Einlaßkanal des Kerntriebwerks, die dazu dienen, zwei Lager 34 und 35 abzustützen, die die Gebläsewelle 20 tragen.

Das Triebwerk arbeitet wie folgt:

Die von dem Gebläserotor 22 verdichtete Luft wird durch den Teilergehäusering 26 in eine radial innere und eine radial äußere Strömung aufgeteilt. Die äußere Strömung tritt durch die Auslaßleitschaufeln 27 hindurch, durch die der größte Teil des Dralls ausgeglichen wird, und die Strömung wird dann über die Streben 31 geleitet, die keine Anlenkung zu bewirken haben und daher ein gerades Strömungsprofil besitzen.

Die innere durch die Einlaßleitschaufeln 29 innerhalb des Teilergehäuseringes 26 einfließende Strömung wird

über die Stummelrotorstufe 25 einer zusätzlichen Verdichtung unterworfen. Diese Stummelrotorstufe bewirkt, daß der relativ schlechte Wirkungsgrad der Hauptgebläserotorstufe 22 im Bereich niedriger Umfangsgeschwindigkeit in der Nähe der N.i.be verbessert wird und außerdem eine gewisse zusätzliche Vorkompression der Luft, die im Kerntriebwerk zugeführt wird, erreicht wird. Die auf diese Weise weiter verdichtete Luft wird durch die Einlaßlippe 13 des Kerntriebwerks weiter aufgeteilt, und zwar in eine äußere Strömung, die über die Auslaßleitschaufeln 28 abfließt und sich mit dem Hauptgebläsestrom wieder vereinigt und in eine innere Strömung, die über die Auslaßleitschaufeln 30 in das Kerntriebwerk abströmt Diese Aufspaltung der Auslaßluft der Stun.imelrotorstufe ergibt den Vorteil, daß das Kerntriebwerk nicht die gesamte Strömung der Stummelrotorstufe ständig verarbeiten muß, sondern bis zu einem gewissen Grad eine bedarfsweise Anpassung vorgenommen werden kann, indem ein geeigneter Anteil dieser Luft in das Kerntriebwerk einströmt und der Rest über die Auslaßleitschaufeln 28 abfließt. Die Auslaßleitschaufeln 28 sind dabei so ausgebildet, daß die Luft genügend abgelenkt wird, um den Restdrall aus dem äußeren Strom zu entfernen. Die Auslaßleitschaufeln 30 sind hingegen so angeordnet, daß die Luft genügend abgelenkt wird, um einen geeigneten Drall zu erlangen, der beispielsweise einen Winkel von

ίο 30° aufweisen kann, um für den Verdichter des Kerntriebwerks günstige Anströmverhältnisse zu schaffen.

Der in dem Ausführungsbeispiel dargestellte einstufige Autbau der Auslaßleitschaufeln 28 und 30 kann durch einen zweistufigen Aufbau ersetzt sein, wenn es erwünscht ist, die erforderliche Ablenkung über einen axial längeren Abschnitt zu verteilen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Gasturbinenstrahltriebwerk mit einem Kerntriebwerk und einem vom Kerntriebwerk angetriebenen Frontgebläse mit wenigstens einer sich über die gesamte radiale Höhe des Gebläsekanals: erstrekkenden Hauptrotorstufe und einer dem Frontgebläse nachgeschalteten Stummelrotorstufe, deren Laufschaufeln innerhalb eines Teilergehäuseringes umlaufen und Luft komprimieren, die einem weiteren, von der Einlauflippe des Kerntriebwerks gebildeten Ringteiler über nachgeschaltete Auslaßleitschaufeln der Stummelrotorstufe derart zugeführt wird, daß ein Teil der Luft nach dem Einlaß des Kerntriebwerkes strömt und ein Teil sich wiederum mit der Gebläseluftströmung vereinigt, wobei die Einlauflippe des Kerntriebwerkes einen kleineren Durchmesser aufweist als die Abströmseit? des Teilergehäuseringes, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmseite des Teilergehäuseringes (26) die Einlauflippe (13) des Kerntriebwerkes in axialer Richtung überragt und daß im Ringkanal zwischen Einlauflippe und Abströmseite des Teilergehäuseringes äußere Auslaßleitschaufeln (28) und im Ringkanal des Kerntriebwerkes radial innerhalb der Einlauflippe (13) innere Auslaßleitschaufeln (30) der Stummelrotorstufe (25) angeordnet sind, wobei die inneren und äußeren Auslaßleitschaufeln (30 bzw. 28) unterschiedliche Abströmwinkel aufweisen.