DE2952446C2 - Teilchenabscheider für den Lufteinlaufkanal eines Flugzeugtriebwerkes - Google Patents

Description

a) der Axialspalt (37, 50) stromaufwärts vor den Axialschaufel (23) angeordnet ist

b) die Axialschaufeln (23) in einem Winkel zur Achse des Rotors (13) angestellt sind, unc

c) beim Betrieb des Teilchenabscheiders die Drehrichtung des Rotors (13) der Drehrichtung, die bei Windmühlenbetrieb besteht, entgegengesetzt ist

2. Teilchenabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Schaufelspitzen des Rotors (13) durch ein Deckband (41) verbunden sind, an dessen Außenseite Turbinenschaufeln (42) befestigt sind, wobei in einem gewissen Abstand von den freien Enden der Turbinenschaufeln (42) ein Düsenapparat (43) mit einer Sammelleitung (44) j« angeordnet ist, welche mit einer Luftquelle für die Luftzuführung zu den Turbinenschaufeln (42) in Verbindung steht.

3. Teilchenabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts der Axialschau- » fein (23) radial verlaufende Stützen (24, 24a; angeordnet sind, die mit Kanälen (28, 31) zur Zu- bzw. Abfuhr von Luft aus einer Luftquelle versehen sind, um Turbinenschaufeln (27) anzutreiben, die am hinteren Ende des Rotors (13) zwischen dem Kanal ⁴" (28) für die Luftzufuhr und dem Kanai (31) für die Luftabfuhr mit dem Rotor (13) verbunden sind.

4. Teilchenabscheider nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Luftquelle der Verdichter (5) des Triebwerkes (4) dient. ⁴^

5. Teilchenabscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Luftquelle die Atmosphäre dient, die mit dem Düsenapparat (52) über öffnungen (56) in Verbindung steht, welche in der Außenwand (55) des Lufteinlaufkanals (3) ausgeführt sind und je eine offenbare Klappe (57) besitzen.

6. Teilchenabscheider nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Luftquelle der Verdichter (5) des Triebwerkes (4) und die Atmosphäre dienen, die mit dem Düsenapparat (52) über einen Ejektor (63) in Verbindung stehen, der am Eintritt des Luftstromes in die Sammelleitung (53) angeordnet ist, wobei der Ejektor (63) durch die Luft aus dem Verdichter (5) angetrieben wird.

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Teilchenabscheider für den Lufteinlaufkanal eines Flugzeugtriebwerkes mit einem in dem Lufteinlaufkanal angeordneten, mit einem Kranz von Axialschaufeln versehenen Rotor und mit einer in der Wand des Lufteinlaufkanals einen umlaufenden Axialspalt bildenden Teilchenauffangeinrichtung, wobei die Axialschaufeln derart angeordnet sind, und der Rotor mit einer derartigen Drehzahl antreibbar ist, daß alle in der Einlaufströmung enthaltenen Teilchen mit den Axialschaufeln kollidieren. Ein derartiger Teilchenabscheider ist aus der US-PS 37 20 045 bekannt Bei deiesem Teilchenabscheider liegen die Axialschaufeln parallel zur Achse des Läufers. Sie sind hohl ausgebildet und weisen an ihrer einen Seite einen Schlitz auf, durch den Fremdkörper in das Schaufelinnere gelangen. Von dort werden sie aufgrund der Zentrifugalkraft der sich drehenden Axialschaufeln radial nach außen geschleudert und gelangen in eine Teilchenauffangeinrichtung, deren Axialspalt die Axialschaufeln überdeckt

Der Läufer wird mechanisch von dem Triebwerk gedreht, wobei der Winkelversatz der einzelnen Axialschaufeln, ihre axiale Länge und die Drehzahl des Läufers so gewählt sind, daß alle in der Einlaufströmung enthaltenen Teilchen mit den Axialschaufeln kollidieren. Aufgrund der Konstruktion dieser Axialschaufeln können allerdings nur Fremdkörper aufgefangen werden, deren Durchmesser kleiner ist als die öffnungsvieite des Schlitzes an den Schaufeln. Größere Teilchen werden zwar ebenfalls mit den Axialschaufeln kollidieren, gelangen jedoch aufgrund ihrer Eigengeschwindigkeit und des sie mitreißenden Luftstromes durch den Rotor hindurch und damit zu dem Triebwerk. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den Teilchenabscheider der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß das Eindringen auch größerer Fremdkörper verhindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Axialspalt stromaufwärts vor den Axialschaufeln angeordnet ist, daß die Axialschaufeln in einem Winkel zur Achse des Rotors angestellt sind und daß beim Betrieb des Teilchenabscheiders die Drehrichtung des Rotors der Drehrichtung, die bei Windmühlenbetrieb besteht, entgegengesetzt ist.

Hierdurch wird erreicht, daß alle eindringenden Teilchen % unabhängig von ihrer Größe % durch die Axialschaufeln entgegen dem Luftstrom »herausgeschleuder'.« werden, so daß sie entweder in die Teilchenauffangeinrichtung gelangen oder nach vorne aus dem Lufteinlaufkanal herausgelangen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Durch die Merkmale der Patentansprüche 2 und 3 werden zwei verschiedene Varianten für einen aerodynamischen Antrieb des Läufers angegeben. Das die Schaufelspitzen des Läufers verbindende Deckband erhöht zusätzlich die Festigkeit der Radialschaufeln bzw. setzt deren mechanische Beanspruchung herab. Hierdurch werden auch höhe^re Drehzahlen für den Rotor ermöglicht, was es wiederum gestattet, die Anzahl der Axialschaufeln zu verringern, wodurch der resultierende Strömungswiderstand verringert wird.

Durch die im Patentanspruch 5 genannten Maßnahmen für den Antrieb des Rotors wird erreicht, daß der Teilchenabscheider nur dann eingeschaltet ist, wenn er wirklich benötigt wird, d. h. in Bodennähe bei Start und Landung eines Flugzeuges. Steigt nämlich der Druck der dem Triebwerk zugeführten Luft, nachdem das Flugzeug eine gewisse Eigengeschwindigkeit erreicht hat, so schließt die Klappe die Zufuhr der Atmosphärenluft, so liaß die Turbinenschaufeln für den Antrieb des Rotors nicht mehr angetrieben werden.
Eine Verbesserung des Wirkungsgrades wird durch

die im Anspruch 6 angegebenen Merkmale erzielt, durch die die Geschwindigkeit der aus dem Düsenapparat zu den Turbinenschaufeln zugeführte Luft vergrößert wird. Hierbei ist die Luftdurchflußmenge aus dem Verdichter kleiner als in dem Fall, bei dem als Luftquelle nur der Verdichter dient

Der Teilchenabscheider nach der Erfindung schützt ein Triebwerk praktisch vollständig gegen ein Eindringen von Fremdkörpern, da sämtliche Fremdkörper stromaufwärts forgeschleudert werden. Durch die Möglichkeit des Abschaltens des Teilchenabscheiders wird bei normalen Betriebszuständen, bei denen der Teilchenabscheider nicht benötigt wird, der Strömungswiderstand für die dem Triebwerk zugeführte Luft auch nicht vergrößert

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlich erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Triebwerksanlage eines Flugzeuges mit einem Teilchenabscheider nach der Erfindung (teilweise im Längsschnitt),

Fig.2 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des Teilchenabscheiders der Erfindung,

F i g. 3 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht eines Teilchenabscheiders eines zweiten Ausführungsbeispieles der Erfindung,

Fig.4 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht eines Teilchenabscheiders nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und

F i g. 5 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht eines Teilchenabscheiders nach einem vieren Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Der Teilchenabscheider 1 ist für eine Triebwerksanlage 2 eines Flugzeuges bestimmt, welche hintereinander in Strömungsrichtung der Luft angeordnet einen Lufteinlaufkanal 3 und ein Triebwerk 4 enthält. Das Triebwerk 4 ist in eine Gondel 4a eingekapselt, die am nicht dargestellten Flugzeug befestigt ist. Das Triebwerk 4 besitzt einen Verdichter 5, der mit einer Welle 6 mit einer zweiten Turbinenstufe 7 des Triebwerks 4 verbunden ist. Ein Hochdruckverdichter 8 ist mittels einer Welle 9 mit der ersten Turbinenstufe 10 des Triebwerks 4 verbunden. Hinter der Turbine ist eine Schubdüse 11 angeordnet. Der Lufteinlauf kanal 3 steht mit dem Triebwerk 4 über einen zylindrischen Kanal 12 in Verbindung.

Der Teilchenabscheider 1 enthält einen im Kanal 12 befindlichen Rotor 13 (Fig. 1, 2), der eine zentrale Haube 14 aufweist, die in der Längsachse A-A (Fig. 1) der Triebwerksanlage angeordnet ist Im vorderen Teil der zentralen Haube 14 ist ein Deckel 15 (Fig.2) vorhanden, der die Mittelbohrung der Haube 14 verdeckt, welche zur bequemeren Montage der Haube 14 vorgesehen ist.

Die Haube 14 ist zur Gewichtsverminderung hohl ausgeführt und besitzt innere Rippen 16 und 17, die sich über Lager auf eine feststehende Achse 19 abstützen. Die Achse 19 besitzt eine gestufte Form und geht an ihrem Ende in eine querverlaufende Scheibe 20 über.

Zwischen den Lagern 18 ist eine Abstandshülse 21 angeordnet Jedes der Lager 18 ist über Druckringe 22 und 22c/ gegen Längsverschiebung fixiert. Das in F i g. 2 linke Lager 18 ist mittels des Druckringes 22 und der Abstandshülse 21 gesichert. Das in F i g. 2 rechte Lager 18 ist mittels des Druckringes 22c/, der Abstandshülse 21 und eines Vorsprungs der Rippe 17 fixiert.

An der zentralen Haube 14 sind Axialschaufeln 23 starr befestigt, die in einem Winkel zu der Ebene angeordnet sind, die zur Längsachse A-A des Läufers 13 senkrecht steht Der Neigungswinkel jeder der Schaufeln 23 nimmt von der zentralen Haube 14 radial nach außen zur Schaufelspitze hin stetig ab. Diese Abnahme des Winkels ist für einen gleichmäßigen Luftstrom im gesamten Querschnitt des Kanals 12 erforderlich.

Die Axialschaufeln 23 weisen ein gerades Profil auf. Der Ausdruck »Axialschaufeln« bedeutet hierbei, daß die Strömungsrichtung axial verläuft.

Im Kanal 12 sind radiale Stützen 24 und 24a angebracht deren äußere periphere Enden von der Wand 25 des Kanals 12 abgehen. Die inneren Enden der Stützen 24 und 24a gehen in einen ringförmigen Teil 26 über, der mit der Scheibe 20 starr verbunden und konzentrisch zur Achse 19 angeordnet ist Zwischen dem ringförmigen Teil 26 und der Achse 19 sind Turbinenschaufeln 27 angebracht, die an der zentralen Haube 14 befestigt sind.

In der radialen Stütze 24 ist ein Kanal 28 vorhanden, der zur Zufuhr des Luftstromes zu den Turbinenschaufeln 27 über eine Sammelleitung 29 und einen Düsenapparat 30 bestimmt ist
. Die Sammelleitung 29 stellt einen mit dem Kanal 28 in Verbindung stehenden ringförmigen Hohlraum dar.

Der Düsenapparat ist durch nicht dargestellte profilierte Schaufeln gebildet die um die Turbinenschaufeln 27 angeordnet sind. Die Sammelleitung 29 und der Düsenapparat 30 dienen der Beschleunigung und Verteilung des den Kanal 28 verlassenden Luftstromes zu den Turbiner.schaufeln 27.

Der Rotor 13 wird durch die Turbinenschaufeln 27 in Drehung versetzt. Die Drehrichtung ist derart, daß die Drehrichtung des Rotors der Drehrichtung, die bei Windmühlenbetrieb besteht, entgegengesetzt ist. Windmühlenbetrieb bedeutet hierbei, daß der Rotor allein durch den Luftstrom, der durch den Teilchenabscheider hindurch zu dem Triebwerk gelangt, angetrieben würde. Mit anderen Worten würden die um einen Winkel zur Achse des Rotors angestellten Axialschaufeln bei Windmühlenbetrieb als Impeller arbeiten.

In der radialen Stütze 24a ist ein Kanal 31 ausgebildet, der mit der Atmosphäre in Verbindung steht und zur Abfuhr der Luft von den Turbinenschaufeln 27 dient.

Der Kanal 28 steht über eine Rohrleitung 32 (F i g. 1) mit dem Ausgang des Verdichters 5 in Verbindung.

In der Rohrleitung 32 ist ein elektrisches Ansperrventil 33 angeordnet, das an eine nicht dargestellte Stromquelle angeschlossen ist. Dieses Absperrventil 33

^M kann von beliebiger Konstruktion sein.

Der Teilchenabscheider 1 besitzt weiterhin eine Teilchenauffangeinrichtung 34, die durch die Innenwand 25 des Kanals 12 gebildet und ringförmig gestaltet ist. Hinter der in F i g. 1 im unteren Teil gezeigten

Teilchenauffangeinrichtung 34 ist ein Speicher 35 für die Fremdkörper vorhanden, der eine Tasche mit einer Austrittsöffnung darstellt, die von einem Deckel 36 verschlossen ist. Die Teilchenauffangeinrichtung 34 besitzt einen in der Wand 25 ausgeführten Axialspalt 37

(F i g. 1 und 2) für den Eintritt der Fremdkörper. Der Axialspalt 37 befindet sich stromaufwärts vor den Axialschaufeln 23. Die Axialschaufeln 23 sind derart angeordnet, daß bei entsprechender Rotordrehzahl alle in der Einlaufströmung enthaltenen Teilchen mit den

^b^ Axialschaufeln 23 kollidieren.

In dem Ausführungsbeispiel der F i g. 3 besitzt der Teilchenabscheider 1 die Haube 14 mit Deckel 15, die Rippen 16 und 17, die Lager 18, die Achse 19 mit Scheibe

20, die Abstandshülse 21, die Ringe 22 und 22c/sowie die Axialschaufeln 23 in gleicher Anordnung wie in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 3 fehlen jedoch die Turbinenschaufeln 27, die Sammelleitung 29, der ' Düsenapparat 30 sowie die Kanäle 28 und 31 in den radialen Stutzen 24 und 24a.

In dem in F i g. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind volle radiale Stützen 38 vorhanden, deren äußere perphere Enden von der Wand 39 des Kanals 12 n abgehen. Die inneren Enden der radialen Stützen 38 gehen in einen ringförmigen Teil 40 über, der mit der Scheibe 20 und der Achse 19 starr verbunden ist Der ringförmige Teil 40 liegt konzentrisch zur Achse 19. Bei dieser Ausführungsform sind die Schaufelspitzen des i"' Läufers 13 durch ein Deckband 41 verbunden, an dessen Außenseite Turbinenschaufeln 42 befestigt sind. In einem gewissen Abstand von den freien Enden der Turbinenschaufeln 42 ist ein Düsenapparat 43 mit einer Sammelleitung 44 angeordnet. Die Sammelleitung 44 ?<> stellt einen ringförmigen Hohlraum dar, der im verstärkten Teil der Wand 45 ausgeführt ist. Die Wand 45 ist mit der Wand 39 des Kanals einstückig.

Der Düsenapparat 43 ist ebenfalls im verstärkten Teil der Wand 45 ausgeführt und durch °/o nicht dargestellte v> % profilierte Schaufeln gebildet, die um das Deckband

41 gleichmäßig angeordnet sind. Der Düsenapparat 43 befindet sich zwischen der Sammelleitung 44 und den Turbinenschaufeln 42.

In der Wand 45 sind Kanäle 46 vorhanden, die im )» wesentlichen parallel zur Längsachse A-A (Fig. 1) verlaufen. Die Kanäle 46 sind zur Verbindung der Sammelleitung 44 und des Düsenapparates 43 mit der Rohrleitung 32 zur Luftzufuhr zu den Turbinenschaufel

42 bestimmt J"> Zwischen der Wand 45 und der Wand 39 des Kanals 12 ist ein Ringkanal 47 vorgesehen, der ebenfalls parallel zur Achse A-A verläuft und zur Abfuhr der Luft von den Turbinenschaufeln 42 bestimmt ist. Im Kanal 47 sind Längsrippen 48 angeordnet, die zur Verbindung der ^4|> Wände 39 und 45 bestimmt sind, welche im vorliegenden Fall einstückig ausgeführt sind.

Der Teilchenabscheider dieses Ausführungsbeispiels enthält eine Teilchenauffangeinrichtung 49, deren Wände einstückig mit der Wand 45 ausgeführt sind. Die ^4l Teilchenauffangeinrichtung 49 ist durch eine ihr zugewandte Oberfläche des Deckbandes 41 begrenzt. Diese Oberfläche des Deckbandes 41 befindet sich auf der Seite, die den Turbinenschaufeln 42 gegenüber liegt

Die Teilchenauffangeinrichtung 49 besitzt einen >° Axialspalt 50 zum Eintritt von Fremdkörpern. Bei dieser Ausführungsform des Teilchenabschcidcrs J läßt sich die Luft recht einfach zu den Turbinenschaufeln 42 zuführen, wobei die Dicke der Stützen 38 verringert werden kann. Aus diesem Grunde ist die Konstruktion ^V) etwas einfacher und dank der verringerten Dicke der Stützen 38 ist der Durchgangsquerschnitt des Kanals 12 für den Durchtritt des Luftstromes vergrößert.

Die Luftzufuhr zu den Turbinenschaufeln 42, die an dem Deckband 41 angebracht sind, vergrößert das ^w) Drehmoment des Antriebs, wehalb der Druck bzw. Durchfluß der den Turbinenschaufeln 42 zugeführten Luft verringert werden kann.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig.4 sind der Läufer 13, die radialen Stützen 38 mit dem ringförmigen "" Teil 40, die Achse 19 mit der Scheibe 20 und die Teilchenauffangeinrichtung 49 mit dem Axialspalt 50 in gleicher Weise aufgebaut wie bei dem im Zusammenhang mit F i g. 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Bei dem in F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kanal 12 durch eine innere Wand 51 begrenzt In einem gewissen Abstand von den freien Enden der Turbinenschaufeln 42 ist ein Düsenapparat 52 mit Sammelleitung 53 angeordnet. Die Sammelleitung 53 besitzt einen ringförmigen Hohlraum und ist mit der Wand 51 des Kanals 12 einstückig ausgeführt.

Der Düsenapparat 52 ist im verstärkten Teil der Sammelleitung 53 ausgeführt und durch nicht dargestellte profilierte Schaufeln gebildet, die gleichmäßig um das Deckband 41 angeordnet sind. Der Düsenapparat 52 befindet sich zwischen der Sammelleitung 53 und den Turbinenschaufeln 42.

Im verstärkten Teil der einstückig ausgeführten Wände der Teilchenauffangeinrichtung 49 und der Sammelleitung 53 sind ebenfalls Kanäle 54 vorgesehen, die im wesentlichen parallel zur Längsachse A-A verlaufen. Diese Kanäle 54 sind zur Verbindung der Sammelleitung 53 und des Düsenapparates 52 mit der Atmosphäre bestimmt. In der Außenwand 55 des Lufteinlaufkanals 3 sind öffnungen 56 vorgesehen, die zur Verbindung des Düsenapparates 52 und der Sammelleitung 53 mit der Atmosphäre dienen. In den öffnungen 56 sind (nicht dargestellte) Siebe zum Zurückhalten von Fremdkörpern angeordnet. |ede öffnung 56 besitzt eine Klappe 57, die die öffnung 56 bei nicht arbeitendem Teilchenabscheider 1 absperrt.

Die öffnungen 56 stehen mit den Kanälen 54 über einen Kanal 58 in Verbindung, der sich in der Gondel 4a zwischen der Innenwand 59 und der Außenwand 55 des Lufteinlaufkanals 3 befindet.

Jede Klappe 57 ist mit einer Feder 60 versehen, die zum Abschließen der öffnungen 56 durch die Klappe 57 bei nicht arbeitendem Teilchenabscheider dient

Gegenüber den Turbinenschaufeln 42 befindet sich eine konische Wand 61, die die Sammelleitung 53 mit der Wand 51 des Kanals 12 verbindet. Die konische Wand 61 begrenzt zusammen mit dem Deckband 41 einen Kanal 62, der für die Luftzuführung von den Turbinenschaufeln 42 in den Kanal 12 bestimmt ist.

Bei dieser Ausführungsform des Teilchenabschcidcrs 1 ist die Konstruktion am einfachsten. Hier bedarf es keiner Steuereinrichtung für das Ein- und Ausschalten der Luftzufuhr zu den Turbinenschaufeln 42. Der Beginn und die Unterbrechung der Luftzufuhr erfolgen automatisch je nach Luftdruck im Kanal 12. Dieser hängt von der Bewegungsgeschwindigkeit des Flugzeuges ab. Außerdem ist diese Ausführungsvariante am wirtschaftlichsten, da sie keine Luftentnahme vom Verdichter des Triebwerkes 4 erfordert.

Ein weiteres Ausfühningsbeispie! der Erfindung ist in F i g. 5 dargestellt. Der Läufer 13, die radialen Stützen 38 mit dem ringförmigen Teil 40, die Achse 19 mit der Scheibe 20, die Teilchenauffangeinrichtung 49 mit dem Axialspalt 50 für den Eintritt von Fremdkörpern, der Düsenapparat 52, die Sammelleitung 53, die konische Wand 61 und der Kanal 62 sowie der Lufteinlaufkanal 3 mit den Wänden 55 und 59, den Öffnungen 56, den Klappen 57, den Federn 60 und dem Kanal 58 sind in gleicher Weise aufgebaut und angeordnet wie im Zusammenhang mit F i g. 4 beschrieben.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig.5 dienen der Verdichter 5 des Triebwerkes 4 und die Atmosphäre als Luftc uelle, welche mit dem Düsenapparat 52 in Verbindung steht Bei dieser Ausführung ist am Eintritt der Luft in die Sammelleitung 53 ein Ejektor 63 angeordnet, der der Luftzufuhr zum Düsenapparat 52

und der Sammelleitung 53 dient und zwar sowohl der Luft aus dem Verdichter 5 des Triebwerkes 4 als auch aus der Atmosphäre durch die öffnungen 56.

Der Ejektor 63 besitzt eine ringförmige Mischkammer 64, die über den Umfang der Düse 65 gleichmäßig verteilt ist. Die ringförmige Mischkammer 64 liegt konzentrisch zur Teiichenauffangeinrichtung 49 und ist mit der Atmosphäre durch die öffnungen 56 und den Kanal 58 verbunden. Die ringförmige Mischkammer 64 ist von innen durch die Wand der Teilchenauffangeinrichtung 49 und von außen durch eine Wand 66 begrenzt, die einen verstärkten Teil aufweist.

Im verstärkten Teil der Wand 66 ist ein Ringraum 67 ausgebildet, der mit den Düsen 65 und den Kanälen 68 in Verbindung steht, die ebenfalls im verstärkten Teil der Wand 66 ausgebildet sind.

Die Kanäle 68 verlaufen im wesentlichen parallel zur Achse A-A und sind zur Verbindung des Ringraumes 67 mit der Rohrleitung 32 und zur Zufuhr der Luft zu demselben aus dem Verdichter 5 des Triebwerkes 4 bestimmt.

Der Ringraum 67 dient zur gleichmäßigen Verteilung der Luft, die durch die Rohrleitung 32 und die Kanäle 68 in die Düsen 65 gelangt. Die Düsen 65 dienen der Vergrößerung der Geschwindigkeit der Luft, die aus dem Verdichter 5 in die Mischkammer 64 des Ejektors 63 gelangt.

Die Durchgangsquerschnitte der Mischkammer 64 und der Düsen 65 sind so gewählt, daß die Strömungsgeschwindigkeit der Luft, die durch die Sammelleitung 53 und den Düsenapparat 52 den Turbinenschaufeln 42 zugeführt wird, für den bestmöglichen Wirkungsgrad des Läufers 13 ausgelegt ist.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung arbeitet der Teilchenabscheider unabhängig von der Eigenbewegungsgeschwindigkeit des Flugzeuges mit einer verhältnismäßig geringen Luftmenge, die dem Verdichter 5 entnommen wird.

Der Teilchenabscheider gemäß den F i g. 1 und 2 arbeitet wie folgt:

Gleichzeitig mit dem Anlassen des Triebwerkes 4 oder vor der Landung des Flugzeuges wird das elektrische Ventil 33 durch Stromzufuhr geöffnet.

Die Druckluft vom Verdichter 5 des Triebwerkes 4 strömt durch die Rohrleitung 32 und den Radialkanal 28 und gelangt in die Sammelleitung 29. Dann wird die Luft aus der Sammelleitung 29 durch die profilierten Schaufeln des Düsenapparates 30 den Turbinenschaufeln 27 zugeführt, die den Läufer 13 mit seinen Axialschaufeln 23 in Drehung versetzen und zwar mit einer Drehrichtung, die der Drehrichtung, die bei Windmühlenbetrieb besteht, entgegengesetzt ist.

Bei dieser Rotation des Läufers 13 werden sämtliche Fremdkörper, welche in den Lufteinlaufkanal 3 hineingeraten sind, nach der Seite forgeschleudert die zu der Seite entgegengesetzt ist, an der sich das Triebwerk 4 befindet

Dies erfolgt deshalb, weil ein Fremdkörper bei der Bewegung nach der Seite des Triebwerkes 4 auf seinem Weg auf eine der Axialschaufeln 23 trifft, die stets mit dem Fremdkörper mit derjenigen Oberfläche in Berührung kommen, die zur Seite des Lufteinlaufkanals 3 weist

Während der Zeitspanne, die eine jede Axialschaufel dazu braucht um sich um einen Winkel zu drehen, der den lichten Abstand zwischen den benachbarten Axialschaufeln überstreicht legt ein beliebiger Fremdkörper eine Entfernung zurück, die kleiner ist als die

Projektion der Schaufel 23 auf die durch die Achse A-A gehende Ebene.

Der weggeschleuderte Fremdkörper kann sofort über den Axialspalt in die Teilchenauffangeinrichtung 34 gelangen. Jedoch kann der fortgeschleuderte Fremdkörper erneut vom Luftstrom erfaßt werden und nicht gleich in die Teilchenauffangeinrichtung 34 gelangen. In diesem Fall kommt er unter der Wirkung der radial nach außen gerichteten Kraftkomponente, die auf ihn beim Zusammenstoß mit der Axialschaufel 23 angreift, näher zur Wand 25 des Kanals 12 als vor dem Zusammenstoß. Erneut durch den Luftstrom erfaßt, kann außerdem der Fremdkörper nicht auf die Geschwindigkeit beschleunigt werden, die er vor dem Zusammenstoß hatte. Deshalb bringt jeder folgende Zusammenstoß des Fremdkörpers mit einer der Axialschaufeln 23 ihn näher zum Axialspalt 37 für den Eintritt von Fremdkörpern, wohin er schließlich unvermeidlich gelangt, ohne hinter die Axialschaufeln 23 des Läufers 13 gelangen zu können. Die Luft, welche den Läufer 13 in Drehbewegung versetzt hat, wird nach Passieren der Turbinenschaufeln 27 durch den Radialkanal 31 in die Atmosphäre abgelassen. Nach dem Start des Flugzeuges besteht keine Gefahr des Eindringens von Fremdkörpern von der Erdoberfläche oder dem Flugplatz in die Triebwerksanlage. Deswegen wird das elektrische Ventil 33 von der Speisequelle abgeschaltet und die Luftzuführung vom Verdichter 5 des Triebwerkes 4 abgebrochen. Da hiernach der Luftstrom nicht mehr auf die Turbinenschaufeln 27 gelangt, beginnt der Läufer 13 infolge der Einwirkung des Luftstroms im Kanal 12 auf die Schaufeln 23 in der umgekehrten Richtung zu drehen, d. h. in Drehrichtung bei »Windmühlenbetrieb«. Hierbei verringert sich der aerodynamische Widerstand im Kanal 12 und die Ungleichmäßigkeiten der Geschwindigkeit, des Drucks und der Temperatur der Luft nehmen infolge ihrer Vermischung durch die Axialschaufeln 22 ab.

Nach Ausschalten des Triebwerkes 4 schaltet man das elektrische Ventil 33 ebenfalls von der Stromquelle ab. Hiernach öffnet man den Deckel 36 und befreit den Speicher 35 von den in diesen aus der Teilchenauffangeinrichtung 34 hineingeratenen Fremdkörpern.

Bei der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform öffnet man das elektrische Ventil 33 und führt die Druckluft vom Verdichter 5 durch die Rohrleitung 32 zu. Die Druckluft gelangt aus der Rohrleitung 32 über die Kanäle 46 in den ringförmigen Hohlraum der Sammelleitung 44. Danach wird die Luft aus der Sammelleitung 44 durch die profilierten Schaufeln des Düsenapparates 43 hindurch den an dem Deckband 41 angebrachten Turbinenschaufeln 42 zugeführt, wodurch der Rotor % wie oben beschrieben % gedreht wird.

Falls ein Fremdkörper mit der Oberfläche des Deckbandes 41 zusammenstößt die der Achse A-A zugekehrt ist wird der Fremdkörper dadurch, daß diese Oberfläche als konischer Konfusor gestaltet ist, ebenfalls nach der Seite forgeschleudert die zu der Seite entgegengesetzt ist wo sich das Triebwerk 4 befindet, und gelangt durch den Axialspalt 50 in die Teilchenauffangeinrichtung 49. Die Luft die den Läufer 13 in Drehung versetzt hat wird nach Passieren der Turbinenschaufeln 42 durch den Ringkanal 47 in die Atmosphäre abgeleitet

Das Ausschalten der Arbeit des Teilchenabscheiders 1 durch Abschalten des elektrischen Ventils 33 und das Entleeren des Speichers 35 erfolgen bei dem Ausführungsbeispiel der Fig.3 ebenso wie bei dem Ausfüh-

rungsbeispiel der F i g. 1 und 2.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig.4 findet die Luftzuführung zum Antrieb des Läufers 13 nur in demjenigen Bereich der Bewegungsgeschwindigkeiten des Flugzeuges statt, in welchem der statische Luftdruck im Kanal 12 den atmosphärischen Luftdruck unterschreitet.

Da jedoch die Gefahr des Eindringens von Fremdkörpern in die Triebwerksanlage oft mit der Steigerung der Bewegungsgeschwindigkeit des Flugzeuges abnimmt, kann sich der gemäß F i g. 4 ausgeführte Teilchenabscheider 1 beispielsweise für Flugzeuge mit relativ geringer Start- und Landegeschwindigkeit am vorteilhaftesten erweisen. Beim Anlassen beginnt das Triebwerk 4 die Luft durch den Lufteinlauf 3 anzusaugen, und im Kanal 12 wird Unterdruck erzeugt. Unter der Wirkung dieses Linierdrucks überwinden die Klappen

57 die Kraft der Federn 60 und geben die öffnungen 56 frei, wodurch die Turbinenschaufeln 42 über die Kanäle

58 und 54, die Sammelieitung 53 und den Düsenapparat 52 mit der Atmosphäre in Verbindung gesetzt werden.

Der Luftstrom, der den Läufer 13 in Drehung versetzt hat, wird nach Passieren der Turbinenschaufeln 42 über den durch die konische Wand 61 begrenzten Kanal 62 in den Kanal 12 ausgestoßen. Der Ausstoß der Luft von den Turbinenschaufeln 42 in den Kanal 12 vergrößert den Luftdurchfluß in das Triebwerk und dessen Schub.

Die Arbeit des Teilchenabscheiders wird bei der Erhöhung der Bewegungsgeschwindigkeit des Flugzeuges auf eine solche Geschwindigkeit abgebrochen, bei der der dynamische Druck ungefähr demjenigen Unterdruck gleich ist der im Kanal 12 bei der Arbeit des Triebwerkes 4 im gleichen Betriebszustand bei unbeweglichem Flugzeug erzeugt wird.

Ein ähnlicher Vorgang erfolgt beim Landen des Flugzeuges. In diesem Fall wird mit der Geschwindigkeitsverminderung des Flugzeuges ein Unterdruck erzeugt, der zum Freigeben der öffnungen 56 und zum Drehen des Läufers 13 ausreicht. Hiernach arbeitet der Teilchenabscheider 1 wie vorstehend beschrieben. Die Arbeit des Teilchenabscheiders 1 hört gleichzeitig mit der Stillsetzung des Triebwerkes 4 auf.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 wird gleichzeitig mit dem Anlassen des Triebwerkes 4 oder vor dem Landen des Flugzeuges das elektrische Ventil 33 durch Stromzuführung zu diesem geöffnet.

Die Druckluft vom Verdichter 5 des Triebwerkes strömt durch die Rohrleitung 32 und die Kanäle 68 und gelangt in den Ringraum 67. Danach gelangt die Druckluft durch die Düsen 65 in die ringförmige Mischkammer 64 des Ejektors 63.

Der im Raum 67 infolge der Wirkung der I .iiftstrahlen aus den Düsen 65 entstehende Unterdruck gewährleistet das Ansaugen von Luft aus der Atmosphäre in den Raum 67.

Unter der Wirkung dieses Unterdrucks und dank dem im Kanal 12 bei der Arbeit des Triebwerkes 4 entstehenden Unterdruck überwinden die Klappen 57 die Kraft der Federn 60 und geben die Öffnungen 56 in der Außenwand 55 des Lufteinlaufkanals 3 frei. Die Luftströme aus der Atmosphäre und aus dem Verdichter 5 werden in der Kammer 64 vermischt und gelangen in die Sammelleitung 53. Aus der Sammelleitung 53 wird die Luft durch die profilierten Schaufeln des Düsenapparates 52 hindurch den Turbinenschaufeln 42 zugeführt, wodurch der Rotor 13 % wie oben beschrieben % gedreht wird.

Die Arbeit des Teilchenabscheiders 1 wird durch Abschalten des elektrischen Ventils 33 beendet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Teilchenabscheider für den Lufteinlaufkanal eines Flugzeugtriebwerkes mit einem in dem Lufteinlaufkanal angeordneten, mit einem Kranz von Axialschaufeln versehenen Rotor und mit einer in der Wand des Lufteinlaufkanals einen umlaufenden Axialspalt bildenden Teuchenauffangeinrichtung, wobei die Axialschaufeln derart angeordnet sind, und der Rotor mit einer derartigen Drehzahl antreibbar ist, daß alle in der Einlaufströmung enthaltenen Teilchen mit den Axialscha'ifeln kollidieren, dadurch gekennzeichnet, daß