DE3103603A1

DE3103603A1 - Lufteinlass fuer ein gasturbinentriebwerk

Info

Publication number: DE3103603A1
Application number: DE19813103603
Authority: DE
Inventors: John Richard Buckinghamshire Hobbs
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1980-02-09
Filing date: 1981-02-03
Publication date: 1982-01-07
Also published as: IT8119377A0; FR2475627B1; JPS5924253B2; US4493185A; FR2475627A1; GB2069053A; GB2069053B; JPS56129723A; CA1166026A; DE3103603C2; IT1135210B

Description

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: Fatfintanwälte Dipl.-lng. Cu rt Wallach

Dipl.-lng. Günther Koch

^q Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

Dipl.-lng. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 3. Februar I98I

Unser Zeichen: 17 HO - K/Ap

Anmelder: Rolls-Royce Limited

Buckingham Gate
London SWlE 6AT
England

Titel: Lufteinlaß für ein Gasturbinen

triebwerk

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Die Erfindung bezieht sich auf den Lufteinlaß eines Gasturbinentriebwerks.

Gasturbinentriebwerke, die zum Antrieb von Hubschraubern benutzt werden, können mit Lufteinlässen ausgerüstet werden, die so ausgebildet sind, daß teilchenförmiges Material abgeschieden wird, welches mit der Luft schließlich in das Triebwerk eintritt. Eine übliche Form von Lufteinlässen, die diese Abscheidung bewirken, benutzen eine Kanalwandung, die den Lufteinlauf des Triebwerks definiert und einen Zentralkörper, der stromauf dieser Kanalwandung liegt. Der Zentralkörper besitzt eine konvexe, in Strömungsrichtung nach vorn weisende gewölbte Oberfläche, die einen größeren Durchmesser als der Lufteinlauf des Triebwerks besitzt. Demgemäß muß die Luft, die schließlich in den Lüfteinlauf gelangt, zunächst einem sinusförmig gewundenen Pfad um den Zentralkörper herum folgen. Die Bewegungsgröße, die jedem Teilchen des teilchenförmigen Materials innewohnt, welches mit der Luft mitgeführt wird, gewährleistet, daß diese Teilchen,statt dem sinusförmigen Pfad der Luft zu folgen, nach außen vom Triebwerkseinlauf weg abgeschieden werden.

Wenn die Luft, die in das Triebwerk eingesaugt wird, zusätzlich Wassertropfen mit sich führt, dann werden auch einige der Wassertropfen in der gleichen Weise wie das teilchenförmige Material abgeschieden. Der Rest der Wassertröpfchen, die auf den Zentralkörper auftreffen und in eine große Zahl kleiner Tröpfchen aufgespalten werden, haften jedoch infolge der Oberflächenspannung am Zentralkörper und fließen an diesem entlang schließlich bis zum Lufteinlauf. Dies ist ein sehr unerwünschtes Phänomen, insbesondere wenn die Tropfen von Seewasser gebildet sind, da ihr Vorhandensein im Triebwerk dann zwangsläufig zu einer beschleunigten Korrosion der Bauteile des Triebwerks führt.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Lüfteinlaß für ein Gasturbinentriebwerk zu schaffen, welches im Hinblick auf eine Abscheidung von Wassertröpfchen verbessert ist und gewährleistet, daß die Wassertropfen vom Triebwerkseinlauf ferngehalten werden.

Die Erfindung geht aus von einem Lufteinlaß für ein Gasturbinentriebwerk mit einem Zentralkörper und einer Kanalwandung, die den Lufteinlauf des Triebwerks definiert, wobei der Zentralkörper und die Kanalwandung im Querschnitt kreisförmig ausgebildet sind und wenigstens ein Teil des Zentralkörpers stromauf der und koaxial mit der Kanalwandung angeordnet ist, und wobei der Zentralkörper wenigstens einen Teil mit größerem Durchmesser als die Kanalwand aufweist,

Gelöst wird die gestellte Aufgabe dadurch, daß wenigstens ein Abschnitt des Zentralkörpers mit einer Drainage versehen ist, die nach dem Inneren des Zentralkörpers führt und so auf dem Zentralkörper angeordnet ist, daß im Betrieb wenigstens ein Teil von Flüssigkeitstropfen, die auf der Oberfläche des Zentralkörpers auftreffen und über dieser abfließen, durch die Drainage in das Innere des Zentralkörpers gelangen, und daß der Zentralkörper seinerseits mit Mitteln versehen ist, um die Flüssigkeit aus seinem Inneren nach einer Stelle abzuziehen, die vom Lufteinlauf des Triebwerks entfernt liegt.

In der Beschreibung werden die Ausdrücke "stromauf" und "stromab" in Beziehung auf die Luftströmung benutzt, die im Betrieb durch den Einlaß des Gasturbinentriebwerks strömt.

Die Drainagekanäle erstrecken sich wenigstens teilweise über den Umfang des Zentralkörpers.

Die Drainagekanäle verlaufen zweckmäßigerweise über den größten

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Teil ihrer Erstreckung über den Umfang, während des Rest quer über den Zentralkörper verläuft, wobei die Anordnung auf dem Zentralkörper derart getroffen ist, daß im Betrieb die durch die Drainagekanäle in das Innere des Zentralkörpers eintretenden Wassertröpfchen nicht über die Drainagekanäle nach der Oberfläche des Zentralkörpers unter dem Einfluß der Schwerkraft zurückfließen können.

Der Zentralkörper ist vorzugsweise mit einem Teil ausgestattet, der in die den Triebwerkseinlauf definierende Kanalwandung derart einsteht, daß der Triebwerkslufteinlauf im wesentlichen kreisringförmig ist.

Der Zentralkörper ist vorzugsweise mit Mitteln versehen, die den Luftdruck innerhalb des Zentralkörpers vermindern, wodurch die Flüssigkeitsströmung durch die Drainagekanäle verbessert wird.

Die Mittel zur Verminderung des Luftdrucks innerhalb des Zentralkörpers können aus einer Strahlpumpe in Gestalt mehrerer öffnungen in dem Zentralkörper bestehen, die den ringförmigen Luftkanal mit dem Inneren des Zentralkörpers verbinden.

Die Kanalwandung, die den Triebwerkseinlauf bildet, ist vorzugsweise von einer Verkleidung derart umgeben, daß dazwischen ein ringförmiger Nebenstromkanal gebildet wird.

Die Mittel zum Ableiten der Flüssigkeit aus dem Inneren des Zentralkörpers weisen vorzugsweise einen Abzugskanal auf, der das innere des Zentralkörpers mit dem Nebenstromkanal verbindet und der Abzugskanal ist so angeordnet, daß die Flüssigkeit in diesen Nebenstromkanal unter dem Einfluß der Schwerkraft abfließt.

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Die Verkleidung umgibt vorzugsweise wenigstens einen Teil des Zentralkörpers mit größerem Durchmesser derart, daß dazwischen ein ringförmiger Strömungskanal gebildet ist.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Pig. 1 einen Axialschnitt eines erfindungsgemäß ausgebildeten Lufteinlasses eines Gasturbinentriebwerks;

Pig. 2 eine axiale Ansicht des Zentralkörpers in Richtung des Pfeiles A gemäß Pig. I betrachtet.

Figur 1 zeigt den Lufteinlaß 10 eines Gasturbinentriebwerks, der aus einer äußeren Verkleidung 11 mit Zentralkörper 12 und einer Kanalwandung I3 besteht, die den Lufteinlauf 14 des Triebwerks definiert. Die Verkleidung 11, der Zentralkörper 12 und der Kanal IJ> weisen sämtlich einen Kreisquerschnitt auf.

Ein Abschnitt 14 des Zentralkörpers 12 liegt innerhalb der Kanalwandung Ij5, so daß der Lufteinlauf 14 eine kreisringförmige Gestalt hat. Der Durchmesser des Zentralkörpers 12 steigt progressiv mit seinem Austreten aus der Kanalwandung 13 in Riohtung von rechts nach links gemäß Fig. 1 an, bis ein maximaler Wer; an der Stelle 16 erreicht ist, wo der Durchmesser des Zentralkörpers größer ist als der der Kanalwandung 13. Dann fällt der Durchmesser des Zentralkörpers wieder progressiv ab und es wird eine konvex gewölbte Oberfläche 17 gebildet. Die Lippe 18 der Kanalwand I3 ist nach außen erweitert, um sich der divergierenden Gestalt des Zentralkörpers 12 anzupassen.

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Die Verkleidung 11 ist mit einem Bereich 19 vergrößerten Durchmessers ausgerüstet, um eine Anpassung an den Abschnitt 16 des Zentralkörpers 12 mit maximalem Durchmesser zu gewährleisten. Im Betrieb tritt die Luft in die Verkleidung 11 in Richtung des Pfeiles 20 ein. Demgemäß muß diese Luft einem sinusförmig gewundenen Pfad um den Zentralkörper herum folgen, bevor sie in den Lufteinlauf 14 des Triebwerks gelangt. Wenn die Luft um den Abschnitt 16 des Zentralkörpers 12 mit größtem Durchmesser herum geströmt ist, dann fließt sie nach innen und wird in den Lufteinlauf 14 des Triebwerks eingesaugt. Die Bewegungsgröße von teilchenförmigen Materialien, die von der Luft mitgeführt werden, werden aus der Luftströmung abgeschleudert und folgen einer Bahn, die am Triebwerkseinlauf 14 vorbeiführt. Die Bahn des teilchenförmigen Materials führt in einen Nebenstromkanal 21, der zwischen der Verkleidung 11 und der Kanalwandung I3 ausgebildet ist. Dieser Nebenstromkanal 21 erstreckt sich über die Länge des nicht dargestellten Gasturbinei triebwerke bevor er in den Ausfluß des Triebwerks übergeht. Das durch die Luft mitgeführte teilchenförmige Material, welches in die Verkleidung 11 eintritt, wird demgemäß von der Luftströmung getrennt und danach in die Abgase des Triebwerks ausgestoßen.

Wenn die in die Verkleidung 11 eintretende Luft Wassertropfen mit sich führt, dann treffen einige dieser Tropfen auf die Oberfläche I7 des Zentralkörpers 12 auf und brechen in eine große Zahl kleinerer Tropfen auf. Infolge der Oberflächenspannung haften diese kleineren Tropfen an der Oberfläche 17 an und strömen nach dem Teil 16 des Zentralkörpers 12 mit größtem Durchmesser. Unmittelbar stromauf des Abschnitts Io des Zentralkörpers 12 mit größtem Durchmesser treffen sie jedoch auf eine Drainage 22, deren Hauptabschnitt 22a in Umfangsrichtung über den oberen Bereich des Zentralkörpers 12 verläuft, während der übrige Abschnitt 22b die Enden des Haupt-

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abscimitts 22a verbindet. Die Drainage 22 führt das Wasser in das Innere des Zentralkörpers 12 ab. Um zu verhindern, daß das Wasser aus den unteren Bereichen des Zentralkörpers 12 unter dem Einfluß der Schwerkraft abfließt, verläuft der kleinere untere Drainageabschnitt 22b nicht in Umfangsrichtung, sondern er verläuft nach oben gerichtet über den unteren Abschnitt der Oberfläche IJ, wie aus Figur 2 ersichtlich ist.

Aus dem Inneren des Zentralkörpers 12 strömt das Wasser unter dem Einfluß der Schwerkraft nach einem Abzugskanal 24, der durch den ringförmigen Triebwerkseinlauf 14 hindurchgeführt ist und das Innere des Zentralkörpers 12 mit dem Nebenstromkanal 21 verbindet. Demgemäß wird das im Inneren des Zentralkörpers 12 gesammelte Wasser danach in den Nebenstromkanal 21 abgeführt, von wo es in die Triebwerksabgase eingeleitet wird.

Um zu gewährleisten, daß soviel Wasser als möglich in das Innere des Zentralkörpers 12 geleitet wird, ist der Luftdruck innerhalb des Zentralkörpers 12 vermindert, so daß das Wasser durch die Drainage 22 eingesaugt wird. Diese Luftdruckverminderung wird dadurch erreicht, daß eine Reihe von Öffnungen 24 um den Zentralkörper innerhalb der Kanalwandung I^ angeordnet wird. Demgemäß induziert die Luftströmung, die im Betrieb durch den Lufteinlauf 14 des Triebwerks strömt. Sekundärluft aus dem Inneren des Zentralkörpers 12 über die Öffnungen 24.

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Claims

Patentansprüche

Lufteinlaß für ein Gasturbinentriebwerk mit einem Zentralkörper und einer Kanalwandung, die den Lufteinlauf des Triebwerks definiert, wobei der Zentralkörper und die Kanalwandung im Querschnitt kreisförmig ausgebildet sind und wenigstens ein Teil des Zentralkörpers stromauf der und koaxial mit der Kanalwandung angeordnet ist, und wobei der Zentralkörper wenigstens einen Teil mit größerem Durchmesser als die Kanalwand aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Abschnitt des Zentralkörpers (12) mit einer Drainage (22) versehen ist, die nach dem Inneren des Zentralkörpers (12) führt und so auf dem Zentralkörper (12) angeordnet ist, daß im Betrieb wenigstens ein Teil von Flüssigkeitstropfen, die auf der Oberfläche des Zentralkörpers auftreffen und über dieser abfließen, durch die Drainage in das Innere des Zentralkörpers (12) gelangen, und daß der Zentralkörper (12) seinerseits mit Mitteln (24) versehen ist, um die Flüssigkeit aus seinem Inneren nach einer Stelle (21) abzuziehen, die vom Lufteinlauf (14) des Triebwerks entfernt liegt.

2. Lufteinlaß nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Drainage (22) sich wenigstens über einen Teil des Umfangs erstreckt.

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j5. Lufteinlaß nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Drainage (22) als Kanal ausgebildet ist, der sich über einen Hauptabschnitt (22a) über den Umfang erstreckt und mit einem verbleibenden Abschnitt (22b) vom Umfang nach innen versetzt ist, wobei die beiden Abschnitte ineinander übergehen und so auf dem Zentralkörper (12) angeordnet sind, daß im Betrieb sämtliche Flüssigkeit, die durch die Drainagekanäle (22) in das Innere des Zentralkörpers (12) gelangt, nicht durch die Drainagekanäle (22) nach der Oberfläche des Zentralkörpers (12) unter dem Einfluß der Schwerkraft zurückfließen kann.

4. Lufteinlaß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentralkörper (12) mit einem Abschnitt (15) versehen ist, der in die Kanalwandung (13) derart einsteht, daß der Lufteinlauf (14) des Triebwerks kreisringförmig ausgebildet ist.

5. Lüfteinlaß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentralkörper (12) mit Mitteln (24) versehen ist, die den Luftdruck innerhalb des Zentralkörpers vermindern, wodurch die Flüssigkeitsströmung durch die Drainagekanäle (22) verbessert wird.

6. Lufteinlaß nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (24) zur Verminderung des Luftdrucks innerhalb des Zentralkörpers (12) aus einer Vielzahl von öffnungen (24) in dem Zentralkörper (12) bestehen,

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die den ringförmigen Lufteinlauf (14) mit dem Inneren des Zentralkörpers (12) verbinden.

7. Lufteinlaß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalwandung (1^), die den Lufteinlauf (14) des Triebwerks definiert, von einer Verkleidung (11) derart umgeben ist, daß die Verkleidung zusammen mit der Kanalwand einen ringförmigen Nebenstromkanal (21) bildet.

8. Lüfteinlaß nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (24) zum Abziehen der Flüssigkeit aus dem Inneren des Zentralkörpers (12) einen Kanal (24) aufweisen, der das Innere des Zentralkörpers (12) mit dem Nebenstromkanal (21) verbindet.

9. Lufteinlaß nach Anspruch 7,
dadurch g eken η zeichnet, daß die Verkleidung (11) außerdem wenigstens einen Teil des Zentralkörpers (12) größeren Durchmessers derart umschließt, daß ein ringförmiger Strömungskanal dazwischen gebildet wird.

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