DE4109259A1 - Kuehlluft-hilfseinrichtung mit rezirkulationsschleife - Google Patents
Kuehlluft-hilfseinrichtung mit rezirkulationsschleifeInfo
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Description
Es wird Bezug genommen auf eine weitere, gleichzeitig
eingereichte Deutsche Patentanmeldung 41 09 216.3-13
mit dem Titel "Kühlluft-
Hilfseinrichtung mit Bypass-Schleife".
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Gasturbinen
triebwerke und insbesondere auf eine Kühlluft-
Hilfseinrichtung für ein Flugzeug unter Verwendung von
Eingangsluft aus einer geeigneten Quelle, die
beispielsweise von dem Verdichter abgezapfter Luft, und
innerhalb der Einrichtung umgewältzer Luft.
Bisher bestand das Erfordernis für Flugzeug-
Turbinentriebwerkssysteme, kalte Luft zur Verwendung in
Flugzeugversorgungssystemen, wie beispielsweise zur
Kabinenumgebungssteuerung und Kühlung von Flugelektronik
(Avionik), zu erzeugen. In einem üblichen
Flugzeugversorgungssystem wird frische Luft zunächst durch
Abzapfen von Luft von einem oder mehreren
Flugzeugtriebwerken erhalten und dann konditioniert vor
einer Einführung in den unter Druck stehenden Rumpf des
Flugzeuges. In diesem Versorgungssystem, wie es in der US-A
42 62 495 beschrieben ist, wird die Abzapfluft durch den
koordinierten Betrieb einer Arbeitsturbine, einem
Rezirkulationsluftverdichter, einem Luftfilter und einem
Luft/Luftwärmetauscher des Systems konditioniert. Ein
weiteres bekanntes Flugzeugversorgungssystem verwendet
Triebwerksabzapfluft, um den Triebwerksbrennstoff zu
erwärmen, wie es in der US-A-44 04 793 beschrieben ist.
Die Bedürfnisse bezüglich Luftmenge und Lufttemperatur bei
konventionellen Flugzeugversorgungssystemen sind bisher
relativ bescheiden gewesen. Die Kühlerfordernisse von
zukünftigen Turbinentriebwerkssystemen werden
wahrscheinlich wesentlich erhöhte Mengen an Luft bei
wesentlich tieferen Temperaturen erfordern. Ein derartiges
Beispiel liegt in dem Bereich von Supraleitern. Die sich
entwickelnde Supraleitertechnologie kann in zukünftigen
Turbinentriebwerkssystemen Anwendung finden zur
Engergieerzeugung als ein Beispiel oder in magnetischen
Lagern als einem zweiten Beispiel. Obwohl die Technologie
von Supraleitern größere Fortschritte gemacht hat bei der
Erhöhung der Temperatur, bei denen sie funktionieren, so
ist immer noch eine tiefe oder gekühlte Temperatur bei
normalen Standards erforderlich.
Konventionelle Systeme für kalte oder gekühlte Luft, wie
sie in Flugzeugen verwendet werden, liefern bisher keine
Luft in ausreichenden Mengen und bei genügend tiefen
Temperaturen, um die erwarteten Kühlbedürfnisse von
zukünftigen Turbinentriebwerkssystemen zu erfüllen.
Demzufolge besteht ein Bedarf an einem Kühlluftsystem, das
die vorhergesehenen zukünftigen Bedürfnisse erfüllt.
Gemäß der Erfindung wird eine Kühlluft-Hilfseinrichtung
geschaffen, die die vorgenannten Bedürfnisse erfüllt. Die
Hilfseinrichtung gemäß der Erfindung kombiniert derzeit
verfügbare Turbinentriebwerkstechnologie mit einer Mischung
von Luft aus einer geeigneten Quelle, wie beispielsweise
aus einem Turbinentriebwerksverdichter abgezapfter Luft,
und innerhalb des Systems umgewälzter Luft, um kalte oder
gekühlte Luft bei genügend gesenkter Temperatur und in
ausreichenden Mengen zu erzeugen, um die zukünftigen
Erfordernisse zu erfüllen. Der kürzehalber soll der hier
verwendete Begriff "Luft" alle anderen Materialien in
Fluid- und/oder Gasform neben atmosphärischer Luft
beinhalten. Durch Verwendung der Hilfseinrichtung gemäß der
Erfindung kann Abzapftluft von dem Triebwerk bei
Verdichterausgangsbedingungen mit einer typischen
Temperatur von 620°C (1150°F) auf eine Temperatur gut
unterhalb des Gefrierpunktes gesenkt werden, ohne das
Druckpotential der die Hilfseinrichtung verlassenden
Abzapftluft vollständig auszuschöpfen.
Demzufolge ist die Erfindung auf eine Kühlluft-
Hilfseinrichtung gerichtet, wie sie beispielsweise einem
Flugzeugturbinentriebwerk zugeordnet ist. Die
Hilfseinrichtung enthält:
- a) erste und zweite tandemartig angeordnete Hilfsturbinenkomponente,
- b) ein Luftmischventil,
- c) ein Luftteilungsventil,
- d) eine Luftrezirkulationsschleife,
- e) einen Lufthilfsverdichter und
- f) einen Wärmetauscher.
Jede der ersten und zweiten Turbinenkomponenten hat
entsprechende Eingangs- und Ausgangsseiten und kann Luft an
den Eingangsseiten empfangen und energieärmere Luft an den
Ausgangsseiten erzeugen. Das Luftmischventil ist mit einer
Quelle für Eingangsluft verbindbar zum Empfangen und
Mischen der Eingangsluft mit Verdünnungsluft und zum
Erzeugen einer Luftmischung. Das Luftteilungsventil ist
zwischen der Ausgangsseite der ersten
Hilfsturbinenkomponente und der Eingangsseite der zweiten
Hilfsturbinenkomponente angeordnet zum Ableiten eines Teils
der energieärmeren Luft, die aus der ersten
Hilfsturbinenkomponente austritt. Die
Luftrezirkulationsschleife ist zwischen dem Mischventil und
dem Teilungsventil angeordnet, um denjenigen Teil der Luft,
der durch das Teilungsventil von der Ausgangsseite der
ersten Hilfsturbinenkomponente abgeleitet ist, zum
Mischventil zurückzuleiten, um die Verdünnungsluft für das
Mischventil zu liefern.
Der Lufthilfsverdichter der Einrichtung hat Einlaß- und
Auslaßseiten. Der Hilfsverdichter ist antriebsmäßig mit den
ersten und zweiten Hilfsturbinenkomponenten verbunden und
steht an der Einlaßseite mit dem Mischventil in Verbindung.
Der Hilfsverdichter kann ferner die Luftmischung an der
Einlaßseite von dem Mischventil empfangen und bei Betrieb
der ersten und zweiten Hilfsturbinenkomponenten verdichtete
Luft an der Auslaßseite erzeugen. Der Wärmetauscher ist an
seiner ersten Seite mit einer Fluidströmung, beispielsweise
Brennstoff des Flugzeugtriebwerks verbindbar, die eine
Wärmesenke bildet. Der Wärmetauscher ist an seiner zweiten
Seite zwischen die Auslaßseite des Lufthilfsverdichters, um
von diesem verdichtete Luft zu empfangen, und die
Eingangsseite der ersten Hilfsturbinenkomponente
geschaltet, um dieser konditionierte Luft zuzuführen. Die
Hilfseinrichtung enthält ferner eine gemeinsame
Antriebswelle, die antriebsmäßig den Lufthilfsverdichter
mit den ersten und zweiten Hilfsturbinenkomponenten
verbindet, um für einen Betrieb des Hilfsverdichters bei
einem Betrieb der Hilfsturbinenkomponenten zu sorgen.
Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen
anhand der Beschreibung und Zeichnung von
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht von einem
Gasturbinentriebwerk.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung von einer
erfindungsgemäßen Hilfseinrichtung zur Erzeugung kalter
Luft.
Bezüglich der nachfolgenden Ausführungen sei darauf
hingewiesen, daß Begriffe, wie beispeilsweise, "vorne",
"hinten", "links", "rechts", "oben", "unten" und ähnliche
nur aus Zwecksmäßigkeitsgründen gewählte Wörter sind und in
keiner Weise eine Einschränkung ausdrücken sollen.
In Fig. 1 ist ein Gasturbinentriebwerk 10 mit einer
longitudinalen Mittellinie oder - achse A und einem
ringförmigen Gehäuse 12 dargestellt, das koaxial und
konzentrisch zur Achse A angeordnet ist. Das Triebwerk 10
enthält einen Kerngasgenerator 14, der aus einem Verdichter
16, einer Brennkammer 18 und einer Hochdruckturbine 20 in
ein- oder vielstufiger Ausführung aufgebaut ist, wobei alle
koaxial um die Längsachse oder Mittellinie A des Triebwerks
10 in einer seriellen Axialströmung angeordnet sind. Eine
ringförmige Antriebswelle 22 verbindet den Verdichter 16
und die Hochdruckturbine 20 fest miteinander.
Der Kerngasgenerator 14 ist zur Erzeugung von
Verbrennungsgasen vorgesehen. Dabei wird verdichtete Luft
aus dem Verdichter 16 mit Brennstoff in der Brennkammer 18
gemischt und entzündet, um dadurch Verbrennungsgase zu
erzeugen. Diesen Gasen wird eine gewisse Arbeit durch die
Hochdruckturbine 20 entzogen, die den Verdichter 16
antreibt. Der Rest der Verbrennungsgase wird aus dem
Kerngasgenerator 14 in eine Niederdruck- Arbeitsturbine 24
ausgestoßen.
Die Niederdruckturbine 24 enthält einen ringförmigen
Trommelrotor 26 und einen Stator 28. Der Rotor 26 ist durch
geeignete Lager 30 drehbar angeordnet und enthält mehrere
Turbinenschaufelreihen 34, die sich von dort radial nach
außen erstrecken und axial im Abstand angeordnet sind. Der
Stator 28 ist radial außen vom Rotor 26 angeordnet und
weist mehrere Statorschaufelreihen 36 auf, die an dem
stationären Gehäuse 12 fest angebracht sind und sich von
dort radial nach innen erstrecken. Die Statorschaufelreihen
36 sind axial im Abstand derart angeordnet, daß sie sich
mit den Turbinenschaufelreihen 34 abwechseln. Der Rotor 26
ist an der Antriebswelle 38 fest angebracht und mit der
Antriebswelle 22 über Differentiallager 32 verbunden. Die
Antriebswelle 38 treibt ihrerseits einen vorderen Booster-
bzw. Zusatzrotor 39 in Drehrichtung an, der Teil eines
Booster- bzw. Zusatzverdichters 40 ist und der auch vordere
Fanschaufelreihen 41 trägt, die in einer Gondel 42
untergebracht sind, die durch mehrere Streben 43, von denen
nur eine gezeigt ist, um das stationäre Gehäuse 12 herum
gehaltert ist. Der Boosterverdichter 40 wird von mehrere
Boosterschaufelreihen 44, die an dem Boosterrotor 39 fest
angebracht sind und sich von diesem radial nach außen
erstrecken, um mit diesem umzulaufen, und mehreren
Boosterstatorschaufelreihen 46 gebildet, die an dem
stationären Gehäuse 12 fest angebracht sind und sich von
diesem radial nach innen erstrecken. Sowohl die
Boosterschaufelreihen 44 als auch die Statorschaufelreihen
46 sind axial im Abstand und so angeordnet, daß sie sich
miteinander abwechseln.
In Fig. 2 ist schematisch eine erfindungsgemäß aufgebaute
Kühlluft-Hilfseinrichtung 48 gezeigt, die eine Mischung von
Eingangsluft aus einer geeigneten Quelle, beispielsweise
Luft, die vorzugsweise von dem Verdichter 16 des
Turbinentriebwerks 10 gemäß Fig. 1 abgezweigt bzw.
abgezapft ist, und Verdünnungsluft verwendet, die in der
Hilfseinrichtung 48 umgewälzt bzw. rezirkuliert wird, um
für die kalte oder gekühlte Luft bei der gewünschten
gesenkten Temperatur und in der gewünschten Menge zu
liefern. Somit kann durch Verwendung der Hilfseinrichtung
48 Luft bei den Verdichterausgangsbedingungen, die von dem
Triebwerk 10 über eine Leitung 49 zu der Einrichtung 48
abgezapft ist, auf eine Temperatur abgesenkt und in eine
Menge geliefert werden, um die erwarteten Kühlerfordernisse
von Flugzeugversorgungssystemen zu erfüllen.
In ihren Grundkomponenten enthält die Kühlluft-
Hilfseinrichtung 48 erste und zweite tandemartig
angeordnete Hilfsturbinenkomponenten 50 und 52, ein
Luftmischventil 54, ein Luftteilungsventil 55, eine
Luftrezirkulationsschleife 56, einen Lufthilfsverdichter 58
und einen Wärmetauscher 60. Jede der ersten und zweiten
Turbinenkomponenten 50, 52 der Hilfseinrichtung 48 hat eine
Eingangsseite 50A, 52A und eine Ausgangsseite 50B, 52B.
Weiterhin ist jede Turbinenkomponente 50, 52 in bekannter
Weise betreibbar, um bei Empfang von energiegeladener Luft
an seiner Eingangsseite 50A, 52A Leistung zu erzeugen und
energieärmere Luft an seiner Ausgangsseite 50B, 52B zu
liefern. Die Hilfseinrichtung 48 enthält auch eine
gemeinsame Antriebswelle 62, die den Hilfsverdichter 58
antriebsmäßig mit den Hilfsturbinenkomponenten 50, 52
verbindet, um einen Betrieb des Hilfsverdichters 58 in
bekannter Weise zu bewirken für eine Vermehrung der Energie
der Luft, die durch den Verdichter verarbeitet wird, bei
einem Betrieb der Hilfsturbinenkomponenten.
Das Luftmischventil 54 der Hilfseinrichtung 48 ist mit dem
Verdichter 16 des Kerntriebwerks über die Leitung 49
verbunden, um Eingangsluft, die von dem Verdichter 16
abgezapft ist, zu empfangen und mit Verdünnungsluft aus der
Luftrezirkulationsschleife 56 zu mischen, um eine
Luftmischung zu erzeugen, deren Energie durch den
Lufthilfsverdichter 58 zu vergrößern ist. Das
Luftteilungsventil 55 ist zwischen die Ausgangsseite 50B
der ersten Hilfsturbinenkomponente 50 und die Eingangsseite
52A der zweiten Hilfsturbinenkomponente 52 geschaltet, um
einen Teil der energieärmeren Luft abzuleiten, die aus der
ersten Hilfsturbinenkomponente austritt. Die
Luftrezirkulationsschleife 56 ist zwischen dem Mischventil
56 und dem Teilungsventil 55 angeordnet, um zu dem
Mischventil 54 denjenigen Teil der Luft zurückzuleiten, der
durch das Teilungsventil 55 von der Ausgangsseite 50B der
ersten Hilfsturbinenkomponente 50 abgezweigt ist, um für
die Verdünnungsluft zu sorgen, die an dem Mischventil 54
für eine Mischung mit der Eingangsluft empfangen wird.
Der Lufthilfsverdichter 58 der Hilfseinrichtung 48 hat eine
Einlaßseite 58A und eine Auslaßseite 58B. Der
Hilfsverdichter 58 ist antriebsmäßig mit den ersten und
zweiten Hilfsturbinenkomponenten 50, 52 durch die
Antriebswelle 62 verbunden und steht an seiner Einlaßseite
58A mit dem Mischventil 54 in Verbindung. Der
Hilfsverdichter 58 arbeitet bei einem Antrieb durch die
Hilfsturbinenkomponenten 50, 52 in bekannter Weise, um die
Luftmischung an seiner Einlaßseite 58A zu empfangen (von
dem Mischventil 54) und an seiner Auslaßseite 58B
verdichtete Luft zu erzeugen.
Der Wärmetauscher 60 der Hilfseinrichtung 48 hat eine erste
Seite 60A und eine zweite Seite 60B. Der Wärmetauscher 60
steht an seiner ersten Seite 60A mit einem geeigneten Fluid
bzw. Strömungsmittel in Verbindung, das eine Wärmesenke
bildet, beispielsweise dem Brennstoff des
Flugzeugtriebwerks. Beispielsweise kann die Strömungsbahn P
des Brennstoffes von seinem Vorratstank (nicht gezeigt) zu
dem Turbinentriebwerk 10 durch den Wärmetauscher 60
geleitet werden. Der Wärmetauscher 60 ist an seiner zweiten
Seite 60B zwischen der Auslaßseite 58B des Hilfsverdichters
58 zum Empfang von verdichteter Luft von diesem und der
Eingangsseite 50A der ersten Hilfsturbinenkomponente 50
geschlossen, um dieser konditionierte (gekühlte) Luft
zuzuführen.
Im Betrieb der Hilfseinrichtung 48 wird Abzapfluft von dem
Verdichter 16 des Kerntriebwerks über eine Leitung 49
abgezapft und durch das Luftmischventil 54 mit
Verdünnungsluft (die durch die Einrichtung 48 umgewälzt
wird) aus der Luftrezirkulationsschleife 56 und dem
Teilungsventil 55 gemischt. Das Mischventil 54 bildet eine
Luftmischung, die eine Quelle für unter hohem Druck
stehende Luft bei einer Temperatur ist, die gegenüber
derjenigen wesentlich gesenkt ist, bei der die Luft aus dem
Verdichter 16 des Kerntriebwerks abgezogen wird. An dem
Mischventil 54 ist der Druck der Verdünnungsluft im
wesentlichen gleich dem Druck der Luft, die aus dem
Verdichter 16 des Kerntriebwerks abgezogen wird. Auf diese
Weise hat die gemischte Luft, die durch das Mischventil 54
erzeugt und in den Hilfsverdichter 58 eingeführt wird, im
wesentlichen den gleichen Druck wie die Luft, die von dem
Verdichter 16 des Kerntriebwerks abgezogen ist.
Die Luftmischung aus dem Mischventil 54 wird durch den
Hilfsverdichter 58, um ihren Druck und ihre Temperatur zu
erhöhen, und dann durch den Wärmetauscher 60 geleitet, um
die Temperatur der gemischten Luft zu senken. Wenn der
Brennstoff zum Kühlen der Luft verwendet worden ist, kann
der Brennstoff dann in dem Verbrennungssystem des
Triebwerks verbrannt werden. Es ist wahrscheinlich, daß
Brennstoff als die Wärmesenke verwendet wird, da er auf
einfache Weise in einem Flugzeug zur Verfügung steht, um
diesem Zweck zu dienen. Wenn irgendeine andere geeignete
Flüssigkeit in dem Flugzeug zur Verfügung steht, könnte sie
anstelle des Brennstoffes für diesen Zweck verwendet
werden.
Die gekühlte gemischte Luft wird dann durch die erste
Hilfsturbinenkomponente 50 mit einem Druckabfall geleitet,
der kleiner als der Druckanstieg ist, der durch den
Hilfsverdichter 58 erzeugt wird, um Leitungsverluste in der
Hilfseinrichtung 48 zu kompensieren. Folglich ist der
Ausgangsdruck der Luft an der ersten
Hilfsturbinenkomponente 50 kompatibel mit dem Druck der
Luft, die aus dem Verdichter 16 des Kerntriebwerks
abgezogen wird. Mit dem Druckabfall verbunden ist eine
Temperatursenkung. Dann wird eine Luftmenge, die gleich
derjenigen ist, die aus dem Kerntriebwerksverdichter 16
abgezogen wird, durch die zweite Hilfsturbinenkomponente 52
geleitet. Der Rest der Luft, die aus der ersten
Hilfsturbinenkomponente 50 austritt, wird von dem
Luftteilungsventil 55 zu der Luftrezirkulationsschleife 56
geleitet, um als die zuvor beschriebene kalte
Verdünnungsluft verwendet zu werden.
Es wird auch Energie durch die zweite
Hilfsturbinenkomponente 52 entzogen, um die Temperatur der
Luft weiter zu senken. Die durch die Turbinenkomponenten 50
und 52 entzogene Energie kann gleich derjenigen sein, die
zum Antrieb des Hilfsverdichters 58 über die Antriebswelle
62 erforderlich ist. Wenn die Energie gleich ist, ist keine
externe Eingangsenergie (neben der Hochdruck- Abzapfluft)
erforderlich, um die Hilfseinrichtung 48 zu betreiben; es
könnte jedoch externe Energie hinzugefügt werden oder
Energie könnte auf Wunsch gewonnen werden, um die
Einrichtung für einen bestimmten Zweck zuzuschneiden. Die
endgültige Temperatur der kalten oder gekühlten Luft, die
durch die Einrichtung 48 geliefert wird, hängt von dem
Rückdruck hinter der zweiten Turbinenkomponente 52 relativ
zu dem Ladedruck und der Temperatur von der Quelle in dem
Kerntriebwerk 14 ab. Computerberechnungen haben gezeigt,
daß die Abzapftluft von dem Triebwerk 14 bei
Verdichterausgangsbedingungen mit einer typischen
Temperatur von 620°C (1150°F) auf eine Temperatur unterhalb
des Gefrierpunktes unter Benutzung der Hilfseinrichtung 48
gesenkt werden kann, ohne das Druckpotential der
Abzapftluft an der Ausgangsseite 52B der zweiten
Hilfsturbinenkomponente 52 vollständig auszuschöpfen.
Die Hilfseinrichtung 48 kann als eine getrennte,
alleinstehende Einheit in einem Flugzeug ausgebildet sein,
die nur durch die Leitung 49 mit dem Triebwerksverdichter
16 verbunden ist. Ferner können die
Hilfsturbinenkomponenten 50 und 52, wie gezeigt, getrennte
Turbinenkomponenten sein oder sie können getrennte Stufen
von einer einzelnen Turbine 64 sein, wie es gestrichelt in
Fig. 2 dargestellt ist. Die Verdünnungsluft würde dann als
eine Innenstufenabzapfung zwischen den Stufen der einzelnen
Turbine 64 abgezogen werden. Der
Turbinentriebwerksverdichter ist nur ein Beispiel für eine
geeignete Quelle von Eingangsluft für die Hilfseinrichtung
48. Andere mögliche Quellen für Eingangsluft sind Stauluft,
Fanabzapftluft usw. Insgesamt könnte jede Hochdruck-
Gasquelle verwendet werden.
Claims (14)
1. Kühlluft-Hilfseinrichtung, gekennzeichnet durch:
- a) erste und zweite tandemartig angeordnete Hilfsturbinenkomponenten (50, 52), die an ihren Eingangsseiten (50A, 52A) nacheinander Luft empfangen und an ihren Ausgangsseiten (50B, 52B) energieärmere Luft erzeugen,
- b) eine mit einer Eingangsluftquelle (49) verbundene Einrichtung (54) zum Aufnehmen und Mischen von Eingangsluft mit Verdünnungsluft und zum Erzeugen einer Luftmischung,
- c) eine Einrichtung (55), die zwischen der Ausgangsseite (50B) der ersten Hilfsturbinenkomponente (50) und der Eingangsseite (52A) der zweiten Hilfsturbinenkomponente (52) angeschlossen ist, zum Ableiten eines Teils der energieärmeren Luft, die aus der ersten Hilfsturbinenkomponente (50) austritt,
- d) eine Luftrezirkulationsschleife (56), die zwischen der Mischeinrichtung (54) und der Ableiteinrichtung (55) angeordnet ist, um von der Ableiteinrichtung denjenigen Teil der Luft zu der Mischeinrichtung zurückzuleiten, die aus der Ausgangsseite der ersten Hilfsturbinenkomponente (50) austritt, um Verdünnungsluft an die Mischeinrichtung (54) zu liefern,
- e) einen Lufthilfsverdichter (58), der antriebsmäßig mit den ersten und zweiten Hilfsturbinenkomponenten (50, 52) verbunden ist und mit der Einlaßseite der Mischeinrichtung (54) in Verbindung steht, wobei der Hilfsverdichter (58) an seiner Einlaßseite die Luftmischung von der Mischeinrichtung (54) empfängt und bei einem Betrieb der ersten und zweiten Turbinenkomponenten (50, 52) an seiner Auslaßseite verdichtete Luft erzeugt, und
- f) einen Wärmetauscher (60), der an seiner ersten Seite (60A) mit einer eine Wärmesenke bildenden Fluidströmung in Verbindung steht und an seiner Auslaßseite (60B) mit einer Stelle zwischen der Auslaßseite (58B) des Lufthilfsverdichters (58) zum Empfang von verdichteter Luft von diesem und der Einlaßseite (50A) der ersten Hilfsturbinenkomponente (50) in Strömungsverbindung steht, um dieser konditionierter Luft zuzuführen.
2. Hilfseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß eine gemeinsame Antriebswelle (62)
antriebsmäßig den Lufthilfsverdichter (58) mit den ersten
und zweiten Hilfsturbinenkomponenten (50, 52) verbindet zum
Betreiben des Lufthilfsverdichters (58) bei einem Betrieb
der Hilfsturbinenkomponenten.
3. Hilfseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Druck der umgewälzten Luft aus der
Rezirkulationsschleife (56) im wesentlichen gleich dem
Druck der der Mischeinrichtung (54) zugeführten Luft ist.
4. Hilfseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Druck der Luft an der Ausgangsseite
(50B) der ersten Hilfsturbinenkomponente (50) im
wesentlichen gleich dem Druck der der Mischeinrichtung (54)
zugeführten Luft ist.
5. Hilfseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtung (54) ein
Luftmischventil ist.
6. Hilfseinrichtung nach Anspruch, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ableiteinrichtung (55) ein
Luftableitventil ist.
7. Hilfseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten
Hilfsturbinenkomponenten (50, 52) zwei getrennte Turbinen
sind.
8. Hilfseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten
Hilfsturbinenkomponenten (50, 52) eine einzelne Turbine
sind.
9. Kühlluft- Hilfseinrichtung für ein Flugzeug-
Turbinentriebwerk, das einen Luftverdichter enthält,
gekennzeichnet durch:
- a) erste und zweite tandemartig angeordnete Hilfsturbinenkomponenten (50, 52), die nacheinander Luft an ihren Eingangsseiten empfangen, Bewegungsenergie erzeugen, um Arbeit zu erbringen, und an ihren Ausgangsseiten energieärmere Luft erzeugen,
- b) ein Luftmischventil (54) das mit dem Turbinentriebwerksverdichter (16) verbunden ist, zum Empfangen und Mischen von Eingangsluft, die von dem Triebwerksverdichter abgezapft ist, mit Verdünnungsluft und zum Erzeugen einer Luftmischung,
- c) ein Luftteilungsventil (55), das zwischen der Ausgangsseite der ersten Hilfsturbinenkomponente (50) und der Eingangsseite der zweiten Hilfsturbinenkomponente (52) angeschlossen ist, zum Ableiten eines Teils der energieärmeren Luft, die aus der ersten Hilfsturbinenkomponente (50) austritt,
- d) eine Luftrezirkulationsschleife (56), die zwischen dem Mischventil (54) und dem Teilungsventil (55) angeschlossen ist, um von dem Teilungsventil (55) zu dem Mischventil (54) denjenigen Teil der Luft zurückzuleiten, die aus der Ausgangsseite der ersten Hilfsturbinenkomponente (50) austritt, um dem Mischventil (54) Verdünnungsluft zuzuführen,
- e) einen Lufthilfsverdichter (58), der antriebsmäßig mit den ersten und zweiten Hilfsturbinenkomponenten (50, 52) verbunden ist und mit der Einlaßseite des Mischventils (54) in Verbindung steht, wobei der Lufthilfsverdichter (58) an seiner Einlaßseite die Luftmischung von dem Mischventil (54) empfängt und an seiner Auslaßseite verdichtete Luft erzeugt bei einem Betrieb der ersten und zweiten Hilfsturbinenkomponenten (50, 52), und
- f) einen Wärmetauscher (60), der eine kalte Seite (60A), die mit einer eine Wärmesenke bildende Fluidströmung verbindbar ist und eine heiße Seite (60B) aufweist, die zwischen der Ausgangsseite des Lufthilfsverdichters (58) zum Empfang von verdichteter Luft von diesem und der Ausgangsseite der ersten Hilfsturbinenkomponente (50) angeschlossen ist, um dieser kältere Luft zuzuführen.
10. Hilfseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß eine gemeinsame Antriebswelle (60)
antriebsmäßig den Lufthilfsverdichter (58) und die ersten
und zweiten Hilfsturbinenkomponenten (50, 52) miteinander
verbindet für einen Betrieb des Lufthilfsverdichters bei
einem Betrieb der Hilfsturbinenkomponenten.
11. Hilfseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der Druck der umgewälzten Luft aus der
Rezirkulationsschleife (56) im wesentlichen gleich dem
Druck der Eingangsluft in die Mischeinrichtung (54) ist.
12. Hilfseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der Druck der Luft an der Ausgangsseite
der ersten Hilfsturbinenkomponente (50) wenigstens gleich
dem Druck der Eingangsluft in die Mischeinrichtung (54)
ist.
13. Hilfseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten
Hilfsturbinenkomponenten (50, 52) getrennte Turbinen sind.
14. Hilfseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten
Hilfsturbinenkomponenten eine einzige Turbine sind.
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