DE60200420T2

DE60200420T2 - Abblasvorrichtung eines Bläsertriebwerks

Info

Publication number: DE60200420T2
Application number: DE60200420T
Authority: DE
Inventors: Bruno Beutin; Roland Gilbert Brault Michel; Andree Thore Monique; Gerard Gervais Pascal
Original assignee: SNECMA Moteurs SA
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2002-10-24
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2022-10-25
Also published as: RU2296887C2; FR2831608B1; US6938407B2; US20030079465A1; EP1308601A1; JP2003148164A; CA2409579A1; DE60200420D1; FR2831608A1; JP4057891B2; EP1308601B1; CA2409579C

Description

Diese Erfindung betrifft das Gebiet der Zweikreis-TL-Triebwerke.
Insbesondere betrifft sie ein Zweikreis-TL-Triebwerk, das zwischen der Primärstrombahn und der Mantelstrombahn ein Zwischengehäuse des Ausbaus aufweist, welches axial zwischen einem Niederdruckkompressor und einem Hochdruckkompressor angeordnet ist, sowie Abblas-Mittel aufweist, die es ermöglichen, einen Teil des von dem Niederdruckkompressor abgegebenen Gasstroms zu der Mantelstrombahn hin umzuleiten, wobei dieses Zwischengehäuse an seinem Außenumfang mit einer Vielzahl von Haltearmen ausgestattet ist, die Plattformen aufweisen, die außen die Mantelstrombahn begrenzen.
Das Zwischengehäuse weist in seinem radial inneren Teil eine Vielzahl von radial verlaufenden Armen auf, die die ringförmigen Wände miteinander verbinden, welche die Primärstrombahn innen und außen umgrenzen. Diese radial verlaufenden Arme sind dazu bestimmt, die von dem Gebläse und dem Niederdruckkompressor auf ihre Lager ausgeübten Kräfte über den radial äußeren Teil des Zwischengehäuses auf die Haltearme zu übertragen, wobei diese Lager von Ringen gehalten werden, die mit der ringförmigen Innenwand des Zwischengehäuses fest verbunden sind.
Ferner trägt das Zwischengehäuse im Allgemeinen die Antriebsvorrichtung für die Ausrüstungen des Turbotriebwerks.
Das Zwischengehäuse muss eine große mechanische Festigkeit aufweisen und dabei trotzdem leicht sein, vor allem bei einem Turbotriebwerk. Dieses Zwischengehäuse wird im Allgemeinen aus einem einzigen Stück durch Gießen oder mechanisches Schweißen gefertigt.
Bei einem Zweikreis-TL-Triebwerk mit hohem Nebenstromverhältnis ist im Primärstrom in Strömungsrichtung der Gase von vorn nach hinten ein Niederdruckkompressor vorgesehen, gefolgt von einem Hochdruckkompressor, der komprimierte Luft zu einer Brennkammer befördert, in der die Luft mit unter Druck stehendem Brennstoff vermischt wird, der verbrannt wird, um hinter der Kammer Energie an eine Hochdruckturbine abzugeben, die den Hochdruckkompressor treibt, und sodann an eine Niederdruckturbine abzugeben, die das Gebläse und den Niederdruckkompressor treibt. Die aus den Turbinen austretenden Gase liefern einen Restschub, der zu dem Schub hinzukommt, der durch die in der Mantelstrombahn zirkulierenden Gase erzeugt wird, wobei diese Schübe für den Antrieb des Flugzeugs notwendig sind.
Unter bestimmten Flugbedingungen, z. B. unter Teillast beim Sinkflug des Flugzeugs, kann es sein, dass die vom Niederdruckkompressor abgegebene Luftmenge für ein korrektes Arbeiten des Motors zu hoch ist, so dass es erforderlich ist, einen Teil dieser Luft zur Mantelstrombahn umzulenken, um das Phänomen des sogenannten Pumpens zu vermeiden, das auf das Sich-Lösen von Stromfäden entlang der Schaufeln zurückzuführen ist, wodurch eine instabile Strömung entsteht.
Ferner können Wassermengen in Form von Regen oder Hagelkörnern in die Kompressoren geraten, wenn das Flugzeug ausgedehnte Wolkenfelder durchquert. Wenn der Motor mit Vollgas läuft, verdampft das Wasser und befindet sich in einem ausreichend heißen und zerstäubten Dampfzustand, um die Brennkammer, die mit einem großen Durchsatz Treibstoff gespeist wird, nicht zu löschen. Wenn sich das Flugzeug hingegen im Sinkflug oder Anflug zur Landung befindet, dreht der Motor im Leerlauf, das Verdichtungsverhältnis der Kompressoren ist relativ niedrig und es kann Wasser in flüssigem oder festem Zustand bis zur Brennkammer vordringen und den Verbrennungsvorgang eines der Brenner oder sogar aller Brenner auslöschen, da die Menge an eingespritztem Brennstoff relativ gering ist. Dies kann schwerwiegende Folgen haben.
Aus diesem Grund sind die Abblasvorrichtungen der Turbotriebwerke im Allgemeinen mit bewegbaren Schöpfschalen ausgestattet, die unter Einwirkung von komplizierten Steuerorganen in die Primärstrombahn, und zwar in den ringförmigen Zwischenraum zwischen dem Niederdruckkompressor und dem Hochdruckkompressor eintreten können. Da dieser ringförmige Zwischenraum in axialer Richtung schwanenhalsförmig ist, zirkulieren die Wasserteilchen auf Grund ihres spezifischen Gewichts entlang der Außenwand der Primärstrombahn und werden so in den Schöpfschalen aufgefangen und zur Mantelstrombahn umgelenkt.
In der Schrift GB 2 259 328 wird eine solche Abblasvorrichtung beschrieben, bei der die Schöpfschalen durch eine Synchronisierungsvorrichtung betätigt werden, welche in dem Zwischengehäuse angeordnet ist, um die entnommene Luft und die Teilchen zu feststehenden Rohren hin zu führen, die sie hinter den Haltearmen des Motors in die Mantelstrombahn abführen.
In der Schrift EP 0 407 297 sind in der Innenwand und der Außenwand des zwischen den Strombahnen befindlichen Gehäuses Klappen vorgesehen, die synchron betätigt werden und radial nach außen bewegbar sind.
In der Schrift EP 0 374 004 sind ebenfalls in der Außenwand der Primärstrombahn Klappen vorgesehen, die mit einer Schöpfvorrichtung verbunden sind.
Bei allen diesen Abblasvorrichtungen sind die Steuerorgane für die Schöpfschalen und die Klappen in dem zwischen den Strombahnen befindlichen Gehäuse vorgesehen und arbeiten synchron. Diese Steuerorgane, die einen Steuerring, Schwingarme, hydraulische Zylinder und Seile umfassen, um angelenkte Klappen oder Schöpfschalen zu betätigen, sind relativ kompliziert und sind ferner bei den unvermeidlichen Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten schwer zugänglich.
Durch die Anordnung dieser Schöpfschalen oder Klappen sowie der Steuerorgane an dem Zwischengehäuse ist es erforderlich, dass das Zwischengehäuse Tragmittel für die Gelenke. dieser Vorrichtungen aufweist, wodurch das Zwischengehäuse und seine Fertigung beträchtlich komplizierter wird.
Es ist die Aufgabe dieser Erfindung, eine Vereinfachung des Zwischengehäuses zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gemäß dieser Erfindung dadurch gelöst, dass die Abblas-Mittel Mittel zur Entnahme von Luft aus der Primärstrombahn enthalten, die vor dem Zwischengehäuse angeordnet sind, sowie Mittel zum Abblasen der entnommenen Luft in die Mantelstrombahn hinter den Haltearmen enthalten, wobei diese Mittel aus Leitungen bestehen, die um das Zwischengehäuse herum unter den Plattformen angeordnet sind.
Auf diese Weise weist das Zwischengehäuse gemäß dieser Erfindung weder Mittel zur Befestigung von mechanischen Elementen der Abblasvorrichtung noch Bohrungen in seinen Flanschen für den durchlass von Rohren auf, und die Erfindung ermöglicht dennoch das Ablassen der Abblasluft hinter den Haltearmen, wodurch aerodynamische Störungen am Fuß der Haltearme und Leistungsverluste des Motors vermieden werden.
Damit ermöglicht diese Erfindung ohne Zuwachs an Gewicht eine Vereinfachung und eine Senkung der Kosten des Zwischengehäuses sowie eine verbesserte Überleitung der Kräfte, da keine Rohre durch die Flansche des Zwischengehäuses verlaufen.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor, die nur als Beispiel und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erfolgt, wobei
die einzige Figur in einem Halblängsschnitt des Zwischengehäuses und des vorderen Teils der Primärstrombahn die Abblasvorrichtung eines Zweikreis-TL-Trtebwerks gemäß dieser Erfindung zeigt.
Bezugnehmend auf die Figur weist ein Zweikreis-Turbotriebwerk 1 mit der Achse X in seinem vorderen Bereich ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Gebläse auf, das Luft an eine Primärstrombahn 2 und an eine Mantelstrombahn 3 abgibt, welche ringförmig ausgeführt und durch ein zwischen den Strombahnen befindliches Gehäuse 4 voneinander getrennt sind.
In die Primärstrombahn 2 eingebaut befinden sich von vorn nach hinten nacheinander ein Niederdruckkompressor 5, eine Ringleitung 6 mit einem schwanenhalsförmigen Querschnitt und ein Hochdruckkompressor 7, der komprimierte Luft an eine Brennkammer abgibt, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist.
Das zwischen den Strombahnen befindliche Gehäuse 4 weist von vorn nach hinten einen Strömungstrennschnabel 8, dessen Innenwand den Stator des Niederdruckkompressors 5 bildet, ein Zwischengehäuse 9 des Aufbaus, welches in seinem radial inneren Bereich die schwanenhalsförmige Ringleitung 6 enthält, sowie den Stator 10 des Hochdruckkompressors 7 auf.
Die Mantelstrombahn 3 ist innen durch die Außenwand 11 des Schnabels 8, durch die inneren Plattformen 12 der Haltearme 13 des Motors, die durch die Mantelstrombahn 3 verlaufen, und durch Hauben 14, die den Stator 10 des Hochdruckkompressors 7 umgeben, abgegrenzt.
Das Zwischengehäuse 9 weist im Inneren der Ringleitung 6 eine Vielzahl von radialen Armen 15 auf, die dazu bestimmt sind, die vom Gebläse erzeugten Kräfte über den ringförmigen Teil 9a des Zwischengehäuses 9, der die Ringleitung 6 umgibt, auf die Haltearme 13 zu übertragen.
Gemäß dieser Erfindung weist der Trennschnabel 8 in seinem inneren Bereich, der an das Zwischengehäuse 9 angrenzt, und hinter der letzten Reihe feststehender Schaufeln 5' des Niederdruckkompressors 5 einen ringförmigen Kollektor 16 auf, der mit der Primärstrombahn durch eine Vielzahl von Öffnungen 17 oder durch eine Mehrfachperforation in der Innenwand des Schnabels 8 kommuniziert.
Dieser Kollektor 16 kann über einen Steuerring 19, der durch einen um eine Achse 21 schwenkbar angelenkten und beispielsweise durch eine Zylinderstange schwenkbaren Steuerarm 20 in Drehbewegung versetzt werden kann, mit eine Vielzahl von radialen Leitungen 18 in dem Schnabel 8 in Verbindung gesetzt werden. Ein Hin- und Herbewegen der Zylinderstange bewirkt ein Hin- und Herschwenken des Steuerrings 19 um die Achse X zwischen zwei Extremstellungen.
Der Steuerring weist eine Vielzahl von Öffnungen auf, die in einer Extremstellung des Steuerrings 19 den Eintrittsöffnungen der radialen Leitungen 18 gegenüber liegen und in der anderen Extremstellung des Steuerrings 19 durch eine ringförmige Innenwand des Schnabels 8 verschlossen werden, welche die Eintrittsöffnungen der radialen Leitungen 18 miteinander verbindet. Diese radialen Leitungen 18 sind nämlich nach hinten umgebogen und weisen Austrittsöffnungen 22 auf, die unter den inneren Plattformen 12 der Haltearme 13 münden. Auf diese Weise kann eine durch den Steuerring 19 regelbare Abblasluftmenge aus der Primärstrombahn 2 entnommen und durch die Leitungen 18 abgeführt werden.
Wie in der Zeichnung zu sehen ist, ist die Außenwand 23 des Zwischengehäuses in Abstand zu den inneren Plattformen 12 angeordnet. Die radialen Flansche 24 und 25, die die Vorderseite und die Hinterseite des radial äußeren Teils des Zwischengehäuses 9 bilden, weisen mit Durchbohrungen versehene angegossene Böcke 24a, 25a auf, die sich radial außerhalb der Außenwand 23 befinden und zur Befestigung durch Verschrauben von radial verlaufenden Ansätzen 26, 27 dienen, welche an den Haltearmen 13 vorgesehen sind und sich unter den Plattformen 12 radial nach innen erstrecken.
Die Austrittsöffnungen 22 der Leitungen 18 münden unter den Plattformen 12 zwischen zwei aneinandergrenzenden Gesamtanordnungen von Ansätzen 26 und Böcken 24a.
Axial verlaufende Leitungen 28 sind unter den Plattformen 12 oder an der Umfangslinie des Zwischengehäuses 9 gegenüber den Austrittsöffnungen 22 der Leitungen 18 befestigt, um die Kontinuität der Abführleitungen für die Abblasluft zu gewährleisten.
Diese axial verlaufenden Leitungen 28 münden ebenfalls hinter dem Zwischengehäuse 9 zwischen zwei aneinandergrenzenden Gesamtanordnungen von Ansätzen 27 und Böcken 25a gegenüber Leitungen 29, die unter der Haube 14 vorgesehen sind, welche den Stator 10 des Hochdruckkompressors umgibt, und die in Öffnungen 30 hinter den Haltearmen 13 in die Mantelstrombahn 3 münden.

Claims

Zweikreis-TL-Triebwerk, das zwischen der Primärstrombahn (2) und der Mantelstrombahn (3) ein Zwischengehäuse (9) des Aufbaus aufweist, welches axial zwischen einem Niederdruckkompressor (5) und einem Hochdruckkompressor (7) angeordnet ist, sowie Abblas-Mittel aufweist, die es ermöglichen, einen Teil des von dem Niederdruckkompressor (5) abgegebenen Gasstroms zu der Mantelstrombahn (3) hin umzuleiten, wobei dieses Zwischengehäuse (9) an seinem Außenumfang mit einer Vielzahl von Haltearmen (13) ausgestattet ist, die Plattformen aufweisen, die nach innen die Mantelstrombahn (3) begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Abblas-Mittel Mittel (16, 19) zur Entnahme von Luft aus der Primärstrombahn (2) enthalten, die vor dem Zwischengehäuse (9) angeordnet sind, sowie Mittel zum Abblasen der entnommenen Luft in die Mantelstrombahn hinter den Haltearmen enthalten, wobei diese Mittel aus Leitungen (28) bestehen, die um das Zwischengehäuse (9) herum unter den Plattformen (12) angeordnet sind.