DE602005005903T2

DE602005005903T2 - Zusammenbau einer Nasenhaube einer Turbomaschine und einer Fanschaufel-Welle.

Info

Publication number: DE602005005903T2
Application number: DE200560005903
Authority: DE
Inventors: Yann Lebret; Edouard Ramstein
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2004-07-28
Filing date: 2005-07-20
Publication date: 2009-06-04
Anticipated expiration: 2025-07-21
Also published as: CA2513783C; EP1621744B1; CN1755080A; JP2006037955A; US7419364B2; US20060056977A1; CA2513783A1; FR2873751B1; FR2873751A1; CN1755080B; RU2005123972A; EP1621744A1; RU2358130C2; DE602005005903D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung eines Eingangskonus einer Turbomaschine, wie insbesondere eines Turbostrahltriebwerks, und einer Gebläseschaufeln tragenden Welle.
Ein Turbostrahltriebwerk umfasst an seinem oberen Ende einen Lufteinlass, der ein Gebläse versorgt, und einen Kompressor, dessen Schaufeln von den Scheiben an einer Welle, die sich über einen Hauptteil des Turbostrahltriebwerkes erstreckt und von einer Turbine des Turbostrahltriebwerkes in Rotation versetzt wird, gehalten werden.
Am oberen (stromaufseitigem) Ende dieser Welle ist ein Eingangskonus angebracht, der einen Teil des Luftstroms ablenkt, der in das Innere des Turbostrahltriebwerkes in Richtung der Gebläseschaufeln eindringt. Dieser Luftstrom wird geteilt in einen Primärstrom, der durch eine Einlassöffnung in den Kompressor strömt, und in einen Sekundärstrom, der um den Kompressor herum abfließt und sich danach mit dem Primärstrom vermischt und/oder Kühlkreisläufe zum Kühlen von Bestandteilen des Turbostrahltriebwerkes versorgt.
Nach dem derzeitigen Stand der Technik ist der Eingangskonus fest am Ende der Welle angebracht und seine Form und seine Abmessungen sind so bestimmt, dass sie den Lufteinfallswinkel auf die Füße der Schaufeln des Gebläses für eine gegebene Flugphase optimieren.
Die Form und die Abmessungen des Eingangskonus sind gleichfalls dazu bestimmt, einen Schutz vor der Aufnahme von Eis und festen Partikeln oder Objekten zu bilden.
Die Wahl der Form und der Abmessungen des Eingangskonus resultiert also aus einem Kompromiss aus diesen beiden verhältnismäßig widersprüchlichen Aufgaben und tut daher nicht auf wirklich zufrieden stellende Weise diesen beiden Aufgaben Genüge.
Die Erfindung hat insbesondere das Ziel, eine einfache, wirtschaftliche und effiziente Lösung für dieses Problem zu liefern.
Das Dokument US-A-3 176 462 beschreibt eine Turbomaschine, die einen Lufteingang umfasst, der einen Kompressor versorgt, dessen Welle mit einem Konus verbunden ist, der axial verschiebbar ist, um den Lufteingang zu öffnen und zu schließen. Diese Turbomaschine umfasst kein Gebläse. Die Erfindung hat einen Eingangskonus einer Turbomaschine zum Gegenstand, der es ermöglicht, den Lufteinfall auf die Füße der Gebläseschaufeln für verschiedene Flugphasen zu optimieren und dabei effizient einen sicheren Schutz gegen das Ansaugen von Eis und von festen Partikeln oder Objekten zu bieten.
Sie schlägt zu diesem Zweck eine Anordnung eines Eingangskonus einer Turbomaschine, wie insbesondere eines Turbostrahltriebwerkes, vor, und eine Welle, die die Gebläseschaufeln trägt, wobei der Konus am Ende der Welle angebracht ist und es erlaubt, den Einfall einer auf die Füße der Gebläseschaufeln einströmenden Luftströmung zu regulieren, dadurch gekennzeichnet, dass der Konus auf der oben genannten Welle durch gesteuerte Axialverschiebemittel gelagert ist, die es ermöglichen, seine axiale Stellung im Verhältnis zu den Gebläseschaufeln zu verändern.
Die axiale Verschiebung des Eingangskonus am Ende der oben genannten Welle ermöglicht es, den Lufteinfall auf die Füße der Gebläseschaufeln für verschiedene Flugphasen zu verändern und zu optimieren und einen besseren Schutz gegen das Aufnehmen von Eis und festen Materialien sicherzustellen.
In der Startphase wird der Eingangskonus zum Beispiel axial verschoben in eine im Verhältnis zu den Gebläseschaufeln nach vorne geschobene Position, um so viel wie möglich Eis und feste Materie nach außen abzuleiten.
In der Flugphase kann der Eingangskonus von der oben genannten vorgerückten Position axial verschoben werden hin zu einer oder mehreren zurückgezogenen Positionen, um den Lufteinfall auf die Füße der Gebläseschaufeln anzupassen und ihn entsprechend den Bedingungen beim Flug zu optimieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Konus mit der oben genannten Welle durch einen Hydraulikzylinder verbunden, dessen Zylinder am Ende der Welle befestigt ist und dessen Kolbenstange den Konus tragt.
Die gesteuerten Axialverschiebemittel des Konus werden von der Welle getragen und werden zusammen mit dem Eingangskonus und den Gebläseschaufeln in Rotation versetzt. Sie sind mit Drehmitteln zur Zuführung von hydraulischer Flüssigkeit verbunden, die eine unter Druck stehende Quelle für hydraulische Flüssigkeit und Mittel zur Regulierung des Druckes umfassen.
Die axiale Position des Eingangskonus wird durch die Regulierung des Drucks in dem Hydraulikzylinder bestimmt. Diese gesteuerten Axialverschiebemittel haben den Vorteil, dass sie einfach umzusetzen und in Gang zu setzen sind.
Die Erfindung schlägt gleichfalls eine Turbomaschine vor, wie insbesondere ein Turbostrahltriebwerk, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie einen Eingangskonus des oben beschriebenen Typs umfasst.
Andere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung werden beim Lesen der folgenden Beschreibung ersichtlich, die als nicht einschränkendes Beispiel ausgeführt wird und sich auf die anhängende Zeichnung bezieht, die eine sehr schematische Teilansicht eines axialen Schnittes durch das Vorderteil eines Turbostrahltriebwerkes darstellt, das mit einem Eingangskonus gemäß der Erfindung ausgestattet ist.
Das in der Zeichnung dargestellte Turbostrahltriebwerk umfasst eine Welle 10, die durch eine am Ausgang einer Verbrennungskammer angebrachte Turbine in Rotation um ihre Achse 12 versetzt wird, wobei diese Welle 10 zentriert und in Rotation durch Achslager 14, die an Teilen 16 des Stators des Turbostrahltriebwerkes angebracht sind, geführt wird.
Die Welle 10 trägt an ihrem oberen Ende eine Vielzahl von Gebläseschaufeln 18, deren radial innen gelegene Enden 20 in klassischer Weise an der Peripherie eines kegelförmigen Teils der Welle 10 befestigt sind.
Die Gebläseschaufeln 18 sind außen umgeben von einer Gondelhaube 22, die deutlich zylindrisch ist und es ermöglicht, einen in das Turbostrahltriebwerk eintretenden Luftstrom zu kanalisieren.
Ein Eingangskonus 24 ist am oberen Ende der Welle 10 angebracht und mit dem kegelförmigen Teil der Welle verbunden, der die Gebläseschaufeln 18 trägt, und hat zur Aufgabe, den zentralen Teil 26 des eintretenden Luftstroms in Richtung dieser Schaufeln 18 zu lenken.
Unmittelbar flussabwärts nach den Gebläseschaufeln 18 befindet sich eine ringförmige Einlassöffnung 28, die Luft in einen Kompressor einlässt, dessen Schaufeln von einem Teil 30 der Welle 10 getragen werden und sich in einem äußeren zylindrischen Gehäuse 32 befinden, das einen ringförmigen Raum 34 begrenzt, dessen andere Grenze die Innenseite der Gondelhaube 22 ist.
Die Luft, die in die ringförmige Öffnung 28 des Kompressors eindringt, bildet einen primären Luftstrom, der vom Kompressor des Turbostrahltriebwerkes komprimiert und dann mit Kraftstoff vermischt und in einer Verbrennungskammer verbrannt wird, an deren Ausgang er Energie liefert für die beweglichen Schaufeln der Turbine, die die Welle 10 in Rotation versetzt. Die Luft, die den ringförmigen Raum 34 passiert, bildet einen sekundären Luftstrom, der dazu bestimmt ist, mit dem primären Luftstrom vermischt zu werden, um verschiedene Komponenten des Turbostrahltriebwerkes zu kühlen, und der gleichfalls dazu dienen kann, die Schubkraft des Turbostrahltriebwerkes zu erhöhen.
Nach dem derzeitigen Stand der Technik sind die Eingangskonusse am Ende der Welle befestigt und ihre Formen und Abmessungen sind festgelegt, um den Lufteinfall auf die Füße der Gebläseschaufeln 18 für eine gegebene Phase des Fluges zu optimieren, wobei die Eingangskonusse ebenfalls die Ableitung von festen Partikeln und Materialien nach draußen ermöglichen müssen.
Gemäß der Erfindung ist der Eingangskonus 24 an der Achse 12 der Welle 10 axial verschiebbar angebracht. Die Axialverschiebung erfolgt durch gesteuerte Mittel, die von der Welle 10 getragen werden und dazu bestimmt sind, die axiale Position des Konus 24 im Verhältnis zu den Gebläseschaufeln 18 zu verändern.
Der Eingangskonus 24 ist auf diese Weise verschiebbar zwischen einer zurückgezogenen Position 38, die mit durchgezogenen Strichen dargestellt ist und die feste Position nach dem bisherigen Stand der Technik oder eine andere, weiter zurückgezogene Position sein kann, und einer vorgeschobenen Position 40, die mit gepunkteten Linien dargestellt ist und die Ableitung der Luft und der festen Materialien und Partikel nach außen im Verhältnis zur Rotationsachse 10 erhöht. Der Eingangskonus 24 kann sich gleichfalls an vorher festgelegten Positionen befinden, die zwischen der vorgeschobenen Position 40 und der am weitesten zurückgezogenen Position 38 liegen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfassen die gesteuerten Axialverschiebemittel des Eingangskonus 24 einen Hydraulikzylinder 42, dessen Zylinder an der Welle 10 mit geeigneten Mitteln 44 angebracht ist und sich axial erstreckt, und dessen Kolbenstange 46 sich axial zum oberen Ende hin erstreckt, wobei sie mit dem Eingangskonus 24 zum Zwecke seiner axialen Verschiebung verbunden ist.
Der Hydraulikzylinder 42 umfasst eine obere Kammer 48 und eine stromabwärts gelegene Kammer 50 zum Aufnehmen hydraulischer Flüssigkeit, die durch den Kolben 52 des Zylinders wasser-/luftdicht voneinander getrennt sind und mit hydraulischer Flüssigkeit versorgt werden durch Leitungen 54, die mit drehbaren Kupplungsstücken 56 verbunden sind, die an der Welle 10 angebracht sind. Die Kammern werden von einem unter Druck stehenden hydraulischen Kreislauf 58 versorgt, der Mittel 60 zur Druckregulierung umfasst, wobei die Mittel 60 zur Druckregulierung und der Kreislauf 58 vom Stator des Turbostrahltriebwerkes getragen werden.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung funktioniert auf folgende Art und Weise: Für den Start wird die Kammer 50 des Zylinders 42 mit hydraulischer Flüssigkeit versorgt, die aus der Quelle 58 stammt, so dass der Kolben 52 nach oben verschoben wird und den Eingangskonus 24 mit sich zieht, der an der Kolbenstange 46 befestigt ist, bis zur vorgeschobenen Position 40, in der die in der Luft vorhandenen festen Materialien und Partikel in möglichst hohem Maß im Verhältnis zur Rotationsachse 12 nach außen abgeleitet werden. In der Flugphase werden die Drücke in den Kammern 48, 50 des Zylinders 42 so reguliert, dass der Kolben 52 den Eingangskonus bis zu der zurückgezogenen Position 38 zieht, oder bis zu einer Position, die zwischen der oben genannten vorgeschobenen Position 40 und der zurückgezogenen Position 38 liegt, um den Lufteinfall auf die Füße der Gebläseschaufeln 18 für diese Phase des Fluges optimal einzustellen.

Claims

Anordnung eines Eingangskonus einer Turbomaschine, wie insbesondere eines Turbostrahltriebwerks, und einer Gebläseschaufeln (18) tragender Welle (10), wobei der Konus am Ende der Welle gelagert ist und es ermöglicht, den Einfall einer auf die Füße der Gebläseschaufeln (18) einströmenden Luftströmung zu regeln, dadurch gekennzeichnet, dass der Konus auf der oben genannten Welle (10) durch gesteuerte Axialverschiebemittel (42), die es ermöglichen, seine axiale Stellung gegenüber den Gebläseschaufeln (18) zu ändern, gelagert ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Konus zwischen einer ausgefahrenen Position (40) zum Schutz vor der Aufnahme von Materien und festen Partikeln, und einer zurückgezogenen Position (38) zur Optimierung des Lufteinfalls auf die Füße der Schaufeln (18) des Gebläses verschiebbar ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Konus mit der oben genannten Welle (10) durch einen Hydraulikzylinder (42), dessen Zylinder am Ende der Welle (10) befestigt ist und dessen Kolbenstange (46) den Konus (24) trägt, verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikzylinder (42) mit Drehmitteln (56) zur Zuführung von hydraulischer Flüssigkeit verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführungsmittel des Zylinders (42) eine Quelle (58) von hydraulischer Druckflüssigkeit und Mittel (60) zur Druckregulierung umfassen.
Turbomaschine, wie ein Turbostrahltriebwerk, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen umfasst.