DE69922742T2

DE69922742T2 - Partikelfalle für Turbomaschinen

Info

Publication number: DE69922742T2
Application number: DE69922742T
Authority: DE
Inventors: Antoine Emmanuel Cousin; Georges Mazeaud
Original assignee: SNECMA Moteurs SA
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1998-07-09
Filing date: 1999-07-08
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2019-07-09
Also published as: FR2781010A1; CA2276544A1; DE69922742D1; FR2781010B1; EP0971111A1; CA2276544C; US6129509A; EP0971111B1

Description

Diese Erfindung betrifft ein Turbotriebwerk mit einer Partikelfalle.
Es gibt sehr unterschiedliche Konstruktionen von statischen Partikelfallen, aber sie arbeiten alle, indem sie die Trägheit der Partikel ausnützen, die von der in das Turbotriebwerk eintretenden Luft transportiert werden. Diese Partikel müssen aus der Strömung ausgesondert werden, bevor sie die Verdichter erreichen, deren Schaufeln sie sonst beschädigen könnten: Es wird eine Richtungsablenkung der Strömungsbahn vor dem Eingang der Falle vorgesehen, und die Partikel, die ihre ursprüngliche Richtung beibehalten, gelangen in die Falle, wobei sie die umgelenkte Strömung verlassen.
Die Aufgabe dieser Erfindung ist es, die Falle an einer günstigen Stelle anzuordnen, so dass dadurch das Außenvolumen des Elements des Turbotriebwerks, in das sie eingebaut ist, nicht wesentlich steigt und die Anordnung der Ausrüstungselemente im Triebwerk nicht zu sehr stört.
Insbesondere ist die Falle im Lufteinlass des Gaserzeugers eingebaut, welcher ein Traggehäuse eines Untersetzungsgetriebes umfasst, das einen Tragrotor des Propellers treibt; an diesem Gehäuse, das die Partikelfalle aufnimmt, sitzen Aufhängorgane wie z. B. Stangen für das Gehäuse und den Tragrotor des Propellers.
Die in das Gehäuse eingebaute Partikelfalle befindet sich in einem Bereich, der den Belastungen durch den Propeller, den Gaserzeuger und das Gewicht der Gesamtanordnung standhalten muss und diese Belastungen übertragen muss, was bei einem kammerförmigen, also im Wesentlichen leeren Element, das im Allgemeinen nur von dünnen Wänden umgrenzt wird, ungewöhnlich ist. Normalerweise sind die bekannten Partikelfallen ganz im Gegenteil in „toten" Bereichen des Triebwerks angeordnet, d. h. Bereichen, die keinen großen Belastungen ausgesetzt sind, und die meisten sind im Statorgehäuse um die Strömungsbahn herum angeordnet.
Ferner ist aus FR-A-2 356 819 ein Lufteintritt einer Gasturbine mit einem Partikelabscheider bekannt, welcher aus einem V-förmigen Fänger, der an seiner Spitze Taschen bildet, die radial verlaufende, hohle Arme miteinander verbinden, in die die Partikel eingesaugt werden, sowie aus einem radial außen positionierten Fänger besteht.
Die hier vorgeschlagene Falle ist hinten durch einen kreisförmigen Flansch abgegrenzt, an dem die Verbindungsmittel der Aufhängorgane zur Aufhängung an dem umgebenden Aufbau sitzen, und ihre Kammer ist durch Aufhängarme unterteilt, die sich von dem Flansch nach vorn und zur Rotorachse hin erstrecken. Diese Arme gewährleisten die Festigkeit der Falle und die Übertragung der Aufhängungsbelastungen und weisen nicht die üblichen Fallen auf. Die Wartung einer solchen Partikelfalle schließlich ist einfach: In dem sie außen umgrenzenden Mantel müssen nur in radial äußerer Stellung gegenüber den Aufhängarmen und in einem unteren Teil des Turbotriebwerks Klappen vorgesehen sein, um die Falle von Partikeln aller Art, die sich dort angesammelt haben, zu leeren.
Bei einer bevorzugten Anordnung der Erfindung sind die Aufhängarme in einem unteren Teil, den sie in der Kammer einnehmen, mit durchgehenden Bohrungen versehen.
Die Erfindung wird nun detailliert anhand der folgenden Figuren beschrieben, die nur zu Darstellungszwecken beigefügt sind, wobei
1 eine allgemeine Ansicht der Vorderseite eines Turbotriebwerks gemäß dieser Erfindung zeigt,
2 eine allgemeine Ansicht der Erfindung zeigt, und
3, 4 und 5 einen Teil der erfindungsgemäßen Falle von hinten, von der Seite bzw. von außen in den Schnitten III-III, IV-IV bzw. V-V der 5, 3 bzw. 4 zeigen.
Der Eintrittskonus eines Flugzeug-Turbopropellers ist in 1 detailliert dargestellt. Dieser Konus umfasst ein Untersetzungsgetriebegehäuse 1, an dem verschiedene Ausrüstungsteile sowie ein Rotor sitzen, welcher das Ende der Propellerwelle 2 hält, die den Propeller 3 und den vorderen Konus 4 treibt.
Der Eintrittskonus weist ferner einen Mantel 5 auf, der den Konus 4 nach hinten verlängert und nach innen eine ringförmige Primärströmungsbahn 6 abgrenzt, durch die hindurch die von den Schaufelblättern des Propellers 3 beschleunigte Luft in das Triebwerk eintritt und die Verdichter und die Turbinen (nicht dargestellt) durchströmt. Um die Primärströmungsbahn 6 herum verläuft ein Ringschnabel 7, der die Luftmenge kanalisiert.
Das Gehäuse 1 ist mit drei Stangen 10 an dem Aufbau 9 des Flugzeugs aufgehängt.
Aufhängarme 11 (siehe auch die 2 und 4), die ebenfalls drei an der Zahl sind, sind an dem Flansch 12 gegenüber Gabelgelenken 13 und Stangen 10 angeschraubt und erstrecken sich zur Vorderseite des Triebwerks und nach innen, d. h. zur Drehachse der Welle 2 hin bis zu dem Untersetzungsgetriebegehäuse 1, an dem sie mit Schellen 14 festgeschraubt sind.
Die Partikelfalle 15 ist als ringförmige Kammer ausgebildet. Sie ist hinten durch den Flansch 12, vorn durch einen Einlass 16, der eine Verlängerung der Primärströmungsbahn 6 bildet, nach innen durch einen Trennschnabel 17, der sie von einem zu den Verdichtern führenden konvergenten Abschnitt der Primärströmungsbahn 6 trennt, und nach außen durch einen Mantel 18 abgegrenzt. Die Funktionsweise der Partikelfalle 15 ist wie bei den anderen, d. h. sie nimmt die von dem Triebwerk per Zufall angesaugten Partikel aller Art auf, die durch ihre Masseträgheit in sie hineingetrieben werden, wobei sie den Luftstrom verlassen, welcher seinen Weg in der Primärströmungsbahn 6 fortsetzt. Es ist jedoch zu sehen, dass er durch einen Teil der Aufhängarme 11 geteilt wird. Wie in 2 noch besser zu erkennen ist, befindet sich ein Aufhängarm 11 an der Spitze und die beiden anderen erstrecken sich seitlich unterhalb der Horizontalen, so dass die ringförmige Fallenkammer 15 in zwei seitliche Winkelsegmente und ein unteres Winkelsegment unterteilt ist. Indem die Stangen 10 und die Aufhängarme 11 in Verlängerung zueinander angeordnet werden, kann das Untersetzungsgetriebegehäuse 1 an dem Aufbau 9 aufgehängt werden.
Das Vorhandensein der Aufhängarme 11 stört nicht den Eintritt der Partikel, doch bei der Wartung des Triebwerks muss die Falle 15 geleert werden. Aus diesem Grund werden in der Außentrennwand 18 Klappen 19 vorgesehen, und zwar für jedes Segment der Kammer eine: zwei dieser Klappen, die sich zu den seitlichen Winkelsegmenten hin öffnen, erstrecken sich unmittelbar über den seitlichen Aufhängarmen 11, und die dritte Klappe 19, die sich am Boden der Außentrennwand 18 öffnet, ermöglicht den Zugang zu dem unteren Segment. Sobald die Klappen 19 geöffnet werden, fällt der Inhalt der Falle 15 heraus.
Da es aber von Vorteil sein kann, dafür zu sorgen, dass sich die Partikel trotz der Aufhängarme 11 zumindest teilweise am Boden der Falle in dem Bereich 20 ansammeln, wird vorgesehen, dass diese die ringförmige Kammer der Falle 15 nicht vollständig unterteilen, sondern unten in ihrem Ausdehnungsbereich in der Falle 15 durchgehende Bohrungen aufweisen, um zumindest die kleineren eingefangenen Partikel in das untere Segment der Kammer fallen zu lassen. Eine dieser Bohrungen trägt in den 1 und 4 die Bezugszahl 21.
Wenn, wie in der beschriebenen Ausführung, direkt an der Spitze der Falle 15 ein Arm 11 vorhanden ist, wäre es von Vorteil, wenn er wie die anderen durchgehende Bohrungen aufwiese, obwohl die Partikel sich an ihm nicht ansammeln können, und zwar um zu vermeiden, dass man es mit zwei verschiedenen Bauarten zu tun hat.

Claims

Turbotriebwerk mit einer Partikelfalle (15), die in ein Eintrittgehäuse (1) eingebaut ist, wobei das Gehäuse an einem umgebenden Aufbau (9) durch Aufhängorgane (10) und Aufhängarme (11) aufgehängt ist und über eine Untersetzung einen Rotor (2) trägt, wobei die Partikelfalle als ringförmige Kammer ausgebildet ist, die von einem Außenmantel (18) umgrenzt wird und sich vorn in eine Primärströmungsbahn (6) öffnet, die vor der Falle (15) gekrümmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Falle hinten durch einen kreisförmigen Flansch (12) abgegrenzt ist, an dem Verbindungsmittel (13) der Aufhängorgane (10) sitzen, dass die Kammer durch die Aufhängarme (11) unterteilt ist, die sich gegenüber den Verbindungsmitteln und den Aufhängorganen von dem Flansch (12) aus nach vorn und zu einer Achse des Rotors (2) hin bis zu dem Gehäuse (1) erstrecken, das den Rotor (2) trägt, und dass in dem Außenmantel (18) Klappen (19) vorgesehen sind, die sich einerseits radial außerhalb der Aufhängarme (11) und andererseits in einer unteren Position des Turbotriebwerks befinden.
Turbotriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass manche der Aufhängarme (11) in einem unteren Teil in der Kammer mit einer durchgehenden Bohrung (21) versehen sind.
Turbotriebwerk nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufhängarme (11) sich in der Verlängerung der Aufhängorgane (10) befinden.