DE3104005C2

DE3104005C2 - Lufteinlaß für ein Gasturbinentriebwerk

Info

Publication number: DE3104005C2
Application number: DE3104005A
Authority: DE
Inventors: John Richard Amersham Buckinghamshire Hobbs
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1980-02-09
Filing date: 1981-02-05
Publication date: 1982-11-04
Also published as: GB2069054B; IT1135187B; GB2069054A; IT8119348A0; CA1145958A; DE3104005A1; JPS56129724A; FR2475628A1; US4389227A; JPS5857616B2; FR2475628B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen rotationssymmetrischen Lufteinlaß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung. Bei derartigen Lufteinlässen, wie sie beispielsweise aus der US-PS 36 84 857 bekannt sind, bewirkt der Zentralkörper, daß die eingesaugte Luft zunächst einem sinusförmigen Pfad um den Zentralkörper herum folgen muß, bevor sie in den Lufteinlauf und zum Kompressor gelangt Dadurch wird s den vom Luftstrom mitgeführten Festkörperpartikeln eine radial nach außen gerichtete Komponente aufgeprägt und die den Teilchen innewohnende kinetische Energie bewirkt, daß sie außen am Lufteinlaß vorbeigeführt werden. Auf diese Weise wird auch ein ίο Teil von mitgeführten Wassertropfen nach außen vom Lufteinlauf abgelenkt Diejenigen Wassertropfen, die jedoch auf den Zentralkörper auftreffen, werden in eine große Zahl kleiner Tropfen aufgebrochen, die infolge der Oberflächenspannung am Zentralkörper anhaften ■5 und schließlich an diesem entlangkriechend in den Luf'einlauf des Triebwerks einfließen. Dies ist insbesondere dann schädlich, wenn die Tropfen aus Seewasser bestehen, da dieses sehr stark korrodierend wirkt

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, auch jene Flüssigkeitsiropfen, die auf den Zentralkörper auftreffen, dadurch vom Triebwerkseinlauf fernzuhalten, daß sie am Einlauf außen vorbeigeführt werden.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß die gebildeten größeren Tropfen von dem Bereich größten Durchmessers des Zentralkörpers »abgeschossen« werden und dadurch soweit radial nach außen gedruckt werden, daß sie nicht mehr in den Lufteinlauf gelangen können.

Die Zusammenführung der Tröpfchen zu größeren Tropfen genügender Masse wird durch den in Anspruch 2 gekennzeichneten Strömungszaun begünstigt während das Ablösen durch die ebenfalls im Anspruch 2 gekennzeichnete Stufe verbessert wird.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 3 bis 7.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Gasturbinen-Lufteinlasses gemäß der Erfindung;

Fig.2 in größerem Maßstab eine Teilansicht des Zentralkörpers des Gasturbinen-Lufteinlasses gemäß Fig.l;

Fig.3 einen Schnitt nach der Linie A-A gemäß Fig. 2.

F i g. 1 zeigt den Lufteinlaß 10 eines Gasturbinentriebwerks, der eine äußere Verkleidung 11 aufweist die einen Zentralkörper 12 und eine Kanalwand 13 umschließt die den Lufteinlauf 14 definieren. Die Verkleidung 11, der Zentralkörper 12 und die Kanalwand 13 sind im Querschnitt kreisförmig ausgebildet

Der Zentralkörper 12 liegt koaxial innerhalb der Kanalwand 13 und sein Durchmesser vergrößert sich progressiv in dem aus der Kanalwand 13 von rechts nach links (Fig. 1) austretenden Teil bis im Bereich 15 eine maximale Querschnittsfläche erreicht wird, und hier ist der Durchmesser größer als der Durchmesser der Kanalwand 13. Dann fällt der Durchmesser progressiv ab und es wird eine konvex gewölbte Oberfläche 16 gebildet Die stromaufwärtige Lippe 17 der Kanalwand 13 erweitert sich nach außen, um sich der divergierenden Form des Zentralkörpers 12 anzupassen.

Die Verkleidung 11 ist mit einem im Durchmesser vergrößerten Bereich 18 versehen, um eine Anpassung

an den Bereich 15 des Zentralkörpers 12 mit maximalem Durchmesser zu bewirken. So muß die Luft, die in die Verkleidung 11 in Richtung des Pfeiles B eintritt, zunächst einem sinusförmig gewundenen Pfad um den Zentralkörper 12 herum folgen, bevor sie in den Tnebwerks-Lufteinlauf 14 gelangen kann. Wenn die Luft den Bereich 15 des Zentralkörpers 12 mit großem Durchmesser durchströmt, dann wird sie nach innen in den Tnebwerks-Lufteinlauf 14 gezogen. Die jedem durch die !«ft mitgeführten Partikel innewohnende Bewegungsenergie sucht diese Partikel vom Luftströmungspfad abzulenken und läßt sie einer Bahn folgen, die den Triebwerks-Lufteinlauf 14 vermeidet Die Bahn der Partikel führt in einen Nebenstromkanal 19, der zwischen der Verkleidung 11 und der Kanalwand 13 ausgebildet ist Dieser Nebenstromkanal 19 erstreckt sich Ober die Länge des nicht dargestellten Gasturbinenwerks bevor er sich nach dem Triebwerksabgasauslaß öffnet Demgemäß werden sämtliche Part^;kel, welche von der Luft roitgeführt werden, von jener Luftströmung getrennt die in den Lufteinlauf 14 gelangt und die Partikel gelangen so in den Ausfluß der Triebwerksabgase.

Wenn die in die Verkleidung 11 eintretende Luft Wassertropfen enthält dann werden einige Tropfen auf die Oberfläche 16 des Zentralkörpe.-s 12 auftreffen und in eine große Zahl kleinerer Tropfen aufgespaltet Infolge der Oberflächenspannung haften diese kleineren Tropfen an der Oberfläche 16 und strömen dann nach dem Bereich 15 des Zentralkörpers 12 mit größerem Durchmesser. Dort treffen sie jedoch auf einen radial vorstehenden Strömungszaun 20, der aus mehreren im gleichen Abstand zueinander angeordneten, vorstehenden Abschnitten 21 gebildet ist

Die Abschnitte 21, die im einzelnen aus Fig.2 ersichtlich sind, weisen eine V-förmige Querschnittsform auf, wobei der Scheitel des V stromauf gerichtet ist Sie sind im Abstand um den Zentralkörper 12 herum so angeordnet daß ihre stromaufwärtigen Oberflächen 22 konvergierende Pfade 23 für die Wassertropfenströmung von der Oberfläche 16 des Zentralkörpers bilden. Die Abschnitte 21 sind derart im Abstand angeordnet daß Schlitze 24 durch benachbarte Abschnitte gebildet werden, wobei ein Schlitz 24 jeweils im konvergierenden Teil eines jeden Pfades 23 verläuft Die konvergierenden Pfade 23 und die Schlitze 24 wirken zusammen

ίο um die kleinen Wassertropfen zu größeren Tropfen zusammenzuführen, die danach aus den Schlitzen 24 stromabwärts austreten, wie dies aus F i g. 2 ersichtlich ist

Um den Eintritt der so geformten größeren Tropfen

in den über den Zentralkörper 12 verlaufenden Luftstrom zu begünstigen, ist eine in Umfangsrichtung verlaufende stufenförmige Durchmesserverkleinerung 25 im Zentralkörper 12 unmittelbar stromab des Strömungszaunes 20 (Fig.3) angeordnet Diese Stufe 25 wirkt als Startrampe, um die größeren Tropfen vom Zentralkörper 12 in den Luftstrom gelangen zu lassen. Die Schlitze 24 sind so bemessen, daß die größeren Tropfen eine solche Masse besitzen, daß sie bei ihrer Ablösung vom Zentralkörper 12 einer Bahn folgen, die etwa der Bahn der Partikel entspricht und über diese

Bahnen werden die Tropfen in den Nebenstromkanal 19

abgeführt wodurch vermieden wird, daß sie in den

Triebwerkseinlauf 14 gelangen. Die Erfindung wurde vorstehend in Verbindung mit

einem geschlitzten Aufbau beschrieben. Es ist jedoch klar, daß auch anders gelochte Aufbauten benutzt werden können, um die Wassertropfen zusammenlaufen zu lassen. Es können auch andere Mittel anstelle der Stufe als Abschußrampe zur Ablösung der zusammengelaufenen Tropfen vom Zentralkörper 12 benutzt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rotationssymmetrischer LufteinlaS für ein Gasturbinentriebwerk mit einem Zentralkörper und einer Kanalwand, die einen Triebwerkslufteinlauf definieren, wobei wenigstens ein Teil des Zentralkörpers, dessen größter Durchmesser größer ist als jener der Kanalwand stromauf zu der Kanalwand liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentralkörper (12) im Bereich (15) seines größten Durchmessers mit Mitteln (20, 25) versehen ist, die im Betrieb dazu dienen, die Flüssigkeit, die auf die Oberfläche (16) des Zentralkörpers (12) auftrifft und dann über diese abströmt, in Tropfenform zu sammeln und die so gebildeten Tropfen dann von der Oberfläche (16) des Zentralkörpers (12) in den Luftstrom abzulösen, wobei die Masse der Tropfen so groß ist, daß letztere bei ihrer Ablösung einer Bahn folgen, die am Triebwerkslufteinlauf (14) vorbeigeht

2. Lufteinlaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (20, 25), durch die die Flüssigkeit zu Tropfen zusammengefügt und die Tropfen nach außen abgelöst werden, einen in Umfangsrichtung verlaufenden, mit öffnungen versehenen Strömungszaum (20), der radial von dem Bereich (15) des Zentralkörpers (12) mit größtem Durchmesser nach außen steht, und eine stufenförmige Durchmesserverkleinerung (25) unmittelbar stromab des Strömungszaunes (20) aufweisen.

3. Lufteinlaß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen als Schlitze (24) ausgebildet sind, die jeweils normal zur Achse des Zentralkörpers (12) verlaufen.

4. Lufteinlaß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungszaun (20) mehrere im gleichen Winkel zueinander angeordnete, gegen die Strömung vorstehende Abschnitte (21) besitzt, wobei die Schlitze (24) durch benachbarte Abschnitte (21) definiert werden.

5. Lufteinlaß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vorstehenden Abschnitte (21) so gestaltet sind, daß die stromaufwärtigen Oberflächen (22) benachbarter Abschnitte (21) konvergierende Pfade (23) nach jedem der Schlitze (24) definieren.

6. Lufteinlaß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalwand (13), die den Triebwerkslufteinlauf (14) definiert, von einer Verkleidung (U) umschlossen ist, die einen ringförmigen Nebenstromkanal (19) bildet, der so angeordnet ist, daß die im Betrieb von dem Zentralkörper (12) abgelösten Tropfen in ihn eintreten.

7. Lufteinlaß nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidung (11) zusätzlich wenigstens den Bereich (15) des Zentralkörpers (12) mit größtem Durchmesser derart umschließt, daß dazwischen ein ringförmiger Luftströmungskanal gebildet wird.