DE2010754C3 - Enteisungsvorrichtung für ein Gasturbinentriebwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Enteisungsvorrichtung für ein Gasturbinentriebwerk mit einem Heißluftkanal, der wenigstens einen Heißluftstrom zu einem zu enteisenden Bauteil am stromoberseitigen Ende des Triebwerks leitet, mil einem ^lenkblech. das den Heißluftstrom stromabwärts in den Lufteinlaß des Triebwerks hinein und als Heißluftstrom über das zu enteisende Bauteil leitet.

Eine derartige Enteisungsvorrichtung ist beispielsweise durch die FR-PS 993 618 und 1 015 993 bekannt. Bei diesen bekannten Enteisungsvorrichtiingen slrömt die Heißluft über den zu enteisenden Nabenkonus in die erste Verdichterstufe ab, die sie mit relativ hoher Temperatur im radial inneren Bereich der Arbeitsflächen der Schaufeln beaufschlagt. Diese Tcmperaiurbelastung ist dann nicht zulässig, wenn die Schaufeln aus synthetischem Kunstharzmaterial bestehen, die ihres relativ geringen Gewichtes wegen neuerdings bevorzugt — wenigstens für die ersten Stufen des Niederdruck-Kompressors — Anwendung finden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Temperaturbelastung durch den der Enteisung des Nabenkonus dienenden Heißluftstrom am radial inneren Teil der Schaufeln der ersten Verdichterstufe so weit zu vermindern, daß diese aus synthetischem Kunstharzmaterial hergestellt werden können, ohne daß die Gefahr einer Beschädigung an dieser Stelle höchster Zentrifugalbelastung besteht.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß an einem stromunterseitigen Abschnitt des zu enteisenden Bauteils aber stromoberseitig des Triebwerksverdichters, ein Wirbelerzeuger angeordnet ist, der den Heißluftfilm mit der in den Lufteinlaß einströmenden Umgebungsluft mischt. Durch diese Vermischung der auf unterschiedlichem Temperalurmveau stehenden Luftströme wird eine Temperatur des Mischluftstromes erreicht, die auch für Kunsiharzschaufeln ungefährlich ist. Es lassen sich daher zumindest für die ersten Stufen des Niederdruckverdichters synthetische Kunstharzschaufeln verwenden, die nicht

ίο nur leicht von Gewicht sind, sondern auch verhältnismäßig einfach durch Gießverfahren in ihre gewünschte Form"überführbar sind. Umgekehrt wird durch die Erfindung gewährleistet, daß das zu enteisende Bauteil einer genügend hohen Temperatur ausgesetzt wird, um

auch bei sehr tiefen Umgebungstemperaturen in gro-. Ben Höhen mit Sicherheit einen die Luftströmung un Dünstig beeinflussenden Eisansatz zu vermeiden. " Das zu enteisende Bauteil kann ein Einlaßnabenkonus sein. Der Heißlufikanal ist dann axial bezüglich des

ao Einlaßnabenkonus angeordnet und richtet den Heiß luftstrom nach dem stromoberseitigen Ende des Emlaßnabenkonus. wobei das Ablenkblech pil/förmig gestaltet ist und von dem Einlaßnabenkonus ;m seinem stromoberseitigen Ende getragen wird.

a5 Eine besonders günstige Durchmischung der Heiß luft mit der einströmenden Umgebungsluft ergibt sich wenn der Einlaßnabenkonus mit der Triebwerkswelle umläuft, weil dann die Wirbelerzeuger, die /wcckma ßigerweise aus Vorsprüngen bestehen, auch in Um

fangsrichtung auf die Luftströme einwirken.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. I eine schematische, teilweise aufgebrochene

Ansicht eines Gasturbinenstrahltriebwerks mit der erfindungsgemäßen Enteisungsvorrichtung, Γ i g. 2 in größcrem Maßstab eine Schnittansicht des Nabenkonus.
Das Gasturbinenstrahltriebwerk 10 gemäß F ι g. 1 besteht aus einem Triebwerksgehäuse 11. in dem in birömungsrichtung hintereinander ein Verdichter 12, eine Verbrennungseinrichtung 13 und eine Turbine 14 angeordnet sind, wobei die die Turbine verlassenden Abgase in die Atmosphäre durch einen Abgaskanal 15 austreten.

Der Verdichter 12. dessen Lufteinlaß bei 16 angedeutet ist. kann hauptsächlich oder gänzlich aus synthetischem Kunstharzmaterial gefertigt sein. So kann die erste Schaufelreihe des Verdichters aus synthetischen Kunstharzrotorschaufeln 17 gebildet werden, die von einem synthetischen Kunstharzrotor 20 getragen werden. Statt dessen könnten die Schaufeln 17 auch aus einer Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt bestehen. Das Triebwerk 10 besitzt einen Einlaßnabenkonus 21, der über eine Ringwandung 22 am Verdichterrotor 20 festgelegt ist, so daß der Nabenkonus 21 mit dem Verdichterrotor 20 umläuft.

Innerhalb des Nabenkonus 21 ist ein fester Heißluftkanal 23 angeordnet, dessen stromunterseitiges Ende durch nicht dargestellte Mittel mit Luft gespeist wird, die infolge ihrer Verdichtung im Verdichter 12 erhitzt ist. Die durch den Kanal 23 strömende erhitzte Luft wird dem stromoberseitigen Ende des Nabenkonus 21 zugeführt und dann durch ein pilzförmig gestaltetes Ablenkblech 24 abgelenkt, das von dem Nabenkonus 21 an seinem stromoberseitigen Ende getragen wird. Das Ablenkblech 24 lenkt die Heißluft aus dem Kanal 23 nach hinten um, so daß sie über den Nabenkonus 21 als

laminare Grenzschicht abströmt, die nach mehreren, im Abstand zueinander liegenden Vorsprüngen 25 abfließt, die am stromunterseitigen Endabschniu 26 des Nabenkonus 21 angenietet sind.

Die Vorsprünge 25 wirken als Wirbeterzeuger, die in dem Heißluttstrom, der über den Nabenkonus 21 abströmt, eine Wirbelströmung bilden, so daß der Nabenkonus gekühlt wird, weil der Heißlufistrom sich bereits mit der durch den Einlaß 16 strömenden Umgebungsluft mischt. ίο

Die Luft, die zur Umströmung des Nabenkonus 21 herangeführt wird ist heiß genug, um eine Enteisung des Nabenkonus durchzuführen. Die Vorsprünge 25, die stromoberseilig des Verdichters 12 angeordnet sind, bewirken aber eine Vermischung der Heißluft mit der Umgebungsluft, so daß die Temperatur der Heißluft so weit abgesenkt wird, daß sie auf die synthetischen Kunstharzschaufeln 17 gerichtet werden kann, ohne diese zu beschädigen.

Ein Teil des so gekühlten Luftstroms kann außerdem über eine Öffnung 27 zwischen dem Abschnitt 26 und dem Verdichter 12 abgezapft werden, so daß dieser Teil durch Löcher 30 in der Wandung 22 hindurchtreten und so auf den Verdichterrotor 20 gelangen kann. Der Verdichterrotor 20 wird dadurch einer geringeren Erwärmung ausgesetzt als es der Fall wäre, wenn der den Nabenkonus 21 verlassende Heißluftstrom darüber h'nwegstreichen würde.

Die beschriebene Konstruktion erlaubt die Herstellung des Nabenkonus 21 aus einem einzigen Blech, so daß er ein sehr geringes Gewicht besitzt. Infolge der Tatsache, daß der Heißluftstrom, der über den Nabenkonus 21 strömt, gegen die sich drehenden Vorsprünge 25 stößt, können die Vorsprünge leicht die erforderliche Wirbelströmung erzeugen, ohne daß es notwendig währe, diese Vorsprünge sehr groß zu gestalten. Tatsächlich genügt für diese Vorsprünge eine Höhe von nur etwa 6 mm.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Enteisungsvorrichtung für ein Gasturbinentriebwerk mit einem Heißluftkanal, der wenigstens einen Heißluftstrom zu einem zu enteisenden Bauteil am stromoberseitigen Ende des Triebwerks leitet, mit einem Ablenkblech, das den Hc'ßluftstrom stromabwärts in den Lufteinlaß des Triebwerks hinein und als Heißluftfilm über das zu enteisende Bauteil leitet, dadurch gekennzeichnet, daß an einem stromunterseitigen Abschnitt des Bauteils (21), aber stromobersehig des Triebwerksverdichters (12) ein Wirbelerzeuger (25) angeordnet ist, der den Heißluftfilm mit der in den Lufieinlaß (16) einströmenden Umgebungslufi mischt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu enteisende Bauteil ein Einlaßnabenkonus '21) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Heißluftkana! (23) axial bezüglich des Einlaßnabenkonus angeordnet ist und den Heißluftstrom nach dem stromoberseitigen Ende des Einlaßnabenkonus (21) richtet und daß das Ablenkblech (24) pil/förmig gestaltet ist und von dem Einlaßnabenkonub (21) an seinem stromoberseiligen Ende getragen wird.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßnabenkonus (21) mit der Triebwerkswelle umläuft.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen I bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbeler/euger aus Vorsprüngen (25) besteht.