[發明專利]用于渦輪發動機的可變動力噴嘴噴射器

有效

• 申請號: 200610064708.9
• 申請日: 2006-12-07
• 公開（公告）號: CN101059102A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發明（設計）人: C·E·沃爾夫;D·F·比迪;K·N·沃林;D·W·巴爾;K·T·麥戈文;R·P·埃盧里帕蒂;O·薩穆德拉拉
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02C7/12
• 分類號: F02C7/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 胡強

技術領域

本發明主要涉及渦輪發動機，尤其涉及為優化渦輪發動機中壓縮機的抽氣 混合而對可變動力噴嘴噴射器的使用。

背景技術

在燃氣輪機中，來自壓縮機入口的一部分總氣流被分流用于冷卻各種渦輪 組件。然而，分流空氣可能會損耗流過壓縮機的很大一部分總氣流。因此對于 該副流的管理和控制可以提高渦輪發動機的整體性能。

一般，空氣加壓后從壓縮機中抽出，用作各種渦輪組件的冷卻流，從而流 經燃燒系統的支路。噴射器通常對實現該目的很有用。例如，空氣引流可以從 壓縮機的第十三級被抽出以用來冷卻渦輪的第二級噴嘴。空氣引流也可以從另 一級中被抽出，比如第九級，并以比從第十三級抽出的氣流更低的壓力和溫度 為渦輪的第三級噴嘴提供冷卻空氣。然而，抽氣口通常提供過高的壓力和/或 溫度的冷卻氣流。這樣，氣流就有可能受到節流并造成能量的凈損失。采用噴 射器可以將低壓/低溫的氣流與高壓/高溫的氣流混合來提供適中的壓力和溫 度，基本上與冷卻渦輪級所需要的壓力和溫度相匹配，雖然同時利用低壓和低 溫的氣流可能會作為浪費的能源而耗散掉。

眾所周知，噴射器通常不具有活動件。噴射器的尺寸被設計用來提供同等 條件下的所需空氣。然而日常溫度的差異將會影響噴射器的運行特性。換句話 說，在不同日子里，和每日中的不同時間段，噴射器將會有不一樣的運轉表現。 在比較熱的日子里，噴射器將送出比需求量更多的空氣還可能會溢流。這樣的 溢流并不會影響噴射器的使用壽命，但卻可能會對性能效益造成損害。而在比 較冷的日子里，噴射器送出的空氣量可能會不夠并可能需要使用到旁通管路。

因此，需要提供一種噴射系統以適應周圍環境每天的差異。這樣的一種系 統能更好地提高渦輪發動機的總效率。

發明內容

本發明因此描述了一種燃氣渦輪發動機。該系統包括一具有第一壓縮級和 第二壓縮級的壓縮機，一具有第一渦輪級和第二渦輪級的渦輪，連接第一壓縮 級和第一渦輪級的第一流動路徑，連接第二壓縮級和第二渦輪級的第二流動路 徑，一連接第一流動路徑和第二流動路徑的交叉流動路徑，以及一布置于交叉 流動路徑和第一流動路徑附近的噴射器。該噴射器可以是一可變動力噴嘴噴射 器。

第一壓縮級可以包括有第十三級，且第二壓縮級可以包括有第九級。第一 渦輪級可以包括有第二級噴嘴，且第二渦輪級可以包括有第三級噴嘴。噴射器 可以包括有一置于初級噴嘴內的柱塞，并有一致動器與柱塞相聯接。該系統還 包括一與第一渦輪級和噴射器相聯系的壓力傳感器，并且可以使用多個壓力傳 感器。

本發明還描述了一種在具有壓縮機、渦輪和可變動力噴嘴噴射器的渦輪系 統中將壓縮機抽氣最大化的方法。該方法包括使第一空氣流從壓縮機流入渦 輪，使第二空氣流從壓縮機流入渦輪，將第一空氣流與第二空氣流的一部分在 噴射器中混合以形成第三空氣流，感測第三空氣流的壓力，并根據該感測的壓 力調整該可變動力噴嘴噴射器。基于感測到的低壓，該可變動力噴嘴噴射器增 加通過該處的第三空氣流，基于感測到的高壓，該可變動力噴嘴噴射器減少通 過該處的第三空氣流。

本發明另外還描述了一種燃氣渦輪發動機，該系統包括一具有多個壓縮級 的壓縮機，和具有多個渦輪級的渦輪。該系統可以包括一連接第一壓縮級和第 一渦輪級的第一流動路徑，一布置于第一流動路徑附近的壓力傳感器，一連接 第二壓縮級和第二渦輪級的第二流動路徑，一連接第一流動路徑和第二流動路 徑的交叉流動路徑，以及一可調節的噴射器，該噴射器置于交叉流動路徑和第 一流動路徑附件的位置，并與壓力傳感器相聯接。該可調節的噴射器可以包括 一可變動力噴嘴噴射器，還可以包括一置于初級噴嘴內的柱塞，和與柱塞相聯 接的一致動器。

通過閱讀下面的具體描述并結合附圖和所附權利要求，本發明上述和其他 技術特征對于本領域普通技術人員來說是很明顯的。

附圖說明

圖1為采用現有噴射器的渦輪發動機中壓縮機和渦輪機截面示意圖。

圖2為現有噴射器的側面剖視圖。

圖3為本發明所述的可變動力噴嘴噴射器的側面剖視圖。

圖4為采用圖3中所示的可變動力噴嘴噴射器的渦輪發動機中壓縮機和渦 輪機截面示意圖。

10??渦輪發動機系統

12??壓縮機

14??渦輪

16??入口

20??第十三級

21??第二級噴嘴