[發(fā)明專利]渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的空腔內(nèi)的溫度控制

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380056386.1
• 申請(qǐng)日: 2013-10-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104769225A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J.L.羅德里格茲;D.A.利特爾;J.張;A.M.奇布
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西門(mén)子公司
• 主分類號(hào): F01D9/06
• 分類號(hào): F01D9/06;F01D25/16;F02C7/18
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 曲瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，更具體地，涉及使燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的外殼內(nèi)的溫度分布均衡。

背景技術(shù)

燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)通常包括壓縮器部分、燃燒器部分、渦輪部分和排氣部分。在操作時(shí)，壓縮器部分可引入環(huán)境空氣并壓縮環(huán)境空氣。來(lái)自壓縮器部分的壓縮的空氣進(jìn)入燃燒器部分中的一個(gè)或多個(gè)燃燒器。壓縮的空氣與燃燒器中的燃料混合，空氣-燃料混合物可在燃燒器中燃燒以形成熱工作氣體。熱工作氣體被傳輸至渦輪部分，在渦輪部分，熱工作氣體膨脹通過(guò)靜止翼面和旋轉(zhuǎn)翼面的交替排，并用于產(chǎn)生可驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子的功率。離開(kāi)渦輪部分的膨脹的氣體可隨后從發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)由排氣部分排出。

燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的進(jìn)步導(dǎo)致增加的溫度及由熱膨脹引起的相關(guān)外殼變形。殼體變形會(huì)增加殼體中和發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的支撐在殼體上的部件(比如用于支撐排氣端軸承的軸承支撐柱)中的應(yīng)力。額外的應(yīng)力與低循環(huán)疲勞結(jié)合操作，會(huì)導(dǎo)致軸承支撐柱的裂紋、破裂或故障。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的方面，提供了一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括限定在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的外部和內(nèi)部之間的中間部(intermediate?space)。提供了流激發(fā)器(flow?energizer)，其包括位于中間部?jī)?nèi)的流動(dòng)主體，并包括入口、出口以及在入口和出口之間在流動(dòng)主體內(nèi)延伸的流動(dòng)通道。入口接收位于中間部?jī)?nèi)的第一介質(zhì)流，流動(dòng)主體將第二介質(zhì)的激發(fā)流注射到流動(dòng)主體內(nèi)的第一介質(zhì)部分，以從出口部分產(chǎn)生混合介質(zhì)的激發(fā)流，混合介質(zhì)的激發(fā)流在中間部?jī)?nèi)產(chǎn)生鄰近流動(dòng)主體的第一介質(zhì)流。

中間部可包括在外部和內(nèi)部之間居中地圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)的縱向軸線的環(huán)形外部空腔。

外部可包括排氣缸，發(fā)動(dòng)機(jī)可包括從排氣缸切向或徑向延伸穿過(guò)外部空腔到達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)的后軸承的多個(gè)支柱。多個(gè)流激發(fā)器可設(shè)置用于在支柱之間沿軸向方向排出多個(gè)激發(fā)流。

環(huán)形排氣流路可設(shè)置成延伸穿過(guò)排氣缸，流路限定在內(nèi)部流路壁和外部流路壁之間，外部流路壁包括內(nèi)部。支柱可延伸穿過(guò)支柱屏蔽件，支柱屏蔽件在內(nèi)部流路壁和外部流路壁之間延伸，其中，支柱屏蔽件在外部空腔和位于內(nèi)部流路壁徑向內(nèi)部的軸承空腔之間形成一流路。

阻擋結(jié)構(gòu)可位于支柱和支柱屏蔽件的相應(yīng)一個(gè)之間，鄰近內(nèi)部流路壁，限制空氣從軸承空腔內(nèi)徑向向外流到外部空腔。

流激發(fā)器可包括相對(duì)于穿過(guò)流路的燃?xì)饬髟谏嫌畏较蛏涎由斓目v長(zhǎng)擴(kuò)散器，所述擴(kuò)散器可取向成提供在周向方向上具有分量的所述多個(gè)激發(fā)流的方向，以在所述外部空腔周圍誘導(dǎo)第一介質(zhì)周向流。

所述流激發(fā)器是流放大器(flow?amplifier)，第二介質(zhì)的激發(fā)流包括提供給所述流動(dòng)通道的壓縮空氣流，其中，來(lái)自所述流動(dòng)通道的所述混合介質(zhì)的體積流明顯大于進(jìn)入所述流動(dòng)通道的所述壓縮空氣的體積流。

根據(jù)本發(fā)明的方面，提供了一種燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，包括外殼、限定在外部流路壁和內(nèi)部流路壁之間的環(huán)形排氣流路以及位于所述流路徑向外部的外部空腔。所述發(fā)動(dòng)機(jī)還包括：多個(gè)結(jié)構(gòu)支柱，將所述發(fā)動(dòng)機(jī)的后軸承支撐至所述外殼；以及支柱屏蔽件，在于所述外部流路壁和所述內(nèi)部流路壁之間延伸的區(qū)域中圍繞每個(gè)支柱。多個(gè)流放大器周向地分布在所述外部空腔內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)周向方向的循環(huán)流動(dòng)，每個(gè)流放大器具有位于所述外部空腔內(nèi)的流動(dòng)主體，所述流動(dòng)主體限定出用于接收所述流動(dòng)主體的流動(dòng)通道內(nèi)的第一介質(zhì)的入口以及用于提供排放進(jìn)入所述入口的所述第一介質(zhì)的激發(fā)流的出口。

每個(gè)流動(dòng)主體包括供給端口，用于接收來(lái)自所述外部空腔之外的源的第二介質(zhì)，所述第二介質(zhì)在所述入口和所述出口之間被注射進(jìn)所述流動(dòng)主體的所述流動(dòng)通道中，以激發(fā)穿過(guò)所述流動(dòng)主體的所述第一介質(zhì)流。

供給端口連接到延伸穿過(guò)外壁到達(dá)所述流動(dòng)主體的導(dǎo)管，以供給氣所述第二介質(zhì)。

所述外殼包括渦輪排氣缸和支撐在的述渦輪排氣缸的后凸緣處的尾部支撐結(jié)構(gòu)，所述尾部支撐結(jié)構(gòu)包括多個(gè)可拆卸蓋板，所述多個(gè)可拆卸蓋板周向地圍繞所述尾部支撐結(jié)構(gòu)，以在所述蓋板和所述外部流路壁之間限定出所述外部空腔的后室，所述流放大器均支撐在蓋板上，并位于所述后室內(nèi)。

所述流放大器均可包括相對(duì)于穿過(guò)所述流路的燃?xì)饬髟谏嫌畏较蛏涎由斓目v長(zhǎng)擴(kuò)散器，所述縱長(zhǎng)擴(kuò)散器朝向所述外部空腔的鄰近所述發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪部分和所述渦輪排氣部分之間的密封件限定的前向室在所述支柱之間引導(dǎo)所述激發(fā)流。

所述擴(kuò)散器具有出口端，所述出口端限定出橢圓形狀，以排放在周向方向上縱長(zhǎng)的片狀模式的所述激發(fā)流。

所述擴(kuò)散器具有鄰近所述外部空腔的所述前向室和所述后室之間的徑向受限通道的出口端。