[發明專利]用于渦輪發動機的氣旋分離器

有效

• 申請號: 201610965517.3
• 申請日: 2016-10-28
• 公開（公告）號: CN106948943B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: J.J.拉海姆;C.布拉薩;J.P.布勒;J.R.拉茨拉夫
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02C7/18
• 分類號: F02C7/18;B01D45/16
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;譚祐祥

本發明涉及用于渦輪發動機的氣旋分離器。具體而言，一種包括氣旋分離器(102)的燃氣渦輪發動機(10)提供壓縮機區段(22)與渦輪區段(32)之間的流體連通。氣旋分離器(102)包括環形容積(150)，其接收來自入口(110)的冷卻流體流，且將空氣流分到較清潔空氣出口(164)和掃氣出口(162)中。冷卻流體流在與環形容積(150)相切的方向上提供至氣旋分離器(102)，使得冷卻流體的氣旋流在環形容積(150)內移動，將夾帶在空氣流內的顆粒離心地分離至環形容積(150)的徑向外區域以用于通過掃氣出口(162)移除，且將較清潔空氣流提供至較清潔空氣出口(164)。

技術領域

渦輪發動機且特別是燃氣或燃燒渦輪發動機是從穿過發動機流到多個渦輪葉片上的燃燒氣體獲得能量的旋轉發動機。燃氣渦輪發動機用于陸地和海上移動和發電，但最常用于航空應用，諸如用于飛行器，包括直升機。在飛行器中，燃氣渦輪發動機用于飛行器的推進。在陸地應用中，渦輪發動機通常用于發電。

背景技術

用于飛行器的燃氣渦輪發動機設計成在高溫下操作以最大限度提高發動機效率，所以某些發動機構件(諸如高壓渦輪和低壓渦輪)的冷卻可能是必需的。通常，冷卻通過將較冷的空氣從高壓和/或低壓壓縮機導送至需要冷卻的發動機構件來實現。高壓渦輪中的溫度為大約1000℃到2000℃，且來自壓縮機的冷卻空氣為大約500℃到700℃。盡管壓縮機空氣為高溫的，但其相對于渦輪空氣較冷，且可用于冷卻渦輪。當冷卻渦輪時，冷卻空氣可供應至各種渦輪構件，包括渦輪護罩和渦輪葉片的內部。

冷卻空氣中的顆粒(諸如污垢、灰塵、沙、火山灰和其它環境污染物)可引起冷卻損失和飛行器環境中的縮短的操作時間或在翼時間。該問題在世界各處的其中渦輪發動機遭受大量氣載顆粒的某些操作環境中加劇。供應至渦輪構件的顆粒可阻塞、阻礙或涂布流動通路和構件的表面，這可縮短構件的壽命。

發明內容

一種燃氣渦輪發動機包括發動機核心，其具有成軸向流動布置的壓縮機區段、燃燒器區段和渦輪區段。燃氣渦輪發動機還包括將壓縮機區段流體地聯接至渦輪區段和氣旋分離器的冷卻空氣回路。氣旋分離器包括限定內部的殼體、位于內部內以限定中心體與殼體之間的殼體內的環形容積來形成環形氣旋分離室的中心體、將環形容積沿切向聯接至冷卻空氣回路的入口、將環形容積在入口下游聯接至冷卻空氣回路的較清潔空氣出口，以及流體地聯接至環形容積的掃氣出口。

一種用于燃氣渦輪發動機的誘導器組件包括盤，其包括多個沿周向布置的誘導器，誘導器具有帶入口和出口的轉向通路，且限定流動流線，以及與誘導器成對的多個氣旋分離器。氣旋分離器具有帶空氣入口、較清潔空氣入口和掃氣出口的環形氣旋分離室，且限定環帶中心線。空氣入口與環形分離室相切，較清潔空氣出口聯接至誘導器入口且限定較清潔空氣出口流線，較清潔空氣出口聯接至誘導器入口，使得較清潔空氣出口流線與誘導器入口流線對準。

一種燃氣渦輪發動機具有發動機中心線和圍繞發動機中心線沿周向布置的至少一個氣旋分離器，該至少一個氣旋分離器具有帶空氣入口、較清潔空氣出口和掃氣出口的環形氣旋分離室，限定環帶中心線。空氣入口與環形分離室相切。

技術方案1. 一種燃氣渦輪發動機，包括：

發動機核心，其具有成軸向流動布置的壓縮機區段、燃燒器區段和渦輪區段；

冷卻空氣回路，其將所述壓縮機區段流體地聯接至所述渦輪區段；以及

氣旋分離器，包括：

殼體，其限定內部，

中心體，其位于所述內部內以在所述中心體與所述殼體之間限定所述殼體內的環形容積以形成環形氣旋分離室，

入口，其將所述環形容積沿切向聯接至所述冷卻空氣回路，

較清潔空氣出口，其將所述環形容積在所述入口下游聯接至所述冷卻空氣回路，以及

掃氣出口，其流體地聯接至所述環形容積。