[發明專利]冷卻可旋轉構件的氣體壓縮機和方法

有效

• 申請號: 201780030378.8
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN109415946B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: T·R·斯蒂恩;A·安薩里;A·P·格林伍德
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D9/06
• 分類號: F01D9/06;F01D25/12;F02C7/18
• 代理公司: 上海華誠知識產權代理有限公司 31300
• 代理人: 徐穎聰

冷卻封閉在殼體中的可旋轉構件，尤其是形成為燃氣渦輪一部分的氣體壓縮機的轉子，的設備和方法。氣體壓縮機包括：轉子(234)；多個壓縮級，所述多個壓縮級沿著所述轉子從入口級延伸到出口級，所述入口級被構造成用以接納較低壓力的氣體流，所述出口級被構造成用以排出較高壓力的氣體流；殼體，所述殼體至少部分地圍繞所述多個級；以及導管(284，310)，所述導管從所述殼體沿徑向向內延伸到所述轉子附近的區域。

背景技術

本發明整體涉及渦輪發動機，更具體地，本發明涉及減緩渦輪風扇發動機的熱轉子彎曲的形成的系統和方法。

已知的渦輪風扇發動機經歷若干不同的操作階段，包括但不限于啟動、暖機、穩定狀態、停機和冷卻。根據附接有渦輪風扇發動機的飛行器的使用，渦輪風扇發動機可能一天循環經過不同的操作階段若干次。例如，當乘客從飛行器下來時，為了安全的目的，商業客用飛行器在航班之間通常關閉其發動機。因此，殘留的熱保留在飛行器的發動機中，這可能導致被稱為熱轉子彎曲的現象。熱轉子彎曲通常由渦輪風扇發動機的旋轉部件(例如旋轉驅動軸)中的變形來限定。由于發動機啟動期間渦輪風扇發動機的旋轉部件和靜止部件之間的刮擦和/或接觸相關的損壞，渦輪風扇發動機的旋轉部件中的變形可能導致性能下降，由此降低渦輪風扇發動機的使用壽命。

在發動機停機之后和允許發動機完全冷卻之前，熱轉子彎曲尤其突出。此外，許多已知的渦輪風扇發動機在啟動期間不能夠自然地減緩熱轉子彎曲，原因在于現代商業渦輪風扇的設計傾向于具有較高的旁通比和較大的長度-直徑比。更具體地，增加渦輪風扇發動機的長度-直徑比便于將旋轉組件的諧振頻率減小到可能低于發動機的怠速。在存在熱轉子彎曲的情況下，這將在發動機啟動期間產生振動響應。除了對發動機部件的物理損傷之外，這樣的振動響應可能導致不期望的飛行器水平效應。一種減緩熱轉子彎曲的已知方法是以啟動器馬達來驅動渦輪風扇發動機，以便在燃料引入和后續前進到怠速之前減小轉子彎曲的烈度。然而，在啟動期間監測具有啟動馬達的渦輪風扇發動機可能是耗時的且麻煩的過程。另一個已知的減少熱轉子彎曲的方法是將冷卻流體引入到一個壓縮機排出端口中，以置換發動機內的熱空氣。然而，引入到壓縮機排出端口中的冷卻流體通常沒有被引導到燃氣渦輪發動機中能夠便于減緩熱轉子彎曲的正確的位置。

發明內容

在一個方面中，氣體壓縮機包括：轉子；多個壓縮級，所述多個壓縮級沿著所述轉子從入口級延伸到出口級，所述入口級被構造成用以接納較低壓力的氣體流，所述出口級被構造成用以排出較高壓力的氣體流；殼體，所述殼體至少部分地圍繞所述多個級；以及導管，所述導管從所述殼體沿徑向向內延伸到所述轉子附近的區域。

在另一個方面中，燃氣渦輪發動機包括芯部發動機，所述芯部發動機包括多級壓縮機，所述多級壓縮機包括多個壓縮級，所述多個壓縮級沿著所述多級壓縮機的轉子從入口級延伸到出口級，所述入口級被構造成用以接納較低壓力的氣體流，所述出口級被構造成用以排出較高壓力的氣體流。燃氣渦輪發動機還包括：殼體，所述殼體至少部分地圍繞所述多個級；以及導管，所述導管從所述殼體沿徑向向內延伸到所述轉子附近的區域。

在又一個方面中，一種冷卻封閉在殼體中的可旋轉構件的方法，其中所述可旋轉構件包括沿著旋轉軸線對準的轉子，所述方法包括：形成穿過所述殼體的孔口；將導管聯接到所述殼體的徑向內表面，所述導管與所述孔口對準并且延伸到所述轉子附近；以及將配合件聯接到所述殼體的外表面，所述配合件與所述孔口和所述導管對準。

附圖說明

當參考附圖閱讀以下的詳細說明時，本公開的這些和其它特征、方面和優點將得到更好的理解，在整個附圖中，相同的附圖標記表示相同的部件，其中：

圖1為飛行器的透視圖。

圖2為圖1所示的燃氣渦輪發動機的示意性橫截面圖。

圖3為根據本發明示例性實施例的圖2所示的燃燒器模塊以及HP壓縮機和HP壓縮機的一部分的側正視圖。